Профессиональная метеостанция с использованием ESP8266 и ESP32 DIY: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

LineaMeteoStazione - это комплексная метеостанция, которая может быть сопряжена с профессиональными датчиками Sensirion, а также с некоторыми компонентами прибора Дэвиса (датчик дождя, анемометр).

Проект нацелен на создание метеостанции своими руками, но требует только сборочной части, потому что платы уже будут запрограммированы мной, как и вся печатная плата. Код будет доступен в открытом доступе для тех, кто хочет попробовать сделать это с самого начала или изменить его!

ВЫ МОЖЕТЕ НАЙТИ МЕТЕОСТАНЦИЮ В WeatherCloud, Wunderground и LineaMeteo (Итальянская метеорологическая сеть!) (Анемометр не установлен), а также версию в THINGSPEAK для сравнения между SHT3x и SHT1x. В настоящий момент я использую SHT1x для контроля температуры внутри всепогодного бокса, но вы также можете использовать его для контроля температуры и влажности земли или для других целей!

Обратите внимание (ссылки выше будут отключены, потому что метеостанция будет удалена в феврале 2021 года, потому что я переезжаю в квартиру)

ВЫ МОЖЕТЕ НАЙТИ ВСЮ ИНФОРМАЦИЮ И ОБНОВЛЕНИЕ КОДА ЗДЕСЬ, НА GITHUB

Шаг 1: Список компонентов

Он работает с комбинацией плат разработки ESP8266 и ESP32 и состоит в основном из 3 устройств:

1. УСТРОЙСТВО 1: WEMOS D1 MINI PRO (новая версия) + разработанная печатная плата (необходимо установить СНАРУЖИ) И СОЛНЕЧНАЯ ПАНЕЛЬ. Это часть, которая будет снаружи и состоит из одной отладочной платы и печатной платы. Он используется для сбора данных о погоде, которые будут отправлены в Firebase Google. Данные собираются в реальном времени с каждого датчика, но время загрузки можно выбрать в настройках метеостанции, что будет объяснено в руководстве позже. Максимальная и минимальная температура будут собираться в режиме реального времени. Ниже фото полной установки:

2. УСТРОЙСТВО 2: WEMOS D1 MINI PRO (старая версия) + давление BMP180 Это часть, которая обрабатывает все сетевые коммуникации, а также собирает данные из Firebase Google. Обязанности правления состоят в следующем:  Сбор данных  Передача некоторых данных на IP-адрес в формате, готовом к использованию для связи с погодной сетью LineaMeteo.  Отправка данных в weathercloud  Отправка данных в wunderground  Отправка данных в Thingspeak

Корпус напечатан на 3D-принтере

3. УСТРОЙСТВО 3: LOLIND32 ESP32 + PCB + INK Display + BME680 Это часть, которая просто обрабатывает визуализацию данных на дисплее, а также имеет датчик, который собирает данные о качестве воздуха, давлении, температуре и влажности. Используемый дисплей представляет собой 4,2-дюймовый дисплей с чернилами, может использоваться марки WaweShare или GoodDisplay.

Корпус напечатан на 3D-принтере из: Коробка для ePaper + ESP32 Information Display от sidoh10 - Thingiverse

Шаг 2: УСТРОЙСТВО 2: интерфейс с Wi-Fi и Firebase Google

** СМОТРИТЕ РУКОВОДСТВО ПОГОДНОЙ СТАНЦИИ В ССЫЛКЕ НА GITHUB ВЫШЕ ДЛЯ БОЛЕЕ КОНКРЕТНЫХ ДЕТАЛЕЙ **

Прежде всего нам нужно создать учетную запись Firebase. Для этого вам понадобится учетная запись Google, которую вы можете создать, если у вас ее еще нет.

Чтобы настроить учетную запись Firebase, вам необходимо выполнить следующие шаги:

1. Перейдите в FIREBASE и нажмите «Начать».

Войдите в свою учетную запись Google

2. Нажмите «Добавить проект» «Добавить проект».

3. Дайте название своему проекту! Нажмите «Продолжить» «Продолжить». Следуйте инструкциям и создайте проект. Используйте учетную запись по умолчанию для Firebase.

4. Вверху нажмите «Обзор проекта» «Panoramica del progetto» и выберите «Настройки проекта» «Impostazioni progetto».

5. Нажмите «Учетная запись службы», «Учетная запись службы» и «Создать учетную запись службы» «Создать учетную запись службы».

