Метеостанция схема: Метеостанция своими руками

Цифровая комнатная метеостанция — Автоматика для дома — Умный дом

Владимир Макаров.

(хроно-термо-гигро-барометр)

Как поется в известной песне «Главней всего погода в доме…». Конечно автор под погодой имел ввиду душевное состояние супругов живущих под одной крышей. Но если подходить к этой фразе буквально, то она о том, что под крышей кроме душевного должен быть и климатический комфорт. Предлагаемое устройство обеспечивает измерение и отображение на светодиодном индикаторе температуры и относительной влажности воздуха в помещении, значения атмосферного давления и текущего времени.

Станция снабжена датчиком движения, который включает ее при появлении человека в зоне действия датчика. Этот режим позволяет экономить потребляемую энергию и использовать в качестве источника питания гальванические батареи. Кроме того, этот режим удобно использовать в спальне — выключенный дисплей станции не будет раздражать своим свечением. В этом случае для включения станции будет достаточно выполнить движение рукой или ногой.

Внешний вид станции показан на рисунках (Рисунок 1 и Рисунок 2).

Рисунок 1.
Внешний вид станции

Рисунок 2.
Внешний вид станции (обратная сторона)

Видео с демонстрацией работы станции представлено ниже:

 

Электрическая схема.

Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 3.

Рисунок 3.
Схема электрическая принципиальная.

Станция собрана на микроконтроллере ATmega8. Цепочка R1С1 обеспечивает начальный сброс (Reset) микроконтроллера при включении. Предусмотрено внутрисхемное программирование МК через разъем XP3 «SPI программатор».
Фьюзы МК ATmega8: HIGH=0xD9, LOW=0xE4.

В качестве дисплея используется четырех-разрядный 7-сегментный индикатор типа CL5642BN c общим анодом и двухточечным («:») разделителем часов и минут. Катоды сегментов индикатора подключены к МК через ограничительные резисторы. МК обеспечивает динамическую индикацию поочередно включая транзисторные ключи VT3…VT6.

Хронометр собран на микросхеме DS1307 по штатной схеме включения. Точность хода часов обеспечивается кварцевым резонатором Y1 с частотой 32768Гц. При отсутствии основного питания (5 Вольт) непрерывность хода часов обеспечивается резервным источником питания на гальваническом элементе CR2032 (3 Вольта). Взаимодействие МК с микросхемой DS1307 осуществляется по шине TWI (I2C). Линии шины TWI «подтянуты» к питанию VCC2 резисторами R20, R21. Установка часов и минут обеспечивается кнопками SA1 («Часы+»), SA2 («Минуты+»), SA3 («Установка»). При этом необходимо в момент начала цикла отображения данных на дисплее нажать и удерживать кнопку «Установка». Нажатием или нажатием с удержанием кнопок «Часы+» или «Минуты+» устанавливается время хронометра. При отпускании кнопки «Установка» в микросхему DS1307 в соответствующие ячейки запишутся значения часов и минут, отображенные на дисплее, а в ячейку секунд запишется значение 0. Таким образом можно точно синхронизировать время с внешними эталонными источниками точного времени (например, от вещательных радиостанций или телевидения).

К шине TWI также подключена плата барометра BMP180. Программа устройства считывает калибровочные коэффициенты, устанавливаемые производителем, и учитывает их при расчете атмосферного давления.

Измерение температуры осуществляется датчиком DHT11. МК управляет датчиком по последовательному однопроводному двунаправленному интерфейсу. Линия интерфейса «подтянута» к питанию VCC2 резистором R19.

Для экономного расходования энергии батарей микроконтроллер большую часть своего времени пребывает в состоянии глубокого сна («power-down»). При этом МК перед засыпанием обесточивает все измерительные датчики, подключенные к VCC2 (хронометр, датчик атмосферного давления, датчик влажности и температуры). Обесточивание датчиков обеспечивается ключами на транзисторах VT1 и VT2.

Для пробуждения МК в схему станции включен датчик движения HC-SR501. Его задача – вывести МК из состояния сна. При срабатывании датчик посылает сигнал МК, который пробуждается сам и подает питание VCC2 на периферийные датчики (хронометр, датчик атмосферного давления, датчик влажности и температуры). Ключ на транзисторе VT7 обеспечивает инверсию сигнала датчика движения для согласования с МК. Переключатель «Движение» позволяет отключить датчик движения, для еще большей экономии энергии батарей. В этом случае альтернативную команду на пробуждение МК можно подать нажатием кнопки «Установка».

Питание станции осуществляется от двух альтернативных типов источников: от трех батарей типа АА или от сетевого источника питания 5 Вольт по шине USB. Для переключения между источниками питания необходимо установить переключатель «Питание» в одно из положений: «USB» или «Батарея». При питании от батарей ток потребления станции в режиме сна составляет не более 200мкА, что при емкости батареи 2000мАч соответствует 10000 часам (более одного года) непрерывной работы.

При выборе сетевого источника питания следует учитывать, что пиковый ток потребления станции (во время измерения и при включенном дисплее) не превышает 100мА. Поэтому можно использовать практически любое зарядное устройство.

При питании от шины USB иногда целесообразно обеспечить постоянное измерение значений датчиками и отображение данных на дисплее. Для этого необходимо установить переключатель «Дисплей» в положение «Вкл». В этом случае МК не будет переводится в состояние сна.

 

Печатные платы.

Печатные платы разработаны в программе Dip Trace. Они выполнены на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Расположение деталей на основной печатной плате показано на рисунке (Рисунок 4). На рисунке перемычки со стороны монтажа выделены цветными ломаными линиями. Печатная плата со стороны дорожек показана на рисунке (Рисунок 5).

Рисунок 4.
Печатная плата (вид со стороны радиодеталей).

Рисунок 5.
Печатная плата (вид снизу, зеркальное отображение).

 

Кнопки и переключатели пульта управления станцией установлены на отдельной печатной плате (Рисунок 6 и Рисунок 7).

Рисунок 6.
Печатная плата Пульта управления (вид сверху).

Рисунок 7.
Печатная плата Пульта управления (вид со стороны дорожек).

 

Гнездо для подключения USB кабеля установлено на отдельной плате, купленной на AliExpress (Рисунок 8).

Рисунок 8.
Плата с гнездом USB.

 

Монтаж.

Станция смонтирована в корпусе универсальной коробки для кабельных каналов «Промрукав» — IP42; 400V; полистирол ГОСТ Р 50827.1-2009 ТУ 3464-001-97341529-2012 Артикул 40-0460.

На передней стороне корпуса прорезаны окна для дисплея и датчика движения. На тыльной стороне корпуса размещен датчик влажности и температуры DHT11, кнопки и переключатели пульта управления.

Батарея питания – три элемента AA 1.5 Вольт каждый размещены в специализированном держателе – «кроватке» .

Размещение радиодеталей на печатной плате показан на рисунке (Рисунок 9).

Рисунок 9.
Внешний вид размещения деталей на плате.

 

Архив к статье «CTBH.rar» содержит:

     1.   Папку CTBH – файлы проекта на Си в среде Atmel Studio 7.
     2.   CTBH.dch – схема электрическая принципиальная в формате Dip Trace.
     3.   CTBH.dip – печатная плата устройства в формате Dip Trace.
     4.   CTBH_Buttons.dip – печатная плата Пульта управления в формате Dip Trace.
     5.   CTBH.hex – загрузочный файл для МК.

Удачи Вам в творчестве и всего наилучшего!

Скачать архив.

 

Домашняя метеостанция на датчике СО2 MH-Z19B

Сегодня расскажу об одном необычном и очень популярном среди любителей датчике углекислого газа MH-Z19B. А также, что можно с ним сделать, как использовать в домашних условиях и насколько он точен, в сравнении с поверенным прибором. А в довесок еще и протестировать датчик температуры, влажности и атмосферного давления BME/BMP280.

Собирать всю электронику будем на контроллере Arduino Nano. Проверять будем моим любимым Testo 435 с зондом качества воздуха.

Я далеко не профессионал и даже не любитель-микроэлектронщик, но мне это интересно, а с таким огромным багажом знаний других людей в интернете можно и горы свернуть.

Вот и я давно слежу за каналом AlexGyver в Ютюбе, а также частенько посещаю его сайт для пополнения своих знаний в этом направлении. Очень советую посмотреть его некоторые видео, крайне весело, познавательно и всегда хочется повторить какой-нибудь проект. И детям советую, мои, так по несколько раз пересматривают.

А точкой начала моего проекта послужило как раз такое видео о крутой метеостанции. Решено, делаем. На алиэкспрессе было заказано всё что необходимо, и даже чуть больше, и в двойном или в тройном количестве (т.к. ошибки пайки, подключения и коротыши при прозвонке в дальнейшем никто не отменял).

За точку отсчета была взята схема AlexGyver, которая являлась основой для экспериментов. По ней полностью повторяем проект метеостанции, только без корпуса, на монтажной плате.

В конечном итоге мы должны получить работающий дисплей, на котором отображается информация о температуре, влажности, уровне СО2, атмосферном давлении. В прошивке проекта было ещё и отображение времени, даты и вероятности осадков. А по нажатию тач кнопки еще и выводились графики по каждому параметру.

Размещаем на монтажной плате Arduino Nano.

Размещаем датчик BME/BMP280.

Тач кнопка для выхода в подменю.

Подключаем все, согласно схеме.

Заливаем прошивку от AlexGyver.

И смотрим на результат.

Всё на первый взгляд легко. На деле, просто писец. Если вы это делаете впервые, можно просто утонуть в море информации по библиотекам, подключению, программе в которой шьётся Arduino. Постоянно будет что-то не получаться, постоянно будет не функционировать либо датчики, либо подключения, либо ещё что-то. Если вы впервые занимаетесь контроллерами Arduino лучше попробовать самые простые схемы для начинающих, иначе желание заниматься этим вопросом может пройти и не вернуться.

Что касается моего варианта, тут было немного проще. У нас часто используются для инженерных систем свободно программируемые контроллеры с написанием своих программ и алгоритмов, а также с полной отрисовкой мнемосхем. Поэтому все сложности в осуществлении данного проекта свелись лишь к нахождению либо плохого соединения на монтажной схеме, либо связаны с библиотеками для датчиков.

Почему я на этом остановил внимание. Да просто, даже если вы шаг за шагом повторяете чей-либо проект, не факт что он заработает с первого раза. И это очень хорошо, потому что можно понять на каком этапе появились ошибки и получить дополнительные знания в будущих проектах.

Ну, а когда всё начинает работать как задумано программистом, то это просто кайф. Когда все функции заложенные программой работают и всё отображается на дисплее, вот тогда действительно испытываешь огромное удовлетворение и появляется жажда сделать ещё что-то.

И я продолжил усовершенствовать данный проект.

Мне не очень нравятся дисплеи LCD 20×4, т.к. на них сплошь и рядом базируются все шкафы для систем вентиляции. Контроллеры могут быть разными, но в большинстве случаев дисплеи именно такие. Синие или зелёные. Синие не люблю вообще. При долгом просмотре информации на таком дисплее глаза сильно устают. Мои глаза. Возможно, ваши не так воспринимают синий цвет как мои и вам этот дисплей подойдёт. Пробуйте.

