Vēl viena laika stacija (Y.A.W.S.): 18 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šis projekts ir mans viedoklis par arvien populārāko meteoroloģisko staciju. Mans ir balstīts uz ESP8266,.96”OLED displeju un BME280 vides sensoru masīvu. Meteoroloģiskās stacijas, šķiet, ir ļoti populārs projekts. Mine atšķiras no citiem, izmantojot BME280 sensoru masīvu, nevis populāro DHT22 temperatūras un mitruma sensoru. BME280 ir temperatūras, mitruma un gaisa spiediena sensors. Tas izmanto arī I2C saskarni. Izmantotais.96 collu OLED displejs ir arī I2C. To var iegādāties kā I2C vai SPI vai abus. Es izvēlējos I2C versiju, lai vienkāršotu elektroinstalāciju. Ar OLED displeju un BME280, izmantojot I2C un 3.3V, bija ļoti viegli izveidot Y kabeli, lai abas ierīces savienotu ar ESP8266. Izstrādājot šo projektu, es internetā saskāros ar vairākiem laika staciju projektiem, kas izmanto ESP8266, to pašu OLED displeju un BME280. Tātad šī nav oriģināla ideja, bet tā ir oriģināla īstenošana.

BME280 nodrošina iekšējās vides datus. Informācija par laika apstākļiem tiek iegūta no vietnes OpenWeatherMap.org. Lai saņemtu atslēgu laika apstākļu datiem, jums būs jāreģistrējas vietnē OpenWeatherMap.org. Viņi piedāvā bezmaksas pakalpojumu, ko es izmantoju. Norādījumus par atslēgas iegūšanu skatiet solī Kā iegūt OpenWeatherMap atslēgu.

NTP laika serveris tiek izmantots, lai iegūtu dienas laiku un nedēļas dienu.

Laika, laika un vides dati tiek parādīti OLED displejā. Katrai informācijai ir savs formatēts ekrāns. Ekrāni tiek parādīti piecas sekundes pirms pārslēgšanās uz citu. OpenWeatherMap.org ir pieejams ik pēc piecpadsmit minūtēm, lai atsvaidzinātu laika apstākļu informāciju. BME280 tiek nolasīts apmēram ik pēc piecdesmit piecām sekundēm. Katrā ekrānā izmantotais fonts tiek automātiski pielāgots, lai parādītu visu informāciju pēc iespējas lielākā fontā.

ESP8266 ir iestatīts arī kā tīmekļa serveris. Visai laika apstākļu informācijai var piekļūt, izmantojot tālruņa, datora planšetdatora pārlūkprogrammu. Viens no parādītajiem ekrāniem parāda tīmekļa servera IP adresi.

ESP8266 ir dažādu formu un izmēru. Es izvēlos GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2. Šis ir pilnībā saderīgs ar NodeMCU “standartu” atsevišķiem moduļiem ESP8266. Tam ir integrēts 3.3V regulators, CH340 kā USB-sērijas tilts un NodeMCU automātiskās atiestatīšanas ķēde. Jūs varat brīvi izmantot jebkuru savu ESP8266-12 moduli. Tikai ņemiet vērā, ka, lai to ieprogrammētu, iespējams, būs jāpievieno 3.3V regulators vai citas shēmas. Es arī izveidoju vienu, izmantojot Witty Cloud ESP8266. Tas ļāva man visu iepakot 1,5 collu kubā. Pēc programmēšanas tiek atvienota apakšējā USB tilta plāksne. Es pievienoju taisnā leņķa galvenes tapu 3.3 V caurumā uz Witty dēļa. Zirglietas tika izgatavotas ar diviem četru tapu apvalkiem, vienu divu kontaktu apvalku un diviem vienas tapas apvalkiem.

