Forma de învățământ: Zi [307304]

UNIVERSITATEA „CONSTANTIN BRÂNCUȘI” DIN TÂRGU JIU

Facultatea de Inginerie și Dezvoltare Durabilă

Domeniul: Ingineria Sistemelor

Program de studiu de licență

Automatică și Informatică Aplicată

Forma de învățământ: Zi

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator științific:

Dr. Ing. Cercel Constantin Absolvent: [anonimizat]

2017

UNIVERSITATEA „CONSTANTIN BRÂNCUȘI” DIN TÂRGU JIU

Facultatea de Inginerie și Dezvoltare Durabilă

Domeniul: Ingineria Sistemelor

Program de studiu de licență

Automatică și Informatică Aplicată

Forma de învățământ: Zi

SISTEM EMBEDDED PENTRU MONITORIZAREA PARAMETRILOR CLIMATICI

Coordonator științific:

Dr. Ing. Cercel Constantin

Absolvent: [anonimizat]

2017

MOTTO:

„Tehnologia reprezintă arta profesională de a aplica știința in vedere transformării optime a resurselor în avantajul omului.”

Ralph J. Smith

CUPRINS

Introducere…………………………………………………………………………………

Capitolul 1. – Noțiuni generale de meteorologie

1.1 Definiția si obiectul meteorologiei……………………………………………..

1.2 Istoricul meteorologiei…………………………………………………………

1.3 Principalii parametrii climatici………………………………………………….

1.4 Relațiile meteorologiei cu diferite activități umane…………………………….

Capitolul 2. – Metode și echipamente de măsurare a parametrilor climatici

2.1. Metode de măsurare a parametrilor climatici……………………………………

2.2. Echipamente de măsurare a parametrilor climatici………………………………

Capitolul 3. – Sistem embedded pentru monitorizarea parametrilor climatici

3.1 Schema bloc a sistemului numeric………………………………………………

3.2 Sistem embedded de achizitii de date……………………………………………

3.3. Implementarea practica a sistemului de monitorizare……………………………

Capitolul 4. – Concluzii…………………………………………………………………..

Bibliografie…………………………………………………………………………………

INTRODUCERE

Tema de licență intitulată ,,Sistem embedded pentru monitorizarea parametrilor climatici” [anonimizat] a parametrilor climatici. Meteorologia este o disciplină de bază cu o importanță deosebită în formarea viitorilor specialiști în protecția mediului. [anonimizat], [anonimizat] o [anonimizat].

Capitolul I intitulat ,, Noțiuni generale de meteorologie”, prezintă aspectele introductive ale noțiunii de meteorologie unde se definesc principalii parametrii climatici și se pune baza pe relațiile meteorologiei cu diferite activități umane.

În al doilea capitol, ,,[anonimizat] a parametrilor climatici”, [anonimizat], cât și cele care s-au perfecționat de-a lungul timpului.

[anonimizat] ,,Sistem embedded pentru monitorizarea parametrilor climatici”, prezintă un sistem embedded Arduino conectat la un LCD și un senzor DHT11, realizând astfel un Termometru digital care afișează temperatura și umiditatea spațiului unde acesta este amplasat.

[anonimizat] o [anonimizat], dar și indirect, pe termen nedeterminat, viața indivizilor, a colectivelor și a societății în ansamblu. Acțiunea complexă de supraveghere permanentă a stării mediului, de prognoză, avertizare și intervenție privind calitatea factorilor de mediu este una din cerințele societății moderne pentru asigurarea unui mediu curat și durabil. Pericolul în continuă creștere a influenței negative exercitată de intensificarea producției industriale și a celei agricole asupra sănătății umane și a stării biosferei în ansamblu, impune necesitatea unui sistem de monitorizare a tuturor factorilor de mediu.

Scopul de bază al controlului factorilor de mediu este asigurarea respectării legislației și realizării planurilor de protecție ale mediului de către toate instituțiile și organizațiile.

Concluzia generală care se desprinde din această licență este că ne confruntăm pe zi ce trece cu schimbări majore de climă și pentru a duce un trai decent avem nevoie de echipamente pentru prevenirea dezastrelor și pentru îmbunătățirea condițiilor de viață. Cererea fiind mare, oferta de specialiști trebuie să crească rapid spre a satisface din punct de vedere cantitativ dar și calitativ nevoile societății.

Lucrarea se sprijină pe o bibliografie amplă în domeniul meteorologiei, ingineriei și IT-ului, iar notele bibliografice au rolul de a indica sursele folosite în elaborarea acesteia.

CAPITOLUL 1

Noțiuni generale de meteorologie

1.1. Definția și obiectul meteorologiei

Putem spune că meteorologia este atât o știință veche cât și una nouă și modernă care permanent se adaptează cerințelor sporite ale evoluției societății omenești. Obiectul de studiu al meteorologiei îl reprezintă ,,procesele și fenomenele fizice care se produc în cadrul atmosferei, un mediu gazos, legate de transformările de fază ale apei, de mișcările aerului ca urmare a diferențierilor în repartiția presiunii aerului”. ,,Meteorologia este știința care studiază structura și proprietățile atmosferei, fenomenele și procesele fizice care se produc în atmosferă, în general, și în troposferă, în particular, în scopul prognozării sau prevederii vremii. Ea face parte din categoria științelor geonomice, care studiază învelișurile Pământului: atmosfera, litosfera, hidrosfera, pedosfera, reliefosfera, biosfera, climatosfera, criosfera, aparținând Geografiei”.

Toate fenomenele și procesele fizice din atmosferă ce se produc într-un anumit loc și la un moment dat constituie vremea. Caracteristicile vremii poartă denumirea de elemente meteorologice: radiația solară, precipitațiile, vântul, temperatura aerului și solului, presiunea atmosferică. Cuantificarea elementelor meteorologice se face prin observații vizuale și măsurători instrumentale.

Ramurile meteorologiei se împart după mai multe criterii: obiectul de studiu, nivelul stratului de aer studiat și domeniul practic vizat.

După obiectul de studiu ramurile meteorologiei sunt:

Actiometria care studiază radiația atmosferică și terestră;

Meteorologia sinomptică studiază activitatea ciclonilor, a maselor de aer;

Meteorologia dinamică studiază mișcările aerului;

Aerologia studiază procesele și fenomenele din atmosfera înaltă;

Aeronomia studiază compoziția straturilor atmosferei superioare;

După înălțimea statului de aer ramurile meteorologiei sunt:

Micrometrologia care studiază stratul de aer de lângă sol până la 2 m;

Fizica stratului limită studiază procesele fizice din aerul situat între 500 metrii și 2000 – 3000 metrii;

Fizica atmosferei libere studiază procesele fizice din aerul situat la înălțimi peste 3-5 km;

După aplicabilitatea în practică meteorologia se împarte în următoarele ramuri:

Agrometrologia și agroclimatologia studiază acțiunea și efectele condițiilor de vreme, climă;

Meteorologia silvică sau forestieră care studiază relațiile dintre vreme și dezvoltarea vegetației;

Meteorologia aeronautică studiază procesele cu influență asupra navigației și transporturilor aeriene;

Meteorologia marină studiază condițiile de pe mări și oceane;

Meteorologia urbanistică studiază fenomenele în amplasarea orașelor;

Meteorologia baleneo-climaterică studiază calitatea și influența factorilor meteorologici în cura balneo-climaterică;

Meteorologia climatologică studiază procesele genetice ale climei;

Observațiile meteorologice pot fi: vizuale și intrumentale. Observațiile meteorologice vizuale permit aprecierea calitativă asupra gradului de acoperire a cerului cu nori asupra producerii unor fenomene ca ceața, brumă, rouă, poleiul și stratul de zăpadă. Observațiile meteorologice intrumentale se realizează cu intrumente cu citire directă cum este termomentrul care realizează citirea temperaturii aerului și solului, higrometrul care citește umezeala aerului, barometrul care citește presiunea atmosferică, pluviometrul care transmite precipitațiile atmosferice, anemometrul care se referă la vânt, chiciurometrul se referă la grosimea stratului de chiciură, rigla de zăpadă care se referă la grosimea stratului de zăpadă.

1.2 Istoricul meteorologiei

Încă din grecia antică marii filozofi au fost preocupați să stabilească anumite ,,relații între mișcarea vântului, formarea norilor și producerea fenomenelor electrice în atmosferă. Au fost construite chiar unele intrumente pentru determinarea direcției și intensității vântului.”

Observații ocazionale, nesistematice asupra unor elemente meteorologice s-au efectuat încă din perioada antică (precipitații în India și vânt în Grecia).

În sec. IV î.e.n. Hippocrat scrie prima climatologie concentrată în principal pe date de interes medical. Tot în această perioadă Aristotel scrie prima Meteorologie, perioadă fără realizări importante până în a doua parte a evului mediu. Meteorologia începe să se individualizeze ca ramură a fizicii în secolul al XVII-lea odată cu inventarea instrumentelor meteorologice de bază: termometrul și barometrul.

Primul termometru a fost realizat de Galileo Galilei în 1597 iar în anul 1643 Viviani construiește primul barometru bazându-se pe vestita experiență a lui Toricelli.

În sec al VIII-lea apar gradațiile termometrelor: Fahrenheit, Reaumur și Celsius, Saussure construiește higrometrul cu fir de păr, Woltmann anemometrul, iar în secolul al XIX-lea apare scara Beufort, psihrometrul, pirheliometrul, anemometrul cu cupe, metoda sondajului aerian cu baloane iar meteorologia începe să se formeze ca știință odată cu organizarea observațiilor meteorologice regulate.