Как не играй с контрастностью, всё равно от синего глаза устают. Зелёные лучше, для меня на порядок лучше. Глаза могут дольше взаимодействовать с таким цветом. Но все эти дисплеи слишком простые, с крупными пикселями, немного топорные для домашнего использования. Не знаю, можно ли данные дисплеи использовать в инвертированном состоянии, когда весь фон черный, а цифры и буквы зеленые, возможно это решило бы проблему восприятия информации, но кажется мне, что их так использовать нельзя.

Поэтому для снижения нагрузки на глаза у AlexGyver есть возможность использовать схему с подключением фоторезистора. Когда яркость в помещении падает, включается режим пониженной примерно на 50% яркости дисплея. Схема ниже.

И эта схема хорошо работает. Ночью дисплей без фоторезистора практически работал как светильник. С фоторезистором лишь освещал небольшой участок комнаты. Хорошее решение, на котором я советую вам остановиться при реализации данного проекта.

Продолжив удовлетворять свою жажду сделать что-то большее из этого проекта, я решил параллельно проверить точность датчика СО2, а также сравнить температуру, влажность и атмосферное давление датчика BME/BMP280. Для чего, как нельзя кстати, пригодился зонд качества к прибору Testo 435.

Для начала описания методики замеров скажу, что датчик BME/BMP280 намного быстрее реагирует на изменение температуры, влажности или давления, чем зонд качества от Testo. Датчик MH-Z19B, напротив, изменяет показания чуть медленнее зонда качества воздуха. Но вот быстрый старт у него проходит быстрее. То есть, при включении Testo 435 с подключенным зондом качества воздуха в режиме измерения углекислого газа, показания сразу выводятся на экран и начинают расти по мере прогрева. Потом достигают определённого значения и уже отклоняются на небольшую величину вверх или вниз. Датчик MH-Z19B после включения показывает одно и то же показание, пока не прогреется. После прогрева начинает показывать истинные показания, выводя на дисплей изменения вверх или вниз, по мере его опроса платой Arduino. В прошивке от AlexGyver диапазон измерения показаний углекислого газа можно менять от 0 до 2000 или от 0 до 5000 ppm. По формуле из описания производителя (оставлю в конце статьи) рассчитываются показания датчика. Очень сложная к восприятию информация, лучше просто повторить скетч для прошивки не меняя ничего.

Поэтому для сравнения показаний температуры, влажности, давления и уровня СО2, конкретно для каждой фотографии ниже применительно сравнивать только указанный параметр. То есть, если я сравниваю температуру, то на другие данные на дисплее и приборе просьба не обращать внимание.

Итак, начнём с влажности. Влажность при любых вариантах измерения не выходит за пределы 5%. Это очень хороший показатель, учитывая, что погрешность самого зонда качества ±2% в диапазоне измерений 2-98%. Кто бы что бы не говорил, но если влажность двух приборов отличается не более чем на 5% (не процентов, а именно показаний), считаю это точным. Поэтому ставлю зачёт датчику влажности.

Дальше разберемся с температурой. Погрешность зонда ±0,3С. Показания датчика не выходили за ±1С от зонда Testo. В некоторых моментах показания BME/BMP280 были выше чем у зонда, в некоторых ниже, но опять же не выходя за пределы градуса. Это вполне может быть связано с самим замером (условия не всегда идеальные), а также с временем реагирования на изменения температуры. В итоге также ставлю зачёт датчику температуры.

Теперь рассмотрим датчик атмосферного давления. С ним всё просто. Сразу зачёт. Даже отклонений нет. Только не забудьте перевести мм. рт. столба в Па. Примерно на 133 умножив показания мм.рт.ст.

Ну, а напоследок датчик углекислого газа. Тут всё очень интересно, с учётом погрешности датчика ±50 ppm и погрешности зонда ±75 ppm. С измерением уровня СО2 разность показаний между ними может быть максимум ±125 ppm. Но это не говорит ни о чём, т.к. истинное показание уровня СО2 будет только приближенно к реальному обоими приборами. Сомневаюсь, что и реальные показания можно измерить. Только в идеальном замкнутом помещении и только с идеальными счетчиками СО2. В любых других случаях считаю, что оперировать данными по уровню СО2 нужно диапазонами. То есть, если норма 500 ppm, то показания в диапазоне от 400 до 600 ppm будут подходить к норме. На измерениях СО2 мы проводили огромное количество опытов на объектах и в каждом из них не находили конечного установившегося значения, отвечающего нормам и стандартам. Только диапазон в 100-200 ppm долго остающийся в приближенных значениях к норме считался показательным и учитывался в статистических данных. Поэтому, если значение зонда качества и прибора отличались бы больше чем на ±200 ppm, можно было бы говорить о не точном соответствии датчика MH-Z19B к поверенному зонду прибора Testo 435 и утверждать что датчик CO2 врёт. Почему датчика, а не зонда, тут всё просто. Зонд периодически проходит поверку, поэтому его можно считать начальной точкой сравнения.

В любом случае, буковки и циферки написанные выше не дают ничего, пока сами не увидите показания на фото. А они не выходят за ±200 ppm. Ещё раз скажу, что на фото выше уровни СО2 не измерялись, поэтому не обращайте внимание, что на дисплее 1669 ppm, а на приборе 895 ppm. Фото сделаны при режимах измерений конкретных параметров. Поэтому считаю, что датчик СО2 MH-Z19B также отлично показал себя в деле и может смело применяться в ваших проектах. Но только с одним небольшим НО, показаниям ниже 400 ppm верить не стоит. Это его особенность. В конечном итоге датчик не зря стоит своих денег и является самым дорогим элементом в проекте, а также обеспечивает приличную точность показаний.

А куда же делся дисплей LCD 20×4, спросите вы? Правильно, жажда улучшений толкает нас к новым знаниям, поэтому и я решил применить в проекте маленький OLED дисплей 1306 разрешением 128х64 пиксел. Вернее сказать, я изначально планировал сделать проект именно на нём. Так как корпуса метеостанции не было, да ещё и под большой дисплей, я хотел сделать маленький гаджет в корпусе из дерева.

А поскольку подключение дисплеев одинаковое на I2C (четырьмя проводками), то пришлось немного изменить прошивку. Вернее, сначала немного, а в последствии совсем полностью. Я отказался от графиков показаний в прошивке, а также от тач кнопки. Время и дата мне тоже стали не нужны. В итоге решил остановиться только на температуре, влажности и уровне СО2.

Первоначально показания выводились на дисплей сразу все. Без графики.

Немного покумекав в прошивкой и размещением информации на дисплее я решил, что нужно оставить именно так.

Спустя несколько дней решил проверить показания с прибором Testo 435.

По температуре всё осталось очень схожим, за исключением самого фото измерений. Цикл из нескольких фотографий оказался настолько смазанным по резкости, что пришлось оставить только первое фото при включении метеостанции и Testo 435. Можете мне поверить, но показания в дальнейшем не выходили за разницу ±1С. Переделывать фото времени не было, т.к. в этот же день всё собиралось в корпус.

По влажности показания зафиксировались даже лучше, чем были.

Я долго размышлял над корпусом и его дизайном, о том, как разместить элементы внутри, но особо не продвинулся. Было около трёх вариантов корпусов, которые бились между собой в моей голове. И я решил, что пока идёт внутренняя борьба за дизайн, временно размещу все элементы в корпусе из конструктора Лего. Самым честным путём был использован детский труд для создания временного убежища для метеостанции. Детям самим предоставился выбор сделать корпус из своих запчастей от Лего и они блестяще справились с задачей. Дизайн кубика он ведь тоже дизайн. 🙂

Надо отдать должное производителям электронных компонентов, а также производителям конструктора Лего. Ваши элементы настолько идеально подходят друг к другу, что есть подозрение о сговоре и использовании одинаковых размеров для взаимного размещения.

Вы только посмотрите, как датчик BME/BMP280 встал в своё окошечко. 🙂

Я ничего в корпусах и блоках конструктора не пилил, не подтачивал. Просто дал задание детям найти элементы Лего под размеры датчиков. А посмотрите, как встал на место датчик MH-Z19B. Просто как влитой.

В прозрачном окошке я сделал отверстие под зарядку, а под дисплей совсем чуток подточил лобовое стекло от бывшего грузовичка. Сам дисплей зафиксировал на горячий клей в уголках, да и то, на всякий случай, т.к. всё держалось очень плотно. Изумительно. 🙂

Вся внутрянка вместе с платой Arduino Nano осталась внутри, снизу корпус не закрыт и свободно продувается, т.к. с боков есть отверстия в корпусе. Мне настолько понравился этот вариант с корпусом, что внутренняя война за дизайн исчезла сама собой. Только Лего, только хардкор!

Но дизайна требовала и информация на дисплее. Зная капризность OLED дисплеев с выгоранием пикселей, решено было исправить отображаемую информацию. Я решил, что самым оптимальным было информирование на дисплее показаний температуры, влажности и уровня СО2 по кругу, каждые три секунды. Было нарисовано несколько вариантов термометра, капелек влажности и отображения уровня СО2 (как отобразить то, чего не видно, тот ещё квест). В итоге меню вышло таким, как на гифке ниже.

А заодно надо было визуально привлечь внимание к превышению уровня СО2. За предел в прошивке я выбрал 1000 ppm, а уж потом начал по полной отрываться в дизайне иконок. Сначала была иконка ветерка, потом окошка, но в конечном итоге оставил то, что на гифке ниже. Важно, что пока уровень СО2 не упадёт ниже 1000 ppm, эта привлекательная картинка будет крутиться по кругу. Ни температура, ни влажность не важна при таких уровнях СО2. Срочно открывать окна!

В итоге даже дети видя, что на дисплее маячит противогаз, сами приоткрывают окно для проветривания. И весело и полезно.

Подводя итог всему вышесказанному скажу, что проект удался. За полгода подготовки, проверки, программирования, улучшения сделанного я остался с этим корпусом, с этой прошивкой и ничего не хочу улучшать. Считаю, что, если визуально информация доносится и воспринимается, даже с таким маленьким дисплеем, да ещё и в обычном корпусе из под Лего, значит задача выполнена. А сравнив точность датчиков метеостанции с поверенным зондом качества воздуха от Testo, могу сказать, что ничего из купленного вами при постановке задачи измерения параметров воздуха не сравнится с тем, что сделано своими руками. А также может быть изменено в любое время по вашему желанию. И это был действительно отличный проект для пополнения в копилку знаний нескольких вопросов по Arduino. Пробуйте и получайте удовольствие. 🙂

Для тех, кто желает повторить проект AlexGyver есть ссылка в начале статьи на его страницу с метеостанцией. Там же можно найти всех продавцов электронных компонентов для проекта.
Описание (datasheet) для датчика СО2 можно скачать тут.
Мой скетч для OLED 1306 128×64 можно скачать тут. Скетч в .pdf формате, не забудьте скопировать все и вставить в новый проект Arduino IDE. Файл для прошивки должен иметь расширение .ino.

Надеюсь, что текст не вышел слишком грузным для восприятия и кому-то пригодится для своих проектов.

Андрей Л.

P.S. Мы не занимаемся продажей датчиков СО2, других датчиков, плат Arduino и прочей микроэлектроники. Всё, что мы реализуем есть в нашем каталоге.