6. Вернитесь к «Обзор проекта» и «Создать базу данных в реальном времени» «База данных Crea» и, следуя инструкциям, выберите ближайшее расположение для базы данных.

7. ВСЕ СДЕЛАНО! Теперь сохраните ссылку на свой проект, которую вы можете найти в базе данных в реальном времени, а также секрет, который вы можете найти в «Учетная запись службы», «Учетная запись di servizio» в разделе «Секрет базы данных» «База данных Segreti».

Вам понадобится только тот, который выделен на картинке ниже, и секрет базы данных, чтобы запрограммировать метеостанцию! Чтобы отправить вам уже запрограммированную доску, мне потребуются эти учетные данные, а также вам, чтобы запрограммировать доску.

Шаг 3: НАСТРОЙКА WI-FI (СМОТРИТЕ РУКОВОДСТВО НА GITHUB ДЛЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ)

Чтобы настроить соединение Wi-Fi, выполните следующие действия:

· Подключите USB-кабель от УСТРОЙСТВА 2 к USB-порту (вы можете использовать обычное зарядное устройство для телефона или любой другой доступный USB-порт, например, на вашем роутере (рекомендуемый вариант))

· Когда УСТРОЙСТВО 2 включено, вы найдете его среди доступных на вашем смартфоне или компьютере подключений Wi-Fi с именем LineaMeteoStazioneR.

· Попробуйте подключиться, и он спросит пароль. ПАРОЛЬ: LaMeteo2005

· Нажмите «Настроить Wi-Fi», выберите свою сеть Wi-Fi, введите пароль и нажмите «Сохранить». Теперь УСТРОЙСТВО 2 попытается подключиться, и в случае неудачи вам нужно будет снова запустить процедуры, которые выполнялись ранее.

· После подключения УСТРОЙСТВА 2 вернитесь в свою базу данных в реальном времени, и вы увидите, что появилось много информации.

Шаг 4. Настройте УСТРОЙСТВО 1 (внешнее)

Это установка, которая требует защиты метеостанции снаружи. Защита от солнечного излучения Требуется для датчика температуры и влажности окружающей среды. Также необходим водонепроницаемый бокс для правильного хранения батареи и печатной платы.

1. Установите плату в стойкую к погодным условиям коробку, как показано ниже, и установите аккумулятор (БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ + И - И АККУМУЛЯТОР ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗАРЯДЕН НА 100% ПЕРЕД ПЕРВЫМ ПУСКОМ):

2. Подключите все доступные датчики на плате с помощью разъемов RJ12 или винтовых зажимов, в зависимости от типа используемого датчика. (См. Список «Совместимые датчики и технические характеристики») (ДАТЧИКИ ПОДКЛЮЧАЮТСЯ К ПЛАТЕ АДАПТЕРА, РАЗРАБОТАННОЙ СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ SHT3X И УФ-ДАТЧИКОВ, А ТАКЖЕ ОДИН ДЛЯ SHT35 НА TINDIE) СМОТРЕТЬ ФОТОГРАФИИ

3. Вставьте разъем аккумулятора в Wemos D1 Mini Pro и настройте соединение Wi-Fi так же, как УСТРОЙСТВО 2. Имя сети будет «LineaMeteoStazioneS».

После этого подключите также USB от преобразователя солнечной панели. (Фотография представляет собой прототип, и преобразователь USB уже будет подключен для вас, вам просто нужно подключить солнечную панель)

Шаг 5. Настройте параметры метеостанции с помощью Firebase

ДЛЯ КАЖДОЙ НАСТРОЙКИ ТРЕБУЕТСЯ ОТКЛЮЧЕНИЕ ОТ ПИТАНИЯ

УСТРОЙСТВО 2 И ПОДКЛЮЧЕНИЕ К ПИТАНИЮ

Выполнив описанные выше процедуры, вы обнаружите, что ваша база данных в реальном времени будет выглядеть следующим образом (если подключен датчик УФ-индекса, он не покажет 655):

База данных подразделяется на следующие категории:

· Время смены

Эта опция используется для установки вашего TIMEZONE, который будет вашим временем (необходимо изменить, когда применяется летнее время), и для установки SendDataTime. Не рекомендуется загружать данные быстрее 90 секунд, чтобы продлить срок службы батареи УСТРОЙСТВА 1.

CurrentDay и RESETDATA трогать не нужно. Чтобы сбросить все данные в базе данных, введите 0 в RESETDATA.

