Ešte jedna meteorologická stanica (Y.A.W.S.): 18 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Tento projekt je mojím pohľadom na stále obľúbenejšiu meteorologickú stanicu. Môj je založený na ESP8266, OLED displeji s uhlopriečkou 0,96 palca a policovom senzore prostredia BME280. Meteorologické stanice sa zdajú byť veľmi obľúbeným projektom. Ten môj sa odlišuje od ostatných tým, že namiesto obľúbeného snímača teploty a vlhkosti DHT22 používa pole snímačov BME280. BME280 má snímač teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu. Využíva tiež rozhranie I2C. Použitý OLED displej s uhlopriečkou 0,96”je tiež I2C. Dá sa kúpiť buď I2C alebo SPI alebo oboje. Na zjednodušenie zapojenia som išiel s verziou I2C. S OLED displejom a BME280 s I2C a 3,3 V bolo veľmi jednoduché vytvoriť kábel „Y“na pripojenie oboch zariadení k ESP8266. Pri vývoji tohto projektu som na internete narazil na viacero projektov meteostaníc, ktoré používajú ESP8266, rovnaký OLED displej a BME280. Nejde teda o originálny nápad, ale je to originálna implementácia.

BME280 poskytuje údaje o vnútornom prostredí. Informácie o počasí vonku sú získané z OpenWeatherMap.org. Ak chcete získať prístup k údajom o počasí, budete sa musieť zaregistrovať na serveri OpenWeatherMap.org. Ponúkajú bezplatnú službu, ktorú som využil. Pokyny, ako získať kľúč, nájdete v kroku Ako získať kľúč OpenWeatherMap.

Na zisťovanie času v týždni a dňa v týždni sa používa časový server NTP.

Údaje o počasí, čase a prostredí sa zobrazujú na OLED displeji. Každá informácia má svoju vlastnú formátovanú obrazovku. Obrazovky sa zobrazia na päť sekúnd, potom sa prepnete na inú. Na server OpenWeatherMap.org sa pristupuje každých pätnásť minút, aby sa aktualizovali informácie o počasí. BME280 sa číta približne každých päťdesiatpäť sekúnd. Písmo použité na každej obrazovke sa automaticky upraví tak, aby zobrazovalo všetky informácie čo najväčším písmom.

ESP8266 je tiež nastavený ako webový server. K všetkým informáciám o počasí máte prístup pomocou prehliadača z telefónu, tabletu alebo počítača. Jedna zo zobrazených obrazoviek zobrazuje IP adresu webového servera.

ESP8266 sa dodáva v rôznych tvaroch a veľkostiach. Vyberám si súpravu GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2. Tento je plne kompatibilný so „štandardom“NodeMCU pre samostatné moduly ESP8266. Má integrovaný regulátor 3,3 V, CH340 ako most USB-to-Serial a obvod automatického resetovania NodeMCU. Môžete voľne používať akýkoľvek modul ESP8266-12, ktorý máte. Nezabudnite, že na jeho naprogramovanie budete možno musieť pridať regulátor 3,3 V alebo iné obvody. Jeden som tiež postavil pomocou Witty Cloud ESP8266. Umožnilo mi to zabaliť všetko do 1,5 palcovej kocky. Po naprogramovaní sa spodná doska mostíka USB odpojí. Do otvoru 3,3 V na doske Witty som pridal kolík záhlavia v pravom uhle. Postroj bol vyrobený z dvoch štyroch kolíkových mušlí, jednej dvoch kolíkových škrupín a dvoch jednopólových škrupín.

