Ημερήσιο Γενικό Λύκειο Σητείας. Σχ. έτος

Transcript

1 Ημερήσιο Γενικό Λύκειο Σητείας Σχ. έτος

2 Προγραμματισμός μικρο ελεγκτή Arduino για μέτρηση μετεωρολογικών δεδομένων.

3 Υπεύθυνος καθηγητής:τσιφετάκης Μανώλης Οι μαθητές: Αϊλαμάκη Κατερίνα--Αισωπάκη Εύα--Αντωνάκη Μαρία--Γρηγοράκης Στέλιος Δημητρίου Αφροδίτη--Δρακάκης Γιάννης--Ζουριδάκης Γιάννης--Ιβάνοβ Τόνι Κουρουπάκης Γιάννης--Κωστάκη Γεωργία--Λεβεντέρη Εμμανουέλα Μπουρμπουράκη Χρύσα--Ρούγκιο Μαρία--Τζαβολάκης Μίλτος--Τσαντάκη Φαίη Φυγετάκης Μιχάλης--Χατζηδάκη Μαριάννα

4 Τι φτιάξαμε: Στα πλαίσια του μαθήματος ερευνητικής εργασίας ασχοληθήκαμε με την κατασκευή και τον προγραμματισμό μιας ηλεκτρονικής συσκευής για τη μέτρηση βασικών μετεωρολογικών δεδομένων όπως θερμοκρασία,φωτεινότητα,υγρασία. Πιο αναλυτικά η πλακέτα έχει 5 led που μας δείχνουν το επίπεδο κάθε μέτρησης ( Θερμοκρασία, Υγρασία, Φωτεινότητα) από χαμηλή τιμή, όπου ανάβει ένα led έως Υψηλη όπου ανάβουν και τα 5 led.

5 Τι φτιάξαμε: Επίσης υπάρχουν 3 led που μας δείχνουν για ποιο μέγεθος είναι η μέτρηση που δείχνουν τα 5 led. Η εναλλαγή των μετρήσεων γίνεται κυκλικά, δηλαδή για 5 δευτερόλεπτα μετράμε την θερμοκρασία και ανάλογα την τιμή του αισθητήρα ανάβουν τα κατάλληλα led, τα επόμενα 5 δευτερόλεπτα μετράμε την υγρασία με τις αντίστοιχες ενδείξεις, τα επόμενα 5 δευτερόλεπτα μετράμε την φωτεινότητα κ.ο.κ

6 Μέτρηση Θερμοκρασίας Θερμοκρασία LED που ανάβουν < 13 1 < 18 2 < 30 3 >= 30 5

7 Μέτρηση Υγρασίας Ποσοστό Υγρασίας LED που ανάβουν < 40 1 < 61 3 >= 61 5

8 Μέτρηση Φωτεινότητας Φωτεινότητα LED που ανάβουν < < < < >=800 5

9 Σειριακή οθόνη με τις μετρήσεις των αισθητήρων

10 Πώς το φτιάξαμε: Για να το φτιάξουμε χρησιμοποιήσαμε έναν μικρο ελεγκτή Arduino και αναζητήσαμε στο διαδίκτυο τον τρόπο σύνδεσης και προγραμματισμού των αισθητήρων θερμοκρασίας(lm35),υγρασίας(dth22) και φωτεινότητας(ldr). Για την κατασκευή της πλακέτας χρησιμοποιήσαμε τη μέθοδο της αποχάλκωσης (οδηγίες βρήκαμε στο διαδίκτυο). Στη συνέχεια κολλήσαμε τα εξαρτήματα στην πλακέτα και προγραμματίσαμε τις λειτουργίες. **Στο δικτυακό τόπο του Project μας ( θα βρείτε αναλυτικά στοιχεία για όλες τις διαδικασίες που περιγράφουμε καθώς και το πηγαίο κώδικα του προγράμματος.