După primul război mondial meteorologia se dezvoltă într-un ritm accentuat, contribuții esențiale la dezvoltarea acestei științe având Bjerknes, Pogosian, Budâko, Koppen, Berg, Alisov.

,,În România primele observații meteorologice se fac la Iași și București spre sfârșitul secolului al XVIII-lea, unde a fost înființată prima stație meteorologică în 1859 la Sulina după terminarea războiului Crimeei (1856), iar prima rețea de stații meteorologice apare între anii 1880-1882. În 1984 ia naștere Institutul Meteorologic Central iar în 1985 apare primul buletin meteorologic”.

1.3 Principalii parametrii climatici

Meteorologia reprezintă totalitatea proceselor și fenomenelor fizice care se produc în cadrul atmosferei.

,,Atmosfera este învelișul de aer care înconjoară Pământul și este alcătuit dintr-un amestec de gaze, substanțe solide fine și vapori de apă. Densitatea atmosferei scade accelerat odată cu creșterea altitudinii, de la 1,250 kg/m³ la suprafața terestră la 0,41 kg/m³ la 10 km și 4 g/m³ la 40 km. Masa totală a atmosferei este egală cu 5,157 x 10 la 15 t, adică 1/1000000 din masa Terrei.”

Forma atmosferei este asemănătoare cu cea a Pământului, adică elipsoidală, însă bombarea de la ecuator și turtirea de la poli sunt mai acentuate ca în cazul Terrei. Forma pentru straturile superioare și mai ales pentru magnetosfera terestră se aseamănă cu cea de ,,pară”, ca efect al turtirii acesteia în partea expusă către Soare, generată de vântul solar. Forma suferă unele deformări periodice ca urmare a atracției exercitate de Soare și mai ales de Lună (maree atmosferică) și ca urmare a dilatării produse sub acțiunea razelor solare în timpul zilei.

Stratificarea atmosferei

Având în vedere criteriul distribuției temperaturii aerului în înălțime se pot separa 5 straturi principale ale atmosferei. Astfel, de la suprafața terestră spre limita superioară a atmosferei se succed: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera (ionosfera) și exosfera, separate de 4 zone de tranziție (tropopauza, stratopauza, mezopauza și termopauza).

Troposfera se extinde în parte inferioară a atmosferei până la altitudini medii de 10-12 km;

Stratosfera se extinde deasupra troposferei, până la înălțimi de 48-50 km;

Mezosfera se întinde până la altitudinea de 80-90 km;

Termosfera (Ionosfera) se extinde de la 80-90 km până la 800-1000 km (între 60-700 km – ionosfera);

Exosfera până la înălțimi de 10000 – 13000 km;

Figura 1.1. Structura verticală a atmosferei

Sursa: https://www.ess.uci.edu/~yu/class/ess5/Chapter.1.composition.all.pdf

Factorii meteoreologici de bază sunt temperatura aerului, umiditatea aerului, temperatura solului, presiunea atmosferică. Pe lângă aceste elemente de bază avem și elemente derivate direcția și tăria vântului, durata de strălucire a soarelui, cantitatea de precipitații, umiditatea din sol, nebulozitatea. Toate acestea au o influență complexă asupra oamenilor, clădirilor și instalațiilor de ventilare și climatizare. Factorii climatici, prin acțiunea lor de scurtă durată cer ca instalația să aibă o inerție redusă și o funcționare elastică capabilă să modifice într-un scurt timp parametrii aerului refulat.

„Temperatura aerului este însușirea fizică reprezentând gradul de încălzire sau răcire al acestuia. Acesta se măsoară în grade Celsius (C), Kelvin (K), Fahrenheit (F) și se stabilește cu o serie de parametrii: temperatura medie multianuală, anuală, lunară, zilnică, maximă, minimă, amplitudine, extreme absolute, număr de zile caracteristice.”

Grafic 1.1. Conversia temperaturii în funcție de scara de măsurare adoptată

Sursa : http://mynasadata.larc.nasa.gov

„Gradientul termic reprezintă procesul de variație termică a aerului în raport cu altitudinea și poate fi influențat de variația temperaturii și umidității. Umiditatea reprezintă masa vaporilor de apa din atmosferă. Apa se găsește în natură în trei stări fizice: gazoasă, lichidă și solidă.” Vaporii formați din evapotranspirație prin turbulență și convecție se împrăștie în troposferă.

,,Presiunea atmosferică – forța cu care aerul atmosferic apasă asupra Pământului egală cu greutatea coloanei de aer cuprinsă între limita superioară a atmosferei și un punct dat. Presiunea atmosferică normală – presiunea echilibrată de greutatea unei coloane de mercur înaltă de 760 mm (1013,3 mb, 1013,3 hPa, 1033 gf/cm²) cu suprafața secțiunii de 1 cm² la t=0șC, H=0 m, lat=45 ș (detalii experiența lui E. Toricelli, 1643).”

Figura 1.2.

Sursa: http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/3311/3391331/blb1002.html

Un element meteorologic derivat este direcția și tăria vântului reprezentând cea mai frecventă formă de mișcare a aerului. Vântul are următoarele caracteristici: direcție, viteză și intensitate. Direcția se stabilește cu ajutorul giruetei prin raportarea sensului mișcării la punctele cardinale și intercardinale.

Viteza se măsoară în m/s și este mică la contactul cu solul datorită forței de frecare și crește cu altitudinea, la 25-30 metrii fiind dublă față de valoarea la sol. Intensitatea se măsoară prin valori de pe scara Baufort în care valoarea mică este 0 iar cea mare 13. În funcție de principalii parametrii ai vântului se distinge vântul laminar cu viteză mică, direcție constantă și o deplasare pe suprafețe netede și vântul turbulent care are variații în timp ale vitezei și direcției.

Cantitatea de precipitații se determină zilnic la ora 8 sau se face media determinărilor pentru 24 ore la ploi scurte dar intense și măsurarea se face cu pluviometru și se exprimă în mm/zi. Rigla gradată măsoară stratul de zăpadă.

1.4. Relațiile meteorologiei cu diferite activități umane

Condițiile de viață și activitățile economice sunt puternic influențate de fenomenele atmosferice, cu atât mai mult cu cât în ultima perioadă de timp, Pământul, este supus unui tot mai accentuat stres demografic și se confruntă cu o creștere a intensității și frecvenței fenomenelor de risc.

„În domeniul agricol, observațiile efectuate asupra principalilor parametrii (temperatura aerului, solului, precipitațiile, grosimea și rezerva de apă din stratul de zăpadă, durata și intensitatea înghețului, secetei), sunt deosebit de utile pentru activități precum: planificarea producției, aclimatizarea de noi specii.”

În sectorul transporturilor principalele elemente de interes sunt cele care pot induce o stare de pericol, astfel:

Transporturi aeriene: nebulozitatea, vizibilitatea, ceața, vântul, givrajul, fenomenele convective;

Transporturi maritime: ceață, vânt, furtuni;

Transporturi feroviare: ploi care spală ecartamentul, vânturi puternice, furtuni, viscol, temperaturi prea ridicate, depuneri solide;

Transporturi rutiere: ceață, polei, strat de zăpadă, precipitații abundente, temperaturi extreme;

Alte domenii sau sectoare de activitate direct interesate de variabilitatea spațio-temporală a elemetelor meteorologice sunt: medicina (unele fenomene pot duce la creșterea incidenței unor boli și chiar a mortalității), industria, turismul (resurse bioclimatice, fenomenele atmosferice de risc), activitățile militare (anumite fenomene de risc îngreunează activitățile militare), construcțiile (durata și intensitatea înghețului, temperaturile extreme, furtunile).

Observațiile meteorologice se execută în locuri special amenajate care să asigure reprezentativitatea elementelor măsurate pentru regiunea respectivă, iar denumirea stației este dată de localitatea sau teritoriul unde este amplasată. Aceste locuri se numesc platforme meteorologice, iar aici sunt instalate aparate și instrumente meteorologice.

Platforma meteorologică standard are forma unui pătrat cu laturile de 26 metrii, orientate Nord-Sud și Est-Vest, fiind înconjurate cu un gard de sârmă care lasă să circule aerul și nu permite să se formeze troiene de zăpadă. Dacă se instalează și alte instrumente decât cele standard atunci acestea nu trebuie să influențeze aparatele de bază.

Tabel 1.1. Instrumente și aparate utilizate la stațiile meteorologice și la locul amplasării lor

Sursa: Adrian Amadeus Tișcovschi, Daniel Diaconu, ,,Meteorologie și hidrologie”, Editura Universitară, București, 2004, pp. 7-9

CAPITOLUL 2

Metode și echipamente de măsurare a parametrilor climatici

Metode de măsurare a parametrilor climatici

Mărimile fizice măsurabile sunt elemente climatice a căror măsurare se face cu ajutorul echipamentelor din stațiile meteorologice. Parametrii climatici analizați în acest capitol sunt următorii:

Temperatura;

Umiditatea aerului;

Intensitatea și direcția vântului.

Temperatura

Temperatura este un factor abiotic ce controlează funcțiile sistemelor ecologice, aceasta poate determina cu ajutorul atomilor dacă sistemul respectiv este cald (temperatura fiind ridicată, viteza atomilor crește) sau rece (temperatura este scazută, deci atomii stagnează).

“Pentru măsurarea temperaturii este necesar un corp termometric ale cărui proprietăți fizice variază în funcție de temperatură. Indicarea temperaturii rezultă din stabilirea echilibrului termodinamic între corpul a cărui temperatură trebuie stabilită și corpul termometric, rezultând astfel anularea transferului de căldură.”