Датчики для метеостанции. Структурная и принципиальная схема разрабатываемой метеостанции. Конструкторские расчеты

Ход работы:
1. Изучение обзора существующих
датчиков для метеостанции;
2. Выбор направления проектирования;
3. Построение структурной схемы
разрабатываемой метеостанции;
4. Построение принципиальной схемы;
5. Конструкторские и технологические
расчеты.
Датчик измерения температуры
DS18B20
Датчик измерения влажности
HIH 4000-004
Датчик измерения давления
MPXAZ4115AP
BUZ
ROM
ЖКИ
МК
T
ПР
P
БУ
Hm
+5В
220 В
50 Гц
БП
+5В
СхУП
+6В
БАТ
USB
XR1
XR2
Цепь
Конт.
T1
+5V
VD1
1
2
DA1
VD4
VD5
KD521
KD521
KD521
1
2
78L05
MDN- 5J
Цепь
Конт.
1
2
3
4
5
6
7
8
C3
+5V
470uFx16V
C4
VD2
0.1uF
KD521
VBUS
1
D-
2
D+
3
GND
4
GND
5
GND
6
220uFx16V
C11
0.1uF
+5V
TEMP
R6
4.7K
B1
B2
Hm
B3
P
SCL
1
2
T
TEMP
7
A0
SDA
NC
VCC
A1
WP
VSS
0.1uF
5
Конт.
3
PD7
8
PC1
4
PC0
AT24C512
DS18B20
MPXAZ4115AP
C17
R9
10K
DD2
6
MPHAZ
HIH
1
2
3
4
5
6
7
8
+5V
DD1
16
USBDM FT232RL
15
USBDP
R2 10K
19
27
ZQ1
16 MHz
C1
C2
20pF
20pF
28
XTIN
XTOUT
TXD
RXD
23
22
13
14
12
R4
270R
R5
270R
HL1
#
RTS#
CTS#
DTR#
DSR#
DCD#
RI#
TEST
4.7uF
PD3
0.1uF
C7
0.1uF
R3
10K
9
HL2
+5V
C5
R8
10K
C15
26
25
AGND
21
GND
18
GND
7
GND
KD521
C12
20
VCC
4
VCCIO
17
3V3OUT
8
NC
24
NC
3
11
2
9
10
6
VD6
1
TXD
5
RXD
CBUC
CBUS0
CBUS1
CBUS2
CBUS3
CBUS4
RESET
0.1uF
PB
PB0/T0
PB1/T1
PB2/AIN0
PB3/AIN1
PB4/SS
PB5/MOSI
PB6/MISO
PB7/SCK
MC
RESET
C13
0.1uF
C14
C16
20pF
20pF
GND
AVCC
12
XTAL2
13
XTAL1
ZQ2 16 MHz
TXD
RXD
PD3
TEMP
PD5
14
15
16
17
18
19
20
PA
PA0/ADC0
PA1/ADC1
PA2/ADC2
PA3/ADC3
PA4/ADC4
PA5/ADC5
PA6/ADC6
PA7/ADC7
AREF
10
VCC
11
GND
PD6
FT232RL
PC2
DD3
R1 4.7K
USB- B1J
R7
10K
+5V
HIH- 4000
Конт
C10
0.1uF
C9
0.1uF
HIH
X2
Цепь
C8
C6
220uFx16V
Цепь
Конт.
VD3
EEROM
X1
DB107
+V_BAT
PC
PC7/TOSC2
PC6/TOSC1
PC5/TDI
PC4/TDO
PC3/TMS
PC2/TCK
PC1/SDA
PC0/SCL
PD7/OC2
PD
PD0/RXD
PD1/TXD
PD2/INT0
PD3/INT1
PD4/OC1B
PD5/OC1A
PD6/ICP1
ATMEGA32- 16PU
RS
40
39
38
37
36
35
34
33
D4
D5
RW
D6
D7
E
D7
HIH
MPHAZ
D6
32
D5
31
D4
30
+5V
ZQ3
29
28
27
26
25
24
23
22
21
32768 Hz
PD5
PD6
E
RW
RS
PC2
PC1
PC0
PD7
+5V
+V_BAT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
X3
Цепь
PD7
PC1
PC0
PC2
RS
RW
E
D7
D6
D5
D4
PD5
PD6
GND
+5V
+V_BAT
+5V
X1
PC2
PD5
RS
RW
E
D4
D5
D6
D7
+V_BAT
+5V
GND
SB6
VD6
10K
HA1
4
3
SB4
4
3
SB3
1
2
PC1
SB2
1
2
SB1
4
3
PC0
1
2
PC1
R6
PD6
4
3
PC0
Конт.
PD7
1
2
PD6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
4
3
PD7
Конт.
HG1
R3
10K
1
2
Цепь
R1
10K
RS
KD521
PC2
RW
PD5
RS
VD1
VD2
VD3
VD4
VD5
KD521
KD521
KD521
KD521
KD521
R5
68K
R4
E
51R
RW
VT1
R2 4.7K
E
HL1
D4
KT3102
D5
D4
SA1:1
D6
+5V
D7
+V_BAT
+5V
SB5
+V_BAT
1 4
2 3
VD7
D5
KD521
D6
VD8
KD521
VD9
KD521
ANOD
D7
ANOD
R7 100R
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Цепь
Vss
Vdd
Vee
RS
RW
E
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
Anod
Katod
Wh2602D
B2
X1
B1
C10
XR1
X3
C12
HL1
ZQ3
C2
R5
C1
R4
C5
HL2
ZQ1
X2
R1
C7
T1
DD3
R9
VD6 R8 C13
C16
B3
R6
C15
R3
ZQ2
R7
VD5
R2
VD4
C14
C17
C9
DA1
VD1
XR2
C11
VD3
C3
C6
DD2
C8 VD2
C4

49866-12: НМ-30 Метеостанция — Производители и поставщики

Назначение

Метеостанция HM-30 предназначена для автоматических измерений метеорологических параметров: температуры воздуха, относительной влажности воздуха, атмосферного давления.

Описание

Принцип действия метеостанции HM-30 основан на измерении, обработке, отображении и сборе метеорологических параметров.

Метеостанция HM-30 состоит из первичных измерительных преобразователей температуры и относительной влажности воздуха HM-T, атмосферного давления HM-P, микропроцессора, дисплея, блока питания.

Конструктивно метеостанция HM-30 выполнена в виде компактного цифрового модуля, в котором преобразователь HM-P, микропроцессор, дисплей и блок питания объединены в одном корпусе, а преобразователь HM-T выполнен отдельным блоком.

Измерения температуры производится платиновым термометром сопротивления, относительной влажности воздуха и давления — емкостными преобразователями. Проведенные измерения температуры, относительной влажности воздуха, давления обрабатываются в микропроцессоре и отображаются на дисплее.

Метеостанция HM-30 работает непрерывно или по запросу и имеет последовательный интерфейс RS-232 для связи с ПК.

\

\

Рисунок 2. Схема пломбирования метеостанции HM-30.

Программное обеспечение

Программное обеспечение является встроенным. Встроенное ПО «Weather» обеспечивает сбор данных, обработку, передачу данных на персональный компьютер.

Идентификационные данные программного обеспечения

_Таблица 1

Наименование программного обеспечения	Идентификационное наименование программного обеспечения	Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения	Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода)	Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения
«Weather»	«weather.hex»	2.14	2182A65C	CRC32

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.

Влияние ПО «Weather» учтено при нормировании метрологических характеристик.

Технические характеристики

Таблица 2

Наименование характеристики	Значения характеристики
Диапазон измерений температуры воздуха, °C	минус 20 — 60
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры воздуха, °C	±0,3
Диапазон измерений относительной влажности воздуха, %	0 — 100
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений относительной влажности воздуха,% — в диапазоне (0 — 10)%	±2,5;
— в диапазоне (более 10 — 90)%	±1,5;
— в диапазоне (более 90 — 100)%.	±2,5.

Наименование характеристики	Значения характеристики
Диапазон измерений атмосферного давления, гПа	225 — 1100
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений атмосферного давления, гПа	±1
Электрическое питание: постоянный ток, В	9
Максимальная потребляемая мощность, Вт	1
Средняя наработка на отказ, ч	5000
Средний срок службы, лет	10
Г абаритные размеры, масса	длина, мм	ширина, мм	высота, мм	диаметр, мм	масса, кг
Метеостанция HM-30	150	80	35		0,44
Условия эксплуатации: -температура воздуха, oC; -относительная влажность воздуха, %; -атмосферное давление, гПа	минус 20 — 60 0 — 100 225 — 1100

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист формуляра типографским методом и на цифровой модуль в виде наклейки.

Комплектность

1.    Цифровой модуль

1 шт.

2.    Преобразователь HM-T

1 шт. 1 шт.

3.    Блок питания

4.    Формуляр

1 шт.

5.    Методика поверки МП 2551-0074-2011 Поверка

1 шт.

осуществляется по методике поверки МП 2551-0074-2011 «Метеостанция HM-30. Методика поверки», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 12.10.2011 года. Основные средства поверки:

1.    Термометр сопротивления эталонный ЭТС-100, диапазон (минус 196 — 660)°С, пг±0,02°С.

2.    Термогигрометр ИВА-6Б, диапазон (0 — 100)%, пг±1%.

3.    Барометр образцовый переносной БОП-1М, диапазон (5 — 1100) гПа, пг±0,1 гПа.

Сведения о методах измерений

приведены в формуляре «Метеостанция HM-30».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к метеостанции HM-30

1.    ГОСТ 8.558-93 ГСИ. «Государственная поверочная схема для средств измерений температуры».

2.    ГОСТ 8.547-86 ГСИ «Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений относительной влажности газов».

3.    ГОСТ 8.223-76 ГСИ «Государственный специальный эталон и государственная пове-

2 2

рочная схема для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 2,7 * 10 — 4000 * 10 Па».

4.    Техническая документация фирмы «REVUE THOMMEN AG», Швейцария.

Рекомендации к применению

[РЕМОНТ] HT4000 — портативная метеостанция — Настройка HT4000

HT4000 — портативная метеостанция; Диагностика HT4000 — Ремонт HT4000 в Санкт-Петербурге. Диагностика и ремонт на уровне микроэлектронных компонентов производится в Санкт-Петербурге. Возможно выполнение диагностики и ремонтных работ с доставкой оборудования в населенные пункты РФ и стран СНГ.
Электронные измерительные устройства включают в себя следующие части: схема автоматической диагностики (разработана на основе: интерфейса отладки, модуля опроса датчиков, сторожевого таймера, модуля проверки контрольной суммы, модуля внутрисхемного тестирования) — позволяет оценить состояние составных частей при запуске; схема сигнализации (содержит: драйвер, декодер, токоограничительные резисторы, ЖК дисплей, светодиоды) — формирует обработанную информацию о последнем состоянии устройства и присоединенных датчиков; схема измерения значений (содержит: аналого-цифровой преобразователь, датчик тока, активный фильтр, операционный усилитель, защитные диоды, источник опорного напряжения, датчик температуры, делитель напряжения) — предназначена для преобразования в электрический сигнал изменений контролируемых характеристик; контроллер питания (составляющие: трансформатор, стабилизатор, сглаживающий фильтр, выпрямительные диоды) — обеспечивает снабжение всех элементов устройства стабилизированным электрическим питанием; плата управления (разработана на основе: микропроцессорной системы, интерфейса связи, кварцевого генератора, постоянного запоминающего устройства, цифро-аналогового преобразователя, модуля цифровых входов, шины данных, гальванической развязки, оперативной памяти, устройства программирования, модуля выходов) — является частью для реализации алгоритма работы микропроцессорного устройства в целом и обеспечивает правильное выполнение требуемых операций в соответствии с назначением.

