Hardware

Construye tu Estación Meteorológica

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Para la construcción de nuestras estaciones meteorológica y para el desarrollo del curso-taller, hemos armado un kit del curso, en el que tenemos todas las componentes necesarias para armarla.

Los microcontroladores.
Para esta primera versión de nuestra estación meteorológica estaremos trabajando con dos microcontroladores.
Los dos los vamos a programar con MicroPython y tienen básicamente las mismas capacidades y funcionamiento, por lo que no habrá gran diferencia en usar cualquiera de los dos durante el curso. Cuando esto suceda, lo mencionaremos y veremos hacerlo en cada caso.
Uno de estos microcontroladores es el utilizado en la tarjeta creada por la fundación Raspberry Pi, una fundación formada en Inglaterra, creadora de la pequeña computadora Raspberry Pi, para su uso en la enseñanza y creadora también de las tarjetas Raspberry Pi Pico y Raspberry Pi Pico W, las cuales utilizan el microcontrolador RP2040, igualmente creado por ellos.
Será la segunda tarjeta, la Raspberry Pi Pico W(liga), ya con una conexión WiFi a la red, la que utilizaremos para armar nuestra estación.
El otro es el microcontrolador ESP32(liga), desarrollado por la empresa china Espressif y que está siendo muy utilizado en la fabricación de muy diversas tarjetas y sistemas embebidos. Será una de estas tarjetas la que también utilizaremos en el curso.

Los sensores
El otro componente muy importante de nuestras estaciones serán los sensores.
Existen ya una gran cantidad de sensores, para muy diversas variables y objetivos y de muy distintas marcas, capacidades, tamaños, protocolos de comunicación y precios.
Hemos hecho una selección de algunos de ellos, que nos permitan armar nuestra estación de una manera simple, con sensores de buena calidad y precisión, fáciles de conectar y programar, muy utilizados en proyectos similares y que al mismo tiempo nos sean fáciles de conseguir y a un buen precio.
También los hemos seleccionado para que nos sean útiles en la enseñanza, sensores que utilizan distintas formas y protocolos de conexión y comunicación, basados en estándares abiertos y conocidos.
Y pensando también en que en el caso de que mas adelante tuviéramos o quisiéramos cambiar alguno, esto se pueda hacer de manera fácil y sin cambios importantes en el hardware y software de la estación.
Para nuestra estación utilizaremos entonces los siguientes sensores:
El sensor DS18B20, un sensor de temperatura de bajo costo y buena precisión, de pequeño tamaño y fácil de conectarse. Una de las razones de usar este sensor es que es muy fácil de conectarse e instalarse de diversas maneras, lo que lo hace muy flexible.
El sensor BME280, un sensor o en realidad varios sensores, integrados en una sola tarjeta, que nos permiten medir la temperatura, la humedad y la presión barométrica. Esta es una tarjeta que es parte de una colección de sensores similares, con distintas capacidades y costos. Todas ellas utilizan dos protocolos estándar para comunicarse con el microcontrolador, que es lo que nos permitiría usar sensores similares sin cambios importantes en el hardware y en el software.
Utilizaremos también un sensor de nivel de agua, que si bien se utiliza mas en sistemas de riego, es una solución barata y fácil de usar para medir de forma muy simple la presencia de agua. Es un sensor analógico que nos permitirá ver como funcionan este tipo de sensores.
A partir de las experiencias que tengamos en la estación con estos sensores, iremos viendo si son efectivos, si hace falta cambiarlos o si es necesario ir agregando otros mas, para otras variables.

Manejo de los datos
Una vez que se hayan obtenido los datos de nuestras variables con nuestros sensores, vamos a tener que procesarlos de algún modo, ordenarlos, almacenarlos y distribuirlos. Para hacer esto vamos a utilizar distintos dispositivos.
Uno de ellos será una tarjeta con una memoria microSD, donde vamos a crear un sistema de archivos que nos permitirá almacenar localmente los datos que se vayan capturando.
Si bien, las tarjetas de los microcontroladores tiene su propia memoria y en ella iremos guardando los datos en una primera instancia, también lo iremos haciendo en una de esta tarjetas de memoria, como un sistema de respaldo y para tener también una mayor capacidad de almacenamiento.
Vamos a poner también una pequeña pantalla OLED para poder ir desplegando los datos, si bien esto es mas una tarea de monitoreo de la estación, es una herramienta muy util en control del funcionamiento de nuestra estación.
Para todo el manejo y ordenamiento de los datos, es muy importante la fecha y hora de la captura. Si bien las tarjetas con los microcontroladores tienen sus propios relojes internos, es importante tener también una tarjeta independiente, con un relol, RTC, que nos permita tenerlas con la fecha y la hora real.
La última actividad que realizaremos con los datos será la de subirlos a un servidor conectado a Internet. Es por esto que hemos seleccionado estas tarjetas con estos microcontroladores, que ya incorporan todo el software y hardware necesarios para hacerlo.

Componentes para el montaje.
Finalmente el kit incluye toda una serie de partes para el montaje y la conexión de todas las componentes de la estación. Estas componentes las usaremos tanto en la parte del desarrollo del curso-taller, para el aprendizaje y conocimiento de su funcionamiento, como en el montaje final de la estación.
Entre estas están el protoboard(liga), componente esencial para ir montando todas las partes, aprender como se interconecta todo de manera muy simple y sin necesidad de soldaduras u otros procedimientos difíciles de montaje
Otras componentes serán los cables, jumpers y alambres para la conexión y componentes simples pero esenciales, como resistencias, botones, leds, útiles tanto en la estación como en el aprendizaje del montaje y funcionamiento de la misma.

Una lista completa de todas las componentes del kit la puedes ver aquí.

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