Metodele de măsurare a temperaturii sunt următoarele:

Metode de măsurare prin care corpul termometric este adus în contact direct cu sistemul studiat și aparatele utilizate în acest sens

Deoarece corpul termometric este în contact direct cu sistemul trebuie să se realizeze un echilibru între acestea, iar ca temperatura să nu se modifice masa corpului trebuie să fie mică.

Pentru această metodă au fost folosite aparate bazate pe:

dilatarea corpurilor solide sau lichide;

modificarea presiunii corpului termometric;

variația rezistenței electrice cu temperatura;

procedee speciale de măsurare a temperaturii;

efectul termoelectric.

Există trei efecte termoelectrice:

efectul Seebeck;

efectul Thomson;

efectul Peltier.

“Efectul Seebeck constă în apariția unei tensiuni termoelectromotoare într-un circuit compus din doi sau mai mulți conductori diferiți, ale căror contacte (suduri) sunt menținute la temperaturi diferite.”

Efectul Thomson poate genera sau absorbi căldura în mod reversibil, depinzând de sensul curentului electric și proporțional cu intensitatea lui.

,,Efectul Peltier este opusului efectului Seebeck, acesta constă în conversia energiei termice în tensiune electică și are loc când curentul trece prin două metale care sunt conectate printr-o joncțiune.”

Metode de măsurare de la distanță

Metodele de măsurare a parametrilor climatici la distanță se bazează pe:

radiația termică emisă de corpuri;

măsurarea radiației termice a unui corp;

măsurarea emisiunii electronice a corpurilor solide și gazoase.

Umiditatea aerului

Umiditatea este o caracteristică importantă a aerului atât din punct de vedere meteorologic cât și bioclimatic. Gradul de umiditate prezintă o importanță din punct de vedere meteorologic datorită faptului că vaporii de apă influențează bilanțul radiativ-caloric al aerului prin absorția radiațiilor, iar prin condensare se produce ceața, norii și precipitațiile.

„Umiditatea aerului este definită prin conținutul de vapori de apă existenți la un moment dat în atmosferă. Aerul este un amestec de gaze, ce au în plus: vapori de apă, particule microscopice de origine minerală sau vegetală, ioni, microorganisme, micrometeoriți și fum.” Din punct de vedere higrometric aerul se caracterizează în funcție de valoarea umidității relative.

În atmosferă, apa se poate afla în una din cele trei stări de agregare:

în stare de vapori – apa este invizibilă;

în stare lichidă – sub formă de ceață, burniță, ploaie și nori constituiți din picături de apă;

în stare solidă – sub formă de zăpadă, cristale de gheață și grindină.

Tabel 2.1. Aerul caracterizat din punct de vedere higrometric

Sursa: Socaciu Lavinia, Giurgiu Oana, ,,Termotehnica – Sinteză lucrări de laborator”, Editura U.T.PRESS, Cluj-Napoca, 2017, pp. 31

Umiditatea absolută (x) denumită și gradul de umiditate sau conținutul de umiditate este raportul dintre masa vaporilor de apă și masa aerului uscat.

Umiditatea relativă (φ) a aerului umed este raportul dintre cantitatea de vapori existentă în aer și cantitatea maximă de vapori de apă pe care o poate absorbi aerul la acea temperatură.

Intensitatea vântului

Circulația atmosferei presupune deplasarea maselor de aer pe distanțe mari, ce se află sub influența directă a nucleelor barice permanente, suferind modificări determinate de neuniformizarea reliefului și de redistribuirea diferită a suprafețelor de apă și de uscat.

„Vântul este o formă de mișcare a aerului în plan orizontal, în condițiile în care atmosfera este alcătuită din volume de aer cu proprietăți diferite din punct de vedere termic și ca presiune.”

Vântul se caracterizează prin:

Viteză

„Viteza vântului reprezintă distanța parcursă de aerul care se deplasează pe orizontală în unitatea de timp și poate fi exprimată în metri pe secundă sau în kilometri pe oră. Să presupunem că valorile termice și de presiune ar fi repartizate uniform pe suprafața terestră, acest lucru ar însemna ca deplasarea aerului să nu mai aibă loc.” Diferențele de temperatură ale aerului creează densități diferite, ceea ce atrage după sine diferențe de presiune (maxime și minime barometrice).

Vântul ca element meteorologic are tendința de a egaliza diferențele de temperatură, umezeală și presiune existente în atmosferă în sens orizontal. Această egalizare nu se poate realiza decât pentru intervale de timp foarte scurte, când apare un calm atmosferic. În rest, apărând noi diferențe, reapare și vântul, care menține o stare medie a acestor diferențe. De aici reiese faptul că vântul este un element meteorologic important și un factor compensator în atmosferă.

Direcție

,,Direcția vântului reprezintă sensul din care bate vântul într-un punct sau într-o regiune oarecare. Aceasta se stabilește în raport cu punctul cardinal dinspre care bate. Pentru indicarea direcției din care bate vântul, se utilizează roza vânturilor cu cele patru puncte cardinale și cu cele patru sau douăsprezece direcții intercardinale numite rumburi.”

Durată

Este raportată la direcția și viteza vântului, situațiile de calm fiind rare, întrucât diferențele de presiune impun deplasări ale aerului cu viteze diferite.

Intensitate

Aceasta se exprimă prin presiunea exercitată de aerul deplasat de vânt asupra obiectelor întâlnite în cale.

Structură

În funcție de regimul vitezei vântului și caracterul mișcării sale, vântul poate avea următoarea structură:

Laminară;

Vântul laminar este întâlnit rar, presupune viteză mică, direcție constantă și o deplasare pe suprafețe netede.

Turbulentă;

Vântul turbulent se caracterizează prin variații în timp ale vitezei și direcției, dezvoltarea de vârtejuri impuse de un relief neuniform.

Rafale.

Este un vânt care prezintă secvențe bruște cu viteză mare, care au caracter pulsatoriu și apare atunci când turbulența dinamică este accentuată de cea termică.

Echipamente de măsurare a parametrilor climatici

Echipamentele de măsurare a parametrilor climatici au evoluat și s-au perfecționat de-a lungul timpului pentru a oferii date cât mai precise despre temperatură, umiditate și vânt.

Temperatura

Poate fi măsurată în mod direct cu ajutorul:

1. Termometrele metalice se bazează pe variația dimensiunilor liniare ale corpurilor solide în funcție de variația temperaturii lor și sunt destinate măsurării temperaturii diferitelor medii fluide sau solide. Acestea au toate reperele din oțel inoxidabil și este recomandat să fie folosite în medii agresive. Funcționarea termometrelor metalice se bazează pe principiul dilatării diferite cu temperatura a două metale care compun lamela bimetalică, iar dilatarea permite rotirea unui ac indicator în fața unui cadran gradat în unități de temperatură.

Figura 2.1. Termometru metalic

2. Termometrele bimetalice funcționează după principiul dilatării diferite a două metale ce compun elementul sensibil al aparatului. Aceste termometre sunt alcătuite dintr-o lamă bimetalică încastrată la un capăt și liberă la celălalt. Lama se poate obține prin sudarea a două lamele metalice cu coeficienți de dilatare diferiți, iar lama se îndoaie prin încălzire.

Figura 2.2. Termometrele bimetalice

3. Termometrele de sticlă cu lichid sunt formate dintr-un tub capilar de sticlă terminat la partea inferioară printr-un mic rezervor de formă alungită sau sferică umplut cu mercur, alcool sau alt lichid termometric. Tubul capilar este închis la căpătul superior după ce a fost vidat. Sub efectul creșterii sau scăderii temperaturii lichidul se dilată sau se contractă, având ca efect urcarea , respectiv coborârea coloanei de lichid în tubul capilar de-a lungul unei scări gradate. Termometrele de sticlă cu lichid care la rândul lor pot fi:

termometre capsulate la care tubul capilar și scala gradată sunt introduse împreună într-un tub de protecție (figura 2.3.);

Figura 2.3. Termometru capsulat cu lichid

termometre tijă la care scala este gradată direct pe tubul capilar sau pe suportul în care sunt incorporate (figura 2.4.).

Figura 2.4. Termometru cu tijă de sticlă cu lichid

4. Termometre cu rezistență electrică ce se compun din termorezistență denumită și element sensibil, conductoare de legătură și un aparat de măsură pentru a determina rezistența electrică.

Funcționarea acestor termometre se bazează pe proprietatea conductoarelor de a-și modifica rezistența electrică în funcție de temperatura mediului de lucru.

Un adaptor preia variațiile de rezistență electrică și le transformă în semnal electric de ieșire.

5. Termometre cu termistoare.

“Termistorii sunt aparate semiconductoare utilizate pentru măsurarea temperaturii. Pentru confecționarea lor sunt necesare materiale semiconductoare speciale care au proprietatea de a-și varia temperatura cu rezistența electrică.” Prezint în figura următoare un termometru cu termistor.

Figura 2.5. Termometru cu termistor

Termistorii au diverse forme (disc, placă, cilindru) și dimensiuni foarte mici, de ordinul milimetrilor, conform figurii 2.6. Corpul termistorului este construit dintr-un material semiconductor și ulterior prelucrat pentru a căpăta forma dorită, la care se adaugă doi electrozi metalici, care continuă cu doi conductori metalici ce ajută la măsurarea rezistenței termistorului respectiv.

