Нарны эрчим хүчээр ажилладаг WiFi цаг уурын станц V1.0: 19 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэхүү зааварчилгааны номонд би Wemos самбар бүхий нарны эрчим хүчээр ажилладаг WiFi цаг уурын станц барих аргыг танд үзүүлэх гэж байна. Wemos D1 Mini Pro нь жижиг хэлбэрийн хүчин зүйлтэй бөгөөд өргөн хүрээний залгах ба тоглох бамбайтай тул ESP8266 SoC програмчлалыг хурдан эхлүүлэх хамгийн тохиромжтой шийдэл болдог. Энэ бол Internet Of Things (IoT) -ийг бүтээх хямд арга бөгөөд Arduino -тэй нийцдэг.

Та мөн миний шинэ хувилбарыг үзэх боломжтой- 3.0 Цаг уурын станц.

Та бас миний шинэ хувилбар-2.0 цаг уурын станцыг үзэх боломжтой.

Та PCBWay -аас V2.0 ПХБ худалдаж авах боломжтой.

Та миний бүх төслийг https://www.opengreenenergy.com/ дээрээс олж болно.

Шинэ цаг уурын станц дараахь онцлог шинж чанартай байна.

1. Цаг уурын станц хэмжих боломжтой: Температур, Чийгшил, Барометрийн даралт, Өндөр

2. Та дээрх цаг агаарын параметрүүдийг ухаалаг гар утаснаасаа эсвэл вэбээс хянах боломжтой (ThingSpeak.com)

3. Цахилгаан хангамжийн хамт бүх хэлхээг 3 хэмжээст хэвлэмэл хайрцагт хийнэ.

4. Төхөөрөмжийн хамрах хүрээг 3dBi гадаад антенн ашиглан сайжруулдаг. Энэ нь ойролцоогоор 100 метр юм.

Алхам 1: Шаардлагатай эд анги, багаж хэрэгсэл

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 цэнэглэх самбар (Amazon / Aliexpress)

3. Диод (Aliexpress)

4. BME 280 мэдрэгч (Aliexpress)

5. Нарны хавтан (Banggood)

6. Цоолсон самбар (Banggood)

7. Шураг терминал (Banggood)

8. ПХБ -ийн зогсолт (Banggood)

9. Li Ion Battery (Banggood)

10. AA зай эзэмшигч (Амазон)

11. 22 AWG утас (Amazon / Banggood)

12. Супер цавуу (Амазон)

13. Сувгийн соронзон хальс (Амазон)

14. 3D хэвлэх утас -PLA (GearBest)

Ашигласан хэрэгсэл:

1.3D хэвлэгч (Anet A8/ Creality CR-10 Mini)

2. Гагнуурын төмөр (Амазон)

3. Цавуу буу (Амазон)

4. Утас таслагч / хуулагч (Амазон)

Алхам 2: Цахилгаан хангамж

Миний төлөвлөгөө бол цаг уурын станцыг алслагдсан газарт байрлуулах (миний фермийн байшин). Цаг уурын станцыг тасралтгүй ажиллуулахын тулд тасралтгүй цахилгаан хангамж байх ёстой, эс тэгвээс систем ажиллахгүй болно. Цахилгаан хэлхээг тасралтгүй хангах хамгийн сайн арга бол батерейг ашиглах явдал юм. Гэвч хэдэн өдрийн дараа батерейны шүүс дуусах бөгөөд тийшээ очиж цэнэглэх нь үнэхээр хэцүү ажил юм. Тиймээс нарны гэрлийг цэнэглэх хэлхээг ашиглан нарны гэрлээс чөлөөлөгдөх батерейг цэнэглэж, Wemos хавтанг ажиллуулахыг санал болгов. Би жижиг хэмжээтэй тул 18650 батерейны оронд 14450 Li-Ion батерей ашигласан. Хэмжээ нь AA батерейтай ижил байна.

Батерейг нарны хавтангаас TP4056 цэнэглэх модулаар цэнэглэдэг. TP4056 модуль нь батерейны хамгаалалтын чиптэй эсвэл хамгаалалтын чипгүй ирдэг. Би батерейны хамгаалалтын чиптэй модулийг худалдаж авахыг зөвлөж байна.