Na fotografii vyššie je doska, do ktorej je zapojený modul ESP8266, obvodová doska, ktorú som vyvinul ako oddeľovaciu dosku pre ESP8266 a ESP32. Bude akceptovať dosky ESP8266 s úzkym telom kompatibilné s NodeMCU, dosku Witty Cloud ESP8266 alebo dosku ESP32 od spoločnosti GEEKCREIT. Všetky dostupné piny GPIO sú pre ľahký prístup rozložené na hlavičky. Zistil som, že väčšina vývojových dosiek nemá nikdy dostatok energie a uzemňovacích kolíkov. Zakaždým, keď chcete pripojiť niečo, čo potrebujete, aspoň uzemňovací kolík a väčšinou kolík na napájanie zariadenia. Každý rad pinov GPIO je sprevádzaný napájacím kolíkom 3,3 V a uzemňovacím kolíkom. Používam rovnaké rozloženie, aké používa First Robotics, sila v strede. Páči sa mi toto rozloženie, pretože ak niečo zapojíte dozadu, neuvoľníte magický dym. Doska má niekoľko doplnkov, infračervený senzor, tlačidlový spínač a trojfarebnú LED diódu. Na prepojenie s ktoroukoľvek z týchto funkcií je možné použiť prepojky. Ak máte záujem o niektorú z týchto oddeľovacích dosiek ESPxx, kontaktujte ma.

Krok 1: Čo budete potrebovať:

1 - Doska snímača teploty, vlhkosti a tlaku BME280 I2C

Kúpil som si ten svoj na Ebay z Číny za približne 1,25 dolára s dovozom zadarmo. K dispozícii aj od spoločností Adafruit alebo Sparkfun

1 -.96”, 128x64, I2C OLED displej pomocou ovládača SSD1306

Kúpil som si ten svoj na Ebay z Číny za zhruba 4,00 dolára. Moja je biela. Môžete nájsť modrú a bielu s oblasťou žltej na vrchu. Niektoré sa predávajú ako SPI a I2C. Na zvolenie prevádzky I2C bude možno potrebné presunúť niektoré odpory. Dôležitou súčasťou je, že používa čip ovládača SD1306. K dispozícii aj od spoločnosti Adafruit.

1-NodeMCU ESP8266-12 s CH340

Môžete použiť ľubovoľný požadovaný modul ESP8266-12. Preferujem tie s mostíkom USB-to-Serial CH340. Pred niekoľkými rokmi sa objavili falošné mostíky FTDI a SI, takže už neverím ničomu inému ako CH340.

2 - DuPont 4 -kolíkové puzdrá s rozstupom 0,1 palca (2,54 mm)

2 - Dvojpólové puzdrá DuPont s 2 kolíkmi a priemerom 2,54 mm

12-Samičké krimpovanie DuPont na drôt 22-28 AWG

Dostal som svoje na Ebay. Môžete tiež použiť Molex alebo akúkoľvek inú značku. Krimpovacie kolíky alebo IDC Voľba je na vás. Dávajte si pozor, aby ste si do škrupín kúpili správne špendlíky. Nie sú kombinované. Môžete tiež len spájkovať vodiče k doskám a eliminovať konektory. Ak používate krimpovacie kolíky, budete potrebovať krimpovač. Nepokúšajte sa krimpovať pomocou klieští. To nefunguje.

1 - 5V, 1A minimálny nástenný napájací zdroj.

Sú lacné a dostupné na Ebay. Získajte jeden s konektorom micro USB alebo čokoľvek, čo sa hodí k vašej doske ESP8266.

Budete tiež potrebovať osem kusov drôtu 22-28 AWG, aby ste všetko spojili. Alebo to všetko môžete prepojiť s kusom dosky na perf. Je to na tebe

Priložil som obrázok toho, čo bolo použité na stavbu meteorologickej stanice pomocou Witty Cloud ESP8266. Jeden obrázok podrobne uvádza, kam pridať kolík záhlavia v pravom uhle na odber 3,3 V. Jedna z dvoch kolíkových škrupín je nahradená dvoma jednopólovými škrupinami. Uzemňovacie a 3,3V vodiče sú plnené do plášťov s jedným kolíkom.

Nasledujte tento odkaz a získajte súbory zdrojového kódu z úložiska GitHub; Meteorologická stanica ESP8266. Priečinok zip alebo klonovaný priečinok bude mať priečinok WeatherStation, ktorý obsahuje WeatherStation.ino a BME280.h. Toto sú súbory zdrojového kódu. Existuje aj niekoľko súborov pdf. Súbory pdf majú takmer rovnaké informácie ako tento návod.