Figura 2.6. Diferite tipuri de termistori

Funcționarea termometrelor cu rezistori se bazează pe capacitatea semiconductorilor de a-și schimba rezistența electrică în funcție de temperatura mediului de lucru. Odată cu creșterea temperaturii cresc vibrațiile termice ale rețelei cristaline, ceea ce conduce la creșterea rezistenței întâmpinate de purtătorii de sarcină din partea rețelei cristaline în mișcarea lor ordonată. La semiconductori purtătorii de sarcină au o concentrație mică, dar aceasta crește odată cu temperatura, ceea ce conduce la o creștere sensibilă a conductivității electrice cu temperatura.

Măsurarea rezistenței electrice a elementului sensibil al termometrului cu rezistor se poate face cu aceleași instrumente electrice folosite și în cazul termometrelor cu rezistență electrică.

Măsurarea temperaturii de la distanță se face prin:

1. Termometrul cu infraroșu determină temperatura prin măsurarea radiațiilor infraroșii emise de un obiect și a factorului de emisie. Senzorul termometrului înregistrează radiația de căldură emisă, reflectată și transmisă de obiect și o transformă în unități de temperatură. Termometrele cu infraroșu măsoară temperatura de suprafață a unui obiect (figura 2.7.).

Figura 2.7. Termometrul cu infraroșu

“Pentru a obține rezultate precise, obiectul măsurat trebuie să fie mai mare decât spotul de măsurare al termometrului cu infraroșu. Cu cât obiectul măsurat este mai mic, cu atât distanța până la termometru trebuie să fie mai mică.”

Mărimea ariei de măsurat, denumit și sistemul optic este imprimat pe aparat și reprezintă raportul dintre diametrul punctului de măsură și distanța.

În practica industrială sunt răspândite pirometrele cu radiație partială sau fără filament deoarece sunt aparate simple, bine construite și sunt ușor de manevrat.

2. Pirometrul funcționează făcând o comparație între strălucirea sursei cu strălucirea filamentului unei lămpi a aparatului (strălucirea fiind direct proporțională cu intensitatea radiației monocromatice), pentru radiații cu o anumită lungime de undă (figura 2.8.).

Figura 2.8. Pirometru

Dezavantajul folosirii acestui aparat constă în faptul că măsurătorile sunt subiective, acestea depinzând de caracteristicile vizuale ale persoanei în cauză.

Pirometrul optic fără filament este compus din:

– parte optică, formată din: obiectiv, ocular, filtru, sticlă absorbantă și diafragmă;

– parte electrică, formată din: lampa pirometrică, reostat, aparat de măsură, bec pentru iluminarea scalei aparatului de măsură, buton pentru alimentarea becului, scală, releu, baterii, buton pentru închiderea circuitului electric al aparatului de măsură.

“Măsurarea temperaturii cu ajutorul pirometrului se realizează prin compararea intensității radiației emise de corpul cercetat cu intensitatea radiației filamentului lămpii pirometrice a cărei incandescență se configurează cu ajutorul reostatului.

Temperatura unui corp care nu este negru, măsurată cu pirometrul optic monocromatic, este totdeauna mai mică decat temperatura reală a corpului.”

Citirea temperaturii se efectuează pe scală superioară a aparatului până la temperatura de 1400°C. Peste această valoare, pentru evitarea volatilizării filamentului, este necesar a se introduce între obiectiv și lampa pirometrică o sticlă absorbantă, acest lucru făcând posibilă măsurarea temperaturi de până la 2000°C .

B. Umiditatea aerului

Echipamentele pentru măsurarea valorilor umezelii aerului sunt psihrometre, higrometre și higrografe.

I. Psihrometrele

Sunt aparate prin intermediul cărora se determină tensiunea vaporilor de apă din aer și umezeala relativă a acestuia.

Partea principală a acestora este dată de două termometre identice, primul termometru având rezervorul acoperit cu tifon care se umezește în timpul efectuării măsurătorilor , iar cel de-al doilea măsoară temperatura aerului în mediu uscat. Pe tifonul umezit se produce evaporarea, proces care se efectuează cu consum de energie calorică. Astfel, temperatura indicată de termometrul umed va fi mai mică decât cea indicată de termometrul uscat al psihrometrului.

Cu cât aerul este mai uscat cu atât diferența psihrometrică de temperatură dintre cele două termometre este mai mare, iar evaporarea va fi mai intensă.

Când umezeala aerului are valori apreciabile, evapotranspirația se reduce mult sau numai are loc, iar temperaturile citite la cele două termometre au valori apropiate. „Procesul de evaporație depinde de absorbția cantității de căldură, căldura latentă de evaporare a apei, viteza curenților de aer din atmosferă, tensiunea reală a vaporilor aflați în aer în momentul observației, tensiunea maximă a vaporilor, presiunea atmosferică.”

În meteorologie se utilizează mai multe tipuri de psihrometre:

Psihrometrele cu aspirație

Sunt acele echipamente meteorologice la care ventilația aerului în jurul rezervoarelor termometrelor se face prin mijlocirea unor dispozitive speciale cum sunt psihrometre cu ventilație artificială.

Psihrometrele cu ventilație artificială se instalează în primul adăpost meteorologic în poziție verticală pe același stativ cu termometrele de maximă și de minimă și pot fi cu doză dublă și cu doză simplă.

Figura 2.9. Psihrometru de stație cu doză dublă

Pe baza figurii 2.9. am făcut o analiză asupra componentelor psihrometrului:

1, 2 – Termometre Psihrometre identice;

3 – Clema;

4 – Șurub;

5 – Stativ;

6 – Trepied;

7 – Doza dublă;

8,9 – Tuburi de aspirație din sticlă;

10 – Inel metalic;

11 – Morișcă aspiratoare.

Psihrometrele prezintă o morișcă aspiratoare care are rolul de a aspira un curent de aer prin tuburile de aspirație, ventilând astfel rezervoarele celor două termometre. Prin rotire, morișca contribuie la formarea în jurul rezervoarelor a unui curent de aer cu viteză constantă, ce va duce la evaporarea apei de pe tifonul umezit cu apă distilată.

Pașii ce trebuie urmați în utilizarea psihometrul sunt:

tifonul termometrului umed se va umezi cu apă distilată;

se întoarce cu cheia arcul moriștii aspiratoare;

se urmărește coborârea temperaturii la termometrul umed;

în momentul în care coloana de mercur devine staționară se efectuează citirea ambelor termometre, începând cu cel umed, apoi la cel uscat;

în momentul în care coloana termometrică s-a stabilizat se citesc în primul rând zecimile de grad și după aceea gradele întregi;

dacă temperatura aerului coboară la valori mai mici de -10șC, determinările se fac numai la termometrul uscat și la higrometru.

„Psihrometru cu ventilație artificială tip Assmann este un echipament folosit în expedițiile de cercetări microclimatice, deoarece este ușor de transportat și oferă posibilitatea de a efectua măsurători și la lumina soarelui, datorită unui montaj metalic nichelat ce protejează cele două rezervoare termometrice.”

Figura 2.10. Psihrometru cu ventilație artificială tip Assmann

Elementele numerotate în figura de mai sus reprezintă:

1,2 – Termometre ordinare identice;

3 – Tub central;

4,5 – Inele de material plastic;

6,7 – Tuburi de aspirație;

8 – Deschidere inelară;

9 – Fereastră circulară;

10 – Morișcă aspiratoare;

11 – Cheie de remontare.

Psihrometrele fără aspirație

Sunt acele instrumente meteorologice la care ventilația din jurul rezervoarelor termometrice se face natural, fără intervenția unui anumit dispozitiv. Datorită faptului că viteza curentului de aer din jurul rezervoarelor termometrice nu este constantă indicațiile lor nu sunt foarte exacte.

Psihrometru de stație tip August este folosit la stațiile meteorologice în momentul în care psihrometrului cu morișcă aspiratoare nu este disponibil.

„Psihrometrul „praștie” este un echipament simplu, fără aspirație, care se utilizează în expedițiile de cercetări microclimatice lipsite de psihrometre speciale de tip Assmann.”

II. Higrometrele

Sunt instrumente utilizate la stațiile meteorologice pentru determinarea umezelii aerului.

Higrometrele sunt împărțite astfel:

1. „Higrometrele de absorbție cu fir de păr se găsesc în majoritatea stațiilor meteorologice și utilizează fire de păr omenesc blond, datorită gradului redus de pigmenți, ce le conferă o sensibilitate mai mare față de variațiile umezelii aerului.”

Din categoria higrometrelor de absorbție cu fir de păr fac parte:

Higrometrul de tip Koppe, acestea se instalează în primul adăpost meteorologic, în poziție verticală, în spatele psihrometrului de stație.

Când gradul de umezeală a aerului este în creștere acul higrometrului Koppe se deplasează dinspre stânga spre dreapta, iar de la dreapta la stânga, când umezeala aerului este în scădere.

Figura 2.11. Higrometrul de tip Koppe

Higrometrul de tip Fuess este diferit de primul prin faptul că piesa sensibilă pentru umezeală, este alcătuit din 1-4 fire de păr, fiind prevăzut cu un cadran circular.

Figura 2.12. Higrometrul de tip Fuess

Higrometrul Fuess este compus din elementele:

1 – Șurb;

2 – Disc metalic;

3 – Tub cu exteriorul filetat;

4 – Fire de păr;

5 – Scară;

6 – Arc spiralat.

2. „Higrometrele de absorbție cu membrană organică au ca piesă receptoare o membrană organică obținută într-un anumit mod, prin prepararea unor organe interne luate de la diverse animale.” Fiind higroscopică, membrana absoarbe vaporii de apă din atmosferă și se alungește sau îi pierde prin uscare și se micșorează.

