Bouw een slimme weerstation met Arduino UNO en AWS-integratie

Componenten en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• Lasersnijder (algemeen)

Over dit project

AWS (Arduino Weather Station) levert nauwkeurige rond-de-klok omgevingsdata. Het is gebaseerd op een Arduino-microcontrollerbord en ondersteunt een volledige sensorenstack voor omgevingsanalyse.

Het doel

Het doel van deze controle-eenheid is om een reeks data via de bovenstaande sensoren te detecteren en deze via een LCD-scherm aan de gebruiker te presenteren. De compacte omvang maakt het mogelijk om het in een klein behuizingje te plaatsen, gemaakt met de lasersnijder.

Gebruikte sensoren

Verschillende sensoren worden gebruikt: water-/sneeuwpeilsensor, DHT11 vochtigheid/temperatuur, fotoweerstand (LDR), LCD I2C 1602 display, DS1302 Real Time Clock module, LM35 temperatuursensor, en infrarood-ontvanger met afstandsbediening.

Water- en sneeuwpeilsensor

Geeft het waterpeil in een boventank aan, voorkomt overloop en laat het peil te allen tijde zien.

DHT11 Vochtigheid- en Temperatuursensor

Gekalibreerde digitale sensor met hoge betrouwbaarheid, snelle respons, anti-storing, lage kosten en uitstekende langetermijnstabiliteit.

Fotoweerstand (LDR)

Lichtgevoelige component die aan/afwezigheid van licht detecteert of lichtintensiteit meet. In het donker hoge weerstand, bij belichting daling tot enkele ohms.

LCD I2C 1602 Display

Seriële bus met twee bidirectionele lijnen (SDA, SCL), pulled-up met weerstanden. Blauwe potentiometer regelt achtergrondverlichting.

DS1302 Real Time Clock Module

Bevat real-time klok/kalender en 31 bytes statisch RAM. Tijdformaat hh/mm/ss, datumformaat yyyy/mm/dd.

LM35 Temperatuursensor

Precisie temperatuursensor. ADC converteert analoge waarden naar digitale benadering: ADCValue = sample * 1024 / referentie spanning (+5V). Dus digitale waarde = invoerspanning * 205.

Infrarood-ontvanger en afstandsbediening

Werken samen: IR-ontvanger ontvangt data van de afstandsbediening. Toegewezen functies aan knoppen:

• 0-knop: Tijd en datum op LCD.
• 1-knop: Temperatuur (LM35) en vochtigheid (DHT11) op LCD.
• 2-knop: Percentage donkerte op LCD.
• 3-knop: Vloeistofpeil (mm) op LCD.
• "Cycle"-knop: Alle schermen opeenvolgend met 4 seconden interval.

De A.W.S.

Stap 1: Behuizing bouwen

Na afmetingen te bepalen, is de plexiglas behuizing ontworpen in AutoCAD en uitgesneden met lasersnijder. Samengelijmd met sterke lijm.

Stap 2: Schema en hardware-aansluitingen

Schema gemaakt met Fritzing. Aansluitingen zijn eenvoudig.

Stap 3: Arduino programmeren

Code geschreven in Arduino IDE met benodigde bibliotheken.

Stap 4: Hoe het werkt

AWS is een weerstation dat omgevingsdata verzamelt en via een infrarood afstandsbediening op een LCD-display toont. Vijf verschillende schermen wisselbaar door de gebruiker:

1. Startscherm: "Arduino Weather Station" met vervaag-effect. Zichtbaar na opstarten en na elke data-opvraging.
2. Datum en Tijd scherm: Via 0-knop. 10 seconden vertraging, dan terug naar startscherm.
3. Vochtigheid en Temperatuur scherm: Via 1-knop. Data van DHT11 en LM35. 10 seconden vertraging.
4. Donkerte scherm: Via 2-knop. Percentage donkerte van LDR. 10 seconden vertraging.
5. Vloeistofpeil scherm: Via 3-knop. Hoogte vloeistof in mm. 10 seconden vertraging.

De laatste vier schermen kunnen opeenvolgend bekeken worden met 4 seconden interval via de Cycle-knop (één ronde).

Voorzorgsmaatregelen

• Vermijd contact van vloeistoffen of schadelijke stoffen met het bord en de station.
• Na neerslag: watercontainer legen, sensor controleren en reinigen.
• Herlaadbare batterij duurt ~2 dagen; opladen ~2 uur.
• IR-sensor kan bij lage temperaturen (~0°C) mislukken. Open behuizing en druk reset-knop.
• Bij reset-knop: RTC DS1302 behoudt datum/tijd dankzij back-up batterij (~10 jaar).
• Bij stroomuitval: datum/tijd moeten opnieuw ingesteld worden in code (commentaar uit/aan).

Code

Volledige Arduino-sketch met IR-ontvangst, RTC, DHT11, LCD I2C, LM35, LDR, waterpeilsensor en afstandsbediening-logica. De code initialiseert alle sensoren, toont startanimatie, en reageert op IR-codes voor de vijf schermen plus cycle-modus.

Conclusies

We hebben een weerstation gebouwd met Arduino dat rekening houdt met datum/tijd en omgevingsdata op een LCD-scherm bedient via een infrarood afstandsbediening.

Code

AWS code.ino (C/C++)

Complete sketch zoals beschreven in de projectbeschrijving.

Aangepaste onderdelen en behuizingen

box_a5et5f4U9F.dwg (AutoCAD tekening behuizing)

Schema's

aws_DMDwb4iUZp.fzz (Fritzing schema)