Krok 2: Nástroje:

Po vyskúšaní mnohých značiek klieští som zistil, že japonský inžinier PA-21 alebo PA-09 funguje najlepšie na mužské a ženské krimpovacie kliešte DuPont. Je k dispozícii na Ebay alebo Amazon. Buď bude fungovať pre piny DuPont. PA-09 tiež urobí kolíky pre konektory JST bežne používané na batériách LiPo. Tu je odkaz na video o tom, ako používať tvarovacie lisy Engineer s krimpovacími prvkami DuPont; Ako používať drviče PA-21

Instructables nedávno absolvoval skvelý návod na používanie krimpovacích klieští Weierli Tools SN-28B s kolíkmi a mušľami DuPont. Môžete si ho pozrieť tu; Urobte si dobrý Dupont Pin-Crimp KAŽDÝ čas!

Krok 3: Vytvorte postroj:

Kľúčom k tomuto projektu je káblový zväzok. Je to základný štvorvodičový kábel „Y“. Hore je obrázok postroja, ktorý som vyrobil. OLED displej a pole senzorov BME280 majú rovnaký vývod. To znamená, že dve štyri kolíkové mušle sú po vložení zvlnených drôtov identické. Vytvoril som postroj s dvojito zvlnenými drôtmi, ktoré idú do dvoch dvoch kolíkových škrupín, ktoré sa pripevňujú k doske ESP8266. Namiesto toho ste sa mohli rozhodnúť vložiť dvojito zvlnené vodiče do jedného zo štyroch kolíkových puzdier, aby to vyzeralo ako reťazové spojenie. Buď bude fungovať.

1. Odstrihnite všetky drôty na dĺžku. Rád používam rôzne farby pre každý drôt; červená pre 3,3 V, čierna pre uzemnenie, žltá pre SCL a zelená pre SDA.
2. Odizolujte jeden koniec každého drôtu asi 0,1 palca.
3. Stočte pramene k sebe a pridajte ženský záhyb.
4. Akonáhle sú všetky drôty na jednom konci zvlnené, odizolujte všetky drôty asi 0,2 palca.
5. Twistujte pramene dvoch drôtov rovnakej farby dohromady.
6. Po skrútení orežte asi 0,1 palca a pridajte ženské krimpovanie.
7. Keď sú všetky páry drôtov zvlnené, je čas vložiť zvlnené konce do škrupín.
8. Dve štyri kolíkové mušle sú plnené zľava doprava červenou, čiernou, žltou, zelenou alebo 3,3 V, Gnd, SCL, SDA.
9. Jeden z dvoch kolíkových plášťov dostane červený a čierny vodič.
10. Ďalšie dva kolíkové puzdrá dostanú žltý a zelený vodič.

Krok 4: Tip:

Zistil som, že keď použijem drôt 28 AWG s krimpovacími kolíkmi, ktoré majú tendenciu spadnúť. Čo mám urobiť, aby som tomu zabránil, je odizolovať koniec drôtu dvakrát tak dlho, ako je obvyklé. Odkryte odkryté vodiče k sebe. Potom skrútený drôt preložte, aby sa hrúbka zdvojnásobila. Keď to teraz zalisujem, drôt je dostatočne hrubý, aby pevne držal.

Krok 5: Spojte to všetko dohromady:

1. Pripojte štyri kolíkové mušle k OLED displeju a doskám BME280.
2. Zarovnajte červený vodič s kolíkmi Vcc a 3V3.
3. Pripojte dva kolíky červeno/čierneho plášťa k páru pinov 3V3 (3,3 V) a GND na doske ESP8266. Na doske sú tri miesta, kde sú kolíky 3V3 a GND adjecentné. Vyhnite sa kolíkom Vin (5V) a GND, pretože tieto budú uvoľňovať magický dym z vašich dosiek OLED a BME280. Zaistite, aby bol červený vodič pripojený k kolíku 3V3.
4. Zapojte žlto/zelený dvojpólový plášť na D1 a D2 na doske ESP8266. Žltý vodič (SCL) by mal byť na D1.