III. Higrografe

Aceste aparate se instalează pe podeaua celui de-al doilea adăpost meteorologic, alături de termograf, la o înălțime de 2 m deasupra solului.

Higrograful este compus din trei părți și anume:

,,Partea receptoare cuprinde un mănunchi sau mai multe mănunchiuri de fire de păr omenesc, ce pot fi dispuse orizontal sau vertical, în funcție de modelul higrografului;

Partea transmițătoare este dată de un sistem de pârghii, care amplifică și transmit daunele suferite de mănunchiul de fire;

Partea înregistratoare este alcătuită din brațul pârghiei de înregistrare și tamburul cilindric pe care se înfășoară higrograma.”

Higrografe fără dispozitiv de compensare:

higrograful Fuess;

higrograful Junkalor;

higrograful Fischer;

higrograful Lambrecht.

Higrografe cu dispozitiv de compensare:

higrograful tip J. Richard;

higrograful tip URSS – model vechi.

C. Vântul

Acest parametru climatic poate fi măsurat cu diverse echipamente ce înregistrează:

viteza vântului : anemometrul, anemograful, anemocinemograful, electrocinemograful;

direcția vântului : giruetelor înregistratoare cu rezistențe electrice;

atât direcția cât și viteza : anemogiruetelor și anemorumbarografelor.

Anemometre

Sunt instrumente precise care măsoară numai viteza vântului aerului în atmosferă, exprimat în metri pe secundă, kilometri pe oră sau noduri.

În ceea ce privește construcția și funcționarea lor anemometrele se împart în:

Anemometre mecanice

Folosesc ca piesă receptoare pentru vânt fie o morișcă cu palete fine din aluminiu, fie un sistem de cupe anemometrice.

Anemometrul cu cupe este cel mai utilizat și răspândit, fiind compus din patru cupe emisferice montate pe un ax, acționând la cel mai mic curent de aer.

Anemometrul cu palete are piesa receptoare formată dintr-un număr de palete fixate radial pe ax.

Anemometre magnetice

Măsoară cu precizie viteza vântului, pe principiul inducției magnetice.

“Pentru a afla viteza vântului se declanșează un buton care fixează scara anemometrică chiar în dreptul diviziunii care marchează viteza vântului din acel moment. Sub acțiunea vântului cupele anemometrice se rotesc și angrenează în mișcarea lor și magnetul inductor, care antrenează indusul pe care se află scara anemometrică.”

Anemometre termice

Viteza vântului este determinată de răcirea sub influența vântului a unui fir încalzit. Cel mai cunoscut anemometru termic este catatermometrul.

Figura 2.13. Anemometru

Mâneca de vânt

Este un dispozitiv folosit pentru indicarea intensitații și a direcției vântului, ce se realizează dintr-un sac de pânză tronconic, montat pe un cadru metalic care se poate roti în jurul unui ax vertical.

Instalarea ei se face pe aeroporturi la loc vizibil și cât mai înalt, pe acoperișurile stațiunilor meteorologice și pe ale aerodromurilor.

Figura 2.14. Mânecă de vânt

Girueta

Este un echipament meteorologic utilizat pentru determinarea direcției și măsurarea vitezei și intensității vântului. Girueta este compusă dintr-un cadran circular gradat pe care se mișcă indicatorul punctelor cardinale și o placuță de metal ce capătă o anumită înclinare față de verticală sub acțiunea vântului, indicându-i intensitatea.

“Dispozitivul de măsurare ce este orientat spre nord indică mereu direcția și intensitatea vântului. Girueta reacționează foarte repede, deoarece acesta este montată în partea de jos a lagărelor de susținere. Pivotul și masa de măsurare a intensitații vântului sunt montate pe un tub de refulare.”

Girueta poate fi de 2 feluri:

girueta cu placă ușoară indică valori ale vitezei vântului de până la 20 m/s;

girueta cu placă grea indică valori ale vitezei vântului de până la 40 m/s.

În țara noastră la stațiile meteorologice se utilizează giruetele de tip Vild ce sunt alcătuite

dintr-un ax metalic vertical fix și unul mobil. Partea mobilă a axului giruetei cuprinde indicatorul direcției vântului și indicatorul vitezei vântului.

“Indicatorul vitezei vântului are în componență o placă metalică dreptunghiulară, ce poate avea o greutate de 200 g pentru girueta cu placă ușoară și 800 g pentru girueta cu placă grea. În funcție de liniile de forță ale vântului, placa metalică pendulează în fața unei rame în formă de arc, prevazute cu opt dinți inegali.”

Indicatorul direcției vântului, numit și ampenajul giruetei, este o vergea metalică, orizontală ce are la unul din capete o sferă de plumb sau fontă, iar la celălalt capăt este prevăzut cu un dispozitiv format din două plăci confecționate din tablă, ce se orientează cu sfera de plumb spre direcția de unde bate vântul.

Figura 2.15. Giruetă

Determinarea direcției și a vitezei vântului se efectuează după următoarea ordine:

1. Primul pas constă în urmărirea de către observator, timp de două minute a oscilațiilor sferei de plumb care indică punctele cardinale și intercardinale.

2. După care se măsoară viteza mediată a vântului și caracteristica vitezei, ce poate fi uniformă sau în rafale.

În acest caz, observatorul va urmări oscilațiile plăcii dreptunghiulare în dreptul dinților de pe rama arcuită.

Capitolul III. Sistem embedded pentru monitorizarea parametrilor climatici

3.1. Schema bloc a sistemului numeric.

În continuare prezint schema bloc a sistemului numeric (schema 3.1.), formată din:

Arduino Uno;

Este o platformă cu microcontroller care are puterea unui calculator și este

capabilă să reacționeze la informațiile culese din mediu.

PC;

Acesta are rolul de sursă de alimentare dar poate să afișeze și informațiile

primite de la Arduino.

Senzorul DHT11;

Senzorul oferă o bună precizie pentru a măsura umiditatea și temperatura.

Display LCD 1602;

Este potrivit să afișeze informații către exterior.

Ventilatorul.

Are rolul de a răci camera unde este aflat sistemul dacă se depășește o anumită

temperatură sau un anumit grad de umiditate.

Schema 3.1. Schema bloc a sistemului numeric

3.2. Sistem embedded de achizitii de date

În ziua de azi toate tehnologiile avansate sunt reprezentate de sisteme înglobate iar acestea sunt deosebit de rapide, miniaturizate. „Termenul sistem înglobat provine de la expresia engleză embedded system și semnifică un mic calculator bazat pe un microprocesor și specializat (dedicat) la îndeplinirea unei sarcini anume, sau a câtorva sarcini, de obicei în timp real (aproape instantaneu).”

Un sistem înglobat face parte de obicei dintr-un dispozitiv mai mare, acesta având componente mecanice și hardware, constituind inteligența acestuia. Acest sistem se deosebește de un calculator universal, de exemplu orice pc. Caracteristica principală a sistemului embedded este abilitatea de a executa o sarcină anume, care uneori necesită un procesor extrem de rapid. Chiar dacă sistemele înglobate sunt de obicei convenabile ca preț ele profită de toate tehnologiile avansate.

„Sistemele înglobate comandă și controlează multe aparate obișnuite actuale. Inima unui sistem înglobat constă de obicei dintr-un microcontrolor sau dintr-un Digital Signal Processor (DSP).”

Clasificările sistemului embedded

Ca mărime fizică ele sunt înglobate de exemplu în: playere MP3, radaruri de

supraveghere, sisteme de comandă din centralele nucleare, ceasuri de mână;

Gradul de complexitate este foarte variat al sistemelor înglobate, totul pornește de

la un microprocessor pe un singur cip și terminând cu unități multiple legate între ele printr-o rețea.

Caracteristicile unui sistem embedded

Are o singură funcție pentru că execută repetat un singur program;

Este supus la constrângeri având un cost redus, un mic consum de electricitate și

dimensiuni mici;

Reacționează la evenimentele de timp real, la schimbările din mediul înconjurător

și trebuie să obțină rezultate în timp real cu foarte puține întârzieri.

În paralel cu sistemele embedded actualizate până în ziua de astăzi, sistemele embedded hardware tradiționale (figura 3.1.) aveau următoarele caracteristici:

“Suprafață: 4.6 mm x 5.1 mm;

Frecvență: 20 MHz;

Tehnologie: HP 0.5 μm;

Consum: 16 mW – 120 mW @ 20 MHz, 3.3 V;

Timp mediu de achiziție: pornind de la 10 μs până la 300 μs.”

Figura 3.1. Sisteme Embedded Hardware Tradiționale

Sursa: http://andrei.clubcisco.ro/cursuri/f/f-sym/4si/l01.pdf

Până nu demult pentru a avea acces la componentele de bază ale dispozitivelor pe care le folosim în fiecare zi ne trebuiau foarte mulți bani și mult timp. Aici intervin cele mai reprezentative dispozitive de acest gen ca Raspberry Pi și Arduino numite și sisteme embedded. Cu oricare dintre aceste două dispozitive oricine poate să înțeleagă tehnologia mai ușor iar acestea ne oferă posibilitatea de a crea ceva nou fără să avem nevoie de un buget mare.

În următoarele rânduri voi vorbi despre aceste două importante sisteme embedded, Raspberry Pi și Arduino.

