Bouw zelf een weerstation – Inleiding

Laat ik mezelf eerst eens voorstellen. Mijn naam staat hierboven. Dus dat is al geregeld.
Mijn hobby’s zijn elektronica, computers en, sinds kort, meteo. O ja, en het ontwerpen, bouwen en lanceren van modelraketten. Die modelraketten gaan later nog een rol spelen als ik temperatuursensoren en dergelijke ga lanceren.
Mijn meteo belangstelling is van ongeveer een jaar geleden. Steeds als ik naar familie in Zuid-Holland reed kwam ik langs het KNMI station in Cabauw. Tenminste, nu weet ik wat het is. Koste wel even Googelen.

Ik vroeg me af wat er voor nodig zou zijn om zelf een weerstation te hebben. Voor een paar honderd Euro kun je al een compleet weerstation kopen. Als je die Euro’s tenminste los in je achterzak hebt zitten. Dat had ik niet. Ik doe mijn hobby’s met een beperkt maandbudget. Nikt mis mee hoor, maar ik vroeg me ook af of het mogelijk zou zijn om er zelf één te maken. Na wat onderzoek gedaan te hebben bleek dat, binnen grenzen, inderdaad tot de mogelijkheden te behoren.
Omdat ik toch lid van de VWK wilde worden leek het me leuk om het ontwerpen en bouwen van een weerstation met de leden ven de vereniging te delen.
Ik hoop dan ook dat dit niet de exercitie van een enkele techneut wordt. Laat van je horen. Doe mee a.u.b. Ook al ga je zelf geen station bouwen hoop ik het interessant genoeg te maken voor iedereen.
Naast de techniek zal ik me ook de nodige, theoretische, kennis van de meteo eigen moeten maken. En daar weten jullie veel meer van dan ik. Dus tik me gerust op de vingers al ik domme dingen doe. Dat is nou juist het leuke van een hobby samen beleven. Dat je van elkaar kunt leren.

Wat wil ik gaan doen
Het is mijn idee om een weerstation te bouwen op basis van één van de kleine microprocessorbordjes die de laatste jaren in omloop zijn gekomen. De meest bekende zijn, denk ik, de Arduino, Raspberry, en de TI LaunchPad.
Voor de Arduino is een ongelooflijke hoeveelheid informatie te vinden op het Internet. Net zo voor de Raspberry. Minder voor de LaunchPad.
Toch heb ik gekozen voor de LaunchPad. De Arduino is, als je tenminste niet de goedkope en meestal onbetrouwbare Chinese klonen koopt, nog al aan de prijs.
De Raspberry is ook niet goedkoop en is bovendien eigenlijk een op zichzelf staande computer die onder Linux werkt.
De Texas Instruments LaunchPad is goedkoop, ongeveer 12  tot 15 Euro, snel en leuk voor de techneut.
Bovendien is er een gratis IDE (Integrated Development Environment, programmeeromgeving) beschikbaar die het de gebruiker zo makkelijk mogelijk maakt om te programmeren. Laten we dus eens kennismaken met de LaunchPad.

Kennismaking met LaunchPad
De Texas Instruments LaunchPad. Het gaat om de MSP-EXP430G2 met een M430G2553 processor. Hij is de goedkoopste uit een hele serie.
Maar vergis je niet. Het is een heel krachtig bordje met een 16 bits processor en 16K geheugen. Geen ruimte voor permanente gegevensopslag. Maar dat is makkelijk toe te voegen. Ga ik allemaal laten zien hoe dat moet. En het geheugen van 16K is echt voldoende om zeer uitgebreide programma’s in te plaatsen.
Die programma’s kun je het beste maken met de gratis IDE van Energia.
Met dit ontwikkelprogramma maak je de code voor je programma. Die code wordt gemaakt in de taal C++. Niet schrikken. Valt best mee. Er is alles aan gedaan om het je zo makkelijk mogelijk te maken. Na het intikken van de code kun je de code compileren. Compileren is het vertalen van de C++ code in nullen en enen die de computer kan begrijpen. Na het compileren kan het programma de nullen en enen naar de microprocessor sturen.
Gaat allemaal automatisch, zonder ingewikkelde handelingen.

Wat is er nodig?
Goeie vraag. Natuurlijk een LaunchPad. Die kun je bij verschillen bedrijven online bestellen. Zie de lijst aan het eind van het artikel.
En dan een computer. Niet alleen om te programmeren maar ook om de waarden van de sensoren weer te geven.
Zelf werk ik met een eenvoudige PC onder Windows XT Pro SP3.
Dus het hoeft helemaal geen supermoderne PC met Windows 10 te zijn. Eigenlijk misschien beter van niet. In de techniek is men helemaal niet zo blij met al die nieuwe computers en besturingssystemen.
Je kunt beter werken met betrouwbare spullen waar de kinderziektes allang uitzijn en doen wat ze moeten doen.
Maar ik ga me hier niet begeven in discussies over nieuw is beter. Dat laat ik graag aan anderen over.
Het is wel belangrijk dat de computer een USB 2 aansluiting heeft.
Daarmee onderhoud hij contact met de LaunchPad.
Die computer mag behalve onder Windows ook draaien onder Linux. Ook daar is software voor beschikbaar op de website van Energia.

