Arduino气象站的制作教程

步骤1：零件清单

USB Freeduino（Arduino-clone）$ 22.50

Adafruit数据记录屏蔽$ 19.50

http://www.adafruit.com/index.php？main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=243

SD卡$ 6

铝制不渗透标志$ 2

电位计6639S-1-103- ND $ 12（Digikey）

2 2“ x 1/2”修补板$ 1

100ft以太网Cat5电缆$ 8（Amazon）

2以太网耦合器$ 1.40（ebay.com）

价格美元2011年3月，任何USB Arduino都可以使用，但将其连接到Arduino屏蔽罩更容易，因此克隆必须兼容屏蔽罩。在ebay上有一些适用于Arduino Duemilanove 2009的好交易，价格约为$ 18。

那么您为什么会问为什么要添加Adafruit数据记录屏蔽？好吧，如果我想收集一整夜的长期天气数据，那我就必须打开计算机。使用数据记录器，我可以将数据记录到SD卡中，而不必整夜保持计算机运行。

电位器的特殊之处在于它称为连续转动。大多数电位器旋转约350度并停止。这些对于风向标是无效的。无论风向是什么方向，这都将保持旋转。

步骤2：风向标设计

问题：：如何设计风向标。

解决方案：所以我对风向标进行了一些研究。它们的工作原理是重量均匀分布，使得½在一侧，而½在另一侧，但对于那些记得这些的老年人来说，它也像跷跷板一样平衡。为了进行风运动，“尾巴”的表面积必须大于头部。

因此，我为Old Geek设计了非常巧妙的设计。我拍了一个铝的“禁止进入”标志。我的作品是10英寸x 7.5英寸。我用一把剪刀在对角线上将其切成两半。从一侧，我按照图纸从中切出了两个三角形。现在，这两个三角形匹配到大三角形的顶点。我用一些喷涂胶将较小的三角形粘在大三角形的每一侧。

使用一些三角函数，这意味着每个1/2叶片的重量都相等。

问题：但是，权重分布不相等。尾部的重量越远，该点的中心越重。

解决方案：所以我拿起一支铅笔，将其粘在垂直于三角形的风向标下，然后移动直到它是平衡的。从这个角度来看，大约是5.5英寸。这并不是太关键。此时，我在大约1/2英寸处切了一个3/8英寸的槽，以清除电位计。将修补板之一放在插槽和钻孔的中心，以用于8-32安装硬件。

步骤3：电位计的修改和安装

问题：电位计具有圆柱轴（见图）。

解决方法：我决定将风向标牢固地固定在此上。我决定将竖井的一部分弄平，以便于固定。

我使用了修补板并建立了一个夹钳以固定电位计（见图）。然后，我用虎钳将组件夹紧，并用钻床中的切割轮将轴上的斑点弄平（见图）。抱歉，我没有为结果拍照，但离地面大约1/8英寸。

问题：我决定将风向标电位计安装在用于风速计的相同½” PVC T（请参见Arduino风冷机）。不幸的是，电位计的宽度为0.875英寸，T的内径约为0.84英寸。

解决方案：我不推荐这种方法，但这就是我所做的。首先，我拆开了除轴承外的风冷组件。然后，我用虎钳将T型夹钳。我所拥有的只是一把7/8英寸的铲子。我建议您使用所谓的7/8英寸戴明位，但我没有，也不想花这笔钱一次性使用。因此，我将铲子钻头放在钻床中，并将铲子钻头“居中”，使其位于T形开口的中间。然后，我夹住虎钳，使其无法移动，并仔细钻出开口至约0.45英寸的深度。孔不是很整齐，但确实接受了电位计。

步骤4：接线和组装

接下来，我为电位计建立了一个小支架（参见图片）。我用剩下的一部分铝牌加倍了。我剪了一条约7/8英寸x 3.5英寸的条。在中间，我为电位计钻了一个3/8英寸的孔。然后我用螺母连接电位器。为了使校准更容易一些，我将电位计调整到插针1和2之间的0欧姆，然后旋转电位计，使轴的扁平部分沿着支架的长度，然后拧紧螺母。 （这是不必要的操作，但以后可以更轻松地进行操作）。以PVC T为例，我将支架的侧面向上弯曲，并在支架上钻了一些孔，并穿过PVC T（用于8-32硬件）。确保孔清除电位计上的凸耳。