A. Raspberry Pi

Se poate numi mini-calculator sau platformă cu microprocesor și indiferent cum se numește, Raspberry Pi se prezintă fără o carcasă sub forma unei plăcuțe de circuit imprimat, (figura 3.2.). Pe această placuță există un microprocesor, acesta fiind similar cu cel din laptop, o memorie RAM de 500 MB și un nucleu de procesare video, cu ieșire HDMI și RCA. Raspberry Pi rulează un sistem de operare de tip linux este ca un calculator de dimensiunea unui card de credit, putem face cu el orice ca și un calculator obișnuit.

Figura 3.2. Raspberry Pi

Sursa: http://www.techrepublic.com/article/raspberry-pi-the-smart-persons-guide/

În plus acest oferă posibilitatea de a realiza conexiuni hardware directe cu alte dispozitive ca: senzori de temperatură, lumină, presiune atmosferică, umiditate, butoane, drivere de motoare) prin intermediul pinilor GPIO. Acești pini sunt prezenți pe lateralul plăcii și pot fi controlați din orice limbaj de programare care rulează pe placa Raspberry Pi.

Prezint în rândurile ce urmează specificațiile unei platforme Raspberry Pi de ultimă generație. „Placa de dezvoltare Raspberry Pi 3 se bazează pe noul SoC BCM2837, iar acesta dispunde de un procesor quad core pe 64 de biți ARM Cortex-A53, el fiind capabil să ruleze la 1.2 GHz.” Acesta are o performanța de 50-60% mai mare în modul 32-bit fața de Raspberry Pi 2 și de aproximativ 10 ori față de primul model inițial de Raspberry Pi pentru că față de versiunile anterioare, dispune de conectivitate wifi și bluetooth fiind integrată și asigurată de cipul BCM43438.

Specificații Raspberry Pi 3

„Procesor Quad Core ARM Cortex-A53 64 bit 1.2 GHz;

1 GB RAM;

GPU VideoCore IV 3D;

WiFi 802.11n;

Bluetooth 4.1 și Bluetooth LE;

40 de pini GPIO;

HDMI;

4 Porturi USB 2.0;

Ieșire Video Composite;

Ieșire Audio Stereo;

Port CSI pentru a conecta camera Raspberry Pi;

Port DSI pentru a conecta display-uri cu touchscreen;

Slot pentru Card Micro SD.”

După cu am menționat anterior specificațiile unui ultim model de Raspberry Pi există foarte multe avantaje dacă folosim o astfel de placă pentru că putem realiza mai multe proiecte ca:

Server web;

Stație meteo;

Drona quadcopter;

Tracker GPS;

Braț robotic controlat prin voce;

Ramă foto;

Procesare de imagine;

Server cu webcam;

Smart TV.

La ieșire Raspberry PI suportă conexiune video HDMI si TV-AUT, pe mufa RCA, iar asta înseamnă că se poate conecta orice monitor, LCD sau plasma care are conector video HDMI. Din cauză că procesorul video este hardware ceea ce înseamnă că rulează independent de procesorul principal, Raspberry PI poate să redea o rezoluție FULL-HD. Dacă avem un monitor sau un LCD cu conector HDMI, atunci putem folosi conexiunea video TV-OUT printr-o mufă de tip RCA. Se conectează acestă mufă la televizorul din generație mai veche și vom avea video, desigur de o calitate mai scazută dar și la o rezoluție mai mică decât prin conexiunea HDMI. Un mic impediment este că nu există port VGA, dar există adaptorul HDMI-VGA.

Figura 3.3. Porturi Raspberry PI

Sursa: http://linuxgizmos.com/sbc-mimics-raspberry-pi-has-faster-cpu-adds-sata/

Sursa de alimentare

Raspberry PI are o sursă de tensiune de 5V și minim 700mA pentru ca acesta să devină operațional, putem conecta alimentarea printr-o mufa microUSB. Sursa de alimentare este foarte importantă pentru sistem și este necesar să o alegem cu atentie. Daca sursa de alimentare nu oferă suficient curent sau avem o tensiune de ieșire mai mare de 5V, poți obține resetări ale sistemului de operare, pierderi de date, blocarea cardului sau distrugerea ireversibilă a plăcii Raspberry Pi, acesta fiind cel mai rău caz. Există foarte multe alimentatoare dotate cu mufa microUSB, dar nu înseamnă neaparat că vor funcționa cu Raspberry Pi. “Este necesar ca sursa să furnizeze o tensiune de 5 V cu cel puțin 0.7 amperi (ideal este însă mai mult de un amper), valori reale.”

Dacă deținem o astfel de platformă cu microprocesor putem să realizăm următoarele lucruri:

Îi putem atașa un mouse, o tastatură USB și un monitor sau plasmă cu intrare HDMI, aceasta fiind cea mai simplă variantă și te poți juca pe PI exact ca și cum ai folosi un calculator obișnuit;

Ne putem conecta la Raspberry Pi prin rețea, folosind protocolul SSH, având la dispoziție doar linia de comandă;

După ce s-a realizat conectarea prin SSH, se poate instala pe Raspberry Pi un server specializat si apoi te poți conecta direct în interfața grafică de pe un alt calculator sau laptop.

După cum am spus mai sus dacă alegem cea mai simplă variantă de a ne juca pe PI, folosind o tastatură, un mouse pe USB și un monitor HDMI, exact ca și cum am folosi un calculator obișnuit, trebuie să avem în vedere următoarele lucruri:

Raspberry PI suportă mouse și tastatură prin USB, chiar și prin wireless, nu trebuie decât să conectăm tastatura sau mouse-ul pentru că sistemul de operare are grijă de restul aspectelor;

Avem nevoie de un cablu HDMI sau HDMI-DVI, în funcție de tipul de conexiune video pe care o suportă monitorul, o sursă de alimentare si un card cu sistemul de operare;

Dacă ne dorim card, îl putem crea singuri, trebuie doar să alegem un sistem de operare și utilizăm utilitarul descris pe pagina de unde am descărcat imaginea și putem scrie imaginea direct pe card. După acest pas se introduce card-ul în slotul placii, se conectează monitorul, tastatura sau mouse-ul, cablul de rețea și la final alimentarea;

Daca nu avem la dispoziție un monitor HDMI, tastatura sau mouse USB, există si alte alternative dar pentru acestea avem nevoie doar de sursa de alimentare și de un cablu de rețea.

Prezint în rândurile ce urmează cum se poate face o conectare prin SSH, dacă nu avem la dispoziție un monitor HDMI, tastatură sau mouse USB. “Conectarea SSH sau Secure Shell, este un protocol care ne oferă acces la shell-ul distribuției Linux. Practic, vom utiliza calculatorul personal pentru a ne autentifica și executa comenzi sau aplicații pe placa Raspberry PI.” Imaginea sistemului de operare are deja instalat serverul care implementează protocolul SSH, noi nu trebuie decât să alimentăm placa Raspberry și să o conectăm la rețeaua de internet. „Logarea prin SSH de la un client de SSH (Putty de exemplu) se face cu IP-ul placii Raspberry, utilizatorul Pi și cu parola raspberry.”

Pentru a ne conecta la placa Raspberry PI folosind SSH, trebuie urmăm pașii ce urmează:

Trebuie sa alimentăm placa Raspberry PI care aceasta are deja sistemul de operare Linux instalat și cablul de rețea conectat;

Al doilea pas este de a determina ip-ul alocat placii Raspberry. Acesta îl putem afla din tabela de ip-uri a router-ului, folosind aplicația Android Fing;

Următorul pas care trebuie să îl efectuăm este de a descarca și rula aplicația Putty;

In câmpul hostname trebuie să tastăm ip-ul placii, unde l-am aflat în pasul anterior și trebuie să ne asigurăm că avem portul 22 și SSH bifat;

În acest ultim pas vor fi solicitate numele de utilizator și parola, iar după toate acestea vom obține imaginea interfeței.

B. Arduino

În continuare voi prezenta un alt sistem embedded foarte ușor de programat,

conexiunile cu alți senzori, ecrane LCD se pot realiza foarte ușor pentru că ne ajutăm de un breadboard și de asta este folosit în cea mai mare parte de studenții care pun în practică lucrarea de licență.

Una dintre cele mai simplu de utilizat platforme cu microcontroller este Arduino. Această platformă este ca un minicalculator pentru că are puterea de calcul a unui computer obișnuit și este capabilă să culeagă informații din mediu și să reacționeze la acestea. ,,In jurul lui Arduino există un ecosistem de dispozitive extrem de bine dezvoltat. Orice fel de informație ți-ai dori să culegi din mediu, orice fel de conexiuni cu alte sisteme ai avea nevoie, există o șansă foarte mare să gasești un dispozitiv pentru Arduino capabil să îți ofere ceea ce ai nevoie.”

Arduino a început în 2005 acesta fiind un proiect al unui student al Institutului de Interacțiune a Designului din Ivrea, Italia. La acea vreme studenții foloseau o plăcuță de dezvoltare BASIC Stamp care costa 100 de dolari, atunci fiind considerată foarte scumpă. Massimo Banzi este unul dintre fondatori, acesta era student la Ivrea. Locul unde se întâlneau o parte din fondatori era un bar pe nume de Arduino”.

,,Studentul columbian Hernando Barragán a creat platforma de dezvoltare, Wiring a servit ca bază pentru Arduino iar după finalizarea platformei Wiring, au fost create și puse la dispoziția comunităților open-source mai multe versiuni, mai light și mai ieftine. Din echipa inițială Arduino au făcut parte Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino și David Mellis.”

Una din primele plăcuțe Arduino cu interfață de comunicații serială RS-232 și un microcontroler Atmel ATmega8, 14 pini digitali de intrare/ieșire și cele 6 intrări analogice este prezentată în figura ce urmează.