· Связь

Соединение используется для определения вашего текущего IP-адреса УСТРОЙСТВА 2 и для отслеживания мощности сигнала Wi-Fi УСТРОЙСТВА 1. Постарайтесь, чтобы УСТРОЙСТВО 1 обладало силой сигнала не менее -75 или более.

IPAddress может использоваться для перенаправления IP-адреса для настройки ваших устройств в погодной сети LineaMeteo. (Перенаправление портов может быть выполнено в маршрутизаторе, но каждый маршрутизатор отличается, поэтому вам нужно знать свой. Внешний порт должен быть 4600, а внутренний порт - 80, пример ниже)

· Давление

Здесь хранится значение давления, а также его можно откалибровать в зависимости от уровня моря. Обратитесь к какой-нибудь ближайшей метеостанции или посмотрите текущее атмосферное давление в прогнозе. Каждое число означает 1 Па

· Дождь

Здесь хранится значение дождя за 24 часа, а также другие значения, связанные с дождем. Вы можете использовать любой измеритель дождя с опрокидывающимся ведром, поэтому вам нужно будет откалибровать, на сколько рассчитан каждый опрокидыватель. Измените «mmGoccia», чтобы изменить значение опрокидывания в мм. По умолчанию 0,2 мм

· SHT1x

Он содержит данные серии Sensirion SHT1x или SHT7x.

· SHT3x

Это содержит данные серии Sensirion SHT3x.

· Услуги

Он содержит все службы, доступные для использования с этой метеостанцией.

ОТКРЫТАЯ ПОГОДА

Вы можете настроить свою учетную запись на OpenWeather для описания текущей погоды на УСТРОЙСТВЕ 3 (найдите Мои ключи API и скопируйте их в API в Сервисах, OpenWeather.)

Введите полушарие «север», если вы живете в северном полушарии, или «юг» в южном полушарии, чтобы отобразить на дисплее правильный раздел астрономии.

Язык ‘en’ или ‘it’ для изменения с английского на итальянский на УСТРОЙСТВЕ 3.

Широта и долгота для отображения правильного описания погодных условий на УСТРОЙСТВЕ 3

Если из южного полушария, это будет отрицательное число по Широте.

THINGSPEAK

Создайте учетную запись на ThingSpeak и найдите WriteAPIkey и скопируйте в myWriteAPIKey, чтобы увидеть разницу с графикой между сериями SHT1x и SHT3x, если подключены 2 датчика, или просто контролировать SHT1x

WeatherCloud

Вы можете связать метеостанцию с сетью Weather Cloud, используя эту опцию. Зайдите в Настройки на своих устройствах и выберите «Ссылка», он даст вам идентификатор и ключ, которые вы можете скопировать в базу данных.

WunderGround

Вы можете привязать метеостанцию к WunderGround, используя эту опцию.

Найдите идентификатор и ключ на моих устройствах и скопируйте их в базу данных.

· Спать

По умолчанию установлено значение 1, но его можно изменить на 0, чтобы включить спящий режим. В спящем режиме датчик дождя и анемометр не будут работать, поэтому их необходимо отключить от печатной платы.

Спящий режим при использовании от батареи продлится в среднем 6 месяцев без подзарядки батареи с помощью солнечной панели.

· UVIndex

Он содержит значение текущего UVindex.

· Ветер

Он содержит значения ветра, такие как градусы направления ветра, а также скорость ветра и порыв. Здесь можно настроить смещение, чтобы указывать правильное направление ветра. 0 градусов или 360 градусов должны указывать на север.

Шаг 6: Настройте ДИСПЛЕЙ УСТРОЙСТВА 3 (БОЛЬШЕ ФОТО ДОСТУПНО В GITHUB)

УСТРОЙСТВО 3 питается от одной батареи 18650, которую можно заряжать через USB, как показано на фотографии (фотография не представляет окончательный проект, а только прототип, внутри него будет правильная конструкция печатной платы). Маленький кружок. показывает датчик BME680.

Дисплей обновляется каждые 20 минут автоматически и каждые 1 час после полуночи и до 7 утра. Но его можно обновить вручную, нажав кнопку в правой части поля.

ПОСЛЕ ОБНОВЛЕНИЯ ТАКЖЕ ИЗМЕНИТСЯ ЯЗЫК, ВЫБРАННЫЙ В НАСТРОЙКАХ FIREBASE

После установки аккумулятора выполните те же процедуры, что и УСТРОЙСТВО 2, для подключения к Wi-Fi.