Dôkladne skontrolujte svoje pripojenia. Ak všetko vyzerá dobre, ste pripravení zapnúť dosku ESP8266.

Krok 6: Ako získať kľúč OpenWeatherMap

Na získanie aktuálnych informácií o počasí budete potrebovať kľúč API na prístup na webovú stránku OpenWeatherMap.org. Nasledujúcich niekoľko krokov podrobne popisuje, ako sa zaregistrovať na serveri OpenWeatherMap.org a získať kľúč API.

Nasledujte tento odkaz na OpenWeatherMap.org.

Kliknite na API v strede hornej časti webovej stránky.

Krok 7: Ako získať kľúč OpenWeatherMap, prihláste sa na odber

Na ľavej strane v časti Aktuálne údaje o počasí kliknite na tlačidlo Prihlásiť sa na odber.

Krok 8: Ako získať kľúč OpenWeatherMap, získať kľúč API

Kliknite na položku Získať APIkey a začať v stĺpci Zadarmo.

Krok 9: Ako získať kľúč OpenWeatherMap, registrácia

Kliknite na tlačidlo Registrácia v časti Ako získať kľúč API (APPID).

Krok 10: Ako získať kľúč OpenWeatherMap, vytvoriť si účet

Vyplňte všetky polia. Po dokončení začiarknite políčko Súhlasím s podmienkami služby a zásadami ochrany osobných údajov. Potom kliknite na tlačidlo Vytvoriť účet.

Skontrolujte svoj e -mail, či neobsahuje správu od OpenWeatherMap.org. E -mail bude mať váš kľúč API. Na získanie aktuálneho počasia budete musieť skopírovať kľúč API do zdrojového kódu meteorologickej stanice.

Bezplatná služba OpenWeatherMap.org má určité obmedzenia. Hlavnou vecou je, že sa k nemu nemôžete dostať častejšie ako raz za desať minút. To by nemal byť problém, pretože počasie sa tak rýchlo nemení. Ostatné obmedzenia súvisia s dostupnými informáciami. Ktorékoľvek z platených predplatných poskytne podrobnejšie informácie o počasí.

Krok 11: Nastavte IDE Arduino:

Vývoj programu bol vykonaný pomocou Arduino IDE verzie 1.8.0. Tu si môžete stiahnuť najnovšie Arduino IDE; Arduino IDE. Webová stránka Arduino ponúka vynikajúce pokyny na inštaláciu a používanie IDE. Podporu pre ESP8266 je možné nainštalovať do Arduino IDE podľa pokynov uvedených v tomto odkaze: Doplnok ESP8266 pre Arduino. Na webovej stránke kliknite na tlačidlo „Klonovať alebo stiahnuť“a zvoľte „Stiahnuť zip“. Súbor ReadMe.md obsahuje pokyny, ako pridať podporu ESP8266 do IDE Arduino. Je to obyčajný textový súbor, ktorý môžete otvoriť v ľubovoľnom textovom editore.

Dosky ESP8266 sa dodávajú vo všetkých veľkostiach, tvaroch a používajú rôzne mostíky USB-to-Serial. Preferujem dosky, ktoré používajú mostíkový čip CH340. Pred niekoľkými rokmi FTDI, SI a ďalší unavili lacné klony, ktoré tvrdili, že sú ich súčasťami. Výrobcovia čipov zmenili svoj kód ovládača tak, aby pracoval iba s vlastnými originálnymi dielmi. Výsledkom bolo veľa frustrácie, pretože ľudia zistili, že mosty USB-Serial už nefungujú. Teraz niekoľko dní sa držím mostov USB-to-Serial na báze CH340, aby som sa vyhýbal nákupu dosiek, ktoré môžu alebo nemusia fungovať. V každom prípade budete musieť nájsť a nainštalovať správny ovládač premosťovacieho čipu použitého na vašej doske. Toto je odkaz na oficiálnu stránku pre ovládače CH340; CH341SER_EXE.