Figura 3.4. Una dintre primele plăcuțe Arduino

Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Arduino

Pentru a realiza conexiunea cu alte sisteme, există plăci de rețea Ethernet pentru Arduino care sunt capabile să comunice informații prin internet, dispozitive care pot să transmită date prin conexiune radio, plăci de retea WIFI, dispozitive GSM pentru Arduino sau conectori Bluetooth pentru conectarea Arduino cu telefonul mobil sau laptop. Pentru a afișa informațiile preluate, putem conecta ecrane LCD la Arduino, începând cu cele mai simple, până la ecrane LCD grafice.

Deoarece Arduino este o platformă foarte ușor de folosi, putem cu ajutorul ei să creăm mai multe proiecte ca:

Un sistem de avertizare folosind un senzor de alcool iar atunci când se depășește un anumit prag în aerul respirat să fim avertizați;

Un robot care poate să ocolească obstacolele;

Poate să fie realizat un robot controlat prin Bluetooth folosind telefonul mobil sau

laptop-ul;

Un dispozitiv pentru pictat ouă;

O mână robotică, bazată pe o mânușă cu senzori de îndoire și prezența unor servomotoare;

Un sistem care monitorizează energia electrică consumată în mașină sau în casă;

Un termometru digital folosind un ecran LCD și un senzor de umiditate, iar la pornirea sistemului ne va fi afișată pe ecran temperatura și umiditatea din camera unde este instalat sistemul.

Un proiect bazat pe o platformă Arduino este format din mai multe module conectate între ele iar aceste module se împart în funcție de diferite criterii și anume:

Platforma de dezvoltare unde aceasta este placa electronică ce conține microcontroller-ul care este destinat programării;

Modulele de intrare sunt numite și senzori iar aceste module se conectează la Arduino și îi trimit acestuia date din mediul exterior;

Modulele de ieșire se conectează la platforma Arduino și îi permite acestuia să transmită informații către lumea exterioară;

Modulele de date îi permit platformei Arduino să comunice direct cu alte dispozitive digitale.

Proiectul bazat pe Arduino constă într-o platformă originală sau compatibilă și mai multe module care sunt conectate la aceasta iar în continuare le voi prezenta pe fiecare în parte spunând câte ceva despre ele:

Conectorul USB are rolul cel mai important deoarece se conectează la un computer pentru a scrie, compila și încărca programul necesar nouă;

Mufa de alimentare dacă avem un consum mic o putem ignora deoarece platforma Arduino se alimentează prin portul USB;

Pinii disponibili;

Conectorii propriu-ziși de pe plăcile Arduino sunt conectori mamă iar aceștia au următoarele funcții:

„GND : Ground, masa, reprezintă polul negativ al circuitului, tensiune 0 volți;

5V : Este pinul care prezintă o tensiune de 5 volți față de GND;

N.B. : În funcție de modelul platformei de dezvoltare, tensiunea de lucru poate fi 5V sau 3,3V;

VCC : Reprezintă tensiunea de intrare. Platforma Arduino se alimentează fie prin conectorul USB, fie prin mufa de alimentare; acest pin prezintă tensiunea de alimentare neschimbată, indiferent că este 3,3V, 5V, 9V, 12V sau orice altceva;

Digital 0, Digital 1, …, Digital N : Sunt pinii de intrare/ieșire digitală. Putem să decidem din program dacă pinul X va fi folosit pentru intrare sau pentru ieșire. Pinii digitali au doar două stări: 1 sau 0, HIGH sau LOW, 5V sau 0V. Numărul exact de pini disponibili depinde de modelul platformei de dezvoltare dar în general numărul lor este de 14 sau 54;

Analog 0, Analog 1, …, Analog N : Aceștia sunt pinii de intrare analogică și pot citi valori discrete între 0 și 1023. Numărul de pini diferă de la placă la placă dar în general numărul lor este de 6 sau 16.”

Până la ora actuală au fost create în scop comercial următoarele plăcuțe Arduino:

Arduino Micro;

Arduino Pro;

Arduino Pro Mini 328;

Arduino TIAN;

Arduino Diecimila in Stoicheia;

Arduino Duemilanove;

Arduino UNO;

Arduino Leonardo;

Arduino Mega;

Arduino MEGA 2560 R3;

Arduino Nano;

Arduino Due;

LilyPad Arduino ;

Arduino Yun;

Arduino Esplora;

Arduino Ethernet;

Arduino Fio;

Arduino BT;

Arduino USB;

Arduino BT;

Arduino Robot Control;

Arduino Gemma;

Arduino Industrial 101.

Pentru a realiza un proiect bazat pe Arduino înafară de firele și senzorii folosiți avem nevoie de un breadboard. Un breadboard este un dispozitiv care permite conectarea extrem de simplă a componentelor electronice, fără lipituri. Pentru conectarea dispozitivele putem să folosim fire tată-tată (cu pini la ambele capete), acestea se introduc în găurile din breaboard. În breaboard găurile existente sunt conectate între ele (de obicei pe linie), pentru că firele introduse pe aceeași linie se vor conecta între ele. În imaginea de mai jos voi prezenta cum sunt pinii conectati între ei.

Figura 3.5. Conectarea pinilor din Breadboard

Un exemplu de utilizare a breadboard-ului este acela de a conecta simultan mai multe dispozitive brick la Arduino (care are doar un singur pin de 5V și doar 3 pini de GND). „În această situație, vom conecta folosind fire tată-tată pinul de 5V Arduino la una dintre liniile breaboard-ului, la altă linie din breadboard vom conecta unul dintre pinii GND și în acest mod vom avea disponibile încă patru pini care sunt conectați la 5V (cei care sunt pe aceeași linii cu cel conectat la 5V) și patru pini conectați la GND (cei care sunt pe aceeași linie cu GND).”

Exista multe tipuri de breadboard, unele mai mari altele mai mici. În figura următoare voi prezenta unul dintre cele mai mici breadboard-uri, iar acesta este suficient dacă dorim să alimentăm mai multe dispozitive folosind același Arduino.

Figura 3.6. Mini Breadboard

Sursa: http://www.arduinoclassroom.com/index.php/arduino-101/chapter-2

Dacă avem nevoie de adăugarea mai multor componente pe breadboard, în afară de componente brick vom avea nevoie de un breadboard mai mare (Figura 3.7) iar dacă și acesta este prea mic pentru ce avem nevoie putem oricând să înlănțuim două sau mai multe breadboard-uri între ele, cu fire.

Figura 3.7. Breadboard

Putem spune despre Arduino că este foarte simplu de utilizat, în doar câteva minute putem să instalăm mediul de dezvoltare, să scriem primul program și nu este necesar să lipim fire, avem nevoie doar de un port USB liber.

Prima dată înainte de a programa placa Arduino, trebuie să îi instalăm driver-ele pe PC. Dacă rulăm Linux sau MAC, nu avem nevoie de drivere, dar dacă avem Window, va trebui să instalăm și driverele. Acestea le putem descărca de pe site-ul oficial Arduino. Descărcăm arhiva zip, apoi o dezarhivăm într-o director, desigur la alegerea noastră. Pasul următor conectăm placa Arduino la portul USB iar PC-ul va detecta că avem un dispozitiv nou și o să ne ceară să instalăm driverele pentru el. Alegem opțiunea de instalare prin care îi spunem Windows-ului că avem drivere să nu le mai caute automat pe internet. Selectăm apoi directorul drivers de unde am dezarhivat arhiva zip apoi apăsăm butonul next. După ce am terminat de instalat driverele, următorul pas este sa programăm placa Arduino. Rulăm programul Arduino, iar conectarea la PC se face prin intermediul unui port serial. Primul pas care trebuie să îl facem este să determinăm acest port. Desigur cea mai simplă cale este de a conecta placa, apoi așteptăm 30 de secunde, un minut, ca să fim siguri că aceasta a fost detectată de PC, iar apoi deschidem meniul Tools -> Serial Port.

După ce deschidem acest meniu ar trebui să vedem mai multe intrări, care aceastea trebuie să le memorăm. Scoatem cablul din portul USB, după deschidem meniul Tools -> Serial Port, iar portul care a dispărut este portul asociat plăcii Arduino. Conectăm placa Arduino din nou la PC, asteptăm să fie recunoscută de PC, apoi selectăm portul din meniul Tools -> Serial Port. Tot ce trebuie să facem în continuare este să alegem tipul de placă pe care o avem în dotare întrând în meniul Tools -> Board, selectăm tipul de placă ca în figura următoare.

Figura 3.8. Alegerea tipului de placă folosită în Arduino

După ce am ales tipul de placă și conectăm modulele alese de noi la Arduino avem nevoie de librării, care acestea sunt o colecție de funcții, iar atunci când lucrăm cu senzori, module și ecrane, ne reduc timpul petrecut. Există sute de librării adiționale care pot fi descărcate și instalate pe Arduino IDE sau pe alte medii de dezvoltare software. Prima dată librăriile care sunt incluse in Arduino IDE sunt listate în Sketch -> Include Library, iar aici putem adăuga librării suplimentare dar care mai întâi trebuie să le instalăm.

Există 3 variante în care putem să instalăm librării noi în Arduino IDE, iar acestea sunt:

1. Folosind directorul de librării

În acest director de librării vom găsii o listă de librării care sunt deja instalate acolo. Acest director face munca mai ușoară daca dorim să folosim o librărie deja existentă în mediul de dezvoltare software. Cum se deschide directorul de librării voi afișa în figura următoare.

