具有无限数据传输功能的气象站

第1步：有哪些新内容？
我对上一个项目（带数据记录功能的气象站）进行了升级和改进。增加了从气象站到室内接收器的无线数据传输功能。去掉了SD卡模块，换成Arduino Uno接口扩展板。

这样做的主要原因是为了节省空间，接口扩展版完全兼容Arduino Uno，因此无需使用导线进行连接。气象站支架也进行了重新设计。之前的支架太低，而且不稳，所以我又做了一个新的支架（更高而且更稳）。对于直接安装到气象站支架上的外壳而言，我还增加了一个新的托架。

此外，还增加了用于供电的太阳能板。


第2步：原材料







本项目需要的几乎所有原材料都可以从DFRobot商城买到：

硬件清单：
Weather station kit(气象站套件，附有风速表/风标/雨斗)
Arduino Uno开发板
DFRduino Nano 3.0(兼容Arduino Nano)
用于Arduino的RF 433 MHz模块（接收器和发射器）
双面洞洞板 58mmx78mm
SD卡
太阳能电源管理模块（5V 1A）
半柔性单晶硅太阳能板 (5V 1A) x2
接口扩展板(支持IIC,SPI,TLC,SD卡)
一些尼龙扎带
安装工具
IIC/TWI LCD2004液晶模块(Arduino兼容)
面包板
锂离子电池（我用的是Sanyo 3.7V 2250mAh电池）
防水塑料接线盒
一些导线

在制作气象站支架时需要：
大约3.4米长的钢管（或者钢板）。
钢丝（大约4米）
钢丝夹（8x）
不锈钢螺丝扣（2x）
fi10钢棒（大约50厘米）
钢吊环螺母（4x）

您还将需要以下工具：
烙铁
螺丝刀
钳子
电钻
焊机
角磨机
钢刷


第3步：小结

如前文所述，本篇教程是对上篇气象站教程的升级。
如果您想了解如何组装气象站套件，请看组装视频：


第4步：气象站安装方案



还有一个问题，那就是如何安装能够承受室外条件的气象站支架。
关于气象站支架的类型和设计，我做了一些研究。最后我决定使用3米长的钢管来制作支架。通常建议将风速计安装到最高点（大约10米（33英尺）），但是由于我使用的是一体化气象站套件，我选择了套件建议的高度 - 大约3米（10英尺）。
我考虑的主要问题是，这个支架必须模块化且易于拆卸，这样便于转移到其他位置。



组装：
先从fi18 3.4m(11.15ft)长钢管开始。在钢管上涂一层酸性除锈剂，对钢管进行除锈处理。
2到3小时后，除锈完成，接着把钢管焊接起来。先把吊环螺母焊到钢管两端，然后把钢管放到距地面2米的位置。当然还可以放到更高的位置，但是不能更低，否则靠上的部分就会变得不稳。


然后，需要在每一侧制作一个“锚”。为此我使用了两个fi12 50cm(1.64ft)钢棒。在每个钢棒的顶端焊上一个吊环螺母和一个小钢板，这样就可以把它踩到或用锤子砸到地里面。如图所示（napiš na kiri sliki）


然后，使用钢丝把“锚”上的吊环连到支架两端。先拿来两根1.7 m(5.57ft)长的钢丝，一端用钢丝夹直接固定到吊环螺母上，另一端固定到不锈钢螺丝扣上。不锈钢螺丝扣用于紧固钢丝。


然后，使用一个3D打印托架将塑料接线盒安装到支架上。更多详情参见第5步
最后，对每一个钢制零件都涂上两层底漆。在此基础上，您可以涂上任何喜欢的颜色。


第5步：3D打印零件







为使安装支架易于拆卸，需要制作一些3D打印零件。每一个零件都是我亲自设计并使用PLA塑料打印出来的。

塑料接线盒托架。

在上一篇教程中，我用钢板制作了托架，但是不是特别实用。所以我决定使用3D打印零件再做一个。一共有五个3D打印零件，损坏的零件可以快速更换。

有了这个托架，塑料接线盒就能直接安装到钢管上。安装高度也可以灵活调节。

温湿度传感器外壳。

我需要为温湿度传感器设计一个外壳。在参考网上资料之后，我确定了这个外壳的最终形状。我设计了带托架的史蒂文森百叶箱，这样所有部件都可以安装到钢管上。

它一共包括10个零件。主体底座由两部分组成，顶部是一个“盖子”，这样就可以实现密封，不会进水。
每一个零件都是使用PLA耗材打印而成。


第6步：室内数据接收器




本项目的主要升级就是增加了无线数据传输功能。所以还需要增加一个室内数据接收器。

为此，我使用了适合Arduino的430 MHz接收器，然后使用17厘米(6.7英寸)天线对其进行了升级。接着，需要测试一下该模块的通信距离。第一项测试在室内进行，以确定墙壁对信号范围的影响，以及会不会造成信号中断。第二项测试是在室外进行。结果表明，该模块的通信距离在10米（33英尺）以上，远远超出室内接收器的要求。


接收器所需零件：
Arduino Nano
Arduino 430 MHz接收器模块
RTC模块
LCD显示器
一些接头
如图所示，这个接收器可以显示室外温度和湿度、日期和时间。


第7步：测试








在将各零部件组装起来之前，必须进行一些测试。

首先要测试Arduino的发送和接收模块。先得找到合适的代码，然后进行修改以使其符合项目需求。我从最简单的例子开始，从发射器向接收器发送一个字，测试成功之后再发送更多的数据。

然后需要对这两个模块的范围进行测试。先把天线去掉，测试发现通信距离非常短，大约4米（13英尺）。然后把天线加上进行测试。通过相关研究和分析，我认为天线长度最好是17厘米（6.7英寸）。之后分别在室内和室外进行了测试，以确定环境对信号的影响。

最后，将发射器置于室外，接收器置于室内，再进行测试，以确定能否实现良好的室内接收效果。最初有一些信号中断的问题，因为接收到的数据和发射的数据不一致。后来换上从ebay购买的433 Mhz模块天线，才解决了这个问题。

这个模块整体不错，因为非常便宜，而且简单易用，只不过由于存在信号中断问题，使用距离会受到一定的限制。




这个项目从最初的想法变成最终的产品，整个过程非常有趣，也很有挑战性。你需要花时间思考不同的选项。所以，整个项目要顺利完成，就需要投入大量时间和精力，才能让它变成你真正想要的样子。

但是类似的项目也提供了很好的机会，让你能够不断扩充升级在设计和电路方面的知识。

此外，项目还包含了许多其他技术领域，比如3D建模、3D打印、焊接等等。所以，它不仅能让你了解某一个技术领域，更重要的是让你了解不同的技术领域如何交互作用，从而实现一个完整的项目。

该项目设计简单，只要具备电路、焊接、研磨、设计等方面的基本技能，每个人都可以完成。最关键的要素还是时间。


原文链接：https://www.dfrobot.com/blog-1289.html

太强大了

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