大气是一个复杂多变的系统，受到众多因素的影响，其中风速、风向、温度、湿度、气压被普遍视为最重要的五个要素。为了深入了解大气运动的状态和变化原因，准确检测和记录这些数据至关重要。过去，在获取气象数据时要将多种传感器组合，这一过程需要耗费大量时间进行接线、编程调试和组装，操作难度极高，给许多对气象探究课题感兴趣的老师和同学们带来了困扰。与此同时，现有的成品气象仪大多是专业的气象监测设备，无法调整功能且体积庞大，无法满足多样化的探究需求。为了解决这些问题，我们推出了云雀气象仪，云雀气象仪内部集成多个传感器，设计了及其小巧的结构，同时兼具灵活性，使用户能够根据自己的探究需求进行定制和调整。现在，您可以轻松获取气象数据，实现个性化的气象探究，探索大气的奥秘！

云雀气象仪能够测量风速、风向、温度、湿度、气压数据，可输出标准物理量数据，用户可通过I2C/UART通信接口实时获取气象5要素，兼容Arduino、Microbit、行空板等常用的开源硬件控制器，同时，气象仪内置16M存储空间，可以将采集到的数据以CSV格式存储下来，并通过Type-C接口将数据导出进行分析。在气象仪内部，预留了两个传感器扩展接口，以接入更多传感器，气象仪整体采用模块化设计，若空间不足，用户可叠加百叶扇来增加内部空间。气象仪底部，采用了1/4英制标准的螺纹口，用户可使用我们赠送的可调节桌面三角架使用，也可根据不同的使用场景，更换不同其他三角架。气象仪机身高度16cm，直径5.5cm，整体体积接近一瓶可乐罐大小，利于携带和收纳。

产品参数

• 工作电压：3.3～5.5V DC
• 工作电流：40mA
• 休眠电流：2mA
• 通信方式：I2C/UART
• 风速：0.5~12m/s
• 风向：八方位
• 温度：-20~60℃ ±0.2℃
• 湿度：0~99%RH ±2%RH
• 气压：300~1100hPa ±1Pa
• U盘空间：16M
• 主体尺寸：160x55mm
• 主体重量：270g

结构概览

注：风向标通过按压可快速插拔，拆卸时轻轻按压即可弹出，切勿用力拉扯

快速使用

准备

• 5V移动电源/5V适配器 *1
• 电脑 *1

STEP1:设备安装

• 1.将风向标对准风向转轴的插槽位置，轻轻按压即可完成安装。拆卸时轻轻按压即可弹出，且勿用力拉扯。
• 2.连接三脚架至气象仪底部的1/4英寸螺纹孔。

STEP2:数据采集

• 1.将5V移动电源或5V适配器连接到气象仪的Type-C接口，为气象仪供电。
• 2.请在每次启动气象仪时，校准其方位以确保准确性。调整气象仪的角度，使Type-C接口朝向指南针S所指的方向，即将Type-C口对准正南方向。一旦气象仪正常启动，黄灯将熄灭，此时您需要将风向标转动一圈以完成风向校准。
• 3.校准完成后等待10秒，气象仪将自动开始数据采集和存储，默认每30秒采集并存储一次，存储时百叶扇位置会闪烁绿灯。

注意：此时不能直接使用电脑进行供电。如果将电脑连接至气象仪，气象仪仅提供数据导出功能，无法进行数据存储。

STEP3:数据导出

• 1.数据采集完毕后，先断开气象仪与5V电源的连接。将电脑连接至气象仪的Type-C接口，此时电脑将弹出一个U盘。

• 2.打开U盘，找到最新的CSV文件，打开即可查看记录的数据。

功能说明

风向测量

请在每次启动气象仪时，校准其方位以确保准确性。调整气象仪的角度，使Type-C接口朝向指南针S所指的方向，即将Type-C口对准正南方向。一旦气象仪正常启动，黄灯将熄灭，此时您需要将风向标转动一圈以完成风向校准。

您可以利用盖子上的指南针辅助校准。在使用指南针时，需要取下盖子，并将其与气象仪保持至少10厘米的距离。请注意周围电脑、手机等电子设备可能对磁场产生的干扰。

参数配置

将气象仪与电脑通过Type-C连接，此时电脑会弹出一个16M的U盘，打开U盘中的config文件

如在电脑中误删除配置文件的话，请格式化云雀对应U盘以后重新上电。 等待云雀黄灯熄灭后，配置文件会自动生成。如果您是将云雀接电脑的话需要重新上电两次（插拔USB两次）