Wat hebben we nog meer nodig?
Weer zo’n goeie vraag.
Wat dacht je van sensoren om metingen te kunnen doen?
Ik kan nu een eindeloze lijst met sensoren op gaan noemen.  Maar dat lijkt me niet erg zinvol. Daar komen we vanzelf aan toe als we echt aan de slag gaan.
Ik wil wel beginnen met de meest voor de hand liggende sensor. Eén om temperatuur te meten. Daarover straks meer.
Om met elektronica aan de slag te kunnen heb je in ieder geval een soldeerbout nodig. Dat hoeft helemaal geen kapitalen kostend digitaal regelbaar lux soldeerstation te zijn. Een eenvoudige soldeerbout is prima.
Zelf gebruik ik tot grote tevredenheid onderstaande bout. Voor nog geen 20 Euro te koop bij Van Dijken Elektronica.
En dan natuurlijk ook soldeer en niet te vergeten desoldeerlint.
Desoldeerlint? Ja zeker. Als je denkt zonder fouten te kunnen werken maak je jezelf wat wijs. Fouten maken is zeer menselijk. En dus zul je die ook bij het solderen maken. Dan is het makkelijk om een foutje te herstallen met desoldeerlint.
Verder nog wat tangetjes. Een platbek-, punt- en draadkniptang zijn erg handig.
Een aantal niet te grote schroevendraaiers en veel dingen die we toch al in huis hebben.
Bij elk afzonderlijk project zal ik weergeven wat ik aan onderdelen heb gebruikt en waar je die eventueel kunt kopen.
Veel onderdelen zijn afkomstig, via Ebay, uit China. Maar anderen kun je beter op een andere manier aanschaffen om er zeker van te kunnen zijn dat je de goede kwaliteit krijgt. Heel veel IC’s worden namelijk in Azië nagemaakt. En niet altijd even succesvol.

Werkruimte
Ja, werkruimte is ook nodig. Het mooiste is als je een plek hebt waar je de projecten waar je mee bezig bent kunt laten liggen om er later weer mee verder te gaan.
Maar in principe kun je het ook aan de keukentafel doen. Alleen weet ik niet of de huisgenoten de lucht van smeltend soldeer dan opprijs zullen stellen.

Eerste project
Het eerste project dat ik wil gaan doen is het meten van temperatuur.
Daarvoor ga ik gebruikmaken van de volgende sensoren: links naar rechts, Texas Instruments TM35, een Maxim ( Dallas ) DS18B20 en een 10K thermistor (NTC).
Bij de thermistor hebben we een 10K- en bij de DS18B20 een 4K7 weerstand nodig. De 3.3 Volt en 5 Volt spanning voor de sensoren halen we van de LaunchPad.
O ja een breadboard is ook wel handig. Dan hoef je niet meteen alles vast te solderen.

Aan software hebben we dus het Energia IDE nodig. Verder gaan we ook veel werken met een seriëlemonitor.
De gegevens van de sensoren gaan van de LaunchPad naar de PC via een seriëleverbinding. Of te wel een USB aansluiting. Dat betekent USB : Universal Serial Bus. Een moderne naam voor een ‘hele oude’ computer communicatie techniek.
De Energia IDE heeft wel een ingebouwde monitor maar die kan alleen platte tekst onder elkaar weergeven.
Maar wij willen onze programma’s toch een beetje meer ‘smoel’ geven, denk ik zo.
Daarom gaan we gebruik maken van TeraTerm.
Het voordeel van TeraTerm is dat het programma verschillende communicatie protocollen aan kan. Waaronder het VT100 protocol. En daar gaan we gebruik van maken.
Ik heb hiervoor een speciale bibliotheek geschreven voor de LaunchPad. Maar daarover meer in het volgende stuk.

In het volgende stuk ga ik u dus stap voor stap meenemen in het aansluiten van de sensoren en het programmeren van de LaunchPad om de waarden uit de sensoren te halen en op de PC weer tegen.
Het maakt niet uit of je nog nooit met elektronica heb gestoeid. Ik ga je daar bij helpen.
En mogelijk (hopelijk) kunnen andere geïnteresseerde leden ook hun bijdrage aan deze reeks leveren.

Heeft u problemen met het vinden van een leverancier van de LaunchPad of andere onderdelen: laat het me weten. Er is altijd wel een oplossing te bedenken.
Nog even ten overvloede: ik hoor graag van jullie. Alle reacties zijn welkom per e-mail.
Ook kun je informatie vinden op mijn website SWT Meteorologie (bestaat niet meer).

VWK forum over zelfbouw kan men vinden op: VWK --> Zelfbouw instrumenten.


Links:
Energia Integrated Development Environment
LaunchPads zijn verkrijgbaar bij: Conrad, Reichelt, Texas Instruments,

Enkele onderdelen winkels:
Groningen: Van Dijken Elektronica
Delft: Hoogh Electronics Components
Haarlem: HF Electronics
Valkenburg (L): Hajé Electronics


© Copyright / Kopijrechten : 2015 Henk Siewert.
Overname alleen toegestaan na uitdrukkelijk en schriftelijke toestemming van de auteur.