Альтернативная метеостанция: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Еще одна метеостанция, да, но другого типа!

Я уже публиковал, см. Предыдущую статью, зонд, измеряющий качество воздуха.

Описываемая здесь станция включает дополнения и модификации.

Добавленные возможности:

• Измерение температуры, влажности и атмосферного давления (модуль BME280).
• Измерение количества дождя.

Отличия от предыдущего проекта:

• Измерение напряжения АКБ.
• Компактный корпус, вмещающий в себя все элементы.
• Изменения в электронной схеме.

Напоминание о целях:

• Минимизируйте потребление энергии.
• Сверните соединение Wi-Fi. (30 секунд каждые 30 минут).
• Герметичная среда.
• Автоматическая зарядка аккумулятора.

Настоящая особенность заключается в датчике, который измеряет количество дождя. Он основан на емкостном измерении.

Шаг 1: Принцип емкостного измерения уровня

Принцип емкостного измерения уровня основан на изменении емкости конденсатора. Узел состоит из металлической трубки и изолированного металлического стержня, размещенного в центре трубки.

Стержень и стенка трубки образуют конденсатор, емкость которого зависит от количества воды в трубке: вакуумная трубка имеет меньшую емкость, а с водой емкость увеличивается.

Электронное устройство измеряет увеличение емкости и генерирует напряжение, пропорциональное уровню воды.

Rq: Изолированный стержень не пересекает воду.

Оценка задействованных переменных

Приемная поверхность воронки составляет примерно 28 см2 (4,3 кв. Дюйма). Площадь трубки составляет около 9 см2 (1,4 кв. Дюйма). Соотношение площадей составляет около 3. Таким образом, сантиметр воды на воронке заполнит трубку на 3 см. Это умножение обеспечивает лучшую точность. В случае нашей установки измеренная емкость составляет около 100 пФ.

Калибровка:

Как только сборка будет завершена, приступим к калибровке с мерным стаканом. Будем продвигаться см на см на уровне воронки. Мы настроим R8 и R13, чтобы откалибровать минимальное и максимальное значение. (см. следующую схему)

Шаг 2: Схема установки аналогового индикатора уровня воды

Этот шаблон вдохновлен сайтом

Моностабильный - это 555. Ширина импульса 555 пропорциональна уровню воды. R7 и C5 образуют фильтр нижних частот для сглаживания значения постоянного тока последовательности импульсов.

Смещение напряжения на выходе 555 устраняется в дифференциальном каскаде, образованном счетверенным усилителем LM324.

Станция питалась от 5В, преобразователь напряжения был добавлен для выработки 12В. Это необходимо для обеспечения оптимальной работы индикатора уровня. Выходное напряжение регулируется таким образом, чтобы на входе платы управления было максимум 3,7 В.

Шаг 3: Схема рулевого оборудования

Устройство управляется мини-контроллером ESP8266 Wemos D1.

Поддерживает уровень заряда аккумулятора и воды:

Вход A0 поддерживает напряжение до 3,3 В. Он используется поочередно для измерения напряжений.

Для аккумулятора, активировав порт GPIO2 (D4).

Для уровня воды путем активации порта GPIO14 (D5). Активация этого порта активирует емкостной измерительный каскад. Это необходимо для ограничения энергопотребления.

Измерение качества воздуха осуществляется путем подачи питания на модуль с помощью SDS011 GPIO15 (D8). Запись GPIO12 (D6) считывает последовательные данные. В то же время модуль BME280 находится под напряжением. Связь осуществляется через GPIO4 и GPIO5 (D1, D2) для восстановления температуры, влажности и атмосферного давления.

Наконец, электромагнитный клапан, который будет сливать воду из трубы в конце дня, активируется GPIO13 (D7).

Контроллер программируется с помощью EspEasy с помощью следующего кода.

Шаг 4: Правило ESPEASY

в системе # Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

пусть, 1, 0

заканчивается в

В системе # Пробуждение сделать

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

пусть, 1, 0

заканчивается в

по Wi-Fi # Отключено делать

если [VAR # 2] = 0

пусть, 2, 1

пусть, 3, 180

endif

заканчивается в

по Wi-Fi # Подключено делать

// уведомить 1, system_is_started

пусть, 2, 0

пусть, 3, 1800

заканчивается в

На SDS011 # PM10 делаем

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=76&nvalue=0&svalue=%rssi%

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=63&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM10]

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=62&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM25]

заканчивается в

По правилам # Timer = 1 do // Уровень заряда батареи

пусть, 1, [TENS # A0]

let, 1, [VAR # 1] * 0,004

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=60&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 2, 1 // отключаем захват напряжения батареи

gpio, 14, 0 // включить захват уровня воды

timerSet, 2, 10

заканчивается в

По правилам # Timer = 2 do // уровень воды

пусть, 1, [TENS # A0]

пусть, 1, [VAR # 1] -60

если% v1% <0

пусть, 1, 0

еще

пусть, 1, [VAR # 1] * 0,0625

endif

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=68&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 14, 1 // отключаем захват уровня воды

timerSet, 3, 5

заканчивается в

По правилам # Timer = 3 делать // промывать воду

если% syshour% = 23 // 23ч

если% sysmin%> = 30 //> 30 мин.

уведомить 1, экоулемент

gpio, 15, 0 // выключить SDS

gpio, 13, 0 // включить сливной вентиль

timerSet, 4, 240

еще

timerSet, 4, 5

endif

еще

timerSet, 4, 5

endif

заканчивается в

По правилам # Timer = 4 делать // пора спать

gpio, 13, 1 // выключить сливной вентиль

глубокий сон,% v3%

заканчивается в

Шаг 5: Расположение компонентов в трубке из ПВХ

Емкостный зонд, даже если он несложный, заслуживает внимания, потому что его отделка и его настройка должны быть обработаны.

Платы управления и зонд SDS011 устанавливаются на опоре, чтобы облегчить их введение в трубку из ПВХ.

Заключение:

Эта сборка, как и предыдущая, не представляет особой сложности для людей со знанием программного обеспечения Domoticz и ESPEasy.

Он может эффективно измерять

• Наличие мелких частиц,
• Атмосферное давление,
• Уровень влажности,
• Температура,
• Высота дождя,

И это недалеко от вашего дома.

Есть в проекте и технические идеи:

Управление мощностью с помощью герконового реле, PNP или MOSFET-транзистора. Использование GPIO2 и GPIO15. Использование порта A0 путем мультиплексирования. Программирование (Правило) контроллера ESP8266.

Проект также опубликован на https://dangasdiy.top/ (многоязычный)