TP4056 батерей цэнэглэгчийн тухай

TP4056 модуль нь 3.7V 1 Ah буюу түүнээс дээш LiPo эсийг цэнэглэхэд тохиромжтой. TP4056 цэнэглэгч IC ба DW01 зайны хамгаалалтын IC орчимд суурилсан энэхүү модуль нь 1000 мА цэнэгийн гүйдлийг санал болгож, цэнэглэж дуусаад тасална. Цаашилбал, батерейны хүчдэл 2.4 В -оос доош унах үед хамгаалалтын IC нь эсийг хүчдэлээс хамгаалахын тулд ачааллыг бууруулдаг. Мөн хэт хүчдэл болон урвуу туйлт холболтоос хамгаална.

Алхам 3: Цаг агаарын мэдээллийг хэмжих

Өмнөх өдрүүдэд орчны температур, чийгшил, барометрийн даралт гэх мэт цаг агаарын параметрүүдийг термометр, гигрометр, барометр гэсэн тусдаа аналог хэрэгслээр хэмждэг байв. Гэхдээ өнөөдөр зах зээл нь байгаль орчны янз бүрийн параметрүүдийг хэмжих боломжтой хямд, үр ашигтай дижитал мэдрэгчээр дүүрсэн байна. Хамгийн сайн жишээ бол DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 гэх мэт мэдрэгч юм.

Энэ төсөлд бид BMP 280 мэдрэгчийг ашиглах болно.

BMP 280:

BMP280 бол барометрийн даралт, температурыг маш нарийвчлалтай хэмждэг нарийн мэдрэгч юм. BME280 бол Bosch -ийн дараагийн үеийн мэдрэгч бөгөөд BMP085/BMP180/BMP183 -ийн шинэчлэлт бөгөөд 0.25 м өндөрт дуу чимээ багатай, хөрвүүлэх хугацаа нь ижил байдаг.

Энэхүү мэдрэгчийн давуу тал нь микроконтроллертой харилцахдаа I2C эсвэл SPI -ийг ашиглах боломжтой юм. Энгийн хялбар утсыг холбохын тулд I2C хувилбарын самбар худалдаж авахыг санал болгож байна.

Алхам 4: Гадны антен ашиглах (3dBi)

Wemos D1 mini Pro самбар нь керамик антеннтай бөгөөд хүрээгээ сайжруулахын тулд гадаад антенныг холбох боломжтой. Гаднах антеныг ашиглахаасаа өмнө антенны дохиог суурилуулсан керамик антеннаас гадна залгуур руу дахин чиглүүлэх хэрэгтэй. Үүнийг жижиг гадаргуугийн бэхэлгээ (0603) Тэг Ом эсэргүүцэгчийг (заримдаа холбоос гэж нэрлэдэг) эргүүлэх замаар хийж болно.

Тэг Ом эсэргүүцэгчийг эргүүлэхийн тулд Алекс Эимсийн хийсэн энэ видеог үзэх боломжтой.

Дараа нь антенны SMA холбогчийг Wemos Pro мини антенны үүрэнд оруулна уу.

Алхам 5: Толгойг гагнах

Wemos модулиуд нь янз бүрийн толгойтой ирдэг боловч та үүнийг өөрийн шаардлагын дагуу гагнах ёстой.

Энэхүү төслийн хувьд, 1. Хоёр эрэгтэй толгойг Wemos D1 pro мини самбар дээр гагнах.

2. BMP 280 модульд 4 зүүтэй эрэгтэй толгойг гагнах.

Толгойг гагнасны дараа модуль дээрх зурагт үзүүлсэн шиг харагдах болно.

Алхам 6: Толгой ба терминал нэмэх

Дараагийн алхам бол толгойг цоолсон хавтан дээр гагнах явдал юм.

1. Нэгдүгээрт, Wemos самбарыг цоолсон хавтан дээр тавиад ул мөрийг тэмдэглэнэ. Дараа нь тэмдэглэсэн байрлал дээр хоёр толгой эмэгтэй толгойг гагнана.

2. Дараа нь зураг дээр үзүүлсэн шиг 4 зүү эмэгтэй толгойг гагнана.

3. Батерейг холбох гагнуурын шураг терминалууд.

Алхам 7: Цэнэглэх самбарыг холбоно уу:

Цэнэглэх модулийн ар талд хоёр талт соронзон хальсны жижиг хэсгийг наагаад дараа нь зураг дээр үзүүлсэн шиг цоолсон самбар дээр наа. Суулгах явцад самбарыг гагнуурын нүх нь цоолсон хавтангийн нүхтэй таарч байхаар тэгшлэхэд анхаарах хэрэгтэй.

Нарны хавтангийн терминал нэмж байна

Цэнэглэх самбарын микро USB портын ойролцоо шураг терминалыг гагнах.