Условия ремонта

Общие условия выполнения диагностики и ремонта размещены на странице Условия.

Примеры серийных номеров на шильде

YMY-6452825503830571
DAL-9390465552527432
LHB-0747020699251943
MTJ-4739103368574534
TRH-3726824103741172

Для получения более детальной информации о точных условиях исполнения услуг пришлите письмо с описанием проявления неисправности на электронную почту [email protected]

Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00276112556458 секунд.

Портативная метеостанция — Чертежи, 3D Модели, Проекты, Автоматизация

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Факультет информационных технологий и управления
Кафедра вычислительных методов и программирования
курсовая работа на тему: Портативная метеостанция
Минск 2016

Введение 4
1 Постановка задачи 5
2 Анализ задачи 6
3 Предварительное проектирование системы 8
4 Проектирование аппаратных средств системы 10
4.1 Датчик температуры и влажности 11
4.1.1 Расчет влажности и температуры 12
4.1.2 Подключение датчика к микроконтроллеру 12
4.2 Датчик давления 13
4.2.1 Расчет давления 14
4.3 Часы реального времени 15
4.4 Устройство отображения информации 16
4.5 Панель управления 17
4.6 Микроконтроллер 18
4.7 Элементы питания 19
4.7.1 Стабилизатор напряжения 20
5 Проектирование программного обеспечения 21
5.1 Настройка и инициализация 21
5.2 Редактирование времени 21
5.3 Вывод показаний времени на дисплей 22
5.4 Блок измерения давления 22
5.5 Блок измерения температуры 22
5.6 Блок измерения влажности 23
6 Моделирование работы портативной метеостанции в Proteus 7.0 24
6.1 Тестирование датчика давления MPX4115 25
6.2 Тестирование датчика температуры и влажности SHT21 27
6.3 Тестирование функции редактирования времени 29
Заключение 31
Список литературы 32
ПРИЛОЖЕНИЕ А Структурная схема 33
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Электрическая принципиальная схема 34
ПРИЛОЖЕНИЕ В Перечень элементов 35
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Блок схема алгоритма 36
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Основные характеристики PIC18FXX2 37
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Список используемых в коде команд 38
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Код программы 39

Состав: Пояснительная записка,Структурная схема, Электрическая принципиальная схема,Перечень элементов,Блок схема алгоритма,Основные характеристики PIC18FXX2, Список используемых в коде команд,Код программы

Софт: AutoCAD 12

измерение температуры, влажности и давления через сеть Интернет

import sys

import RPi.GPIO as GPIO

import os

import Adafruit_DHT

import urllib2

import smbus

import time

from ctypes import c_short

#Register Address

regCall   = 0xAA

regMean   = 0xF4

regMSB    = 0xF6

regLSB    = 0xF7

regPres   = 0x34

regTemp   = 0x2e

DEBUG = 1

sample = 2

deviceAdd =0x77

humi=»»

temp=»»

#bus = smbus.SMBus(0)  #for Pi1 uses 0

I2cbus = smbus.SMBus(1) # for Pi2 uses 1

DHTpin = 17

key=»30BCDSRQ52AOI3UA»       # введите здесь ваш Write API key с сервиса ThingSpeak

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# контакты GPIO к которым подключен ЖК дисплей

LCD_RS = 18

LCD_EN  = 23

LCD_D4 = 24

LCD_D5 = 16

LCD_D6 = 20

LCD_D7 = 21

GPIO.setwarnings(False)   # отключаем показ любых предупреждений

GPIO.setmode(GPIO.BCM)    

GPIO.setup(LCD_E, GPIO.OUT)  

GPIO.setup(LCD_RS, GPIO.OUT)

GPIO.setup(LCD_D4, GPIO.OUT)

GPIO.setup(LCD_D5, GPIO.OUT)

GPIO.setup(LCD_D6, GPIO.OUT)

GPIO.setup(LCD_D7, GPIO.OUT)

def convert1(data, i):   # signed 16-bit value

  return c_short((data[i]<< 8) + data[i + 1]).value

def convert2(data, i):   # unsigned 16-bit value

  return (data[i]<< 8) + data[i+1]

  

def readBmp180(addr=deviceAdd):    

  value = bus.read_i2c_block_data(addr, regCall, 22)  # считываем калибровочные данные

  # Convert byte data to word values

  AC1 = convert1(value, 0)

  AC2 = convert1(value, 2)

  AC3 = convert1(value, 4)

  AC4 = convert2(value, 6)

  AC5 = convert2(value, 8)

  AC6 = convert2(value, 10)

  B1  = convert1(value, 12)

  B2  = convert1(value, 14)

  MB  = convert1(value, 16)

  MC  = convert1(value, 18)

  MD  = convert1(value, 20)

    # считываем температуру

  bus.write_byte_data(addr, regMean, regTemp)

  time.sleep(0.005)

  (msb, lsb) = bus.read_i2c_block_data(addr, regMSB, 2)

  P2 = (msb << 8) + lsb

  # считываем давление

  bus.write_byte_data(addr, regMean, regPres + (sample << 6))

  time.sleep(0.05)

  (msb, lsb, xsb) = bus.read_i2c_block_data(addr, regMSB, 3)

  P1 = ((msb << 16) + (lsb << 8) + xsb) >> (8 — sample)

   # преобразовываем значение температуры в удобный для восприятия вид

  X1 = ((P2 — AC6) * AC5) >> 15

  X2 = (MC << 11) / (X1 + MD)

  B5 = X1 + X2

  temperature = (B5 + 8) >> 4

# преобразовываем значение давления в удобный для восприятия вид

  B6  = B5 — 4000

  B62 = B6 * B6 >> 12

  X1  = (B2 * B62) >> 11

  X2  = AC2 * B6 >> 11

  X3  = X1 + X2

  B3  = (((AC1 * 4 + X3) << sample) + 2) >> 2

  X1 = AC3 * B6 >> 13

  X2 = (B1 * B62) >> 16

  X3 = ((X1 + X2) + 2) >> 2

  B4 = (AC4 * (X3 + 32768)) >> 15

  B7 = (P1 — B3) * (50000 >> sample)

  P = (B7 * 2) / B4

  X1 = (P >> 8) * (P >> 8)

  X1 = (X1 * 3038) >> 16

  X2 = (-7357 * P) >> 16

  pressure = P + ((X1 + X2 + 3791) >> 4)

  

  return (str(pressure/100.0))

def readDHT():

    humi, temp = Adafruit_DHT.read_retry(Adafruit_DHT.DHT11, DHTpin)

    return (str(int(humi)), str(int(temp)))

def lcd_init():

  lcdcmd(0x33)

  lcdcmd(0x32)

  lcdcmd(0x06)

  lcdcmd(0x0C)

  lcdcmd(0x28)

  lcdcmd(0x01)

  time.sleep(0.0005)

def lcdcmd(ch):

  GPIO.output(RS, 0)

  GPIO.output(D4, 0)

  GPIO.output(D5, 0)

  GPIO.output(D6, 0)

  GPIO.output(D7, 0)

  if ch&0x10==0x10:

    GPIO.output(D4, 1)

  if ch&0x20==0x20:

    GPIO.output(D5, 1)

  if ch&0x40==0x40:

    GPIO.output(D6, 1)

  if ch&0x80==0x80:

    GPIO.output(D7, 1)

  GPIO.output(EN, 1)

  time.sleep(0.0005)

  GPIO.output(EN, 0)

  # Low bits (младшие биты)

  GPIO.output(D4, 0)

  GPIO.output(D5, 0)

  GPIO.output(D6, 0)

  GPIO.output(D7, 0)

  if ch&0x01==0x01:

    GPIO.output(LCD_D4, 1)

  if ch&0x02==0x02:

    GPIO.output(LCD_D5, 1)

  if ch&0x04==0x04:

    GPIO.output(LCD_D6, 1)

  if ch&0x08==0x08:

    GPIO.output(LCD_D7, 1)

  GPIO.output(EN, 1)

  time.sleep(0.0005)

  GPIO.output(EN, 0)

  

def lcddata(ch):

  GPIO.output(RS, 1)

  GPIO.output(D4, 0)

  GPIO.output(D5, 0)

  GPIO.output(D6, 0)

  GPIO.output(D7, 0)

  if ch&0x10==0x10:

    GPIO.output(D4, 1)

  if ch&0x20==0x20:

    GPIO.output(D5, 1)

  if ch&0x40==0x40:

    GPIO.output(D6, 1)

  if ch&0x80==0x80:

    GPIO.output(D7, 1)

  GPIO.output(EN, 1)

  time.sleep(0.0005)

  GPIO.output(EN, 0)

  # Low bits

  GPIO.output(D4, 0)

  GPIO.output(D5, 0)

  GPIO.output(D6, 0)

  GPIO.output(D7, 0)

  if ch&0x01==0x01:

    GPIO.output(LCD_D4, 1)

  if ch&0x02==0x02:

    GPIO.output(LCD_D5, 1)

  if ch&0x04==0x04:

    GPIO.output(LCD_D6, 1)

  if ch&0x08==0x08:

    GPIO.output(LCD_D7, 1)

  GPIO.output(EN, 1)

  time.sleep(0.0005)

  GPIO.output(EN, 0)

def lcdstring(Str):

  l=0;

  l=len(Str)

  for i in range(l):

    lcddata(ord(message[i]))

lcd_init()

lcdcmd(0x01)

lcdstring(«Circuit Digest»)

lcdcmd(0xc0)

lcdstring(«Welcomes you»)

time.sleep(3) # 3 second delay

    

# main() function

def main():

    

    print ‘System Ready…’

    URL = ‘https://api.thingspeak.com/update?api_key=%s’ % key

    print «Wait….»

    while True:

            (humi, temp)= readDHT()

            (pressure) =readBmp180()

          

            lcdcmd(0x01)

            lcdstring(«Humi#Temp#P(hPa)»)

            lcdstring(humi+’%’+»  %sC  %s» %(temp, pressure))

            finalURL = URL +»&field1=%s&field2=%s»%(humi, temp)+»&field3=%s» %(pressure)

            print finalURL

            s=urllib2.urlopen(finalURL);

            print  humi+ » » + temp + » » + pressure

            s.close()

            time.sleep(10)

            

    

if __name__==»__main__»:

   main()