Iepriekš redzamajā fotoattēlā tāfele, kurai ir pievienots ESP8266 modulis, ir shēmas plate, kuru es izstrādāju kā ESP8266 un ESP32 sadalīšanas paneli. Tas pieņems ar NodeMCU saderīgu, šauru korpusu ESP8266 plates, The Witty Cloud ESP8266 plāksni vai ESP32 plāksni no GEEKCREIT. Visas pieejamās GPIO tapas ir sadalītas galvenēs, lai tām būtu viegli piekļūt. Es atklāju, ka lielākajai daļai izstrādes dēļu nekad nav pietiekami daudz jaudas un zemētas tapas. Katru reizi, kad vēlaties pievienot kaut ko, jums ir nepieciešama vismaz zemējuma tapa un vairumā gadījumu tapu ierīces barošanai. Katrai GPIO tapu rindai ir pievienota 3,3 V barošanas tapa un zemējuma tapa. Es izmantoju to pašu izkārtojumu, ko izmanto First Robotics, jauda vidū. Man patīk šis izkārtojums, jo, pievienojot kaut ko atpakaļ, jūs neatbrīvojat burvju dūmus. Plātnei ir pāris ekstras, IR sensors, spiedpogas slēdzis un trīs krāsu LED. Džemperus var izmantot, lai izveidotu savienojumu ar kādu no šīm funkcijām. Ja jūs interesē kāds no šiem ESPxx sadalīšanas dēļiem, sazinieties ar mani.

1. darbība. Kas jums būs nepieciešams:

1 - BME280 I2C Temperatūras, mitruma un spiediena sensora panelis

Es iegādājos raktuves Ebay no Ķīnas par aptuveni 1,25 USD ar bezmaksas piegādi. Pieejams arī no Adafruit vai Sparkfun

1 -.96”, 128x64, I2C OLED displejs, izmantojot SSD1306 draiveri

Es iegādājos raktuves ebay no Ķīnas par aptuveni 4,00 USD. Manējais ir balts. Jūs varat atrast zilu un baltu ar dzeltenu laukumu augšpusē. Daži tiek pārdoti kā SPI un I2C. Lai izvēlētos I2C darbību, iespējams, būs jāpārvieto daži rezistori. Svarīga daļa ir tā, ka tā izmanto SD1306 draivera mikroshēmu. Pieejams arī no Adafruit.

1-NodeMCU ESP8266-12 ar CH340

Jūs varat izmantot jebkuru vēlamo ESP8266-12 moduli. Es dodu priekšroku tiem, kuriem ir CH340 USB-sērijas tilts. Pirms dažiem gadiem bija viltus FTDI un SI tilta mikroshēmu izsitumi, tāpēc es vairs neuzticos neko citu kā vien CH340.

2 - DuPont 4 tapas, 0,1 collu (2,54 mm) piķa apvalki

2 - DuPont 2 tapas, 0,1 collu (2,54 mm) piķa apvalki

12-DuPont sieviešu gofrēšana 22-28 awg vadiem

Savējo dabūju ebay. Varat arī izmantot Molex vai jebkuru zīmolu, kas jums patīk. Gofrētas tapas vai IDC Izvēle ir jūsu ziņā. Esiet piesardzīgs, pērkot čaumalām pareizās tapas. Tie nav sajaukti. Jūs varat arī vienkārši pielodēt vadus pie dēļiem un noņemt savienotājus. Ja izmantojat gofrētās tapas, jums būs nepieciešams gofrētājs. Nemēģiniet saspiest ar knaibles. Tas nedarbojas.

1 - 5V, 1A minimālais sienas barošanas bloks.

Tie ir lēti un pieejami ebay. Iegūstiet vienu ar mikro USB savienotāju vai jebkuru citu, kas atbilst jūsu ESP8266 platei.

Lai savienotu visu kopā, jums būs nepieciešami arī astoņi 22-28 awg stieples gabali. Vai arī jūs varat to visu vienkārši pieslēgt pie plātnes gabala. Tas ir tavā ziņā.

Esmu iekļāvis attēlu par to, kas tika izmantots, lai izveidotu meteoroloģisko staciju, izmantojot asprātīgo mākoni ESP8266. Vienā bildē ir informācija par to, kur pikapam 3.3V pievienot taisna leņķa galvenes tapu. Vienu no diviem tapas apvalkiem aizstāj ar diviem vienas tapas apvalkiem. Zemes un 3.3V vadi ir iebāzti vienas tapas apvalkos.

Izpildiet šo saiti, lai iegūtu avota koda failus no GitHub krātuves; ESP8266-Laika stacija. Zip mapē vai klonētajā mapē būs WeatherStation mape, kurā būs WeatherStation.ino un BME280.h. Šie ir avota koda faili. Ir arī vairāki pdf faili. PDF failos ir daudz tādas pašas informācijas kā šajā instrukcijā.

