Venkovní meteostanice s využitím platformy Arduino

Jiří Pavelka

Bachelor's thesis

Outdoor weather station with using Arduino platform

Abstract:

Tato práce se zabývá možným návrhem, sestavením a naprogramováním zařízení meteorologické stanice. Zařízení využívá mikrokontrolery a periférie platformy Arduino pro měření teploty, vlhkosti, tlaku, rychlosti větru, směru větru a množství srážek. Cílem je navržení a vytvoření funkčního prototypu meteostanice, která přenáší naměřená data na internetové úložiště, odkud jsou následně načítána a prezentována jako webové stránky. Jsou vysvětleny principy fungování jednotlivých komponent modulů použitých při tvorbě zařízení s důrazem na mikrokontrolery a jejich komunikační rozhraní.Měření rychlosti větru a množství srážek je realizováno vyhodnocováním pulsů anemometru a srážkoměru. Směr větru je reprezentován velikostí napětí. V bezprostřední blízkosti čidel se nachází MCU AtMega328p, který zpracovává signály a následně získaná data odesílá po RS485. Tyto části tvoří první senzorovou jednotku. Druhá pro měření teploty, vlhkosti a tlaku obsahuje stejný MCU, který odesílá data stejným způsobem jako první jednotka, ale data z čidel jsou přenášena přes rozhraní I2C. Data z obou jednotek jsou přenesena na vzdálenost až 33 m do hlavní jednotky. Ta je zpracovává a odesílá na internetové úložiště za pomocí dvoujádrového mikrokontroleru ESP32 přes síť WiFi. Stránky webového rozhraní načítají a zobrazují uložená data.Vytvořené zařízení umožňuje měřit všechny uvedené veličiny a zároveň disponuje vlastnostmi jako jsou záloha napájení, nebo záloha dat, což zvyšuje spolehlivost. Veškeré uvedené funkce a vlastnosti byly otestovány čtyřměsíčním spolehlivým provozem bez jediné ztráty záznamu.

Abstract:

This work deals with possible design, assembly and programming of weather station equipment. The device uses Arduino platform microcontrollers and peripherals to measure temperature, humidity, pressure, wind speed, wind direction and rainfall. The aim is to design and create a functional prototype of the weather station, which transmits the measured data to the Internet repository, from where it is subsequently downloaded and presented as a website. Principles of operation of individual components of modules used in the creation of equipment with emphasis on microcontrollers and their communication interface are explained.Measurement of wind speed and amount of precipitation is realized by evaluation of pulses of anemometer and rain gauge. The wind direction is represented by the magnitude of the voltage. The AtMega328p MCU is located in the immediate vicinity of the sensors, which processes the signals and sends the acquired data via the RS485. These parts forming the first sensor unit. The second for temperature, humidity and pressure measurement contains the same MCU, which sends data in the same way as the first unit, but the sensor data is transmitted via the I2C interface. Data from both units is transferred up to 33 m to the main unit. It processes and sends them to the Internet storage using the dual-core microcontroller ESP32 over WiFi network. Web interface pages retrieve and display stored data.The device makes it possible to measure all of the above quantities and at the same time it has features such as power backup or data backup, which increases reliability. All of these features have been tested for four months of reliable operation without any loss of record.

Keywords

Meteostanice, Arduino, ESP32, RS485, MySql

Keywords

Arduino, ESP32, RS485, MySql, weather station

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 3. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Marek Pícka, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Economics and Management

Bachelor programme / field:
Systems Engineering and Informatics / Informatics