ESP8266 nemá vyhradený hardvér I2C. Všetky ovládače I2C pre ESP8266 sú založené na bitovom bingu. Jednou z lepších knižníc ESP8266 I2C je knižnica brzo_I2C. Bol napísaný v montážnom jazyku pre ESP8266, aby bol čo najrýchlejší. Zobrazovacia knižnica OLED, ktorú používam, používa knižnicu brzo_I2C. Pridal som kód na prístup k poli senzorov BME280 pomocou knižnice brzo_I2C.

Knižnicu OLED nájdete tu: Knižnica ESP8288-OLED-SSD1306.

Knižnicu brzo_I2C môžete získať tu: Knižnica Brzo_I2C.

Obe knižnice bude potrebné nainštalovať do vášho Arduino IDE. Web Arduino obsahuje pokyny na inštaláciu knižníc zip do IDE tu: Ako nainštalovať knižnice Zip.

Tip: Po inštalácii balíka dosiek ESP8266 a knižníc zatvorte Arduino IDE a znova ho otvorte. Tým sa zabezpečí, že dosky a knižnice ESP8266 sa zobrazia v IDE.

Krok 12: Vyberte si nástenku:

Otvorte Arduino IDE. Ak ste to ešte neurobili, nainštalujte doplnok ESP8266, knižnicu brzo_i2c a knižnicu ovládačov OLED.

Kliknite na „Nástroje“v hornom paneli s ponukami. Posuňte sa nadol v rozbaľovacej ponuke na miesto, kde je uvedené „Board:“. Posuňte sa do rozbaľovacej ponuky „Správca rady“a posuňte sa nadol na; „NodeMCU 1.0 (modul ESP-12E)“. Kliknutím naň ho vyberiete. Nechajte všetky ostatné nastavenia na predvolených hodnotách.

Krok 13: Vyberte sériový port:

Kliknite na „Nástroje“v hornom paneli s ponukami. Posuňte sa nadol v rozbaľovacej ponuke na miesto, kde je uvedené „Port“. Vyberte port, ktorý je vhodný pre váš počítač. Ak sa váš port nezobrazuje, buď je vaša doska zapojená, alebo ste nenačítali ovládač pre mostový čip, alebo nebola vaša doska zapojená, keď ste otvorili Arduino IDE. Jednoduchou opravou je zatvoriť Arduino IDE, zapojiť dosku, načítať všetky chýbajúce ovládače a potom znova otvoriť Arduino IDE.

Krok 14: WeatherStation.ino

Na získanie zdrojového kódu môžete použiť buď tlačidlá Prevziať vyššie, alebo kliknúť na tento odkaz na server GitHub; Meteorologická stanica ESP8266.

Súbory WeatherStation.ino a BME280.h musia byť v rovnakom priečinku. Názov priečinka sa musí zhodovať s názvom súboru.ino (bez prípony.ino). Toto je požiadavka Arduina.

Krok 15: Upravte WeatherStation.ino

Kliknite na „Súbor“v hornom paneli s ponukami. Kliknite na „Otvoriť“. V dialógovom okne Otvoriť súbor nájdite priečinok WeatherStation a vyberte ho. Mali by ste vidieť dve karty, jednu pre WeatherStation a jednu pre BME280.h. Ak nemáte obe karty, otvorili ste nesprávny priečinok alebo ste nesťahovali oba súbory alebo ste ich neuložili do správneho priečinka. Skúste to znova.

Budete musieť upraviť súbor WeatherStation.ino a pridať SSID a heslo pre vašu WiFi sieť. pozrite sa na riadok 62, kde nájdete nasledujúce;

// sem zadajte SSID a heslo pre vašu WiFi sieť

const char* ssid = "yourssid"; const char* heslo = "heslo";

Nahraďte „yourssid“SSID vašej siete WiFi.

Nahraďte „heslo“prístupovým kľúčom pre vašu sieť WiFi.