2. darbība. Rīki:

Izmēģinājis daudzus presēšanas zīmolus, es atklāju, ka japāņu inženieris PA-21 vai PA-09 vislabāk darbojas DuPont vīriešu un sieviešu gofrētajiem. Tas ir pieejams Ebay vai Amazon. Vai nu derēs DuPont tapām. PA-09 darīs arī tapas JST savienotājiem, ko parasti izmanto LiPo baterijās. Šeit ir saite uz video par to, kā lietot inženieru gofrētājus ar DuPont gofrētajiem; Kā lietot PA-21 Crimpers

Instructables nesen bija lieliska apmācība par Weierli Tools SN-28B gofrētāju izmantošanu ar DuPont tapām un čaumalām. Jūs to varat apskatīt šeit; Katru reizi izveidojiet labu Dupont Pin-Crimp!

3. solis: izveidojiet iejūgu:

Elektroinstalācija ir šī projekta atslēga. Tas ir pamata četru vadu “Y” kabelis. Augšpusē ir manis izgatavoto siksnu attēls. OLED displejam un BME280 sensoru blokam ir vienāds pinout. Tas nozīmē, ka pēc gofrēto vadu ievietošanas abas četras tapas ir identiskas. Es izgatavoju savas zirglietas ar dubultiem gofrētiem vadiem, kas nonāca divos divu tapu apvalkos, kas piestiprināti pie ESP8266 plates. Tā vietā jūs varētu izvēlēties dubultās gofrētās stieples iebāzt vienā no četriem tapas apvalkiem, padarot to līdzīgu margrietiņas ķēdes savienojumam. Vai nu derēs.

1. Izgrieziet visus vadus garumā. Man patīk izmantot dažādas krāsas katram vadam; sarkans 3.3V, melns zemei, dzeltens SCL un zaļš SDA.
2. Noņemiet katra stieples vienu galu apmēram 0,1 collu.
3. Savietojiet pavedienus kopā un pievienojiet sieviešu gofrējumu.
4. Kad visiem vadiem vienā galā ir gofrēts, noņemiet visus vadus apmēram 0,2 collas.
5. Savietojiet divu vienādas krāsas vadu pavedienus kopā.
6. Kad pagriezts, sagrieziet līdz apmēram 0,1 collai un pievienojiet sievietes gofrējumu.
7. Kad visi stieples pāri ir gofrēti, ir pienācis laiks ievietot gofrētos galus čaumalās.
8. Divi četru tapu apvalki ir pildīti no kreisās uz labo pusi ar sarkanu, melnu, dzeltenu, zaļu vai 3.3V, Gnd, SCL, SDA.
9. Viens no diviem tapas apvalkiem iegūst sarkano un melno vadu.
10. Pārējie divi tapas apvalki iegūst dzelteno un zaļo vadu.

4. darbība. Padoms

Es atklāju, ka, lietojot 28 awg vadu ar gofrētajām tapām, tām ir tendence nokrist. Tas, ko es daru, lai to novērstu, ir stieples gala noņemšana divreiz ilgāk nekā parasti. Pagrieziet atklātos vadus kopā. Pēc tam salieciet savīto stiepli divreiz biezāk. Tagad, kad es to saspiedu, stieple ir pietiekami bieza, lai cieši turētos.

5. darbība: savienojiet visu kopā:

1. Pievienojiet četru tapu apvalkus OLED displejam un BME280 paneļiem.
2. Izlīdziniet sarkano vadu ar Vcc un 3V3 tapām.
3. Pievienojiet divu tapu sarkano/melno apvalku 3V3 (3.3V) un GND tapām pārī uz ESP8266 plates. Uz tāfeles ir trīs vietas, kur 3V3 un GND tapas ir blakus. Izvairieties no Vin (5V) un GND tapām, jo tās atbrīvos burvju dūmus no jūsu OLED un BME280 plāksnēm. Pārliecinieties, vai sarkanais vads ir pievienots 3V3 tapai.
4. Pievienojiet dzelteno/zaļo divu tapu apvalku pie D1 un D2 uz ESP8266 plates. Dzeltenajam vadam (SCL) jābūt uz D1.