数据存储和导出

• 使用Type-C数据线将气象仪连接到电脑，并在弹出的U盘中打开config文件。

• 在config文件中将"Record"配置项设置为"Record:ON"。若未改动过，默认情况下它已经是"Record:ON"状态。

• 断开气象仪与电脑的连接，然后为气象仪连接外部电源供电。

• 当气象仪启动后，等待达到"Delay_Record"设置的时间后，将开始存储数据。数据的存储间隔由"Sample_Rate"设置的时间决定。

注意：气象仪与电脑连接时，气象仪仅提供数据导出功能，无法进行数据存储。

固件升级

• 为了避免在固件更新过程中发生错误导致数据丢失，请在更新之前备份之前存储的CSV文件：使用Type-C数据线将模块连接到电脑，在弹出的U盘中将之前的数据CSV文件复制到电脑系统中，然后断开Type-C与模块的连接。

• 使用M2螺丝刀、SIM卡针或其他尖头工具，插入气象仪底部的固件升级位置，并按住其中的按钮。

• 在按住按钮的同时，通过Type-C口将气象仪连接到电脑，电脑将弹出一个名为“RPI-RP2”的U盘，此时可以释放按钮。

• 将最新的".uf2"固件文件拖入"RPI-RP2"U盘，即可完成固件升级

低功耗模式说明

• 当配置项"Low_Power"设置为"Low_Power:ON"时，将启用低功耗模式。

• 在低功耗模式下，I2C/UART功能将被关闭，无法通过Arduino等控制器获取数据。

• 在低功耗模式下，如果没有连数据传输模块，请确保打开存储功能。

• 在低功耗模式下，系统会根据"Sample_Rate"中设置的时间间隔定时唤醒以采集数据，如果启用了存储功能，采集到的数据将会存储起来。请注意，"Sample_Rate"的最小值为60秒，如果设置的时间间隔小于60秒，系统会自动强制将其设置为60秒。

• 在低功耗模式下，当气象仪上电启动后，会先进行一次数据采集操作，然后进入休眠状态。如果启用了存储功能，采集到的数据将会存储后进入休眠。

• 在低功耗模式下，当风向标被风吹动并产生动作时，系统会被唤醒进行一次数据采集。如果启用了存储功能，采集到的数据将会存储，然后系统继续进入休眠状态。

RGB指示灯状态说明

• 黄灯：系统正在初始化，约1S

• 红灯：系统异常，原因有：config文件配置异常、内部传感器故障

说明：不管Light_Switch设置为ON还是OFF，开机后都会亮1S黄灯，若系统异常则亮红灯。当Light_Switch设置为OFF时，系统正常启动后指示灯默认处于不亮状态，在有数据存储时会亮一下；当Light_Switch设置为ON时，指示灯默认处于常亮状态，在有数据存储时会灭一下。

• 绿灯：当前通信方式为I2C

• 蓝灯：当前通信方式为UART

• 绿灯闪烁：数据存储中，且此时通信方式为I2C

• 蓝灯闪烁：数据存储中，且此时通信方式为UART

• 当Light_Switch设置为OFF时，指示灯默认关闭，当有数据存储时进行闪烁

云雀系统时间设置

云雀可通过U盘中的config文件来设置时间，在config文件中新建一行，输入“Time:2023/7/24/17:56:15”， 并保存。云雀断电重启后会自动读取config中设置的时间并更新系统时间。

• 说明：使用config文件设置时间时，建议填入的时间比实际时间快10S，预留出系统初始化时间及操作时间。系统初始化时，会自动检测config文件中是否有Time标签及相应数据，有的话则更新系统时间，更新完成后会将config文件中的Time标签及数据清除，以防止下次启动时再次重新设置时间。

• 注意：config文件中最后有一行空行，空行被删除后会出现异常情况，在手动填入“Time:2023/7/24/17:56:15”时 ，注意填完后要保证最后有一行空行。

也可通过代码设置系统时间，具体方法见下方UNO使用教程和行空板教程部分

电源&预留通信口说明

扩展仓中将预留电池安装空间，若不使用扩展仓自行安装电池，请注意正负极方向，接反会有烧毁风险。

若自己连接可充电电池时，VBAT1和VBAT2都要连接至电池正极。VBAT1用于为云雀供电，VBAT2用于为电池充电。

UNO使用教程

软硬件准备

• 硬件
  • DFRuino UNO R3 x1
  • Gravity I/O传感器扩展板 x1
  • 云雀气象仪 x1
• 软件
  • Arduino IDE 点击下载Arduino IDE
  • 下载并安装云雀气象仪库。如何安装库？

