Proyecto Tecnológico 4º ESO

Una estación meteorológica digital y automatizada.

Punto de partida.

• En el equipamiento del instituto tenemos una caseta meteorológica.

• Está sin instalar y desmontada.

• Sólo contiene instrumentos de medida tradicionales, que se consultan y anotan manualmente:

Poca precisión.

No hay medidas en festivos.

Hay que publicar los datos manualmente.

Proyecto:

Añadir a la caseta instrumentos de medida digitales.

¡Respetando los instrumentos antiguos!

Esquema general:

INTERNET

• La estación recoge los datos.

• Los datos se envían a un servidor, que los procesa y les da formato.

• Los datos procesados se suben a internet.

ESTACIÓN

SERVIDOR

Nuestra estación debe:

• Medir temperatura, presión y humedad relativa.

• También precipitaciones y velocidad del viento.

• Almacenar los datos en su memoria, ordenados cronológicamente.

• Transmitir los datos a un ordenador, para colgarlos en internet.

• Inalámbricamente, por WIFI / Bluetooth.

• Mediante un cable, por SPI / puerto serie.

• Funcionar con energía solar y baterías.

• O usar una fuente de alimentación externa.

NOTA: = Si es posible. = En otro caso.

Nuestro servidor debe:

• Ser una Raspberry Pi programada por nosotros en C / Python.

• O un PC encendido todo el rato.

• Pondrá ocasionalmente en hora a la estación meteorológica.

• Recibirá los datos de la estación en ráfagas cada cierto tiempo.

• Procesará los datos recibidos:

• Produciendo tablas y gráficos de las medida.

• O como mínimo, un informe del estado actual.

• Formateará esos datos en HTML, para subirlos a internet.

• Los publicará en la web del centro.

• Suponiendo que sea lo bastante dinámica.

Habilidades que necesitamos:

Electrónica.

Mecánica.

Programación de Arduino.

Física.

Programación de Raspberry Pi.

Diseño de páginas web.

Estadística.

Linux / Raspbian.

¿Dónde situamos la caseta?• Debería estar lejos de edificios.• Importante que esté lejos de zonas pavimentadas.

¡LA SITUACIÓN ES TAN IMPORTANTE COMO LA PRECISIÓN DE LOS INSTRUMENTOS!

( Cortesía de Google Maps )

El instituto está totalmente pavimentadoy dominado por edificios.

Tenemos que jugar con lo que tenemos.

Componentes de la caseta.

Como veremos, es el aparato más complejo…

Componentes de la caseta.

ARDUINO

PANEL SOLAR

BATERÍA

TARJETA SD

MODULO WIFI

RELOJ

TERMÓMETRO BARÓMETRO HIGRÓMETRO

I2C

REGULADOR

¡Cada uno de estos globos es un proyecto en si mismo!

SPI

En concreto…ARDUINO Arduino Nano, o un Arduino montado por nosotros.

RELOJ Real Time Clock chip DS1302, (ditigal, I2C, 3.3/5V).

TARJETA SD Fácil, las tarjetas SD se comunican por SPI. Level shift a 3.3V.

MODULO WIFI WIFI o Bluetooth, tenemos que decidir qué módulo.

TERMÓMETRO Un LM35 (muy fácil) o un MCP9808T (digital, I2C, 3.3/5V).

BARÓMETRO Sensor de presión MPL3115A2 (digital, I2C, 3.3V).

HIGRÓMETRO Honeywell HumidIcon HIH8121 (digital, I2C, 3.3/5V)

Batería y panel solar.

Placas protegidas por epoxy.¿Cómo las orientamos? ¿Cómo las conectamos?Hay que diseñar una montura para el panel.Instalar la montura en la caseta.

¿Qué tecnología recargable? Ni-MH es complicado de recargar. Litio es inestable / delicado. Batería de Pb-H2SO4 sellada.

El circuito de recarga necesitará mucha ayuda del profesor.Los reguladores de voltaje, sólo si son conmutados.

¿Por dónde empezamos?

1. Ideas básicas de electrónica.2. Trabajo con Arduino:

– Entradas, salidas, temporización.– Programación básica en C. Comenzar modificando programas.– Especializarse en una librería concreta.

3. Elegir un subproyecto:– Electrónica.– Programación de sensores.– Módulo de reloj / comunicaciones.– Procesamiento de datos.– Documentación / publicación web.– Instalación / diseño.

4. Integrar todo el proyecto.