Та энэ терминалыг өмнөх алхам дээр гагнах боломжтой.

Алхам 8: Утасны диаграм

Эхлээд би янз бүрийн өнгийн утаснуудын жижиг хэсгүүдийг хайчилж, хоёр үзүүрээс тусгаарлагчийг салгав.

Дараа нь би дээрх зураг дээр үзүүлсэн шиг схемийн дагуу утсыг гагнана.

Wemos -> BME 280

3.3 V - -> Вин

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 холболт

Нарны хавтангийн терминал -> + ба - микро USB портын ойролцоо

Зайны терминал -> B+ ба B-

Wemos -ийн 5V ба GND -> Out+ ба Out-

Тэмдэглэл: TP4056 модуль нь оролт дээр суурилуулсан диодтой тул нарны зайтай холбогдсон диод шаардлагагүй (схемд харуулав).

Алхам 9: Хашлага зохион бүтээх

Энэ бол миний хувьд хамгийн их цаг хугацаа шаардсан алхам байсан. Би хашаа барихад 4 цаг зарцуулсан. Би үүнийг зохиохдоо Autodesk Fusion 360 -ийг ашигласан. Хашаа нь үндсэн хэсэг ба урд талын бүрхүүл гэсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ

Үндсэн хэсэг нь үндсэндээ бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохирсон байхаар хийгдсэн байдаг. Энэ нь дараахь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг багтаах боломжтой

1. 50х70 мм хэмжээтэй хэлхээний самбар

2. АА батерейны эзэмшигч

3. 85.5 x 58.5 x 3 мм хэмжээтэй нарны зай

4. 3dBi гадаад антенн

Thingiverse -аас.stl файлуудыг татаж аваарай

Алхам 10: 3D хэвлэх

Дизайн дууссаны дараа бүрхүүлийг 3D хэвлэх цаг болжээ. Fusion 360 дээр та зүсэгч програм хангамжийг ашиглан загварыг нь дарж, загварыг нь хувааж болно. Би уг загварыг хуваахдаа Кураг ашигласан.

Би Anet A8 3D принтер, 1.75 мм хэмжээтэй ногоон PLA ашиглан биеийн бүх хэсгийг хэвлэв. Үндсэн хэсгийг хэвлэхэд 11 цаг, нүүрний нүүрийг хэвлэхэд 4 орчим цаг зарцуулсан.

Би танд өөр өөр принтер ашиглахыг зөвлөж байна. Creality принтер бол миний дуртай 3D принтерүүдийн нэг юм.

Би 3D дизайнд шинээр орсон болохоор миний дизайн өөдрөг байгаагүй. Гэхдээ энэ материалыг илүү бага материал ашиглан (хэвлэх хугацаа бага) хийж болно гэдэгт би итгэлтэй байна. Би дараа нь дизайныг сайжруулахыг хичээх болно.

Миний тохиргоо дараах байдалтай байна

Хэвлэх хурд: 40 мм/с

Давхаргын өндөр: 0.2

Дүүргэх нягт: 15%

Экструдерын температур: 195 хэм

Орны температур: 55 хэм

Алхам 11: Нарны хавтан ба батерейг суурилуулах

22 AWG улаан утсыг эерэг терминал руу, хар утсыг нарны хавтангийн сөрөг терминал руу гагнана.

Хоёр утсыг гол хаалтын биеийн дээвэр дээрх нүхэнд оруулна.

Нарны хавтанг засахын тулд супер цавуу хэрэглэж, зохих ёсоор холбохын тулд хэсэг хугацаанд дарна уу.

Халуун цавуу ашиглан нүхийг дотроос нь битүүмжилнэ.

Дараа нь батерейны хайрцгийг хаалтын доод хэсэгт байрлах үүрэнд оруулна уу.

Алхам 12: Антен суурилуулах

SMA холбогч дахь самар, угаагчийг салга.

SMA холбогчийг хашлага доторх нүхэнд оруулна. Дээрх зургийг үзнэ үү.

Дараа нь угаагчтай хамт самар чангална.

Одоо антенныг SMA холбогчтой зөв уялдуулан суулгаарай.

Алхам 13: Хэлхээний самбарыг суурилуулах

Залгуурыг хэлхээний самбарын 4 буланд байрлуулна.

Хашлага дахь 4 үүрэнд супер цавуу түрхээрэй. Дээрх зургийг үзнэ үү.