接线图

代码编程

#include "DFRobot_LarkWeatherStation.h"
#define DEVICE_ADDR                  0x42
DFRobot_LarkWeatherStation_I2C atm(DEVICE_ADDR,&Wire);

void setup(void){
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);
  while(atm.begin()!= 0){
    Serial.println("init error");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("init success");
  //atm.setTime(2023,3,1,17,20,0);
}

void loop(void){
    Serial.println(atm.getTimeStamp());
    Serial.print(atm.getValue("Speed"));
    Serial.println(atm.getUnit("Speed"));
    Serial.println(atm.getValue("Dir"));
    Serial.print(atm.getValue("Temp"));
    Serial.println(atm.getUnit("Temp"));
    Serial.print(atm.getValue("Humi"));
    Serial.println(atm.getUnit("Humi"));
    Serial.print(atm.getValue("Pressure"));
    Serial.println(atm.getUnit("Pressure"));
//    Serial.print(atm.getValue("Battery"));//接入锂电池可用
//    Serial.println(atm.getUnit("Battery")); //接入锂电池可用
//    Serial.print(atm.getValue("Lat"));//接入GNSS模块后可用
//    Serial.print(atm.getValue("Lon"));//接入GNSS模块后可用    
    Serial.println("----------------------------");
//    Serial.println(atm.getInformation(true));
    delay(1000);
}

Mind+

加载Mind+用户库：https://gitee.com/liliang9693/ext-yunque

行空板教程

Mind+

• 加载Mind+用户库：https://gitee.com/liliang9693/ext-yunque
• Mind+切换为Python模式，扩展中选择“官方库-行空板”和“pinpong库-pinpong初始化”
• 调用“云雀初始化”积木时，行空板会将行空板的系统时间同步给云雀
• 若运行报错，请将pinpong库更新至0.4.9及以上版本，升级方法：行空板库安装-行空板官方文档 (unihiker.com)，行空板官方文档-常见问题 (unihiker.com)

Python编程

from DFRobot_Atmospherlum import *
from pinpong.board import Board
import time 
Board().begin()
yunque_i2c = DFRobot_Atmospherlum_I2C(0x42)
while (yunque_i2c.begin() != 0):
    print("yunque_i2c initialize failed!!")
    time.sleep(1)
print("Sensor initialize success!!")
yunque_i2c.set_local_time()
time.sleep(1)
while  True:
    print((yunque_i2c.get_time_stamp()))
    print((str((yunque_i2c.get_value("Speed"))) + str((yunque_i2c.get_unit("Speed")))))
    print((yunque_i2c.get_value("Dir")))
    print((str((yunque_i2c.get_value("Temp"))) + str((yunque_i2c.get_unit("Temp")))))
    print((str((yunque_i2c.get_value("Humi"))) + str((yunque_i2c.get_unit("Humi")))))
    print((str((yunque_i2c.get_value("Pressure"))) + str((yunque_i2c.get_unit("Pressure")))))
    time.sleep(1)

Makecode使用教程

接线图

图形化编程

• 打开MakeCode在线编程网页
• 新建项目并加载云雀气象仪扩展库：https://github.com/DFRobot/pxt-DFRobot_lark.git
• 通过下拉菜单选择要获取的物理量数据

运行结果

传感器扩展

云雀气象仪内置了两个Gravity I2C扩展接口，可以连接更多的传感器来采集更加丰富的气象数据。这为用户提供了更加灵活的选项，使他们可以根据自己的需求自由选择传感器，并且轻松地将其集成到系统中。

操作方法

1.取下气象仪底部中间的两颗螺丝

2.将连接线从底端拔出

3.拧出百叶扇下方的三颗螺丝约5mm，将整块百叶取下

4.将要扩展的传感器接入扩展接口

5.装回时要注意风向转轴位置有磁铁的一面要面向底座

可扩展传感器清单

数据获取

此处以获取SEN0322氧气浓度为例，只需要将getValue和getUnit函数中的参数写入物理量的名称标签即可

#include "DFRobot_LarkWeatherStation.h"
#define DEVICE_ADDR                  0x42
DFRobot_LarkWeatherStation_I2C atm(DEVICE_ADDR,&Wire);
void setup(void){
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);
  while(atm.begin()!= 0){
    Serial.println("init error");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("init success");
  //atm.setTime(2023,3,1,17,20,0);
}

void loop(void){
    Serial.println(atm.getTimeStamp());
    Serial.print(atm.getValue("Speed"));
    Serial.println(atm.getUnit("Speed"));
    Serial.print(atm.getValue("O2"));
    Serial.println(atm.getUnit("O2"));  
    Serial.println("----------------------------");
    delay(1000);
}

常见问题

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