Budete tiež musieť pridať svoj kľúč OpenWeatherMap a PSČ, kde žijete. Pozrite sa na riadok 66, kde nájdete nasledujúce;

// sem vložte svoj kľúč OpenWeatherMap.com a PSČ

const char* owmkey = "yourkey"; const char* owmzip = "yourzip, country";

Nahraďte „svoj kľúč“kľúčom získaným z OpenWeatherMap.org.

Nahraďte „yourzip, country“PSČ a krajinu. Po vašom PSČ by mala nasledovať čiarka a vaša krajina („10001, my“).

Ďalej musíte nastaviť časové pásmo a povoliť/zakázať letný čas (DST). Pozrite sa na riadok 85, kde nájdete nasledujúce;

// Vrátený hrubý čas je v sekundách od roku 1970. Ak chcete upraviť odpočítanie časových pásiem

// rozdiel v sekundách pre vaše časové pásmo. Záporná hodnota // odpočíta čas, kladná hodnota pridá čas #definovať TZ_EASTERN -18000 // počet sekúnd za päť hodín #definovať TZ_CENTRAL -14400 // počet sekúnd za štyri hodiny #definovať TZ_MOUTAIN -10800 // počet sekúnd v tri hodiny #define TZ_PACIFIC -7200 // počet sekúnd za dve hodiny

// Upravte čas pre svoje časové pásmo zmenou TZ_EASTERN na jednu z ďalších hodnôt.

#define TIMEZONE TZ_EASTERN // zmeňte toto na svoje časové pásmo

Existuje skupina príkazov #define, ktoré definujú časový posun pre rôzne časové pásma. Ak tam je vaše časové pásmo, nahraďte „TZ_EASTERN“v definícii „TIMEZONE“. Ak vaše časové pásmo nie je v zozname, budete ho musieť vytvoriť. Server NTP udáva čas ako greenwichský stredný čas. Musíte prísť alebo odčítať určitý počet hodín (v sekundách), aby ste dorazili na miestny čas. Stačí skopírovať jeden z príkazov „#define TZ_XXX“a potom zmeniť názov a počet sekúnd. Potom zmeňte „TZ_EASTERN“na nové časové pásmo.

Musíte sa tiež rozhodnúť, či využijete letný čas alebo nie. Ak chcete deaktivovať DST, nahraďte „1“číslom „0“v nasledujúcom riadku;

#define DST 1 // nastavený na 0, aby sa deaktivoval letný čas

Ak je to povolené, DST automaticky posunie alebo spomalí čas o jednu hodinu, ak je to vhodné.

Krok 16: Nahrajte kód do svojho ESP8266

Kliknite na ikonu kruhovej šípky smerujúcej doprava, ktorá sa nachádza tesne pod položkou „Upraviť“v hornom paneli ponuky. Tým sa kód skompiluje a nahrá na vašu nástenku. Ak sa všetko skomplikuje a odovzdá správne, po niekoľkých sekundách by sa mal rozsvietiť OLED displej a mala by sa zobraziť správa o pripojení.

Krok 17: Ako zobraziť webovú stránku s údajmi o počasí

Na obrázku vyššie je webová stránka, ktorú používa meteorologická stanica. Prístup k nemu získate pomocou počítača, telefónu alebo tabletu. Jednoducho otvorte prehliadač a ako adresu URL zadajte IP adresu meteorologickej stanice. IP adresa meteorologickej stanice sa zobrazí na jednej z obrazoviek meteorologickej stanice. Informácie aktualizujte kliknutím na položku Obnoviť stránku.

Krok 18: Blahoželáme, ste hotoví

Toto je to. Teraz by ste mali mať funkčnú meteorologickú stanicu. Ďalším krokom by mohlo byť navrhnutie a výroba puzdra na umiestnenie meteorologickej stanice. Alebo možno chcete pridať niekoľko ďalších obrazoviek na zobrazenie vetra, chladu, rosného bodu, východu alebo západu slnka alebo grafu zmien barometrického tlaku alebo predpovedať počasie pomocou barometrického tlaku. Bavte sa a užívajte si.