Még egy időjárási állomás (Y.A.W.S.): 18 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ez a projekt az én véleményem az egyre népszerűbb meteorológiai állomásról. Az enyém egy ESP8266, egy.96”-os OLED kijelzőn és egy BME280 környezeti érzékelő tömbön alapul. A meteorológiai állomások nagyon népszerű projektnek tűnnek. Az enyém megkülönbözteti magát a többitől, ha a népszerű DHT22 hőmérséklet- és páratartalom -érzékelő helyett BME280 érzékelő tömböt használ. A BME280 rendelkezik hőmérséklet-, páratartalom- és légnyomás -érzékelővel. Az I2C interfészt is használja. A.96”-os OLED kijelző szintén I2C. Megvásárolható I2C vagy SPI, vagy mindkettő formájában. Az I2C verzióval mentem, hogy egyszerűsítsem a kábelezést. Mind az OLED kijelzővel, mind az I2C -t és 3.3 V -ot használó BME280 -mal nagyon könnyű volt Y -kábelt készíteni mindkét eszköz csatlakoztatásához az ESP8266 -hoz. Ennek a projektnek a kidolgozása során több időjárás állomás -projektre bukkantam az interneten, amelyek ESP8266 -ot, ugyanazt az OLED kijelzőt és a BME280 -at használják. Ez tehát nem eredeti ötlet, hanem eredeti megvalósítás.

A BME280 belső környezeti adatokat szolgáltat. A külső időjárási információkat az OpenWeatherMap.org webhelyről szerezheti be. Az időjárási adatok eléréséhez szükséges kulcs megszerzéséhez regisztrálnia kell az OpenWeatherMap.org webhelyre. Ingyenes szolgáltatást kínálnak, ezt használtam. Lásd az OpenWeatherMap kulcs beszerzése című lépést a kulcs beszerzésével kapcsolatban.

NTP időszervert használnak a napszak és a hét napjának lekérésére.

Az időjárás, az idő és a környezeti adatok megjelennek az OLED kijelzőn. Minden információnak saját formázott képernyője van. A képernyők öt másodpercig jelennek meg, mielőtt másikra váltanak. Az OpenWeatherMap.org tizenöt percenként érhető el, hogy frissítse az időjárási információkat. A BME280-at körülbelül ötvenöt másodpercenként olvassák le. Az egyes képernyőkön használt betűtípus automatikusan beállításra kerül, hogy az összes információt a lehető legnagyobb betűtípussal jelenítse meg.

Az ESP8266 webszerverként is be van állítva. Az összes időjárási információ elérhető a telefon, a számítógép táblagépének böngészőjével. Az egyik megjelenített képernyő a webszerver IP -címét mutatja.

Az ESP8266 többféle formában és méretben kapható. A GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2 eszközt választom. Ez teljesen kompatibilis a NodeMCU „szabványával” az ESP8266 önálló modulokhoz. Beépített 3.3V-os szabályozóval, CH340-vel USB-soros hídként és NodeMCU automatikus visszaállítási áramkörrel rendelkezik. Bármilyen ESP8266-12 modult szabadon használhat. Ne feledje, hogy szükség lehet egy 3,3 V -os szabályozó vagy más áramkörök hozzáadására a programozáshoz. Én is építettem egyet Witty Cloud ESP8266 segítségével. Lehetővé tette, hogy mindent egy 1,5 hüvelykes kockába csomagoljak. Programozás után leválasztják az alsó USB -hídlapot. Hozzáadtam egy derékszögű fejlécet a Witty tábla 3,3 V -os lyukához. A heveder két négy tűs héjból, egy két tűs héjból és két egy tűs héjból készült.