Дараа нь зогсонги байдлыг 4 үүртэй уялдуулж байрлуулна. хатаахын тулд заримыг нь үлдээгээрэй.

Алхам 14: Урд талын тагийг хаах

Урд талын нүүрийг хэвлэсний дараа энэ нь үндсэн бүрхүүлд бүрэн нийцэхгүй байж магадгүй, хэрэв тийм бол элсэн цаас ашиглан хажуу тийш нь зүлгээрэй.

Урд талын тагийг үндсэн биеийн үүр рүү шургуул.

Үүнийг аюулгүй болгохын тулд доод талд нь наалдамхай тууз ашиглана уу.

Алхам 15: Програмчлал

Wemos D1 -ийг Arduino номын санд ашиглахын тулд та ESP8266 хавтангийн дэмжлэгтэй Arduino IDE ашиглах хэрэгтэй болно. Хэрэв та үүнийг хараахан хийгээгүй байгаа бол Sparkfun -ийн энэхүү зааврыг дагаж Arduino IDE -д ESP8266 Board -ийн дэмжлэгийг хялбархан суулгаж болно.

Дараах тохиргоог хийхийг илүүд үздэг

PU давтамж: 80MHz 160MHz

Флаш хэмжээ: 4M (3M SPIFFS) - 3M Файлын системийн хэмжээ 4M (1M SPIFFS) - 1M Файлын системийн хэмжээ

Байршуулах хурд: 921600 bps

Blynk програмын Arduino код:

Унтах горим:

ESP8266 бол маш хүчирхэг төхөөрөмж юм. Хэрэв та төслийнхөө батерейг хэдэн цагаас илүү хугацаанд ажиллуулахыг хүсч байвал танд хоёр сонголт байна.

1. Асар том зай аваарай

2. Юмыг ухаантай унтуул.

Хамгийн сайн сонголт бол хоёр дахь сонголт юм. Гүн нойрны функцийг ашиглахаасаа өмнө Wemos D0 зүүг дахин тохируулах зүүтэй холбох ёстой.

Зээл: Үүнийг Instructables хэрэглэгчийн нэг "tim Rowledge" санал болгов.

Цахилгаан хэмнэх нэмэлт сонголтууд:

Wemos D1 Mini нь жижиг LED -тэй бөгөөд самбар асах үед асдаг. Энэ нь маш их хүч зарцуулдаг. Тиймээс тэр LED -ийг хавчаараар самбараас татаж аваарай. Энэ нь нойрны урсгалыг эрс бууруулдаг.

Одоо төхөөрөмж ганц Li-Ion батерейгаар удаан хугацаанд ажиллах боломжтой.

BLYNK_PRINT цувралыг #тодорхойлох

#include "Seeed_BME280.h" #BME280 bme280; // Та Blynk App -д Auth Token -ийг авах ёстой. // Төслийн тохиргоо руу очно уу (самар дүрс). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // Таны WiFi итгэмжлэлүүд. // Нээлттэй сүлжээнд нууц үгээ "" болгож тохируулна уу. char ssid = "SSID"; char pass = "PASS WORD"; void setup () {Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); Цуваа эхлэх (9600); if (! bme280.init ()) {Serial.println ("Төхөөрөмжийн алдаа!"); }} void loop () {Blynk.run (); // авах ба хэвлэх температур float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Temp:"); Цуваа.хэвлэх (температур); Serial.println ("C"); // Цельсийн нэгж, учир нь анхны arduino нь Blynk.virtualWrite (0, temp) тусгай тэмдэгтүүдийг дэмждэггүй. // виртуал зүү 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // виртуал зүү 4 // атмосферийн даралтын өгөгдлийг авах ба хэвлэх хөвөх даралт = bme280.getPressure (); // Па хөвөх дэх даралт p = даралт/100.0; // hPa дахь даралт Serial.print ("Даралт:"); Цуваа.хэвлэх (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // виртуал зүү 1 // өндрийн өгөгдлийг авах ба хэвлэх хөвөх өндөр = bme280.calcAltitude (даралт); Serial.print ("Өндөр:"); Цуваа.хэвлэх (өндөр); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, өндөр); // виртуал зүү 2 // чийгшлийн өгөгдлийг авах ба хэвлэх float чийгшил = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Чийгшил:"); Цуврал хэвлэх (чийгшил); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, чийгшил); // виртуал зүү 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // гүнзгий унтах хугацааг микросекундээр тодорхойлдог. }

Алхам 16: Blynk програм ба номын санг суулгана уу

Blynk бол Arduino, Rasberry, Intel Edison болон бусад техник хангамжийг бүрэн хянах боломжийг олгодог програм юм. Энэ нь Android болон iPhone хоёуланд нь нийцдэг бөгөөд яг одоо Blynk програмыг үнэгүй ашиглах боломжтой болсон.