Figura 3.9. Adăugarea librăriei în directorul de librării

2. Importarea arhivelor

Dacă avem o arhivă cu librăria care ne trebuie, următorul pas este de a alege importul de librărie, navigând prin meniul Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library și apoi alegem fișierul cu librăria.

Figura 3.10. Importarea arhivelor

3. Instalarea manuală în folderul librăriei

O folosesc de fiecare dată fiind probabil cea mai ușoară pentru adăugarea librării noi in Arduino IDE. Tot ce trebuie să facem este să intrăm în folderul Arduino în C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries și apoi să copiem folderul cu librăria dorită ca în figura următoare.

Figura 3.11. Instalarea manuală în folderul librăriei

3.3. Implementarea practică a sistemului de monitorizare

După cum am spus mai sus că Arduino este foarte popular în rândul studenților care doresc să pună în practică lucrarea lor de licență, de aceea am decis să fac și eu la fel realizând practic un Termometru Digital, pe care îl voi prezenta în figura următoare. Acesta poate reda în timp real temperatura și umiditatea spațiului unde este amplasat.

Figura 3.12. Termometru Digital

Pentru a realiza unui astfel de termometru digital avem nevoie de următoarele componente:

a) Placă de dezvoltare Arduino UNO

Placa de Dezvoltare Arduino UNO, prezentată în figura următoare, poate să stea la baza multor proiecte de electronică. Cu ajutorul acestei plăci de dezvoltare se pot concepe montaje inovative care pot automatiza, de exemplu casa, printr-o combinație cu alte device-uri, cum ar fi senzori și shild de ethernet sau bluetooth.

Figura 3.13. Arduino UNO

Sursa: http://robotechshop.com/shop/arduino/arduino-board/arduino-uno-r3-china/?v=f5b15f58caba

Caracteristici tehnice ale acestei plăci sunt următoarele:

„Tensiune de funcționare: 5V;

Tensiune de alimentare jack: 7-12V;

Pini de I/O: 14;

Pini PWM: 6 (din cei 14 de I/O);

Pini ADC: 8;

Memorie flash: 32kB (8 ocupați de bootloader);

Comunicație TWI, SPI și UART;

Frecvență de funcționare: 16MHz.

Lungime: 68.6 mm;

Lățime: 53.4 mm;

Greutate: 25 grame.”

b) Display LCD

Display-ul LCD, este potrivit să afișeze informații către exterior și este folosit în special pentru proiecte inovative de electronică. Atunci când este pornit LCD-ul are iluminare de fundal de culoare albastră, caracterele care sunt afișate pe acesta sunt de culoare albă, contrastul este ajustabil, ceea ce îi permite să fie foarte bine citit pe întuneric.

Figura 3.14. Display LCD

Sursa: http://www.nexuscyber.com/blue-backlight-1602a-lcd-module-i2c-interface

Display-ul LCD are următoarele caracteristici:

„Tensiune de alimentare: 5V;

Curent: 1.1mA;

Tensiune de alimentare backlight: 4.2V;

Curent backlight: 100mA;

Lungime: 80mm;

Lățime: 36mm;

Grosime: 12mm.”

c) Senzor de temperatură și umiditate

„Senzorul de temperatură și umiditate este un senzor DHT11, foarte convenabil, oferind precizie bună, simplitate în utilizare și dimensiuni reduse la un preț mic. Acesta poate măsura umiditatea în intervalul 20% – 90% cu o precizie de 5% și temperatura în intervalul 0 – 50 ˚C cu o precizie de 2 ˚C.” Prezentat în figura următoare, acest senzor este compatibil cu cele mai populare plăcuțe de dezvoltare, precum Arduino.

Figura 3.15. Senzor de temperatură și umiditate DHT11

Sursa: http://www.uugear.com/portfolio/dht11-humidity-temperature-sensor-module/

Caracteristici tehnice ale senzorului DHT11 sunt următoarele:

„Tensiune de alimentare: 3.3V – 5V;

Curent: 2.5mA (maxim);

Gama de măsurare a umidității: 20% – 95% RH;

Acuratețea măsurării umidității: ±5% RH;

Gama de măsurare a temperaturii: 0 oC – 60 °C;

Acuratetea măsurării temperaturii: ±2 °C;

Lugime: 32mm;

Latime: 14mm.”

Pentru a conecta placa de dezvoltare Arduino UNO cu ecranul LCD și senzorul de

temperatură și umiditate, voi prezenta în figura următoare cum se realizează legăturile.

Figura 3.16. Realizarea legăturilor pentru crearea Termometrului Digital

După ce am realizat montajul, ca în figura de mai sus, trebuie să uploadăm codul de programare în Arduino, conectând cablul la interfața USB a calculatorului. În continuare voi adăuga codul (figura 3.17.), cu explicația fiecărei linii de cod.

1. #include <LiquidCrystal.h>

2. #include <dht.h>

3. LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // Se inițializează pinii ecranului LCD

4. int greenPin = A0;

5. dht sensor; // Inițializarea senzorului de temperatură

6. void setup()

7. {

8. lcd.begin(16,2); // Îi spunem LCD-ului câte rânduri și coloane să folosească adică 2 rănduri a câte 16 caractere

9. }

10. void loop() // Bucata care rulează încontinuu, programul în sine

11. {

12. delay(1000); // Obligă senzorul să aștepte o secundă înainte să facă o citire/colectare de informații

13. sensor.read11(greenPin); // Cu această funcție senzorul preia temperatura

14. lcd.clear(); // Șterge valoarea adusă acum 1 secundă și o printează pe cea nouă

15. lcd.setCursor(0,0); // Această linie poziționează cursorul pentru a afișa textul pe prima poziție, stânga sus

16. lcd.print("Umiditate = "); // Afișează textul "Umiditate = "

17.lcd.print(sensor.humidity); // Afișează ce a colectat senzorul pentru umiditate

18. lcd.setCursor(0,1); // Trece cursorul pe rândul următor, prima pozitie

19. lcd.print("Temperatura = "); // Afișează textul "Temperatura = "

20. lcd.print(sensor.temperature); // Afișeaza ce a colectat senzorul pentru temperatură

21. }

Figura 3.17. Codul de programare

Bibliografie

1. Aaron Asadi, „Raspberry Pi for Beginners”, Publisher by Richmond House, 2014

2. Adrian Amadeus Tișcovschi, Daniel Diaconu, ,,Meteorologie și hidrologie”, Editura Universitară, București, 2004

3. Andréas Göransson, David Cuartielles Ruiz, „Professional Android Open Accessory – Programming with Arduino”, 2013

4. Apostolo, Liviu, Curs de Meteorologie și Climatologie, Editura Universitatea Suceava, 2000

5. Bacinschi, D., ,,Meteorologie și climatologie”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1962

6. Călinouiu Maria, Pecingină Irina Ramona, „Meteorologie și climatologie”, Editura Academica Brâncuși, Târgu Jiu, 2014

7. Erhan, Elena, Curs de Meteorologie și Climatologie, Partea I Meteorologie, Universatea Al. I. Cuza, Iași, 1988

8. Fărcaș, I., Croitoru, Adina-Eliza, Poluarea Atmosferei și Schimbările Climatice, Casa Cărții de Știință, Cluj-Napoca, 2003

9. Frank Vahid and Tony Givargis, „Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Approach”

10. Gabriela Cristina Simion, „Monitorizarea și controlul factorilor de mediu”, Editura Matrix Rom, București, 2012

11. Ion-Bordei, Ecaterina, Căpșună, Simona, Curs de Meteorologie și Climatologie, Universitatea Ecologică, București 2000

12. Kimmo Karvinen & Tero Karvinen, „Measure the World with Electronics, Arduino, and Raspberry Pi”, 2014

13. Maik Schmidt, „ Raspberry pi – A Quick-Start Guide Second Edition”, 2012

14. Michael Barr, „Embedded Systems Glossary”, Publishing by Netrino Technical, 2007

15. Michael Barr, Anthony J. Massa, „Introduction in Programming embedded systems: with C and GNU development tools”, 2006

16. Mihăiță Gheorghe, Simionescu Nicoleta, Pasăre Minodora,”Fizica atmosferei și hidrologiei”, Editura Academica Brâncuși, 2004

17. Povară Rodica, ,,Climatologie Generală”, Editura Fundației România de Mâine, București, 2004

18. Povară Rodica, ,,Meteorologie generală”, Editura Fundației România de Mâine, București, 2006

19. Pratik Desai, ,,Python Programming for Arduino”, Packt Publishing, 2015

20. „Rhizome – Interview with Casey Reas and Ben Fry”,23 septembrie 2009

21. Socaciu Lavinia, Giurgiu Oana, ,,Termotehnica – Sinteză lucrări de laborator”, Editura U.T.PRESS, Cluj-Napoca, 2017

22. Sterie Ciulache, ,, Meteorologie și climatologie“, Editura Universitară, București, 2004

23. Stoenescu, G. Iacobescu, G., ,,Noțiuni de Fizică, Agrometeorologie și protecția mediului”, Editura Universitaria, Craiova, 2006

24. Stoica, C, Cristea ,N., ,,Meteorologie generală”, Editura Tehnică, București, 1970

25. Văduva I, ,,Meteorologie, îndrumător de lucrări practice”, Editura MondoRO, București, 2003

26. Valentin Sgârciu, „Prelucrări de date” , Editura MatrixRom, București 1998

27. LCD 16 x 2 Alb pe Albastru, Sursa: https://www.robofun.ro/lcd/lcd_16x2_negru_verde

28. DHT11 Humidity & Temperature Sensor D-Robotics UK, Sursa: http://www.micropik.com/PDF/dht11.pdf