Информация о модели станции для наблюдений за погодой

Образец участка станции [Версия для печати] Для получения дополнительной информации об элементе, отмеченном (*), щелкните соответствующую ссылку: [Погода] [Ветер] [Давление на уровне моря] [Тенденция давления] [Небесный покров] Нажмите здесь , если вас интересует образец Корабль или буй наблюдений. ПОГОДА Знак погоды наносится, если в момент наблюдения либо выпадают осадки, либо условия, вызывающие ухудшение видимости. Ниже приведен список наиболее распространенных погодных символов: ВЕТЕР Ветер наносится с шагом в 5 узлов (узлы), при этом внешний конец символ, указывающий в направлении, откуда дует ветер. Скорость ветра определяется путем сложения общего количества флагов, линий и полустрочок, каждая из которых имеют следующие индивидуальные значения: Флаг: 50 узлов Линия: 10 узлов Полу-линия: 5 узлов Если над станцией изображен только круг без символа ветра, ветер спокойный.Ниже приведены некоторые образцы символов ветра: ДАВЛЕНИЕ Давление на уровне моря отображается в десятых долях миллибар (мбар), первые 10 или 9 опущены. Для справки, 1013 мбар эквивалентно 29,92 дюйма ртутного столба. Ниже приведены некоторые примеры преобразований между нанесенным на график и полные значения давления на уровне моря: 410: 1041,0 МБ 103: 1010,3 МБ 987: 998,7 МБ 872: 987,2 МБ ТЕНДЕНЦИЯ ДАВЛЕНИЯ Тренд давления состоит из двух компонентов: числа и символа, указывающих, как давление на уровне моря изменилось за последние три часа.В номере предусмотрена 3-х часовая перемена. в десятых долях миллибар, а символ графически иллюстрирует, как это изменение произошел. Ниже приведены значения символов тренда давления: НЕБО КРЫШКА Степень заполнения круга в центре графика станции. приблизительная сумма, на которую небо покрыто облаками. Ниже показан общий облачный покров. изображений:

Модуль 7 — Прогноз погоды

График погоды станции

Спутниковые снимки, фронты, изобары, максимумы и минимумы показывают крупномасштабные погодные особенности и помогите нам увидеть общую картину погоды.Однако метеорологам нужно присмотреться. в данных о погоде с более подробной информацией. Один из распространенных способов — это метеорологические графики на станциях. График погоды станции показывает текущие погодные условия, облачность, скорость ветра, направление ветра, видимость, температура, температура точки росы, атмосферное давление, и изменение давления за последние три часа . Вот пример график погоды наземной станции (черный) с метками, поясняющими данные (синим цветом).

Небесный покров:

Сумма, которую закрашивает кружок в центре графика станции, представляет приблизительное количество общей облачности. В приведенном выше случае покрытие неба — overcst. Ниже приведены распространенные изображения покровов неба.

Ветер:

Более длинная линия, идущая от графика небесного покрова, указывает в направлении, ветер дует ОТ . Более короткие линии, называемые зазубринами , на внешнем конце линии направления указывают скорость ветра в узлах (узлы).Каждый длинная зазубрина представляет 10 узлов с короткими зазубринами (полукруглыми линиями), представляющими 5 узлов, и каждая флаг представляет 50кт. В приведенном выше случае ветер дует с северо-востока и скорость ветра 25 узлов. Ниже приведены еще несколько примеров графиков ветра.

Давление и тренд давления:

Давление на уровне моря отображается с точностью до десятых долей миллибар (мбар), с шагом 9 или 10 опущено. Например:
— если давление было нанесено на график как 028, полный уровень моря значение давления 1002.8 мб;
— если бы давление было записано как 462, оно составило бы 1046,2 мбар;
— если бы давление было обозначено как 867, оно составило бы 986,7 мбар.
При попытке определить следует ли добавлять 9 или 10, используйте число, которое даст вам значение БЛИЖАЙШЕЕ до 1000 МБ

Тренд давления состоит из двух компонентов: числа и символа, указывающих, насколько (в десятых долей миллибар) в за 3 часа и тенденцию изменения давления в тот же период.В приведенном выше случае давление падало после устойчивого или незначительного поднимается и становится на 3 мб НИЖЕ, чем это было три часа назад. Ниже приведены значения символов тренда давления.

Погодные символы

Здесь представляют собой несколько практических упражнений по расшифровке метеорологических графиков станций. Щелкните упражнение, чтобы Начните.

Удачи и удачи!

Символы и карты, используемые для анализа погоды — видео и стенограмма урока

Модель станции

В основном метеорологи рисуют диаграммы погоды с помощью так называемой модели станции.Модель станции — это символический рисунок, показывающий текущую погоду в конкретном месте. Это называется моделью станции, потому что она показывает погоду, измеренную на конкретной метеостанции или в районе, где измеряется погода. Это позволяет метеорологам видеть большой объем информации в очень маленьком пространстве. Найденные там символы и числа одинаковы во всем мире и почти не изменились за 75 лет.

Каждая станция на модели станции содержит центральное изображение, которое представляет скорость и направление ветра, круг или стрелку для обозначения облачного покрова, символ слева от него для представления текущей погоды, символ выше для обозначения типа облака, а затем различные числа в определенных местах вокруг него, включая температуру и давление воздуха.Иногда отображаются не все числа, но положение каждого числа говорит вам, что оно означает. Позже мы рассмотрим одну из этих станций крупным планом со всеми ее знаками и символами более подробно.

Существуют также карты, которые можно нарисовать для отображения условий на земле, и в этом случае это называется картой поверхности . Это также могут быть карты, которые нарисованы для отображения погоды выше в атмосфере, и в этом случае это называется картой верхнего уровня или картой .Но в любом случае используются одни и те же базовые символы.

Далее пройдемся по каждой из основных частей модели станции.

Скорость ветра и облачность

В центре модели станции находится символ или изображение, которое представляет две вещи: облачный покров и скорость ветра. Центральный круг представляет собой облачный покров. Черный круг означает, что небо полностью затянуто облаками, а белый или пустой круг означает, что небо полностью очищено от облаков.Количество черного, показанное в круге, показывает, какая часть неба покрыта. Это как разрезать пирог на половину или четверть.

К точке в центре присоединена линия с различными другими линиями и символами, отходящими от нее. Направление линии указывает направление ветра. Как и на любой карте, север — вверху, юг — внизу, запад — влево, а восток — вправо. Так, например, если линия на карте направлена ​​вниз, это означает, что ветер дует с юга, или, другими словами, ветер дует с севера.

Линия также будет иметь различные другие линии и треугольники, соединенные с одной ее стороной. Треугольник обозначает скорость ветра 50 узлов, более длинная линия обозначает скорость ветра 10 узлов, а более короткая линия обозначает скорость ветра 5 узлов. Так, например, если есть один треугольник, две длинные линии и одна короткая линия, это скорость ветра 50 + 10 + 10 + 5, что равняется 75 узлам. Таким образом, по этой единственной картинке в центре вы можете сразу определить облачный покров, скорость и направление ветра.

Погода, тип облаков и числа

Слева от центрального символа вы часто найдете еще один символ. Это отображает текущие погодные условия. Это может быть что угодно: от слабого до сильного дождя, от легкого до сильного снега, грома, тумана или града. Существует множество возможных символов, но основные из них — это точки, обозначающие дождь (больше точек — сильный дождь), и звезды, обозначающие снег (большее количество звезд означает более тяжелый снег), и наш зигзагообразный символ, обозначающий гром. Полный список распространенных символов можно увидеть прямо сейчас на вашем экране:

Символы погоды

Появившись здесь, вы можете увидеть, как на центральном изображении находятся другие символы, на этот раз для представления типов присутствующих облаков.Над центром расположены два символа: верхний — это тип облака, находящегося высоко в небе, а тот, который ниже, показывает тип облака, присутствующего в середине неба. Затем под центральным изображением находится символ, показывающий тип облака, которое находится ниже всего в небе.

Число возможных символов здесь смехотворно велико, в основном потому, что существует смехотворно много типов облаков: слоистые, трещинные, слоисто-кучевые, кучевые, перистые, список можно продолжать и продолжать. Но, как правило, все символы содержат комбинацию полукругов, линий или линий с маленькими крючками на конце.На вашем экране теперь представлены некоторые из возможных вариантов:

Символы типа облака

Наконец, цифры. Опять же, их много. Но давайте сосредоточимся на некоторых из самых важных. Сверху и слева вы найдете температуру, которая в США обычно выражается в градусах Фаренгейта. Вверху и справа вы найдете давление воздуха, которое важно для определения погоды в будущем.Здесь вы найдете количество осадков (дождя или снега), выпавших за последние шесть часов. Это всего лишь несколько цифр; диаграмма на вашем экране показывает полный список:

Полностью маркированный пример модели станции

Резюме урока

Хорошо, давайте на мгновение вернемся. В этом уроке мы рассмотрели работу, проделанную метеорологами , людьми, которые изучают и предсказывают погоду.Мы узнали, что они делают это, собирая всевозможные данные и выискивая закономерности. Эти прогнозы погоды полезны, но они также могут спасти жизни, предупреждая об опасной погоде.

Как мы узнали, модель станции — это способ отображения большого количества информации о погоде на одной карте с использованием чисел и символов. Таким образом, метеорологи смогут быстро взглянуть на карту и увидеть много информации. Если карта нарисована для отображения условий на поверхности Земли, она называется картой поверхности , а если она показывает условия выше в атмосфере, она называется картой верхних слоев атмосферы или картой .

Модель станции сложная и может немного утомлять. Но на самом деле частей всего четыре. Центральный символ указывает скорость, направление и облачность ветра. Левый символ сообщает вам текущую погоду. Символы облаков сверху и снизу говорят вам, какой тип облака можно увидеть. А числа говорят вам, помимо прочего, температуру (вверху слева), давление (вверху справа) и количество осадков (внизу справа).

Карты погоды Королевского метеорологического общества —

По окончании урока вы сможете:

• Изобары и их связь со скоростью ветра
• Обозначение различных систем давления и фронтов на карте погоды
• Расшифровка и создание нанесенных на график погодных символов.

Часть A — Изобары, давление и ветер

Часть B — Определение систем давления и фронтов

Часть C — Графики погоды

Записки учителей

Записки учителя

Требуемые ресурсы

Хотелось бы компьютеров с выходом в интернет. В качестве альтернативы, если доступ в Интернет недоступен, следует сделать распечатанные копии студенческих листов и рабочих листов.

Требуются предварительные знания

Основные сведения о погоде и климате.

Педагогическая деятельность

Студенты могут посетить следующие страницы, чтобы получить базовую информацию по рассматриваемым темам:

Карты погоды

Интерпретация карт погоды

Информация на листах ученика может быть предоставлена ​​учителем, а задания выполняются индивидуально. В качестве альтернативы студенты могут самостоятельно проработать весь урок.

Упражнения

Три рабочих листа с упражнениями предназначены для закрепления знаний.

Серия дополнительных упражнений предназначена для более способных учеников или тех, кто уже изучил системы давления и фронты более подробно до этого урока.

Предложения по домашнему заданию

Любое из действий рабочего листа может быть выполнено. В качестве альтернативы студенты могут собрать карты погоды в Интернете или в газетах и ​​повторить упражнения, используя их.

Часть A — Изобары, давление и ветер

Изобары — это линии, соединяющие точки равного давления, похожие на контуры, которые показаны на погодных картах.Графики, показывающие изобары, полезны, потому что они могут помочь идентифицировать антициклоны и депрессии. Давление измеряется в миллибарах, а изобары обычно рисуются с интервалом в 4 миллибара. Значения давления корректируются до среднего давления на уровне моря (MSLP) перед нанесением на карту, это гарантирует, что высота не влияет на отображение.