Vēlreiz pārbaudiet savienojumus. Ja viss izskatās labi, tad esat gatavs ieslēgt ESP8266 plati.

6. darbība. Kā iegūt OpenWeatherMap atslēgu

Lai iegūtu pašreizējo laika apstākļu informāciju, jums būs nepieciešama API atslēga, lai piekļūtu vietnei OpenWeatherMap.org. Nākamajās darbībās ir sīki aprakstīts, kā reģistrēties OpenWeatherMap.org un iegūt API atslēgu.

Sekojiet šai saitei uz vietni OpenWeatherMap.org.

Tīmekļa lapas augšdaļas vidū noklikšķiniet uz API.

7. darbība. Kā iegūt OpenWeatherMap atslēgu, abonējiet

Kreisajā pusē sadaļā Pašreizējie laika apstākļi noklikšķiniet uz pogas Abonēt.

8. darbība. Kā iegūt OpenWeatherMap atslēgu, iegūt API atslēgu

Kolonnā Bezmaksas noklikšķiniet uz Iegūt API atslēgu un Sākt.

9. darbība. Kā iegūt OpenWeatherMap atslēgu, reģistrēšanās

Noklikšķiniet uz pogas Reģistrēties sadaļā Kā iegūt API atslēgu (APPID).

10. darbība. Kā iegūt OpenWeatherMap atslēgu, izveidot kontu

Aizpildiet visus laukus. Kad esat pabeidzis, atzīmējiet izvēles rūtiņu Piekrītu pakalpojumu sniegšanas noteikumiem un konfidencialitātes politikai. Pēc tam noklikšķiniet uz pogas Izveidot kontu.

Pārbaudiet, vai e -pastā nav ziņojuma no vietnes OpenWeatherMap.org. E -pastā būs jūsu API atslēga. Lai iegūtu pašreizējos laika apstākļus, jums būs jākopē API atslēga meteoroloģiskās stacijas avota kodā.

Bezmaksas pakalpojumam OpenWeatherMap.org ir daži ierobežojumi. Galvenais ir tas, ka jūs nevarat tam piekļūt biežāk kā reizi desmit minūtēs. Tam nevajadzētu būt problēmām, jo laika apstākļi tik strauji nemainās. Pārējie ierobežojumi ir saistīti ar pieejamo informāciju. Jebkurš no maksas abonementiem sniegs sīkāku informāciju par laika apstākļiem.

11. darbība: iestatiet Arduino IDE:

Programmas izstrāde tika veikta, izmantojot Arduino IDE versiju 1.8.0. Jaunāko Arduino IDE varat lejupielādēt šeit; Arduino IDE. Arduino tīmekļa vietnē ir lieliski norādījumi par IDE instalēšanu un izmantošanu. Atbalstu ESP8266 var instalēt Arduino IDE, izpildot šīs saites sniegtos norādījumus: ESP8266 Addon to Arduino. Tīmekļa vietnē noklikšķiniet uz pogas “Klonēt vai lejupielādēt” un atlasiet “Lejupielādēt ZIP”. Failā ReadMe.md ir norādījumi par to, kā Arduino IDE pievienot ESP8266 atbalstu. Tas ir vienkārša teksta fails, kuru var atvērt ar jebkuru teksta redaktoru.

ESP8266 plates ir visu izmēru, formu un izmanto dažādas USB-sērijas tilta mikroshēmas. Es dodu priekšroku dēļiem, kuros tiek izmantota tilta mikroshēma CH340. Pirms dažiem gadiem FTDI, SI un citiem apnika lēti kloni, kas apgalvoja, ka ir viņu daļas. Mikroshēmu ražotāji nomainīja draivera kodu, lai darbotos tikai ar savām oriģinālajām detaļām. Tas izraisīja daudz vilšanās, jo cilvēki atklāja, ka USB-sērijas tilti vairs nedarbojas. Tagad es vienkārši pieturos pie CH340 balstītajiem USB-sērijas tiltiem, lai izvairītos no tā dēļu pirkšanas, kas var darboties vai nedarboties. Jebkurā gadījumā jums būs jāatrod un jāinstalē pareizais draiveris uz tāfeles izmantotajai tilta mikroshēmai. Šī ir saite uz CH340 draiveru oficiālo vietni; CH341SER_EXE.