A fenti képen az ESP8266 modulhoz csatlakoztatott áramkör egy olyan áramköri kártya, amelyet az ESP8266 és az ESP32 törőlapjaként fejlesztettem ki. Elfogadja a NodeMCU kompatibilis, keskeny testű ESP8266 táblákat, a The Witty Cloud ESP8266 kártyát vagy a GEEKCREIT ESP32 kártyáját. A rendelkezésre álló GPIO csapok fejrészekre vannak osztva a könnyű hozzáférés érdekében. Azt tapasztaltam, hogy a legtöbb fejlesztőpanelnek soha nincs elegendő teljesítménye és földelt csapjai. Minden alkalommal, amikor valamit csatlakoztatni szeretne, legalább egy földelt tüskére és legtöbbször egy tűre van szüksége az eszköz áramellátásához. A GPIO csapok minden sorát 3,3 V -os táp és egy földelt tű kíséri. Ugyanazt az elrendezést használom, mint a First Robotics, közepén az erő. Szeretem ezt az elrendezést, mert ha valamit visszafelé csatlakoztat, akkor nem szabadul fel a varázslatos füst. A tábla pár extrával, infravörös érzékelővel, nyomógombos kapcsolóval és háromszínű LED-del rendelkezik. Az áthidalók ezen szolgáltatások bármelyikéhez csatlakozhatnak. Ha felkeltette érdeklődését az egyik ilyen ESPxx töréspanel, akkor vegye fel velem a kapcsolatot.

1. lépés: Amire szüksége lesz:

1 - BME280 I2C Hőmérséklet-, páratartalom- és nyomásérzékelő panel

Az enyémet az Ebay -en vásároltam Kínából 1,25 dollár körül, ingyenes szállítással. Az Adafruit vagy a Sparkfun is kapható

1 -.96”, 128x64, I2C OLED kijelző SSD1306 illesztőprogram használatával

Az enyémet az Ebay -en vásároltam Kínából 4,00 dollár körül. Az enyém fehér. Kék -fehér színű, tetején sárga terület található. Néhányat SPI és I2C néven értékesítenek. Előfordulhat, hogy néhány ellenállást át kell helyeznie az I2C működésének kiválasztásához. A fontos rész az, hogy az SD1306 illesztőprogram -chipet használja. Kapható az Adafruit -tól is.

1-NodeMCU ESP8266-12 CH340-el

Bármilyen ESP8266-12 modult használhat. Inkább azokat, amelyek a CH340 USB-soros híddal rendelkeznek. Néhány éve kiütés volt a hamis FTDI és SI bridge chipekben, így már nem bízom másban, mint a CH340 -ben.

2 - DuPont 4 tűs, 0,1 hüvelykes (2,54 mm) pálya

2 - DuPont 2 tűs, 0,1 hüvelykes (2,54 mm) osztású héjak

12-DuPont női krimpek 22-28 awg huzalhoz

Az enyémet az Ebay -en kapom. Használhatja a Molex -et vagy bármely más márkát is. Krimpelt csapok vagy IDC A választás az Öné. Ügyeljen arra, hogy a kagylóhoz megfelelő csapokat vásároljon. Nem keverednek egymással. Azt is csak forrasztani a vezetékek a táblák, és távolítsa el a csatlakozókat. Ha a préselt csapokat használja, akkor egy krimpelőre lesz szüksége. Ne próbálja meg préselni fogóval. Ez nem működik.

1 - 5V, 1A minimális fali tápegység.

Ezek olcsók és elérhetőek az Ebay -en. Szerezzen be egyet mikro USB -csatlakozóval, vagy bármi mással az ESP8266 kártyával.

Nyolc darab 22-28 awg vezetékre is szüksége lesz, hogy mindent összekapcsoljon. Vagy az egészet egy huzallapra kell kötni. Rajtad múlik.

Mellékeltem egy képet arról, hogy mit használtak az időjárás -állomás építéséhez a Witty Cloud ESP8266 segítségével. Az egyik kép részletezi, hogy hol kell hozzáadni derékszögű fejlécet a 3.3V -os pickuphoz. A két tüskés héj közül az egyiket két egy tűs héj váltja fel. A földelt és a 3,3 V -os vezetékek az egy tűs héjakba vannak tömve.

Kövesse ezt a linket a forráskódfájlok letöltéséhez a GitHub adattárból; ESP8266-Weather-Station. A zip vagy klónozott mappa WeatherStation mappát tartalmaz, amely a WeatherStation.ino és a BME280.h fájlokat tartalmazza. Ezek a forráskód fájlok. Több pdf fájl is van. A pdf fájlok nagyjából ugyanazokat az információkat tartalmazzák, mint ez az utasítás.