Название сети будет «LineaMeteoStazioneVisual».

Перед запуском аккумулятор должен быть достаточно заряжен.

Шаг 7: СОВМЕСТИМЫЕ ДАТЧИКИ (ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ НА GITHUB)

Температура / влажность ОСНОВНАЯ: Sensirion серии SHT3x. Точность см. В паспорте каждого

датчик.

 Температура / влажность ВТОРОЙ (может использоваться для температуры почвы и влажности): серии SHT1x и SHT7x Sensirion. Точность см. В паспорте каждого датчика.

 Температура, влажность, качество воздуха в помещении: BME680

 Давление: BMP180

 Датчик дождя: датчик дождя для каждого опрокидывающегося ведра, регулируемое разрешение. ПРИ ОТРЕГУЛИРОВАННОМ РАЗРЕШЕНИИ НА ИЗМЕНЕНИЕ НАСТРОЕК НА УСТРОЙСТВЕ МОЖЕТ ТРЕБУЕТСЯ ДО 3 ЧАСОВ 1. Это связано с тем, что устройство переходит в спящий режим каждые 3 часа для экономии энергии, если дождь не обнаруживается. Когда он проснется, он снова проверит настройки. Вы также можете выполнить сброс вручную, нажав кнопку сброса, как показано на фотографии ранее.

 Анемометр: Анемометр Дэвиса

 UVIndex: SI1145

Шаг 8: ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СОЛНЕЧНАЯ ПАНЕЛЬ (ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ НА GITHUB В РУКОВОДСТВЕ)

Потребление: Устройство 1 = 19 мА в среднем, если время загрузки составляет 90 секунд.

Устройство 3 = в среднем 2 мА, если всегда обновляется автоматически.

Батарея УСТРОЙСТВО 1: 3,7 В 21700 Литиевая батарея (рекомендуется 5000 мАч) (Автономность без солнца 8 дней *)

ВНИМАНИЕ: будьте осторожны с литиевой батареей, нагретой до высокой температуры (более 45С), всепогодный бокс нужно убрать в тень. Кроме того, если отрицательная температура -10C возникает часто или условия ниже 0 сохраняются в течение длительного времени, или возникает экстремально отрицательная температура (например, -20C), потребуется специальная батарея для низких температур. В этом случае потребуется доработка печатной платы для батареи 18650, устойчивой к холоду -40С, с меньшей емкостью (2900 мАч). Автономность без солнца составит 5 суток. * Без солнца означает полную темноту, легкий пасмурный день вовсе не означает отсутствие солнечной энергии, но его также нельзя считать солнечным днем.

 Батарея УСТРОЙСТВО 3: литиевая батарея 3,7 В 18650 (рекомендуется 3000 мАч) (автономность без подзарядки 6 недель)

 Солнечная панель 6-20 В (настоятельно рекомендуется 6 В)

Ватт в зависимости от вашего местоположения из Глобального солнечного атласа. При мощности менее 1500 кВтч / м2 метеостанция не может работать автономно. Если используется спящий режим, будет достаточно солнечной панели меньшего размера, меньше минимальной. (СМОТРЕТЬ ФОТО) СПРОСИТЕ, НУЖНА ЛИ ВАМ ФОРМУЛА ДЛЯ РАСЧЕТА РАЗМЕРА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ.

 Длина кабеля для серии SHT3x не должна превышать 3 м.

 Длина кабеля для серий SHT1x и SHT7x не должна превышать 10 м.

Шаг 9: УСТРАНЕНИЕ НЕПОЛАДОК И КОНТАКТЫ

Если одно из УСТРОЙСТВ не работает должным образом, потребуется СБРОС. Снимите разъем аккумулятора или извлеките аккумулятор и перезапустите устройство, если RESET не работает.

Для УСТРОЙСТВА 1 ВСЕГДА вставляйте сначала аккумулятор, а затем разъем солнечной панели.

 Если УСТРОЙСТВО 3 показывает 100% при подзарядке, это нормально, потому что на плате нет специальной микросхемы для состояния заряда, поэтому на нее влияет внутреннее сопротивление элемента.

 По другим вопросам, касающимся проблем, свяжитесь со мной.

КОНТАКТЫ Чтобы обсудить заказ метеостанции или источник материалов, напишите мне Eugenio [email protected]

Тематический форум LineaMeteo: Strumenti meteo:: Stazione Meteo Completa WiFi Con ESP8266 E ESP32 E Arduino! (lineameteo.it)