ESP8266 nav speciālas I2C aparatūras. Visi ESP8266 I2C draiveri ir balstīti uz bitu sitienu. Viena no labākajām ESP8266 I2C bibliotēkām ir brzo_I2C bibliotēka. Tas tika uzrakstīts montāžas valodā, lai ESP8266 padarītu to pēc iespējas ātrāku. Mana izmantotā OLED displeja bibliotēka izmanto bibliotēku brzo_I2C. Es pievienoju kodu, lai piekļūtu BME280 sensoru masīvam, izmantojot bibliotēku brzo_I2C.

Jūs varat iegūt OLED bibliotēku šeit: ESP8288-OLED-SSD1306 bibliotēka.

Bibliotēku brzo_I2C varat iegūt šeit: Brzo_I2C bibliotēka.

Abas bibliotēkas būs jāinstalē jūsu Arduino IDE. Arduino vietnē ir norādījumi par zip bibliotēku instalēšanu IDE šeit: Kā instalēt Zip bibliotēkas.

Padoms. Pēc ESP8266 dēļu pakotnes un bibliotēku instalēšanas aizveriet Arduino IDE un atveriet to vēlreiz. Tas nodrošinās, ka ESP8266 dēļi un bibliotēkas tiks parādīti IDE.

12. solis: izvēlieties savu dēli:

Atveriet Arduino IDE. Ja vēl neesat to izdarījis, instalējiet papildinājumu ESP8266, bibliotēku brzo_i2c un OLED draiveru bibliotēku.

Augšējā izvēlnes joslā noklikšķiniet uz "Rīki". Ritiniet uz leju nolaižamo izvēlni, kur tiek rakstīts “Board:”. Pārvelciet uz nolaižamo izvēlni "Board Manager" un ritiniet uz leju līdz; "NodeMCU 1.0 (ESP-12E modulis)". Noklikšķiniet uz tā, lai to atlasītu. Atstājiet visus citus iestatījumus to noklusējuma vērtībā.

13. darbība: atlasiet seriālo portu:

Augšējā izvēlnes joslā noklikšķiniet uz "Rīki". Ritiniet uz leju nolaižamo izvēlni līdz vietai, kurā teikts “Port”. Izvēlieties datoram atbilstošo portu. Ja jūsu ports netiek rādīts, vai nu tāfele nav pievienota elektrotīklam, vai arī neesat ielādējis tilta mikroshēmas draiveri, vai arī tāfele nebija pievienota, atverot Arduino IDE. Vienkāršs risinājums ir aizvērt Arduino IDE, pieslēgt pie tāfeles, ielādēt trūkstošos draiverus un pēc tam atkārtoti atvērt Arduino IDE.

14. solis: WeatherStation.ino

Lai iegūtu avota kodu, varat izmantot augšpusē esošās pogas Lejupielādēt vai sekot šai saitei uz GitHub; ESP8266-Laika stacija.

Failiem WeatherStation.ino un BME280.h jābūt vienā mapē. Mapes nosaukumam jāatbilst.ino faila nosaukumam (bez paplašinājuma.ino). Šī ir Arduino prasība.

15. darbība: rediģējiet WeatherStation.ino

Augšējā izvēlnes joslā noklikšķiniet uz "Fails". Noklikšķiniet uz "Atvērt". Dialoglodziņā Failu atvēršana atrodiet mapi WeatherStation un atlasiet to. Jums vajadzētu redzēt divas cilnes, vienu WeatherStation un otru BME280.h. Ja jums nav abas cilnes, tad esat atvēris nepareizo mapi vai neesat lejupielādējis abus failus vai arī neesat tos saglabājis pareizajā mapē. Mēģini vēlreiz.

Lai pievienotu savu WiFi tīkla SSID un paroli, jums būs jārediģē WeatherStation.ino fails. apskatiet 62. rindu, lai uzzinātu sekojošo;

// ielieciet šeit sava WiFi tīkla SSID un paroli

const char* ssid = "tavsids"; const char* parole = "parole";

Aizstājiet "yourssid" ar sava WiFi tīkla SSID.

Aizstājiet “paroli” ar WiFi tīkla piekļuves atslēgu.