2. lépés: Eszközök:

Miután számos márkás krimpelőt kipróbáltam, rájöttem, hogy a japán PA-21 vagy PA-09 mérnök a legjobban működik a DuPont férfi és női krimpeknél. Elérhető az Ebay -en vagy az Amazon -on. Bármelyik működik a DuPont csapoknál. A PA-09 a LiPo akkumulátorokon általánosan használt JST csatlakozók csapjait is elvégzi. Itt van egy link egy videóra, amely bemutatja, hogyan kell használni az Engineer krimpelőket DuPont krimpekkel; Hogyan kell használni a PA-21 Crimpers-t

Az Instructables nemrégiben remek oktatóanyagot kapott a Weierli Tools SN-28B krimpelőgépek DuPont csapokkal és héjakkal történő használatáról. Itt megtekintheti; Készítsen minden alkalommal jó Dupont Pin-Crimp-et!

3. lépés: Készítse el a hevedert:

Ennek a projektnek a kulcsa a kábelköteg. Ez egy alapvető négyvezetékes „Y” kábel. Fentebb az általam készített hám képe. Az OLED kijelző és a BME280 szenzor tömb azonos kimenettel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a két négycsapos héj azonos a hullámosított vezetékek behelyezése után. A kábelköteget úgy készítettem el, hogy a dupla krimpelt vezetékek bementek az ESP8266 táblához rögzített két tűs héjba. Ehelyett úgy döntött, hogy a dupla krimpelt vezetékeket a négy tüskés héj egyikébe illeszti, így olyan, mint egy százszorszép lánc. Mindegyik működni fog.

1. Vágja le az összes vezetéket hosszúra. Szeretek különböző színeket használni minden vezetékhez; piros a 3.3V -hoz, fekete a földhöz, sárga az SCL -hez és zöld az SDA -hoz.
2. Csíkja ki minden huzal egyik végét körülbelül 0,1 hüvelykre.
3. Csavarja össze a szálakat, és adjon hozzá egy női krimpelést.
4. Miután az összes vezeték egyik végén krimpelt, csupaszítsa le az összes vezetéket kb.
5. Csavarja össze két azonos színű huzal szálát.
6. Ha megcsavarták, vágja le körülbelül 0,1 hüvelykre, és adjon hozzá egy női krimpelést.
7. Amikor az összes huzalpár össze van préselve, ideje behelyezni a préselt végeket a héjakba.
8. A két négy tűs héj balról jobbra van töltve, piros, fekete, sárga, zöld vagy 3,3 V, Gnd, SCL, SDA.
9. A két tűs héj egyike megkapja a piros és a fekete vezetékeket.
10. A másik két tűs héj a sárga és a zöld vezetéket kapja.

4. lépés: Tipp:

Azt tapasztaltam, hogy amikor 28 awg drótot használok a préselt csapokkal, azok leesnek. Ennek megakadályozása érdekében a drót végét kétszer hosszabb ideig kell lehúznom, mint általában. Csavarja össze a szabad vezetékeket. Ezután hajtsa át a sodrott huzalt a duplájára. Most, amikor összenyomom, a drót elég vastag ahhoz, hogy szorosan tartsa.

5. lépés: Csatlakoztassa az összeset egymáshoz:

1. Csatlakoztassa a négy tűs héjat az OLED kijelzőhöz és a BME280 kártyákhoz.
2. Igazítsa a piros vezetéket a Vcc és 3V3 csapokhoz.
3. Csatlakoztassa a két tűs piros/fekete burkolatot egy pár 3V3 (3.3V) és GND csaphoz az ESP8266 táblán. A táblán három hely van, ahol a 3V3 és a GND csapok egymás mellett vannak. Kerülje a Vin (5V) és GND csapokat, mivel ezek felszabadítják a varázslatos füstöt az OLED és a BME280 táblákról. Győződjön meg arról, hogy a piros vezeték a 3V3 -as csatlakozóhoz van csatlakoztatva.
4. Csatlakoztassa a sárga/zöld két tűs héjat az ESP8266 táblán lévő D1 és D2 csatlakozóhoz. A sárga vezetéknek (SCL) a D1 -en kell lennie.