吹出可能落入轴承周围T内的所有塑料颗粒。通过轴承重新安装风速计的螺栓。

请参见示意图。我在电位计的引脚1上连接了6.8K电阻。我还在T形孔上钻了另一个孔，用于接电位计的导线。我用电话线连接电位器，然后用热胶灌封。因为比以前需要更多的电线，所以我不得不重新连接风速计和热传感器，将其更改为八线以太网电缆。不用说，我在将所有内容连接起来方面都做得很丑（见图）。但是所有东西都连接好了，接线被隔离了，并用热胶支撑。我建议您使用DMM欧姆表确保所有接线正确。

将电位计滑入T并连接8-32硬件。我让多余的电线伸出T形。现在，在风向标的每一侧放一个修补板，然后用8-32硬件松散地连接。我想我的每一侧都有一个洗衣机。然后将叶片组件滑到电位计轴上并拧紧。

重新安装风速计组件。

步骤5：调整和校准

现在需要确定风向标的位置，以便电位计可以知道向北的方向。

½” PVC的长度为5英尺，非常灵活。我碰巧有更大的PVC，我想它一定是¾” SDR21。无论如何，½” PVC可以装入其中并赋予其一定的强度。我在底部附近放了一个T，并在栅栏上加了一个扩展名。我只是在地面上装了一个端盖，而不是将其推入地面。我将¾”和½” PVC螺栓固定在一起，因此组件不会旋转。我用重金属丝将¾英寸的管道连接到栅栏上的T形杆上。所有的PVC连接都应该粘接在一起，但我还没有完成。我调整了手臂的方向，使其指向北方。对于完美主义者，请记住，磁北和真北之间存在一个差异，即磁偏角。这是一个找到您的网站。有趣的是，它随一年中的时间而变化，但对于我的位置，大约是10度，这对我来说不足以解决问题。

http://www.ngdc.noaa.gov/geomagmodels/struts/calcDeclination

我用一个以太网耦合器将天气组件的以太网电缆连接到了100英尺长的以太网电缆上。我将电缆的另一端插入我的房屋，并使用另一个耦合器将另一端连接到我的Arduino屏蔽罩。

校准：使用一条胶带，锁定风向标，使其指向北方并从电位计测量电压。顺便说一句，我添加了6.8K电阻，以便输出永远不会超过3Vdc，这是我将Aref设置为的值。无论如何，我一直期望它在北方读取0Vdc，但实际上是1.5V，因为我将电位计安装在与原本相差180度的位置。现在，您可以通过松开将电位计固定到支架上的螺母并小心旋转电位计来纠正此问题，但对我来说，只需在Arduino软件中进行调整即可。

步骤6 ：Arduino软件

已连接Arduino软件

大部分软件均来自Arduino Wind Chill仪表。我添加了SD卡和实时时钟的代码。

我不会详细介绍风向标的内容，因为你们中的大多数人都不在乎。基本上，我将指示分为16个不同的指示。通过测量来自电位计的电压，可以确定风向。这里是Arduino在连接到计算机时将输出到串行终端的示例。每10秒钟显示一次华氏温度，风速MPH，Twc（温度风冷F），风向。 DirInt是方向的数字表示。我输出“ $”的原因是为了使我的计算机程序可以更轻松地同步到Arduino串行数据。这就是为什么我使用DirInt。计算机处理数字比字母更容易。

现在，Arduino将写入SD卡上的CSV（逗号分隔值）文件。它具有相同的信息，但还包括日期和时间。

2011/3/19 12:41:47 60.4 7.1 60.4 WSW 11

可以将其作为电子表格读取到Excel，Open Office或Google文档中。

步骤7：VB Express软件

对于某些人来说，以前的软件可能就足够了。但是我想对数据进行更多的可视化显示，所以我写了一个VB Express程序。

我将该软件包含在一个zip文件中。这是屏幕截图。

程序是为M.S.编写的。 Vista，并且需要在名为WeatherData的文档下的目录。它可能无法在其他操作系统上运行。

要安装，请将zip文件复制到目录中。确保您可以访问Internet，运行setup.exe。要运行该程序，您要做的主要事情是确定Arduino连接到哪个串行端口并将其键入Arduino Com Port文本框。然后它将自动运行。在蓝色面板中是当天的最大值和最小值。 （如果最低温度为零，请单击“重置”按钮）。数据从Arduino更新。我做了一点图形显示以显示风向。随着速度的增加，箭头会变长。

程序还会自动将数据写入文档WeatherData，MonDay.csv下的CSV文件中。数据平均为一分钟的样本。

结论：虽然我不希望任何/很多读者重复该项目，但我希望它能为读者提供有关与Arduino和Arduino接口的想法。其中的一些功能。我的下一个选择是雨量计。
责任编辑：wv