Alternatívna meteorologická stanica: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Iná meteorologická stanica, áno, ale iného druhu!

Už som publikoval, pozri predchádzajúci článok, sondu, ktorá meria kvalitu ovzdušia.

Tu opísaná stanica obsahuje dodatky a úpravy.

Pridané funkcie:

• Meranie teploty, vlhkosti a atmosférického tlaku (modul BME280).
• Meranie množstva dažďa.

Zmeny oproti predchádzajúcemu projektu:

• Meranie napätia batérie.
• Kompaktné puzdro, ktoré zahŕňa všetky prvky.
• Zmeny v elektronickom diagrame.

Pripomienka cieľov:

• Minimalizujte spotrebu energie.
• Minimalizujte pripojenie Wifi. (30 s každých 30 minút).
• Utesnené prostredie.
• Automatické nabíjanie batérie.

Skutočná zvláštnosť spočíva v sonde, ktorá meria množstvo zrážok. Je založená na kapacitnom meraní.

Krok 1: Princíp kapacitného merania hladiny

Princíp kapacitného merania hladiny je založený na zmenách kapacity kondenzátora. Zostava sa skladá z kovovej trubice a izolovanej kovovej tyče umiestnenej v strede trubice.

Tyč a stena trubice tvoria kondenzátor, ktorého kapacita závisí od množstva vody v trubici: Vákuová trubica má nižšiu kapacitu a kapacita vody sa zvýši.

Elektronické zariadenie meria nárast kapacity a generuje napätie úmerné hladine vody.

Rq: Izolovaný prút neprechádza vodou žiadny prúd.

Vyhodnotenie zahrnutých premenných

Prijímacia plocha lievika je približne 28 cm2 (4,3 štvorcových palcov). Rúrka má asi 9 cm2 (1,4 štvorcových palcov). Pomer plôch je asi 3. Centimetr vody na lieviku naplní trubicu 3 cm. Toto násobenie poskytuje lepšiu presnosť. V prípade nášho namontovania je nameraná kapacita asi 100 pF.

Kalibrácia:

Po dokončení montáže pristúpime ku kalibrácii odmerkou. Na úrovni lievika budeme postupovať cm po cm. Upravíme R8 a R13 na kalibráciu minimálnej a maximálnej hodnoty. (pozri nasledujúci diagram)

Krok 2: Schéma montáže analógového indikátora hladiny vody

Tento vzor je inšpirovaný webom

Monostabilný je 555. Šírka impulzu 555 je úmerná hladine vody. R7 a C5 tvoria dolnopriepustný filter na vyhladenie hodnoty jednosmerného prúdu sledu impulzov.

Posun napätia na výstupe 555 je eliminovaný v diferenciálnom stupni tvorenom štvornásobným zosilňovačom LM324.

Stanica je napájaná 5 V a bol k nej pridaný menič napätia na výrobu 12V. To má zaistiť optimálnu činnosť indikátora hladiny. Výstupné napätie je upravené tak, aby na vstupe riadiacej dosky poskytovalo maximum 3,7V.

Krok 3: Schéma riadiaceho zariadenia

Zariadenie je ovládané mini ovládačom ESP8266 Wemos D1.

Podporuje stav batérie a vody:

Vstup A0 podporuje až 3,3V. Striedavo sa používa na meranie napätí.

Pre batériu aktiváciou portu GPIO2 (D4).

Na hladinu vody aktiváciou portu GPIO14 (D5). Aktivácia tohto portu napája kapacitný merací stupeň. Toto má obmedziť spotrebu energie.

Meranie kvality vzduchu sa vykonáva napájaním modulu SDS011 GPIO15 (D8). Položka GPIO12 (D6) číta sériové údaje. Súčasne je modul BME280 pod napätím. Komunikácia prebieha pomocou GPIO4 a GPIO5 (D1, D2), aby sa obnovila teplota, vlhkosť a atmosférický tlak.

Nakoniec solenoidový ventil, ktorý na konci dňa vypustí potrubie, aktivuje GPIO13 (D7).

Ovládač je naprogramovaný pomocou programu EspEasy podľa nasledujúceho kódu.

Krok 4: ESPEASY pravidlo

v systéme#Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

časovač Nastavený, 1, 20

nechajme, 1, 0

endon

V systéme#Wake urobte

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

časovač Nastavený, 1, 20

nechajme, 1, 0

endon

na Wifi#Odpojené do

ak [VAR#2] = 0

nechajme, 2, 1

nechajme, 3, 180

koniec Ak

endon

na Wifi#Pripojené do

// upozornenie 1, system_is_started

nechajme, 2, 0

nech je 3, 1800

endon

Na SDS011#PM10 urobte

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]

endon

Podľa pravidiel#Časovač = 1 do // Úroveň batérie

nechajme, 1, [TENS#A0]

nechajme, 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 // vypnite zachytávanie napätia batérie

gpio, 14, 0 // zapnite snímanie hladiny vody

časovač Nastavený, 2, 10

endon

Podľa pravidiel#Časovač = 2 do // hladina vody

nechajme, 1, [TENS#A0]

poďme, 1, [VAR#1] -60

ak %v1 %<0

nechajme, 1, 0

inak

nechajte, 1, [VAR#1]*0,0625

koniec Ak

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

gpio, 14, 1 // vypnite snímanie hladiny vody

časovač Nastavený, 3, 5

endon

Podľa pravidiel#Časovač = 3 do // čistenie vody

ak %syshour %= 23 // 23h

ak %sysmin %> = 30 //> 30 min

oznámiť 1, ekologické

gpio, 15, 0 // vypnite SDS

gpio, 13, 0 // zapnite vypúšťací ventil

Časovač Nastavený, 4, 240

inak

TimerSet, 4, 5

koniec Ak

inak

časový spínač, 4, 5

koniec Ak

endon

Podľa pravidiel#Časovač = 4 do // je čas zaspať

gpio, 13, 1 // vypnite vypúšťací ventil

hlboký spánok, %v3 %

endon

Krok 5: Usporiadanie komponentov v trubici z PVC

Kapacitná sonda, aj keď nie je zložitá, si zaslúži pozornosť, pretože jej povrchovú úpravu a úpravu bude potrebné ošetriť.

Riadiace dosky a sonda SDS011 sú namontované na podpere, aby sa uľahčilo ich zavedenie do PVC trubice.

Záver:

Táto zostava, rovnako ako predchádzajúca, nepredstavuje žiadne zvláštne ťažkosti pre ľudí so znalosťou softvéru Domoticz a ESPEasy.

Dokáže efektívne merať

• Prítomnosť jemných častíc,
• Atmosferický tlak,
• Úroveň vlhkosti,
• Teplota,
• Výška dažďa,

A to blízko vášho domova.

Projekt prináša aj technické nápady:

Ovládanie výkonu jazýčkovým relé, tranzistorom PNP alebo MOSFET. Použitie GPIO2 a GPIO15. Použitie portu A0 multiplexovaním. Programovanie (pravidlo) regulátora ESP8266.

Projekt bol tiež uverejnený na https://dangasdiy.top/ (viacjazyčný)