Ellenőrizze kétszer a kapcsolatokat. Ha minden jól néz ki, akkor készen áll az ESP8266 kártya bekapcsolására.

6. lépés: Az OpenWeatherMap kulcs beszerzése

Az OpenWeatherMap.org webhely eléréséhez API kulcsra lesz szüksége az aktuális időjárási információk megszerzéséhez. A következő néhány lépés részletesen bemutatja, hogyan kell regisztrálni az OpenWeatherMap.org -ra, és megkapni az API -kulcsot.

Kövesse ezt a linket az OpenWeatherMap.org webhelyre.

Kattintson az API -ra a weboldal teteje közepének közelében.

7. lépés: OpenWeatherMap kulcs beszerzése, előfizetés

A bal oldalon az Aktuális időjárási adatok alatt kattintson a Feliratkozás gombra.

8. lépés: OpenWeatherMap kulcs beszerzése, API kulcs beszerzése

Kattintson az Ingyenes oszlopban az API kulcs beszerzése és indítása elemre.

9. lépés: OpenWeatherMap kulcs beszerzése, regisztráció

Kattintson a Regisztráció gombra az API -kulcs (APPID) beszerzése alatt.

10. lépés: OpenWeatherMap kulcs beszerzése, fiók létrehozása

Töltse ki az összes mezőt. Ha végzett, jelölje be az Elfogadom az Általános Szerződési Feltételeket és az Adatvédelmi irányelveket jelölőnégyzetet. Ezután kattintson a Fiók létrehozása gombra.

Ellenőrizze e -mailjében, hogy nem érkezett -e üzenet az OpenWeatherMap.org webhelyről. Az e -mail tartalmazza az API kulcsát. Az aktuális időjárás megszerzéséhez be kell másolnia az API -kulcsot a Weather Station forráskódjába.

Az OpenWeatherMap.org ingyenes szolgáltatásnak vannak bizonyos korlátai. A legfontosabb az, hogy tíz percenként nem férhet hozzá gyakrabban. Ez nem jelenthet problémát, mert az időjárás nem változik ilyen gyorsan. A többi korlátozás a rendelkezésre álló információkhoz kapcsolódik. A fizetett előfizetések bármelyike részletesebb időjárási információkat tartalmaz.

11. lépés: Az Arduino IDE beállítása:

A program fejlesztése az Arduino IDE 1.8.0 verziójával történt. A legújabb Arduino IDE -t innen töltheti le; Arduino IDE. Az Arduino webhely kiváló útmutatást nyújt az IDE telepítéséhez és használatához. Az ESP8266 támogatása telepíthető az Arduino IDE -be az alábbi link segítségével: ESP8266 Addon to Arduino. A weboldalon kattintson a „Klón vagy letöltés” gombra, és válassza a „Zip letöltése” lehetőséget. A ReadMe.md fájl utasításokat tartalmaz az ESP8266 támogatás hozzáadására az Arduino IDE -hez. Ez egy egyszerű szöveges fájl, amelyet bármilyen szövegszerkesztővel megnyithat.

Az ESP8266 táblák minden méretben és formában megtalálhatók, és különböző USB-soros híd chipeket használnak. Inkább a CH340 híd chipet használó táblákat részesítem előnyben. Néhány évvel ezelőtt az FTDI, az SI és mások belefáradtak az olcsó klónokba, amelyek azt állították, hogy részei. A chipgyártók megváltoztatták illesztőprogramkódjukat, hogy csak saját eredeti alkatrészeikkel dolgozzanak. Ez sok csalódást okozott, mivel az emberek felfedezték, hogy az USB-soros hidak már nem működnek. Mostanában csak ragaszkodom a CH340 alapú USB-soros hidakhoz, hogy elkerüljem a működőképes vagy nem működő lapok vásárlását. Mindenesetre meg kell találnia és telepítenie kell a megfelelő illesztőprogramot a táblán használt bridge chiphez. Ez egy link a CH340 illesztőprogramok hivatalos webhelyére; CH341SER_EXE.

