Наверное, каждый, кто начинал осваивать микроконтроллеры, после мигания диодиком собирал метеостанцию или, по крайней мере, задумывался об этом. Сравнительно простое устройство позволяет отработать взаимодействие контроллера и датчиков, провести эксперименты с разными датчиками, собрать статистику наблюдений и сделать по ней выводы или даже найти подтверждение природным феноменам, таким как извержения вулканов.

Сегодня мы расскажем о двух метеостанциях Дмитрия Шишова, энтузиаста из Санкт-Петербурга, ведущего телеграм-канал о своих проектах. Метеостанции собраны на разных контроллерах и оснащены разными датчиками. Показания обеих метеостанций можно посмотреть в реальном времени. В статье мы расскажем и некоторые интересные подробности в истории наблюдений.

Метеостанция «Ласточка»

Метеостанция располагается в культурно-деловом пространстве «Севкабель» по координатам 59.923479, 30.242067. Она установлена на неприметном синем вагончике слева от основного здания, в щите установлен контроллер Wiren Board 6, а на мачте — датчик MeteoWind Compact для определения скорости и направления ветра, датчик температуры и влажности MeteoTemp RH+T. Подробное описание метеостанции есть на gitlab.

Датчики передают информацию на контроллер через Modbus, аналоговый и счётный входы, затем — через локальную сеть данные отправляются на сервер, где они обрабатываются. Текущие значения и история наблюдений доступны всем желающим в интерфейсе Grafana.

Поначалу руководство «Севкабеля» отнеслось к метеостанции с энтузиазмом, были планы поставить датчики уровня воды и табло для отображения данных для посетителей комплекса, но позднее всё угасло. Сегодня метеостанция никак не используется, разве что накапливает данные наблюдений, которые доступны всем желающим.

Дополнительные фото

Метеостанция в Музее маячной службы

Вторая метеостанция Дмитрия была собрана и установлена в рамках совместного проекта с Музеем маячной службы в Кронштадте. Музей очень интересный, мы рекомендуем его посетить. В одной из комнат установлена панель, на которую выводятся данные наблюдений. 

В качестве контроллера выбран Raspberry Pi, к нему через Modbus подключены датчики. Недавно Дмитрий как раз опубликовал статью, где рассказал о модуле питания и подключении интерфейса RS-485. Принцип прежний: контроллер собирает информацию с датчиков и передает ее на сервер. Результаты наблюдений тоже доступны всем желающим в интерфейсе Grafana.

Здесь датчиков уже больше. Метеостанция измеряет скорость ветра и направление, давление, влажность и температуру. С помощью гидростатического датчика метеостанция измеряет уровень воды в Финском заливе, причем совсем неподалеку находится Кронштадтский футшток, по которому определяют уровень Балтийского моря. В рамках Балтийской системы высот на всей территории бывшего Советского Союза измерения абсолютных высот проводятся от нуля Кронштадтского футштока. Также метеостанция измеряет температуру воды.

Датчики температуры 1-Wire подключены к метеостанции через модуль WB-M1W2. Модуль аналоговых входов WB-MAI2 mini /CC получает информацию с других датчиков.

Дополнительные фото

Сейчас Дмитрий  работает над интерактивной инсталляцией, где с панели Segnetics TRIM5 можно будет выбирать маяк, после чего музейный образец будет воспроизводить цвет и проблески реально существующего маяка. Внутрь маяков установлены модули WB-LED, которые управляют светодиодами.

Дополнительные фото

С двумя модулями связан казус: однажды они перестали передавать информацию на контроллер. Был аномальный нагон воды с залива и коробку с модулями затопило, на что никто не рассчитывал. Дмитрий вскрыл коробку и обнаружил неприглядную картину. Вода разъела плюсовой провод, который буквально рассыпался. Но сами модули оказались целы, они успешно заработали после просушки. Приятно, что оборудование Wiren Board выдержало столь суровое испытание агрессивной средой.

Дополнительные фото

В музее Дмитрий обнаружил древний датчик влажности на основе мембраны из свиной кожи, которая стягивается при понижении влажности и двигает сельсин. К сожалению, модуля сельсин2mqtt в природе не существует, поэтому датчик оставлен как есть. А для метеостанции установлен современный бездушный.

Кроме того сельсин использовался для определения направление ветра. Скорость ветра преобразователь показывает в условных вольтах — градуировочной таблицы не сохранилось. 

Дополнительные фото

Забавные случаи в истории наблюдений

По показаниям датчика уровня воды хорошо видно прохождение кораблей через водопропускное сооружение на дамбе. Ниже приведен график уровня воды Финского залива в районе форта Константин. Например, в час ночи 8 ноября атомный пароход «Урал» прошел через дамбу на пути в Мурманск. Его водоизмещение около 32.000 тонн. А в полтретьего прошло что-то побольше. Прохождение судов можно посмотреть в сервисе MarineTraffic.

Кроме того, 14 января 2022 года датчик давления зафиксировал ударную волну взрыва на финальной стадии извержении вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай мощностью 10 мегатонн. На видео наглядно показана визуализация взрыва.

Заключение

Метеостанция — один из часто встречающихся проектов, которые любят собирать, осваивая электронику. В нашей статье мы рассмотрели две метеостанции Дмитрия Шишова, которые отличаются контроллерами и датчиками. Обе метеостанции подключены к облаку, показания можно посмотреть в режиме реального времени. Доступна и история наблюдений.

С помощью данных, которые собирают метеостанции, можно узнать немало интересных подробностей. Например, по изменению уровня воды в Финском заливе можно видеть, когда мимо проходят корабли, — у каждого свой волновой след. Любителям заговора можно сверяться с официальными данными судоходства  Также датчик давления смог засечь ударную волну от взрыва вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай, находящегося на другом полушарии Земли.

Будем надеяться, опыт Дмитрия оказался для вас полезным. Если остались какие-то вопросы, то пишите в комментариях.