Проекты

IoT метеостанция

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Электроника и приборостроение»

Направление работы: Приборостроение, Микроэлектроника
Авторы работы: ГБОУ Инженерно-техническая школа
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 8 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Контролировать температуру, влажность и многие другие параметры окружающей среды – нужный и важный навык. Состояние окружающей среды играет важную роль в жизнедеятельности людей, влияет на их самочувствие и работоспособность.

В настоящее время благодаря развитию микроэлектроники и доступности электронных компонент мы имеем возможность самостоятельно разрабатывать и создавать собственные электронные устройства, которые позволяют справляться с такими задачами. Полученные устройства можно интегрировать в такие системы, как «умный» дом», подключать к системам управления вентиляцией и т. п., а также получать краткосрочные локальные прогнозы погоды.

Цель

Разработать и создать устройство, способное контролировать температуру, влажность воздуха, уровень углекислого газа и атмосферное давление с последующей передачей этих данных на приёмник с экраном и ресурс в сети Интернет.

Задачи

  1. Разработать принципиальную схему устройства.
  2. Ознакомиться и разобраться с общедоступными схемами для платформы Arduino.
  3. Освоить сборку элементов, применяя пайку.
  4. Освоить чувствительные элементы и разобраться с их характеристиками.
  5. Создать портативное устройство детектирования, фиксации и передачи данных в сеть Интернет с выносным блоком датчиков.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Персональный компьютер на базе Windows
  • Воздушный термометр
  • Паяльник
  • Бормашина
  • Платформа Arduino Nano
  • Датчики температуры и влажности
  • Два корпуса
  • Макетная плата
  • Модуль hc06
  • Аккумуляторная батарея
  • Солнечная панель
  • Соединительные провода
  • Платформа Arduino Leonardo
  • Wi-Fi-модуль esp01
  • Модуль hc05
  • Сенсорная кнопка

Описание

Автором были освоены схемы для платформы Arduino, принцип сборки элементов и принципы работы с чувствительными элементами. Затем после создания схемы устройства и прототипа корпуса была собрана портативная метеостанция с выносным блоком датчиков. В процессе проектирования устройства было принято решение установить во внутренний модуль не только датчик температуры и влажности, но и датчик измерения CO2.

Проведены эксперименты:

  1. Помещение метеостанции в холодильник, вследствие чего температура снижалась.
  2. Проветривание комнаты с метеостанцией, вследствие чего температура и уровень C02 снизились, а влажность повысилась.
  3. Подключение к «Народному мониторингу» (https://narodmon.ru/).

Результаты работы/выводы

Создана IoT метеостанция, представляющая собой комплекс из двух модулей: выносной (с датчиками и блютуз-модулем), и настольный, с экраном и модулем Wi-Fi (с двумя корпусами: деревянный ручной работы и распечатанный на 3D-принтере из экологичного PLA). Данные первого модуля выводятся на экран второго, которым впоследствии передаются через интернет на внешний сервис для дальнейшей обработки. Также организована возможность вывода накопленных данных в виде графиков на дисплей компьютера и отработана возможность подключения станции к системам «Умный» дом» (MajorDomo), голосовому помощнику Яндекс.Алиса.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем планируются интеграция в систему «Умная» теплица» или подобную, расширение функционала с использованием дополнительных элементов, а также попытка применить данную концепцию для сбора, накопления и обработки данных для составления более точных краткосрочных локальных прогнозов погоды.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИУ МИЭТ «Смарт-парк»