Изобары также полезны, потому что помогают нам понять направление и силу ветра в определенной области. Если изобары расположены очень близко друг к другу, например около впадины, они указывают на сильный ветер.Если изобары расположены более широко, например, около антициклона, они указывают на слабый ветер.

Ветер будет дуть почти параллельно изобарам. Вокруг антициклона ветер будет дуть немного поперек изобар, в сторону от центра антициклона. Во впадинах ветер будет слегка дуть через изобары к центру низкого давления.

Закон

Байса гласит, что если вы встанете спиной к ветру в северном полушарии, низкое давление будет слева от вас.Это означает, что вы можете определить направление ветра в разных точках карты погоды.

Что делать дальше

Теперь, используя эту информацию об изобарах, вы сможете заполнить рабочий лист 1.

Затем вы можете выполнить упражнение по расширению 1 или перейти к Части B — Определение систем давления и фронтов.

Часть B — Идентификация систем давления и фасадов

Антициклоны

Антициклон, также известный как «максимум», может быть идентифицирован на погодной карте как часто большая область широко разнесенных изобар, где давление выше, чем в окружающих областях.В Северном полушарии ветры дуют по часовой стрелке вокруг высокого давления. Самое высокое давление возникает в центре и называется «центром высокого давления». Антициклоны могут приносить теплую и солнечную погоду летом, но холодную и туманную погоду зимой.

Депрессии

Впадина, также известная как «низкая», может быть распознана на погодной карте по области близко расположенных изобар, часто примерно круглой формы, где давление ниже, чем в окружающих областях.Часто они сопровождаются фронтами. В Северном полушарии ветры обдувают впадины против часовой стрелки. Самое низкое давление возникает в середине депрессии, это известно как «центр низкого давления». Впадины часто связаны с сильным ветром и проливным дождем и почти всегда сопровождаются фронтами.

Желоба

Желоба представляют собой удлиненные продолжения областей низкого давления. Они приносят погоду, похожую на ту, которая связана с депрессиями.

Хребты

Гребни представляют собой продолговатые продолжения областей высокого давления. Они приносят погоду, похожую на ту, что связана с антициклонами.

Col

Столбик можно определить как область слабого давления между двумя антициклонами и двумя депрессиями.

На следующей диаграмме показаны погодные условия основных типов напорных систем.

Холодные фронты и теплые фронты

Холодные фронты можно обозначить на погодных картах жирными линиями с треугольниками.Они синие при отображении на цветных диаграммах. Точки треугольника указывают направление, в котором движется фронт. Холодный фронт указывает на изменение воздушной массы, когда более теплый воздух заменяется более холодным. Они часто приносят короткие периоды проливных дождей в виде ливней и шквальных ветров и сопровождаются понижением температуры, изменением направления ветра и переходом к более ярким дождевым условиям.

Теплые фронты можно обозначить на погодных картах жирными линиями с полукругами или горбами.Они окрашены в красный цвет при отображении на цветных диаграммах. Направление выступов указывает направление, в котором движется фронт. Теплый фронт указывает на изменение массы воздуха от более холодной к более теплой. Часто они приносят периоды продолжительных, а иногда и сильных дождей с сильными ветрами.

Фронты окклюзии

Закрытые фронты могут быть идентифицированы на погодных картах как жирные линии с наборами треугольников и полукругов. Они окрашены в фиолетовый цвет на цветных картах погоды.Направление, в котором обращены символы, указывает направление, в котором движется фронт. Окклюзии образуются, когда холодный фронт догоняет теплый фронт, поэтому они имеют характеристики, аналогичные холодному фронту, но менее интенсивны.

Теплый сектор

Теплый сектор депрессии расположен за теплым фронтом и впереди холодного фронта. Часто бывает умеренная температура, но может быть пасмурная погода с моросью.

Что делать дальше

Теперь, используя эту информацию, вы сможете заполнить рабочий лист 2.

Затем вы можете выполнить упражнение на разгибание 2 или перейти к Части C.

Часть C — Графики погоды

На следующем изображении показан пример карты погоды в Великобритании.

Графические карты поверхности состоят из отдельных «кружков станций». Наблюдения за каждой отдельной станцией представлены в графическом формате, чтобы их было легко понять, их можно было нанести на карту и сравнить с соседними объектами.

На диаграмме напротив показан круг базовой станции, включая температуру, давление, погоду, облачность, скорость и направление ветра.Некоторые элементы, например погода и облачный покров помещены в графический код, чтобы сделать их более очевидными. В Метеорологическом бюро используется гораздо более сложный круг станций, но приведенный ниже является упрощенной версией с использованием основных элементов погоды.

Направление ветра обозначается линией, идущей из центра окружности станции. Линия указывает направление, с которого дует ветер. Скорость и направление ветра

На конце линии направления ветра есть «перья», они показывают скорость ветра.Половинные перья обозначают 5 узлов, а целые перья — 10 узлов. Скорость ветра 50 узлов обозначена треугольником. Их комбинации можно использовать для определения скорости ветра с точностью до 5 узлов.

В таблице ниже показаны символы, используемые для обозначения различных скоростей ветра.

Облачность

Облачность обозначается штриховкой центра окружности станции. В таблице ниже показаны значения различных символов.

Температура

Температура отображается с точностью до градуса и находится в верхнем левом углу графика станции.

Давление

Давление отображается в правом верхнем углу графика станции.

Погода

Всего в Метеорологическом бюро имеется 99 кодов для записи текущей погоды на момент наблюдения. Однако их можно упростить. Различные типы погоды представлены разными погодными символами, ключ к которым можно найти ниже.

Что делать дальше

Теперь, используя эту информацию, вы сможете заполнить рабочий лист 3.

Затем вы можете выполнить упражнение на разгибание 3.

Рабочий лист 1 — Считывание значений давления из диаграммы поверхностного давления

Изображение ниже представляет собой отрывок из диаграммы приземного давления, на которой уже нанесены изобары, фронты и системы давления. Загрузите копию рабочего листа здесь. Если вы работаете на ПК, распечатайте копию этой страницы. Затем изучите таблицу и заполните приведенную ниже таблицу, указав приблизительное давление в каждом из отмеченных мест.

Рабочий лист 2 — Анализ карты поверхности

На изображении ниже показана диаграмма приземного давления, на которой уже нанесены изобары, фронты и системы давления. Загрузите копию рабочего листа здесь. Затем изучите таблицу, найдите и пометьте следующие элементы:

Холодный фронт Столб Теплый фронт Желоб Окклюзия Центр высокого давления Желоб низкого давления Центр низкого давления Хребет высокого давления Теплый сектор

Если вам нужна помощь, вернитесь к Части B — Определение систем давления и фронтов.

Рабочий лист 3 — Позиционные круговые диаграммы

Следующие три вопроса содержат примеры нанесенных окружностей станций. Загрузите копию рабочего листа здесь. Затем изучите каждый из этих графиков и заполните таблицы ниже, указав подробную информацию о температуре, погоде, давлении, облачности, скорости и направлении ветра.

Следующие три вопроса содержат таблицы данных о погоде.Изучите каждую из этих таблиц и нанесите подробные данные о температуре, погоде, давлении, облачности, скорости ветра и направлении ветра на указанном круге станции.

Если вам нужна помощь, вернитесь к Части C — Графики погоды.

Рабочий лист 1 — упражнение на разгибание

На следующей диаграмме показан ряд нанесенных на график значений давления.Загрузите копию рабочего листа здесь. Завершите диаграмму, нарисовав изобары с интервалом в 4 миллибара, включая 992, 996, 1000, 1004 и 1008.

Рабочий лист 2 — упражнение на разгибание

Изучите приведенную ниже таблицу. Этот график на середину ноября. Загрузите копию рабочего листа здесь. Затем, используя свои знания о характеристиках антициклонов, депрессий и фронтов зимой, заполните приведенную ниже таблицу приблизительными значениями.

Нет единственного правильного ответа.Ваши значения должны просто указывать типичные значения и различия между каждым местоположением. Например, должно ли место A быть теплее или холоднее, чем место B? Должен ли в точке E дуть более сильный или слабый ветер, чем в точке D?

Рабочий лист 3 — упражнение на разгибание

Изучите приведенную ниже таблицу. Этот график на середину ноября. Загрузите копию рабочего листа здесь. Затем, используя свои знания о характеристиках антициклонов, депрессий и фронтов зимой, постройте окружность станции для каждой точки, отмеченной на карте.

Нет единственного правильного ответа. Вы должны просто указать типичные значения и различия между каждым местоположением. Например, место A должно быть теплее или холоднее, чем место B? Должен ли E быть более сильным или более слабым ветром, чем в месте D?

Если вы уже выполнили дополнительное упражнение 2, вам просто нужно преобразовать таблицу результатов в пиктограммы окружностей.

Расположение A		Расположение B
Место нахождения C		Место нахождения D
Место нахождения E		Место нахождения F
Расположение G		Место нахождения H