Jums būs jāpievieno arī jūsu OpenWeatherMap atslēga un pasta indekss, kur dzīvojat. Apskatiet 66. rindu, lai uzzinātu sekojošo;

// ielieciet šeit savu OpenWeatherMap.com atslēgu un pasta indeksu

const char* owmkey = "tava atslēga"; const char* owmzip = "tavszip, valsts";

Aizstājiet “yourkey” ar atslēgu, kas iegūta no vietnes OpenWeatherMap.org.

Aizstājiet “yourzip, country” ar savu pasta indeksu un valsti. Pēc pasta indeksa ir jānorāda komats un jūsu valsts (“10001, us”).

Tālāk jums jāiestata laika josla un jāiespējo/jāatspējo vasaras laiks (DST). Apskatiet 85. rindu, lai iegūtu šādu informāciju;

// Atgrieztais neapstrādātais laiks ir sekundēs kopš 1970. gada. Lai pielāgotos laika joslām, atņemiet

// sekunžu skaita starpība jūsu laika joslai. Negatīvā vērtība // atņems laiku, pozitīvā vērtība pievienos laiku #define TZ_EASTERN -18000 // sekunžu skaits piecās stundās #define TZ_CENTRAL -14400 // sekunžu skaits četrās stundās #define TZ_MOUTAIN -10800 // sekunžu skaits trīs stundas #define TZ_PACIFIC -7200 // sekunžu skaits divās stundās

// Pielāgojiet laiku savai laika joslai, mainot TZ_EASTERN uz kādu citu vērtību.

#define TIMEZONE TZ_EASTERN // mainiet to uz savu laika joslu

Pastāv #define paziņojumu grupa, kas nosaka laika nobīdi dažādām laika zonām. Ja jūsu laika josla ir tur, nomainiet “TZ_EASTERN” definīcijā “TIMEZONE”. Ja jūsu laika josla nav norādīta, jums tā būs jāizveido. NTP serveris dod laiku kā Griničas vidējo laiku. Lai sasniegtu vietējo laiku, jums ir jāpievieno vai jāatņem zināms stundu skaits (sekundēs). Vienkārši nokopējiet vienu no "#define TZ_XXX" paziņojumiem, pēc tam nomainiet nosaukumu un sekunžu skaitu. Pēc tam mainiet “TZ_EASTERN” uz jauno laika joslu.

Jums arī jāizlemj izmantot vasaras laiku vai nē. Lai atspējotu DST, nākamajā rindā aizstājiet "1" ar "0";

#define DST 1 // iestatiet uz 0, lai atspējotu vasaras laiku

Ja tas ir iespējots, DST automātiski paātrinās vai aizkavēs laiku par vienu stundu, kad tas būs nepieciešams.

16. darbība: augšupielādējiet kodu savā ESP8266

Augšējā izvēlnes joslā noklikšķiniet uz apļveida bultiņas ikonas pa labi. Tas apkopos kodu un augšupielādēs to savā panelī. Ja viss tiek apkopots un augšupielādēts pareizi, pēc dažām sekundēm OLED displejam vajadzētu iedegties un parādīties savienojuma ziņojums.

17. darbība. Kā apskatīt laika apstākļu datu vietni

Augšējā attēlā ir redzama tīmekļa lapa, ko apkalpo meteoroloģiskā stacija. Tam var piekļūt, izmantojot datoru, tālruni vai planšetdatoru. Vienkārši atveriet pārlūkprogrammu un kā URL ierakstiet meteoroloģiskās stacijas IP adresi. Meteoroloģiskās stacijas IP adrese tiek parādīta vienā no meteoroloģiskās stacijas ekrāniem. Noklikšķiniet uz Atsvaidzināt lapu, lai atjauninātu informāciju.

18. solis: Apsveicam, esat pabeidzis

Tas ir viss. Tagad jums vajadzētu būt strādājošai meteostacijai. Nākamais solis varētu būt meteoroloģiskās stacijas izveide un izgatavošana. Vai varbūt vēlaties pievienot vēl dažus ekrānus, lai parādītu vēja atdzišanas, rasas punkta, saullēkta vai saulrieta laikus vai barometriskā spiediena izmaiņu grafiku vai prognozētu laika apstākļus, izmantojot barometrisko spiedienu. Izklaidējieties un izbaudiet.