Та програмыг дараах линкээс татаж авах боломжтой

1. Андройдын хувьд

2. Iphone -ийн хувьд

Програмыг татаж авсны дараа ухаалаг гар утсан дээрээ суулгаарай.

Дараа нь та номын санг Arduino IDE руу оруулах ёстой.

Номын санг татаж авах

Та програмыг анх удаа ажиллуулахдаа имэйл хаяг, нууц үгээ оруулахын тулд нэвтрэх шаардлагатай болно. Дэлгэцийн баруун дээд хэсэгт байрлах "+" дээр дарж шинэ төсөл үүсгэнэ үү. Дараа нь нэрлэ.

"ESP8266" зорилтот техник хангамжийг сонгоод дараа нь "И-мэйл" дээр дарж тухайн зөвшөөрлийн токенийг өөртөө илгээнэ үү-танд кодонд хэрэгтэй болно.

Алхам 17: Хяналтын самбар хийх

Хяналтын самбар нь янз бүрийн виджетүүдээс бүрдэнэ. Виджет нэмэхийн тулд дараах алхмуудыг дагана уу.

Хяналтын самбарын үндсэн дэлгэц рүү орохын тулд "Үүсгэх" дээр дарна уу.

Дараа нь "+" дээр дахин дарж "Widget Box" -ыг авна уу.

Дараа нь 4 хэмжигчийг чирнэ үү.

График дээр дарахад дээр үзүүлсэн шиг тохиргооны цэс гарч ирнэ.

Та "Температур" нэрийг өөрчилж, V1 виртуал зүүг сонгоод 0 -50 хооронд хэлбэлзүүлэх хэрэгтэй. Үүний нэгэн адил бусад параметрүүдийн хувьд хийх хэрэгтэй.

Эцэст нь диаграмыг чирээд хэмжигч тохиргоонд заасантай ижил процедурыг давтана уу. Самбарын эцсийн зургийг дээрх зурагт үзүүлэв.

Та мөн нэрний баруун талд байгаа тойрог дүрс дээр дарж өнгөө өөрчилж болно.

Алхам 18: ThingSpeak -д мэдрэгчийн өгөгдлийг байршуулах

Эхлээд ThingSpeak дээр данс үүсгэнэ үү.

Дараа нь ThingSpeak дансан дээрээ шинэ суваг үүсгээрэй. Хэрхэн шинэ суваг үүсгэх талаар олж мэдээрэй

1 -р талбарыг температур, 2 -р хэсгийг чийгшил, 3 -р талбарыг даралтаар бөглөнө үү.

ThingSpeak дансандаа "Суваг", дараа нь "Миний суваг" -г сонгоно уу.

Сувгийнхаа нэр дээр дарна уу.

"API түлхүүрүүд" таб дээр дарж "API түлхүүр бичих" -ийг хуулж аваарай.

Solar_Weather_Station_ThingSpeak кодыг нээнэ үү. Дараа нь SSID болон нууц үгээ бичнэ үү.

"WRITE API" -г хуулж авсан "API бичих түлхүүр" -ээр солино уу.

Шаардлагатай номын сан: BME280

Зээл: Энэ кодыг би бичээгүй байна. Би үүнийг YouTube дээр тавьсан видеоноос авсан холбоосоос авсан.

Алхам 19: Эцсийн шалгалт

Төхөөрөмжийг нарны гэрэлд байрлуул, TP 4056 цэнэглэгчийн модуль дээрх улаан гэрэл асах болно.

1. Blynk програмын хяналт:

Блинк төслийг нээнэ үү. Хэрэв бүх зүйл хэвийн байгаа бол хэмжигч амьдрах болно, мөн температурын өгөгдлийг графикаар гаргаж эхэлнэ.

2. ThingSpeak хяналт:

Эхлээд Thingspeak Chanel -ээ нээнэ үү.

Дараа нь "Хувийн харах" таб эсвэл "Олон нийтийн үзэх" таб руу очиж өгөгдлийн хүснэгтийг үзнэ үү.

Миний зааврыг уншсанд баярлалаа.

Хэрэв танд миний төсөл таалагдсан бол хуваалцахаа бүү мартаарай.

2017 оны микроконтроллерийн тэмцээний тэргүүн шагнал