Веб-страница воспроизведена с любезного разрешения Метеорологического бюро

Weather Wiz Kids Информация о погоде для детей

Погода Прогнозирование Как сделать метеорологи прогнозируют погоду? Прогноз погоды прогноз погоды на час, завтра или на следующей неделе.Прогноз погоды включает в себя сочетание компьютерных моделей, наблюдений, и знание тенденций и закономерностей. Используя эти методы, разумные точные прогнозы можно делать до семи дней вперед. Что такое символы метеостанции? Погодные символы используются в моей погоде карты для обозначения условий при наблюдении за погодой станции. Щелкните здесь , чтобы увидеть полный список всех символы метеостанции. Нажмите Здесь для удобной распечатки различных метеостанций. символы. Что такое Система высокого давления? Система высокого давления — это вращающаяся масса прохладного, сухого воздуха, который обычно приносит ясную погоду и легкий ветер. Когда если смотреть сверху, ветры выходят из центра высокого давления по спирали по часовой стрелке. вращение в Северном полушарии. Они приносят солнечное небо. Высокое давление Система представлена ​​в виде большого синего символа H. H Что такое система низкого давления? Система низкого давления это кружащаяся масса теплого влажного воздуха, который обычно приносит ненастную погоду с сильные ветра. Если смотреть сверху, ветры по спирали попадают в центр низкого давления. при вращении против часовой стрелки в Северном полушарии. Низкое давление Система представлена ​​в виде большой красной буквы L. L Что такое точка росы? The точка росы — это температура, при которой вода начинает конденсироваться из определенная воздушная масса.Температура точки росы изменяется только тогда, когда влажность содержание воздуха меняется. Чем выше точка росы, тем больше влажность контент витает в воздухе. Что такое влажность? Влажность количество водяного пара в воздухе. Что такое относительная влажность? Относительная влажность — это соотношение водяного пара. содержится в воздухе по сравнению с максимальным количеством влаги, которое воздух может удерживаться при данной температуре и давлении.Люди очень чувствительны к влажности, так как кожа полагается на воздух, чтобы избавиться от влаги. Процесс потоотделения — это попытка вашего тела сохранять хладнокровие и поддерживать его текущее состояние. температура. Если воздух имеет 100-процентную относительную влажность, пот не будет испаряться в воздух. В результате нам намного жарче, чем на самом деле. температура при высокой относительной влажности. Если относительная влажность низкая, мы можем чувствовать себя намного прохладнее, чем реальная температура, потому что наш пот легко испаряется, охлаждая нас. Что такое воздух масса? Воздушная масса — это чрезвычайно большая масса воздуха, свойства температуры и влажности (влажности) при любом заданном высоты, довольно похожи в любом горизонтальном направлении. Воздушные массы могут покрыть большие (сотни миль) территории. Воздушные массы могут контролировать погоду на относительно длительный период времени: от нескольких дней до месяцев. Большая погода происходит по периферии этих воздушных масс на границах, называемых фронтами.Существует 4 основных классификации воздушных масс, классифицируемых в соответствии с исходный регион: полярный, тропический, континентальный и морской. 1.) Полярный широты (P) — расположен к полюсу 60 градусов северной и южной широты 2.) Тропический широты (T) — расположен примерно в 25 градусах от экватора 3.) Континентальный (в) — расположены над большими массивами суши, сухие 4.) Морской (м) — расположен над океанами Затем мы можем сделать комбинации вышеперечисленного для описания различных типов воздушных масс. сП континентальный полярный холод, сухой, стабильный cT континентальный тропический жаркий, сухой, стабильный воздух на высоте, неустойчивый приземный воздух МПа морской полярная прохладная, влажная и нестабильная т морской тропический теплый, влажный, обычно нестабильный Какие воздушные массы влияют на США Состояния? Есть много видов воздуха масс, которые могут повлиять на U.С., так как это такая большая страна. Ниже приведены несколько примеров: cP — зимние сильные холода могут распространяться на юг США и даже во Флориду, вызывая повреждение урожая. Требуются долгие ясные ночи, что означает сильное радиационное охлаждение воздуха у поверхности. Стабильная воздушная масса. Добавляется мало влаги, поэтому воздух сухой mP — Зимний cP воздух движется над таким регионом, как северо-восточная часть Тихого океана, собирая немного тепла и влага из более теплого океана.В случае с северо-западными горами Тихого океана сила воздух поднимается (орографический подъем), вызывая дождь. мТ — Источником зимнего времени для юго-запада США является субтропический район восточной части Тихого океана. мТ воздух который влияет на погоду к востоку от Скалистых гор, происходит из залива Мексика, но влияет только на зимнюю погоду в штатах Юго-Восточной Азии. Иногда медленно движущиеся погодные системы в юго-восточном потоке могут втягивать влажность на среднем и низком уровне. уровни, вызывающие осадки. кТ — Континентальный тропический воздух обычно влияет на США только летом, так как теплый и сухой воздух накачивается с Мексиканского плато. Обычно это справедливо стабильный и сухой, и если он станет застойным на Среднем Западе, это приведет к засуха. Смертельные случаи, связанные с волной тепла 1995 года на Среднем Западе, были результат cT и mT воздуха, который застаивался над центральной и восточной частью США Что такое передняя часть? А передний является границей между двумя разными воздушными массами, что приводит к штормовым погодным условиям.А фронт обычно представляет собой линию раздела между теплыми и холодными воздушными массами. Как определить фронт на карте погоды на поверхности или по собственные наблюдения за погодой? Посмотреть для: Резкие перепады температуры на относительно коротком расстоянии, изменение влажность, быстрые изменения направления ветра, изменения давления, облака и характер осадков. Что такое холодный фронт? А холодный фронт — это граница между двумя воздушными массами, холодной и теплой, двигайтесь так, чтобы более холодный воздух заменял более теплый воздух.Холодный фронт — это представлен в виде синей линии с зубцами, указывающими в направлении на движение. Что такое теплый фронт? Теплый фронт — это граница двух воздушных масс, один прохладный, а другой теплый, двигаясь так, чтобы более теплый воздух заменял более холодный воздух. Теплый фронт изображается красной линией с указывающими полукругами. в направлении движения. Что такое стационарный передний? Стационарный фронт — это граница двух воздушных масс. что более или менее не движется, но некоторые неподвижные фронты могут качаться назад и вперед на несколько сотен миль в день.Неподвижный фронт представлен в виде чередующийся символ теплого и холодного фронта. Что такое окклюзия передний? Закрытый фронт представляет собой комбинацию двух фронтов, образующих когда холодный фронт догоняет и настигает теплый фронт. Передняя окклюзия представлена ​​фиолетовой линией с зубцами и полукругами. Что такое корыто? Желоб на карте погоды представляет собой вытянутую область относительно низкое давление.Желудки приносят пасмурную и дождливую погоду. Желоб представлен линией с меткой решетки. Какая погода спутниковое? Метеорологический спутник — это тип спутника, который в основном используется для наблюдения за погодой и климатом Земли. Спутники могут быть либо на полярной орбите, наблюдая один и тот же участок Земли каждые 12 часов, либо геостационарный, парящий над тем же местом на Земле, вращаясь над экватор при движении со скоростью вращения Земли.Эти метеорологические спутники видят больше, чем облака и облачные системы. Огни города, огни, эффекты загрязнения, полярных сияний, песчаных и пыльных бурь, снежного покрова, карты льда, границы океанских течений, потоков энергии и т. д. — это другие типы экологическая информация, собранная с помощью метеорологических спутников. Что такое радар? Радар — электронный прибор, определяющий направление и расстояние до объектов, которые отражают радиоволны обратно на радар сайт.Это расшифровывается как Radio Detection and Ranging. Это то, что метеорологи используйте, чтобы увидеть дождь или снег. Что такое доплеровский радар? Доплеровский радар определяет интенсивность осадков, направление и скорость ветра, и предоставляет оценки размера града и количества осадков. Доплеровский радар дает синоптики способность обеспечивать раннее обнаружение сильных гроз которые могут вызвать сильный разрушительный ветер, крупный град, проливной дождь и, возможно, торнадо. В сочетании со спутниками радар предоставляет синоптикам самые совершенные инструменты для предоставления точных прогнозов и расширенных предупреждений о суровой погоде. Как работает допплерография Радар работает? Доплеровский радар получил свое название от эффекта Доплера. Вы когда-нибудь слышали свист поезда, когда он приближался к вам? Ты наверное заметил, что высота свистка менялась по мере того, как поезд проезжал мимо вас и отошла. Это изменение частоты звука называется доплеровским. Эффект. Доплеровский радар измеряет изменения частоты сигнала. получает, чтобы определить ветер. Что такое NEXRAD Радар? Национальная метеорологическая служба установила новый тип Доплеровский радар называется NEXRAD Radar.NEXRAD означает радар нового поколения. Этот радар обеспечивает множество различных видов штормов и дождя, что позволяет метеорологи, чтобы определить, может ли шторм быть сильным. Консервные животные предсказывать погоду? Если ваша собака всегда заходит внутрь прямо перед ней дожди, вы можете подумать, что животные умеют предсказывать погоду. Наверное больше Точно сказать, что животные реагируют на определенные сигналы окружающей среды, которые сопровождают изменения погоды, а не саму погоду.Преобладающее мнение что животные могут обнаруживать определенные события, например землетрясения, как только они произойдет, даже если исходное событие находится на большом расстоянии. Большая часть чего-либо исследователи говорят, что животные больше используют свои существующие пять чувств, особенно по сравнению с людьми. Самое важное чувство — это слух. Прогноз погоды мероприятия План урока: Вот отличный план урока по учимся прогнозировать.В этом упражнении дети узнают о разных уловки прогнозирования. План урока: Вот отличный план урока по символы погоды для детей младшего возраста. Этот план урока требует, чтобы дети соответствовали символы погоды к словам. Вам нужно будет скачать этот файл, чтобы потом иметь возможность чтобы распечатать копии для ваших студентов. Эффект Доплера Эксперимент: Вот эксперимент, который учит детей тому, что Эффект Доплера есть. Они могут узнать, как работает эффект Доплера и почему Допплер Радар — такой важный инструмент в прогнозировании погоды. Идеи проектов для Science Fair: Вот полный список проектных идей научной ярмарки. Откройте для себя науку, лежащую в основе погода, которая влияет на нас каждый день.

Как читать карту погоды

Если вы смотрели прогноз погоды на своем телевизоре, компьютере или телефоне, вы, вероятно, видели карту погоды, которая выглядит примерно так:

Метеорологи Национальной метеорологической службы используют информацию с наземных станций и метеорологических спутников для создания этих карт.Такие слова, как «дождь» и «снег» довольно очевидны, но что именно символы на погодной карте говорят вам о погоде? Используйте наше удобное руководство для денди ниже, чтобы узнать!

Зоны высокого и низкого давления

Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая планету. Хотя кажется, что эти газы могут легко улететь в космос, гравитация постоянно притягивает атмосферу к поверхности Земли. Сила, с которой наша атмосфера давит на определенное место на Земле, называется атмосферным давлением.

Атмосферное давление в основном зависит от двух факторов: веса атмосферы в определенном месте и температуры воздуха. Если вы находитесь на небольшой высоте — например, в долине — над вами много атмосферы и вес очень тяжелый. Это означает, что вы испытываете более высокое атмосферное давление на более низких высотах и ​​более низкое атмосферное давление на более высоких высотах.

Когда вы находитесь на небольшой высоте, вы испытываете высокое атмосферное давление, потому что все больше атмосферы давит на вас.

Теплый воздух также может вызывать повышение атмосферного давления. Когда воздух теплый, молекулы газа быстро перемещаются в воздухе, выталкиваясь на область вокруг них. Это вызывает высокое атмосферное давление. В холодном воздухе молекулы газа замедляются, вызывая пониженное атмосферное давление.

Водяной пар в атмосфере также может изменять атмосферное давление. Очень влажный воздух с большим количеством водяного пара на самом деле легче и менее плотен, чем сухой воздух. Это потому, что молекулы воды легче, чем молекулы азота или кислорода — самых распространенных газов в нашей атмосфере.Таким образом, очень влажный воздух в атмосфере может привести к низкому атмосферному давлению, а очень сухой воздух может привести к высокому атмосферному давлению.

Атмосферное давление измеряется наземным прибором под названием барометр , и эти измерения собираются во многих местах США Национальной метеорологической службой. На погодных картах эти показания представлены в виде синей буквы «H» для высокого давления или красной «L» для низкого давления.

Что это означает на карте погоды

Системы низкого давления, подобные этой в долине Теннесси, могут вызывать образование облаков и штормов.

Система высокого давления — это плотная воздушная масса, которая обычно холоднее и суше, чем окружающий воздух. Система низкого давления представляет собой менее плотную воздушную массу, которая обычно более влажная и теплая, чем окружающий воздух.

В целом, в регионах с высоким атмосферным давлением также бывает хорошая погода. Системы низкого давления могут вызывать образование облаков и штормов. Воздух обычно течет из областей с высоким давлением в области с низким давлением.

Системы высокого и низкого давления: из космоса

Спутники, такие как GOES-16, находясь высоко над Землей, следят за погодой с помощью систем низкого давления.Красная буква «L» на карте выше указывает на систему низкого давления в районе долины Теннесси. На видео ниже с GOES-16 вы можете увидеть, как та же самая система низкого давления выглядит с метеорологического спутника.

