X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Данные метеорологических наблюдений используются каждым современным человеком. Прогноз погоды регулярно демонстрируется на интернет-сайтах, по телевидению и в других средствах массовой информации. Однако эти предсказания являются усредненными для довольно обширной территории, и реальная погода за окном нередко отличается от информации, прочитанной в СМИ. Именно для решения такой проблеме и существуют домашние метеостанции. Такие данные, как температура, влажность воздуха и другие физические характеристики атмосферы, можно получать и традиционным способом при помощи термометра, гигрометра, флюгера и пр. приборов. Однако метеостанция объединяет в себе все эти приборы и к тому же выводит собранную информацию на дисплей в доступной форме – в этом заключается главное ее преимущество.Причем спектр выбора устройств достаточно велик, так что пользователь может выбрать наиболее подходящую ему метеостанцию, исходя из необходимых ему функций.

Погодная станция (метеостанция) — это компактное устройство, собирающее и анализирующее в реальном времени различные свойства атмосферы, например, температуру воздуха, относительную влажность, давление, скорость и направление ветра [1].

Основные функции метеостанции:

Получение точной и подробной информации о температуре и влажности в помещении и за окном непосредственно в месте её станции.

Метеостанция измеряет температуру с точностью до десятых внутри помещения и снаружи, получая данные с помощью выносного метеодатчика. Многие модели могут вести наблюдения и записывать все изменения температуры в электронный журнал по датам. Диапазон температурных режимов для комнатного датчика (встроен в базу погодной станции) от -5°С до +50°С, для наружного уличного датчика от -40°С до +60°С .Влажность измеряется как внутри помещения, так и снаружи в диапазоне от 2% до 98%, выводится на экране метеостанции в числовых данных. Выявляют уровень комфорта приразницы температуры и влажности.

Измерение атмосферного давления

Производится выносным барометром с точностью до 1 мбара с отображением в виде диаграммы за сутки.

Фиксирование направления и скорости ветра

Измеряет направление и скорость ветра, данные поступают с выносного метеодатчика за окном (анометра), также с обработкой данных измеряется температура охлаждения ветром с погрешностью в 1°С

Установление интенсивности выпадения осадков за сутки в мм/час и суммарное за 24 часа с внесением в журнал записей

Измеряется интенсивность выпадения осадков за сутки в мм/час и суммарное за 24 часа с внесением в журнал записей

Анализдинамики изменения состояния погоды

Домашняя метеостанция составляет прогноз погоды на сутки и выводит на экран состояние неба в виде понятных пиктограмм (солнце, облака, облачность с солнцем, пасмурно, дождь, снег и т.п.).

Составление прогноза погоды на 6-36 часовна основании самостоятельно отслеживаемой закономерности изменения погоды

Метеостанция поможет предупредить об образовании гололедицы, выпадении осадков в виде снега или дождя.

Вывод полученной информации на дисплей в виде чисел или с использованием анимации или пиктограмм [2].

Комплектация. Метеостанция представляет собой замкнутую систему, состоящую из двух частей: выносные датчики (приборы вне помещения, получающие и передающие через беспроводную связь метеосводку) иосновная погодная база (прибор, находящийся в помещении и выводящий полученные данные на экран). Питание базы погодной станции осуществляется от сети, либо от батареек в зависимости от модели; питание наружного метеодатчика осуществляется от пальчиковой батарейки. Можно устанавливать от одного до нескольких метеодатчиков. Каждый из них будет отдельно высылать свою сводку температурных режимов, влажности и других показателей [3].

Главный недостаток. Бытовые погодные станции в последнее десятилетие пользуются стабильно высоким спросом, из-за чего на этот сегмент рынка обратило внимание большое число довольно крупных компаний. Однако при выборе домашней погодной станции для многих потребителей главное значение имеет цена устройства. Дешёвая продукция достойно выполняет свои задачи, но не отличается высокой долговечностью, аза максимально надёжное устройство, которое прослужит многие годы, придётся заплатить более 10 000 рублей.

Создание портативной метеостанции, способной выполнять определенные функции, которая будет финансово доступной и надежной в плане долговременности использования, и стало целью этой работы.

Составление перечня приборов будущей метеостанции.Разрабатываемая метеостанция представляет собой два устройства, одно из которых находится в помещении, а второе на улице. Прибор вне помещения состоит из платы, к которой подключены все необходимые датчики для фиксирования состояния погодных условий. Посредством провода оно соединено со вторым устройством (в помещении), состоящим так же из платы и дисплея, которое и будет выводить полученную информацию. Для будущей станции выбраны именно два устройства с той целью, чтобы пользователь мог получать информацию с дисплея, не сталкиваясь с проблемой запотевания или замерзания окон или недостаточного освещения за окном в темное время суток.

Две платы Arduino

Будет использоваться в качестве устройства – посредника. На основе данной платы будет осуществляться прием сведений от выносных датчиков и передача полученной информации на устройство вывода. Данный модуль выбран как одно из немногих доступных в РФ готовых решений на базе SPI интерфейса, т. е. не требующее много (16-32) пинов для управления.

Дисплей TE-ULCD

Модуль выполнен на основе 3,5” (или 5,6”) цветного графического дисплея с сенсорным экраном и 32-разрядного ARM-7 микроконтроллера. Обслуживание цветного графического дисплея с помощью специализированного микроконтроллера позволяет разделить функции отображения информации и управления и дает возможность обеспечить интерфейс «человек-машина» в различных информационно-управляющих системах.

Датчики температуры, влажности и углекислого газа.

Питание осуществляться от блока питания для мобильного телефона или батареек

Корпус для погодной станции

Разрабатывается самостоятельно с помощью 3D – принтера.

Компьютер.

Arduino - это маленькое электронное устройство, состоящее из одной печатной платы, которое способно управлять разными датчиками, электродвигателями, освещением, передавать и принимать данные [4]. Устройства на базе Arduino могут получать информацию об окружающей среде посредством различных датчиков, а также могут управлять различными исполнительными устройствами. Именно из-за простоты создания систем из доступных элементов был выбран данный модуль.

LCD – дисплей

LCD – это технология изготовления экранов телевизоров, мониторов и других устройств, основанная на использовании специальных молекул, которые называются – жидкие кристаллы. Эти молекулы имеют уникальные свойства, они постоянно находятся в жидком состоянии и способны менять свое положение при воздействии на них электромагнитного поля [5].

Этапы разработки портативной метеостанции:

Создание корпусов для двух устройств на 3D-принтере. Для этого заранее продумывается расположение всех комплектующих: сделано специальное окно для закрепления LCD дисплея; датчик углекислого размещен его в противоположной от других датчиков сторонегаза, т.к. он достаточно сильно греется; предусмотрено отверстие для разъёма питания.

Создание схемы метеостанции.

Написаниепрограммы для Arduinoи ее загрузка в память контроллера для каждой платы.

Сборка.

Список литературы:

1. https://viborprost.ru/texnika/vdome/kak-vybrat-meteostanciyu.html)

2. https://kachestvolife.club/umnyj-dom/domashnyaya-meteostantsiya-s-besprovodnym-datchikom

3. https://kachestvolife.club/umnyj-dom/domashnyaya-meteostantsiya-s-besprovodnym-datchikom

4. https://www.kakprosto.ru/kak-920473-chto-takoe-arduino-i-chto-s-nim-mozhno-sdelat#ixzz51QpakFgl

5. (http://www.techno-guide.ru/informatsionnye-tekhnologii/displei/osobennosti-lcd-tft-tekhnologii-displeev.html)

Код для цитирования: Скопировать