Az ESP8266 nem rendelkezik dedikált I2C hardverrel. Az ESP8266 összes I2C illesztőprogramja bitütközésen alapul. Az egyik jobb ESP8266 I2C könyvtár a brzo_I2C könyvtár. Összeszerelési nyelven írták az ESP8266 -hoz, hogy a lehető leggyorsabb legyen. Az általam használt OLED kijelzőkönyvtár a brzo_I2C könyvtárat használja. Kódot adtam hozzá a BME280 érzékelő tömb eléréséhez a brzo_I2C könyvtár használatával.

Az OLED könyvtárat itt szerezheti be: ESP8288-OLED-SSD1306 Library.

A brzo_I2C könyvtárat itt szerezheti be: Brzo_I2C Library.

Mindkét könyvtárat telepíteni kell az Arduino IDE -be. Az Arduino webhelyen itt talál útmutatást a zip könyvtárak IDE -be történő telepítéséhez: A Zip könyvtárak telepítése.

Tipp: Az ESP8266 táblák csomag és a könyvtárak telepítése után zárja be az Arduino IDE-t, és nyissa meg újra. Ez biztosítja, hogy az ESP8266 táblák és könyvtárak megjelenjenek az IDE -ben.

12. lépés: Válassza ki a táblát:

Nyissa meg az Arduino IDE -t. Ha még nem tette meg, telepítse az ESP8266 kiegészítőt, a brzo_i2c könyvtárat és az OLED illesztőprogram -könyvtárat.

Kattintson a felső menüsor "Eszközök" elemére. Görgessen lefelé a legördülő menüben, ahol a "Board:" felirat olvasható. Csúsztassa a "Board Manager" legördülő menüre, és görgessen lefelé; "NodeMCU 1.0 (ESP-12E modul)". Kattintson rá a kiválasztásához. Hagyja az összes többi beállítást az alapértelmezett értéken.

13. lépés: Válassza ki a soros portot:

Kattintson a felső menüsor "Eszközök" elemére. Görgessen lefelé a legördülő menüben, ahol a "Port" felirat látható. Válassza ki a számítógépének megfelelő portot. Ha a portja nem jelenik meg, vagy a tábla nincs bedugva, vagy nem töltötte be az illesztőprogramot a híd chiphez, vagy a tábla nem volt bedugva az Arduino IDE megnyitásakor. Egyszerű megoldás az Arduino IDE bezárása, a tábla csatlakoztatása, a hiányzó illesztőprogramok betöltése, majd az Arduino IDE újbóli megnyitása.

14. lépés: WeatherStation.ino

A forráskód beszerzéséhez használhatja a fenti Letöltés gombokat, vagy kövesse ezt a linket a GitHub -hoz; ESP8266-Weather-Station.

A WeatherStation.ino és a BME280.h fájloknak ugyanabban a mappában kell lenniük. A mappa nevének meg kell egyeznie az.ino fájl nevével (.ino kiterjesztés nélkül). Ez egy Arduino követelmény.

15. lépés: A WeatherStation.ino szerkesztése

Kattintson a "Fájl" gombra a felső menüsorban. Kattintson a "Megnyitás" gombra. A Fájl megnyitása párbeszédpanelen keresse meg a WeatherStation mappát, és válassza ki. Két lapot kell látnia, az egyik a WeatherStation és a BME280.h lapokat. Ha nincs mindkét lapja, akkor rossz mappát nyitott meg, vagy nem töltötte le mindkét fájlt, vagy nem a megfelelő mappába mentette őket. Próbáld újra.

A WiFi -hálózat SSID -jének és jelszavának hozzáadásához szerkesztenie kell a WeatherStation.ino fájlt. nézzen körül a 62. sorban a következőkért;

// tegye ide a WiFi hálózat SSID -jét és jelszavát

const char* ssid = "tied"; const char* password = "jelszó";

Cserélje le a „yourssid” értéket a WiFi hálózat SSID azonosítójával.