Холодные и теплые фронты

A теплый фронт — это переходная зона, где масса теплого воздуха перемещается, чтобы заменить массу холодного воздуха. На погодной карте теплый фронт обычно рисуется сплошной красной линией с полукругами, указывающими в направлении холодного воздуха, который будет заменен.Теплые фронты обычно перемещаются с юго-запада на северо-восток. Теплый фронт может сначала принести дождь, за которым последует чистое небо и теплые температуры.

A Холодный фронт — это переходная зона, куда входит масса холодного воздуха, чтобы заменить массу теплого воздуха. На погодной карте холодный фронт обычно изображается сплошной синей линией с треугольниками, указывающими направление теплого воздуха, который будет заменен. Холодные фронты обычно перемещаются с северо-запада на юго-восток. Холодный фронт может принести низкие температуры, проливные дожди и высокую скорость ветра.

Неподвижный фронт возникает, когда встречаются холодный фронт и теплый фронт, но ни один из них не уходит с дороги. На погодной карте стационарный фронт обычно рисуется с использованием чередующихся символов холодного и теплого фронтов. Стационарные фасады приносят продолжительные дождливые периоды, которые остаются на одном месте.

Холодные фронты движутся быстрее, чем теплые, и иногда холодный фронт догоняет теплый фронт. Когда это происходит, это называется окклюзией передней части . Закрытые фронты изображены сплошной линией фиолетового цвета с полукругами и треугольниками, указывающими в направлении движения фронта.Окклюзия спереди обычно приносит сухой воздух.

Холодные и теплые фронты: из космоса

GOES-16 и другие метеорологические спутники также следят за холодными и теплыми фронтами и погодой, которую они создают. Ниже вы можете увидеть сравнение холодного фронта на карте прогноза и холодного фронта на спутниковом снимке.

Слева — карта прогнозов Национальной службы погоды на 24 марта 2017 года. Карта прогнозов показывает два холодных фронта, движущихся на юго-восток над Техасом.Справа — фактическое изображение водяного пара в атмосфере, полученное с помощью спутника GOES-16, сделанное в тот же день.

Метеорологические спутники

Информация с метеорологических спутников, таких как серия GOES-R и JPSS, поможет улучшить наше понимание погоды на Земле.

Например, серия GOES-R прямо сейчас предоставляет информацию об атмосферном водяном паре и высоте облаков. Это может помочь метеорологам отслеживать и отслеживать суровые погодные явления, такие как штормы и ураганы, по мере их возникновения.Спутники JPSS исследуют всю планету и непрерывно предоставляют информацию о глобальной температуре атмосферы и водяном паре. Эта информация необходима для создания надежных прогнозов погоды на семь дней вперед!

Слева — изображение водяного пара, сделанное спутниками GOES 30 мая 2017 года. Спутники GOES, такие как GOES-16, следят за текущей погодой. Справа — карта прогноза с прогнозом осадков на 6–10 дней вперед. Спутники на полярной орбите, такие как JPSS, позволяют прогнозировать погодные явления на срок до семи дней в будущем.

JPSS и серия GOES-R работают вместе для погодных приложений. JPSS имеет решающее значение для подготовки к суровым погодным явлениям, в то время как GOES-R следит за суровой погодой по мере ее развертывания для предупреждений в реальном времени.

Сбор данных о погоде | Физическая география

Прогнозы погоды лучше, чем когда-либо. По данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), пятидневный прогноз погоды сегодня так же надежен, как двухдневный прогноз 20 лет назад! Это связано с тем, что синоптики теперь используют передовые технологии для сбора данных о погоде вместе с самыми мощными в мире компьютерами.Вместе данные и компьютеры создают сложные модели, которые более точно представляют состояние атмосферы. Эти модели можно запрограммировать так, чтобы они предсказывали, как изменится атмосфера и погода. Несмотря на эти достижения, прогнозы погоды по-прежнему часто неверны. Погоду предсказать крайне сложно, потому что это сложная и хаотическая система.

Чтобы сделать прогноз погоды, необходимо знать атмосферные условия для данного места и для окружающей местности.Необходимо измерить температуру, давление воздуха и другие характеристики атмосферы и собрать данные.

Термометры

Термометры измеряют температуру. В ртутном термометре старого образца ртуть помещена в длинную очень узкую трубку с колбой. Поскольку ртуть чувствительна к температуре, она расширяется при высоких температурах и сжимается при низких. Шкала на внешней стороне термометра соответствует температуре воздуха. В некоторых современных термометрах используется спиральная полоса, состоящая из двух видов металла, каждый из которых по-разному проводит тепло.По мере того, как температура повышается и понижается, катушка разворачивается или скручивается более плотно. Другие современные термометры измеряют инфракрасное излучение или электрическое сопротивление. Современные термометры обычно производят цифровые данные, которые можно вводить непосредственно в компьютер.

Барометры

Метеорологи используют барометров для измерения атмосферного давления. Барометр может содержать воду, воздух или ртуть, но, как и термометры, барометры теперь в основном цифровые. Изменение атмосферного давления свидетельствует о приближении перемены погоды.Если давление воздуха поднимется, то на подходе ячейка высокого давления и можно ожидать ясного неба. Если давление упадет, приближается ячейка низкого давления, которая, вероятно, принесет грозовые тучи. Данные о атмосферном давлении на большей площади могут использоваться для определения систем давления, фронтов и других погодных систем.

Метеостанции

Метеостанции содержат термометр и барометр. Другие инструменты измеряют различные характеристики атмосферы, такие как скорость ветра, направление ветра, влажность и количество осадков.Эти инструменты размещаются в разных местах, чтобы они могли проверить атмосферные характеристики этого места. По данным ВМО, информация о погоде собирается с 15 спутников, 100 стационарных буев, 600 дрейфующих буев, 3000 самолетов, 7300 судов и около 10 000 наземных станций. Официальные метеостанции, используемые Национальной метеорологической службой, называются Автоматизированной системой приземных наблюдений (ASOS).

Радиозонды

Радиозонды — это воздушный шар, который измеряет атмосферные характеристики, такие как температура, давление и влажность, при их движении в воздухе.Радиозонды в полете можно отслеживать для определения скорости и направления ветра. Радиозонды используют радио для передачи собранных данных на компьютер. Радиозонды запускаются примерно с 800 объектов по всему миру два раза в день, чтобы получить профиль атмосферы. Радиозонды можно сбрасывать с воздушного шара или самолета для проведения измерений при падении. Это делается, например, для отслеживания штормов, поскольку они являются опасными местами для полетов самолетов.

Радар

Радар означает радиообнаружение и определение дальности.Передатчик излучает радиоволны, которые отражаются от ближайшего объекта, а затем возвращаются к приемнику. Метеорологический радар может определять многие характеристики осадков: их местоположение, движение, интенсивность и вероятность будущих осадков. Доплеровский радар также может отслеживать скорость выпадения осадков. Радар может определять структуру шторма и использоваться для оценки его возможных последствий.

Спутников

Метеорологические спутники становятся все более важными источниками данных о погоде с момента запуска первого в 1952 году и являются лучшим способом наблюдения за крупномасштабными системами, такими как штормы.Спутники могут регистрировать долгосрочные изменения, такие как размер ледяного покрова над Северным Ледовитым океаном в сентябре каждого года.

Они также наблюдают всю энергию всех длин волн в электромагнитном спектре. Флагманом Национальной метеорологической службы являются геостационарные оперативные спутники окружающей среды (GOES). Эти спутники — те, которые вы видите в вечерних новостях, где кажется, что облака движутся, но не планета. Это потому, что эти спутники «геопривязаны» в определенном месте над Землей, вращаясь вокруг планеты с такой же скоростью, как вращение Земли на расстоянии более 23 000 миль над планетой.Существует три основных типа GOES: видимый, инфракрасный и водяной пар. Изображения в видимом свете фиксируют штормы, облака, пожары и смог. Инфракрасные изображения фиксируют облака, температуру воды и суши, а также особенности океана, такие как океанские течения . Последний тип изображений GOES — водяной пар. Этот тип изображений показывает содержание влаги в верхней половине атмосферы. Это важно для определения того, могут ли облака вырасти до больших высот, как кучево-дождевые грозы.

Другой тип спутников, обычно используемый для прогнозирования погоды, называется полярно-орбитальными спутниками окружающей среды (POES). Эти типы спутников летают намного ниже Земли, всего около 530 миль, и вращаются вокруг планеты от полюса к полюсу. Вы, наверное, видели эти спутники ночью, когда видели, как один из них пересекает небо. Ищите их направление, и есть вероятность, что они движутся на север или на юг к каждому полюсу.

Как и метеорологические спутники в новостях, вы часто видели эти изображения, когда смотрите на стихийные бедствия, такие как ураганы или извержения вулканов, войны, например, произошедшие в Афганистане, Ираке или недавно в Сирии.Даже малазийский полет, который «исчез» в Индийском океане на несколько недель, был в конечном итоге обнаружен с помощью спутников на полярной орбите. К распространенным типам этих спутников относятся: Landsat, MODIS и Миссия по измерению тропических осадков (TRMM).

Численный прогноз погоды

Самые точные прогнозы погоды составляются с помощью современных компьютеров, а опытные метеорологи добавляют анализ и интерпретацию. Эти компьютеры оснащены современными математическими моделями, которые могут использовать гораздо больше данных и производить гораздо больше вычислений, чем когда-либо могли бы сделать ученые, работающие только с картами и калькуляторами.Метеорологи могут использовать эти результаты, чтобы давать более точные прогнозы погоды и предсказания климата.

При численном прогнозировании погоды (ЧПП) атмосферные данные из многих источников вводятся в суперкомпьютеры, на которых выполняются сложные математические модели. Затем модели рассчитывают, что произойдет с течением времени на разных высотах для сетки равномерно распределенных местоположений. Точки сетки обычно находятся на расстоянии от 10 до 200 километров. Используя результаты, рассчитанные с помощью модели, программа прогнозирует погоду на будущее.Затем он использует эти результаты, чтобы прогнозировать погоду еще дальше в будущее, насколько этого хотят метеорологи. После того, как прогноз сделан, он транслируется через спутники более чем на 1000 сайтов по всему миру.

NWP дает самые точные прогнозы погоды, но, как всем известно, даже самые лучшие прогнозы не всегда верны. Прогноз погоды чрезвычайно важен для снижения материального ущерба и даже смертельных случаев. Если предполагаемый след урагана можно предсказать, люди могут попытаться обезопасить свою собственность, а затем эвакуироваться.

Карты погоды

Карты погоды , также называемые синоптическими картами , просто и графически отображают метеорологические условия в атмосфере с пространственной точки зрения. Карты погоды могут отображать только одну особенность атмосферы или несколько объектов. Они могут отображать информацию из компьютерных моделей или из наблюдений человека.

На погодной карте отмечены важные метеорологические условия для каждой метеостанции. Меторологи используют множество различных символов для быстрого и удобного отображения информации на карте.

После того, как условия были нанесены на график, точки равного значения могут быть соединены изолиниями. Карты погоды могут иметь много типов соединительных линий. Например:

• Изотермы , любит точки подключения одинаковой температуры. Они пространственно показывают градиенты температуры и могут указывать на положение фронта. Что касается осадков, что показывает изотерма 0 ºC (32 ºF)?
• Изобары — это линии равного среднего давления воздуха на уровне моря.Замкнутые изобары представляют собой расположение ячеек высокого и низкого давления.