ESTACIÓN METEOROLÓGICA AUTOMÁTICA

 


Anemómetro y caja conteniendo los sensores exteriores

Contenido



General

Este proyecto describe el montaje de una estacion meteorológica automática, que permite la medición de diferentes parámetros ambientales, al tiempo que muestra en tiempo real los valores en una pantalla LCD. Cabe añadir que estos parámetros pueden ser registrados o enviados a distancia para su posterior tratamiento.

La estación está controlada por un PIC 16F876, cuyo programa interno se encarga de adaptar y procesar todas las medidas tomadas por los sensores, representarlas en una pantalla LCD y a través de un conector DB-9 exportar los datos en formato série con protocolo RS-232. Clicar sobre la imagen para verla ampliada

El proyecto de la estación es totalmente abierto, en el montaje básico se mide temperatura, humedad y presión atmosférica. Posteriormente y solo con el cambio del programa de control, podrán incorporarse otros sensores (como por ejemplo un anemómetro), que permitirá la visualización de la velocidad y dirección del viento.

En la fotografía adjunta, puede verse la caratula frontal de la estación. En ésta versión, se han montado los sensores en la placa base, también se le ha incorporado un RTC (reloj en tiempo real), para adjuntar datos horarios a los meteorológicos. Los tres pulsadores en la parte frontal son para la puesta en hora del reloj.

El rango de parámetros que puede medir la estación, queda reflejado en la tabla siguiente.

Temperatura

-18 a +50ºC.

Humedad

10%RH a 99%RH

Presión

800hPa a 1055hPa

Velocidad del viento

0 a 180 km/h

Dirección del viento

0º a 359º

La estación solo tiene dos ajustes, el de la presión atmosférica, que se describe más adelante y el contraste de la pantalla LCD.

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Montaje

El circuito de la estación está montado en una placa de circuito impreso de 110 x 63 mm., que se aloja en una caja de plastico ABS. Los sensores de temperatura y humedad, pueden montarse en ésta placa o en una de auxiliar para instalarlos en el exterior. Para realizar el montaje podemos ver en ficheros .PDF las placas de circuito impreso, y la disposición de los componentes en ellas. La unión entre la placa base y la placa auxiliar, se realiza mediante cable plano telefónico de 8 conductores y conectores RJ-45.

En el lado derecho de la caja hay tres pulsadores, dos para seleccionar las medidas (amarillos), y uno de "reset" (negro). En la parte inferior están las bases RJ-45 y RJ-11 como entrada de los sensores , base DB-9 para la salida de datos y entrada de alimentación. Clicar sobre la imagen para verla ampliada

En el caso de montar los sensores en la placa base, habrán algunos componentes que figuran en el .PDF de la lista de material, que no son necesarios, (por ejemplo una base RJ-45), podemos guardarlos para añadirlos en posteriores modificaciones.

En la fotografía adjunta puede observarse la placa de circuito impreso de la estación y la pantalla LCD, al lado de esta está instalada la placa de RTC (reloj en tiempo real).

La unión entre la placa y la pantalla LCD se realiza mediante cable plano de 16 conductores, uno de cuyos extremos va soldado a la placa de la pantalla LCD, mientras que el otro se une a la placa de la estación mediante un conector hembra de 16 patas.

El microcontrolador se montará en un zócalo, de esta forma será facil su extracción para poder grabar la actualización de los programas.

Para facilitar el montaje, se adjunta el .PDF del esquema eléctrico de la placa base. Si hay que montar los sensores en la placa auxiliar, se utilizará el dibujo de disposición de componentes en las placas.

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Sensores

Los sensores utilizados en la estación básica son, temperatura DS-1620, humedad HIH-3610 y presión MPX-4115. El montaje se ha completado añadiendo un anemómetro y veleta DAVIS modelo 7911, los cálculos de la velocidad de viento que efectua el programa estan optimizados para este modelo. Pero en caso de utilizar cualquier otro, podría modificarse el programa, siempre que se sepa el perímetro de la circunferencia que describen los cubiletes y el factor de rozamiento.

La placa que contiene los sensores de temperatura y humedad para el montaje en el exterior, ha de encajarse de manera que quede la parte frontal con buena circulación de aire, añadiendo una rejilla de protección. A su vez ha de protegerse todo el conjunto mediante una caja o minigarita meteorológica para que quede aislada del sol y de las inclemencias. El material utilizado en la construcción de esta caja es aluminio, pintado en color blanco y secado al horno. Detalles del montaje de la caja pueden apreciarse en las fotografias adjuntas.

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Programas

Para el funcionamiento de la estación se han escrito cuatro programas, cuyo cometido es la toma de distintas medidas, que quedan descritas a continuación:

Pic_wx.hex - Toma medidas en ambientes donde la temperatura es superior a 0º. Tambien mide humedad y presión, acumulando máximos y minimos desde el último "reset" efectuado a la estación. Dispone de una rutina de calibración de las medidas tomadas, y salida port série a 4800 Bd 8N1. Temporiza la salida de datos cada 5 minutos. Descargar

Pic_wxc.hex - Igual que el anterior, pero incorpora en la pantalla LCD y en la salida del port série, el dia, hora y minutos, procedentes del RTC. Descargar

Wx_aprs.hex - Este programa incorpora las medidas de velocidad, dirección y mayor ráfaga de viento en los últimos 10 minutos, además de la temperatura, humedad y presión atmosférica e incluye la posibilidad de calibración de las medidas tomadas. La salida de datos por el port série además del volcado de medidas normales, ofrece la posibilidad de conversión de algunas de ellas, (ºC a ºF y Kmh a Mph), para ser transmitidas por APRS. Descargar

Wx_aprsc.hex - Igual que el anterior, pero incorpora los datos entregados por el RTC. El dia, la fecha y la hora se transmiten dentro de la trama a la red de APRS. Descargar

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Calibración

En la puesta en marcha de la estación, solo ha de calibrarse la medida de presión atmosférica. Esta ajuste se realizará mediante las dos resistencias multivuelta situadas en la placa base, siguiendo el procedimiento (.PDF), que se describe. Una vez realizado el ajuste, quedará compensada la diferencia de presión provocada por la altura a la que se instale la estación.

Para minimizar las pequeñas diferencias de calibración entre los sensores, y también para poder compensar su envejecimiento, en los programas de control se ha previsto la posibilidad de realizar un ajuste fino de los datos correspondientes a la temperatura, humedad y presión. Para ello es precisa la conexión a un PC y proceder según las siguientes instrucciones (.PDF)

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Gráficas

En todos los programas, a través del port série RS-232, se obtiene una salida de datos (.PDF), que pueden ser utilizados para la confección de meteorogramas. Estos datos pueden ser manejados por una Hoja de Cálculo Excel, puesto que al ir separados por comas, una vez introducidos en el programa, éste los separará en columnas y es a partir de éstas que podrán obtenerse las gráficas.

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Este proyecto fué publicado por la edición española de la revista CQ-Radioamateur en su ejemplar número 233, correspondiente al mes de Mayo de 2003, páginas 24 a la 27. Una cópia del artículo en formato .PDF está disponible aqui.

Para poder visualizar los ficheros .PDF, es necesario el programa "Acrobat Reader", que puede descargarse gratuitamente pulsando el siguiente icono.

Para ampliar el proyecto de la estación meteorológica, hay disponible una cónsola remota enlazada por radio en la banda de 868 MHz. Los interesados en el montaje de estos módulos podeis enviarme un e-mail y os facilitaré la información.