- Co je potřeba pro výrobu přenosné meteorologické stanice?
- Specifikace senzoru DHT11
- Připojení senzoru k mikrokontroléru Arduino
- Proč je důležité znát index tepla?
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Díky moderním zařízením pro měření povětrnostních podmínek můžete vždy udržet aktuální přehled o prognózách pro datum nebo čas zájmu. Ale v některých situacích musíte měřit parametry prostředí tady a teď.
Pokud před deseti až dvaceti lety tato funkce byla prováděna objemnými teploměry a anemometry, dnes lze teplotu a vlhkost měřit pomocí elektronického zařízení. Která se snadno vejdou do kapsy nebo cestovní tašky, takže si ji můžete vzít s sebou kamkoliv nebo umístit do suterénu, skleníku, vlastní dílny, sušičky a dalších místností, kde je důležité kontrolovat teplotu a vlhkost.
Co je potřeba pro výrobu přenosné meteorologické stanice?
Senzory teploty a vlhkosti prostředí jsou často používány člověkem v každodenním životě. Dříve jste je mohli vidět v designu automobilů, letadel, v některých mobilních telefonech atd. Mohou být dokonce zakoupeny jako samostatné zařízení v internetovém obchodě, ale je mnohem zajímavější udělat si vlastní meteorologickou stanici sami.
K tomu potřebujete následující sadu prvků:
- Snímač teploty a vlhkosti DHT11 - slouží jako hlavní zařízení pro záznam parametrů prostředí;
- Deska Arduino UNO - nutná pro zpracování dat přijatých ze senzoru a jejich zobrazení na digitálním displeji;
- Elektronický displej - zařízení pro zobrazení naměřených dat a jejich převedení do formy, která je srozumitelná pro běžné lidi;
- Vývojová deska - určená pro upevnění všech prvků a umístění na tuhou základnu, zjednodušuje elektrické připojení všech částí;
- Připojovací vodiče se zástrčkou nebo pájkou.
V této situaci je snímač DHT11 vybrán jako jeden z nejoblíbenějších způsobů upevnění teploty a vlhkosti, navíc je vhodný pro všechny druhy domácích projektů. Obsahuje odporový prvek, který určuje vlhkost a termistor, který určuje teplotu. Mikrokontrolér se používá k přenosu a převodu signálu, v tomto příkladu budeme instalovat Arduino, i když můžete použít jiný.
Specifikace senzoru DHT11
Je třeba poznamenat, že tento senzor je vybrán jako nejdostupnější a nejvhodnější pro použití. Kromě toho se vyznačuje následujícími provozními parametry:
- Napájení od 3 do 5 V;
- Spotřebovává proudový proud 2, 5 mA;
- Schopen měřit vlhkost okolního prostoru v rozsahu od 20 do 80%;
- Kolísání teploty v rozsahu od 0 do 50 ° C;
- Chyba měření vlhkosti je 5% a při měření teploty v rozsahu 2%;
- Frekvence měření je jedno měření za sekundu;
- Rozměry snímače jsou 12 × 15, 5 * 5, 5 mm.
Snímač DHT11 má plastové pouzdro a je vybaven čtyřmi kolíky, což umožňuje snadné připojení k zařízením pro zpracování dat. Ve vlastní meteorologické stanici nejsou použity všechny čtyři výstupy, z nichž budete potřebovat pouze tři VCC, GND, DATA. Senzor můžete napájet z jakéhokoliv zdroje s úrovní výstupního napětí od 3 do 5 V.
V některých obvodech můžete najít připojení odporů 5-10 kΩ k výstupu datového přenosu ze snímače do mikrokontroléru. Je třeba poznamenat, že v této situaci to není nutné, protože odpor je již součástí desky.
Na internetu najdete jak jednotlivé senzory, tak již sestavené do hotového modulu. Ten je mnohem pohodlnější, takže je vhodnější je používat. Ačkoliv je vzhled modulů odlišný, jejich princip připojení je identický, stačí věnovat pozornost umístění výstupů ze snímače.