Cserélje ki a "jelszót" a WiFi hálózat jelszavával.

Hozzá kell adnia az OpenWeatherMap kulcsot és az irányítószámot is, ahol él. Nézzen körül a 66. sorban a következőkért;

// ide tegye az OpenWeatherMap.com kulcsot és az irányítószámot

const char* owmkey = "a kulcsod"; const char* owmzip = "saját zip, ország";

Cserélje ki a "yourkey" kulcsot az OpenWeatherMap.org webhelyről.

Cserélje le a "yourzip, country" szót az irányítószámával és országával. Az irányítószámot vessző és az ország követi ("10001, us").

Ezután be kell állítania az időzónát, és engedélyeznie/letiltania a nyári időszámítást (DST). Nézzen körül a 85. sorban a következőkért;

// A nyers idő 1970 óta másodpercben van megadva. Az időzónák beállításához kivonni

// az időzóna másodperceinek különbsége. A negatív érték // kivonja az időt, a pozitív érték időt ad hozzá #define TZ_EASTERN -18000 // másodpercek száma öt óra alatt #define TZ_CENTRAL -14400 // másodpercek száma négy óra alatt #define TZ_MOUTAIN -10800 // másodpercek száma három óra #define TZ_PACIFIC -7200 // másodpercek száma két óra alatt

// Állítsa be az időt az időzónához úgy, hogy a TZ_EASTERN értéket egy másik értékre módosítja.

#define TIMEZONE TZ_EASTERN // módosítsa ezt az időzónára

Van egy #define utasítás, amely meghatározza az időeltolódást a különböző időzónákhoz. Ha az időzónája ott van, akkor cserélje ki a "TZ_EASTERN" -t a "TIMEZONE" definícióban. Ha az időzónája nincs felsorolva, akkor létre kell hoznia egyet. Az NTP szerver Greenwichi középidőként adja meg az időt. Hozzá kell adnia vagy kivonnia néhány órát (másodpercben), hogy megérkezzen a helyi időre. Csak másolja ki az egyik "#define TZ_XXX" utasítást, majd módosítsa a nevet és a másodpercek számát. Ezután módosítsa a "TZ_EASTERN" értéket az új időzónára.

Azt is el kell döntenie, hogy használja -e a nyári időszámítást, vagy sem. A DST letiltásához cserélje ki az "1" -et "0" -ra a következő sorban;

#define DST 1 // állítsa 0 -ra a nyári időszámítás letiltásához

Ha engedélyezve van, a DST adott esetben automatikusan egy órával előre- vagy késlelteti az időt.

16. lépés: Töltse fel a kódot az ESP8266 készülékre

Kattintson a jobb oldali kör alakú nyíl ikonra, amely a felső menüsor "Szerkesztés" alatt található. Ez összeállítja a kódot, és feltölti a táblára. Ha minden megfelelően összeáll és feltöltődik, néhány másodperc múlva az OLED kijelzőnek világítania kell, és megjelenik a csatlakozó üzenet.

17. lépés: Az időjárási adatok webhelyének megtekintése

A fenti képen a Weather Station által kiszolgált weboldal látható. PC, telefon vagy táblagép segítségével érheti el. Egyszerűen nyisson meg egy böngészőt, és írja be URL -ként a Weather Station IP -címét. A Weather Station IP -címe megjelenik a Weather Station egyik képernyőjén. Az információk frissítéséhez kattintson az Oldal frissítése gombra.

18. lépés: Gratulálunk, kész

Ez az. Most rendelkeznie kell egy működő meteorológiai állomással. A következő lépés lehet a meteorológiai állomás megtervezése és elkészítése. Vagy esetleg még néhány képernyőt szeretne hozzáadni a szélhűlés, a harmatpont, a napkelte vagy a napnyugta időinek megjelenítéséhez, vagy a barometrikus nyomás változásának grafikonját vagy az időjárás előrejelzését a légnyomás segítségével. Jó szórakozást és szórakozást.