11 Φωτογραφίες από διάφορες φάσεις της κατασκευής

12

13 Σχεδιασμός κυκλώματος με χρήση του προγράμματος ανοικτού λογισμικού

14 Τελική κατασκευή

15 Παρουσίαση Αισθητήρων:

16 Αισθητήρας Υγρασίας: Το DHT-22 έχει μικρό μέγεθος και μπορεί να 'διαβάσει' την υγρασία του χώρου σε απόσταση 20m. Την υγρασία την μετράμε σε ποσοστό απ' το 0% έως 100% και η απόκλιση της είναι συνήθως ±2% Υγρασία Τάση 3.3-5V Έξοδος Ψηφιακή Αισθητήρας Πολυμερής Πυκνωτής DS18B20 Εύρος 0-100% Rh C Ακρίβεια 2-5% ±0,5 C Δειγματοληψία 0,5 Hz

17

18 Αισθητήρας Φωτεινότητας: Τι είναι ο LDR; Ο αισθητήρας φωτεινότητας καθορίζει το στιγμιαίο επίπεδο έντασης του φωτός. Η φωτοδίοδος υψηλής ευαισθησίας αντιδρά άμεσα στις επικρατούσες συνθήκες, είτε σε φως είτε σε ημίφως. Ιδανικό για μετεωρολογικούς σταθμούς, θερμοκήπια, συστήματα παρακολούθησης και αυτοματισμοί κτηρίων. Έυρος μέτρησης: 0 έως 100 Klux (100 Klux = 1000 W / m2) Θερμοκρασίας λειτουργίας: -30 oc έως +60 oc Αναλογική έξοδος: 0 έως 20 ma Light resistance : 10k Ohm Dark resistance : 20k Ohm Max voltage : 150V Max power: 100mW παραδειγματα Διαστάσεις: 2 x 4 x 5mm 4mm ανάμεσαpins 31mm lead length

19 Σύνδεση: Συνδέστε τα τρία καλώδια στην πλακέτα Arduino ή genuino. Το πρώτο πηγαίνει στη γείωση από ένα από τις εξωτερικές ακίδες του ποτενσιόμετρου. Το δεύτερο πηγαίνει από 5 βολτ στην άλλη εξωτερική ακίδα του ποτενσιόμετρου. Το τρίτο πηγαίνει από αναλογική είσοδο 0 έως το μεσαίο πείρο του ποτενσιόμετρου.

20 Αισθητήρας Θερμότητας Σύνδεση: Το κύκλωμα που πρέπει να δημιουργήσουμε είναι εξαιρετικά απλό: Πρώτα τοποθετούμε την Ethernet Shield πάνω στον Arduino στις ανάλογες υποδοχές των pins. Έπειτα τοποθετούμε το LM35 πάνω στο breadboard και το συνδέουμε ως εξής: Το θετικό ποδαράκι του LM35 με τα +5V του Ethernet Shield, το μεσαίο ποδαράκι με την analog input 2 και το ποδαράκι της γείωσης με την υποδοχή γείωσης της Ethernet Shield. Τέλος, συνδέουμε το Arduino με τον υπολογιστή μέσω του USB καλωδίου και την Ethernet Shield με το router μέσω του καλωδίου ethernet. Τί είναι το LM35; 1. Το LM35 είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας ακριβείας που δεν χρειάζεται calibration. 2. Το εύρος μέτρησης θερμοκρασίας είναι 0 C έως +100 C (δεν μετράει θερμοκρασίες υπό το μηδεν) με ακρίβεια ±0,5 C. 3. Ή τάση εξόδου της είναι ανάλογη της θερμοκρασίας και κάθε 0,01V που μετριέται στην έξοδο του αντιστοιχεί σε 1 C, δηλαδή αν η θερμοκρασία που θα μετρηθεί είναι 15 C τότε η τάση εξόδου του LM35 θα είναι 0,15V

21

22 Ποιες ήταν οι εντυπώσεις μας: Η συνεργασία μεταξύ μας για τον προγραμματισμό της μονάδας Arduino ήταν μια απολαυστική για όλους μας εμπειρία καθώς μάθαμε πολλά νέα πράγματα. Είδαμε κυρίως πως συνδέεται η θεωρία με την πράξη, σε διάφορα επιστημονικά πεδία και πιο συγκεκριμένα στο πεδίο της χημείας, της φυσικής και της πληροφορικής.

23 Μελλοντικά σχέδια: Ο κύριος στόχος μας ήταν η μέτρηση της βαρομετρικής πίεσης, της θερμοκρασίας, της ταχύτητας του ανέμου, της υγρασίας και της φωτεινότητας στο χώρο του σχολείου μας και της προβολής τους στον δικτυακό τόπο του σχολείου μας. Δυστυχώς δεν επιτευχθεί λόγο έλλειψης πόρων και χρόνου. Βέβαια φτάσαμε σε ένα σημείο που δίνουμε την δυνατότητα σε επόμενους μαθητές να συνεχίσουν από εκεί που φτάσαμε εμείς.

24 Ευχαριστούμε για την προσοχή σας.