Připojení senzoru k mikrokontroléru Arduino
Digitální signál z měřicího zařízení do Arduina, který vysílá obě hodnoty najednou (teplota a vlhkost).
Přenos dat ze senzoru do mikrokontroléru má následující posloupnost:
- Od mikrokontroléru Arduino k senzoru přichází požadavek změnou signálu z 0 na 1;
- Po přijetí požadavku vydá DHT11 informace Arduino změnou kódování bitů;
- Při koordinaci požadavku a odezvy z DHT11 na Arduino obdrží report ve výši 5 bytů na stav teploty a vlhkosti.
V předávaném reportu o 5 bajtech první dvě obsahují informace o teplotní úrovni, druhé dvě obsahují vlhkost a pátá představuje kontrolní součet teplot a vlhkostí, aby se zabránilo chybám měření. Vzhledem k tomu, že přenos dat z DHT11 má své vlastní charakteristiky, byly v programu provedeny změny, které upravují jeho interakci s mikrokontrolérem. Chcete-li to provést prostřednictvím počítače nebo notebooku, musíte na Arduino zaznamenat následující program:
meteostanciya-na-arduino (880 bytů, staženo: 9)
Níže je uveden schematický diagram domácí meteorologické stanice založené na senzoru DHT11 a mikrokontroléru Arduino.
Výše uvedený diagram meteorologické stanice, který si můžete vyzvednout sami, zobrazí na monitoru informace o teplotě a vlhkosti. U senzoru DHT11 se však na monitoru zobrazí pouze celé číslo a zlomková hodnota bude resetována. V zásadě jsou údaje o desetinné teplotě a vlhkosti pro ni vzhledem k nízké přesnosti měření zcela irelevantní. Pokud je však ve vaší situaci důležité znát přesnou hodnotu s určitým počtem desetinných míst, senzor DHT11 bude muset být nahrazen pokročilejší DHT22.
Je třeba poznamenat, že výše uvedený program již zahrnuje možnost získání hodnot s zlomkovou částí. Pokud jsou tedy možnosti vašeho monitoru omezené nebo pokud nechcete, aby se při použití senzoru DHT11 po zobrazení čárky zmáčkly extra nuly, budete muset navrhovaný program mírně změnit přidáním funkce s plovoucí desetinnou čárkou - dtostrf.
Proč je důležité znát index tepla?
Jak vidíte, počasí venku je v různých dnech pociťováno úplně jinak. Navzdory tomu, že teploměr ukazuje stejnou značku, bude cítit stejnou teplotu odlišná. To je způsobeno významným účinkem vlhkosti na vaše tělo.
Když se tedy teplota vzduchu v létě zvýší, tělo musí přidělit mnohem více vlhkosti, aby kompenzovalo přehřátí z okolního prostředí. Když se z těla uvolní vlhkost (streaming), lidské tělo uvolní tepelnou energii do kapalných molekul, které se vypařují, což značně usnadňuje proces chlazení. Pokud je však v životním prostředí velké procento vlhkosti, uvolnění molekul potu bude obtížné, a proto se tělo nemůže tak snadno ochladit.
Proto je důležité kontrolovat poměr teploty a vlhkosti prostředí pro malé děti a starší osoby. Jejich poměr v navrhované verzi domácí meteorologické stanice je zobrazen tepelným indexem, který se vypočítá na základě hodnoty teploty a vlhkosti. Hrozba tepelného šoku nebo přehřátí je zvláště akutní, když je dosažen teplotní index 32 ° C (32 ° C) a vyšší. Díky navrhované variantě domácí meteorologické stanice můžete měřit teplotní index, který vám pomůže chránit sebe i své blízké před náhodným přehřátím.
V diagramu domácí meteorologické stanice na monitoru jsou data distribuována následovně:
- HiX (tepelný index) - teplotní index;
- T je hodnota okolní teploty;
- H je procento vlhkosti.
Obrázek 4: Příklad zobrazení dat na monitoru