ایستگاه هواشناسی حرفه ای با استفاده از ESP8266 و ESP32 DIY: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

LineaMeteoStazione یک ایستگاه هواشناسی کامل است که می تواند با سنسورهای حرفه ای Sensirion و همچنین برخی از اجزای ساز Davis (باران سنج ، بادسنج) ارتباط برقرار کند.

این پروژه به عنوان ایستگاه هواشناسی DIY طراحی شده است اما فقط به قسمت مونتاژ نیاز دارد ، زیرا تخته ها قبلاً توسط من و همچنین PCB کامل برنامه ریزی شده است. کد برای افرادی به اشتراک گذاشته می شود که می خواهند از ابتدا این کار را انجام دهند یا آن را تغییر دهند!

شما می توانید ایستگاه آب و هوا را در WeatherCloud ، Wunderground و LineaMeteo (شبکه آب و هوایی ایتالیا!) (بادسنج نصب نشده است) و در اینجا نیز یک نسخه در THINGSPEAK برای مقایسه بین SHT3x و SHT1x پیدا کنید. من در حال حاضر از SHT1x برای نظارت بر دمای داخل جعبه ضد آب استفاده می کنم ، اما شما می توانید از آن برای نظارت بر درجه حرارت و رطوبت زمین یا اهداف دیگر نیز استفاده کنید!

لطفاً توجه داشته باشید (پیوندهای بالا آفلاین می شوند زیرا ایستگاه هواشناسی در فوریه 2021 حذف می شود زیرا من در یک آپارتمان نقل مکان می کنم)

شما می توانید همه اطلاعات را پیدا کنید و در GITUB اینجا را به روز کنید

مرحله 1: لیست اجزاء

با ترکیبی از بردهای توسعه ESP8266 و ESP32 کار می کند و عمدتا از 3 دستگاه تشکیل شده است:

1. دستگاه 1: WEMOS D1 MINI PRO (نسخه جدید) + PCB طراحی شده (نیاز به نصب در خارج از آن) و پنل خورشیدی این قسمتی است که در خارج قرار دارد و شامل یک برد توسعه و PCB است. برای جمع آوری داده های آب و هوا که به Firebase Google ارسال می شود ، استفاده می شود. داده ها در زمان واقعی از هر سنسور جمع آوری می شوند ، اما زمان بارگذاری در تنظیمات ایستگاه هواشناسی قابل انتخاب است که پس از آن در دفترچه راهنما توضیح داده می شود. حداکثر و حداقل دما در زمان واقعی جمع آوری می شود. در زیر عکس واحد کامل:

2. دستگاه 2: WEMOS D1 MINI PRO (نسخه قدیمی) + فشار BMP180 این قسمتی است که تمام ارتباطات شبکه را اداره می کند و همچنین داده ها را از Firebase Google جمع آوری می کند. وظایف هیئت مدیره شامل موارد زیر است:  جمع آوری داده ها  به اشتراک گذاری برخی داده ها در یک آدرس IP در فرمت آماده استفاده برای ارتباط با شبکه آب و هوایی LineaMeteo. Data ارسال داده به weathercloud  ارسال داده به wunderground  ارسال داده به Thingspeak

کیس به صورت سه بعدی از https://www.thingiverse.com/thing:4081064 چاپ می شود

3. دستگاه 3: LOLIND32 ESP32 + PCB + INK Display + BME680 صفحه نمایش استفاده شده از صفحه نمایش جوهر 4.2 اینچ است ، می توان از مارک های WaweShare یا GoodDisplay استفاده کرد.

این مورد به صورت سه بعدی از: Box for ePaper + ESP32 Information Display by sidoh10 - Thingiverse چاپ شده است

مرحله 2: دستگاه 2: رابط Wi-Fi و Firebase Google

** دفترچه راهنمای ایستگاه آب و هوا را در لینک GITHUB در بالا برای جزئیات بیشتر مشاهده کنید **

اول از همه ما باید یک حساب Firebase ایجاد کنیم. برای این کار به یک حساب Google نیاز دارید که می توانید در صورت نداشتن آن را ایجاد کنید.

برای راه اندازی حساب Firebase باید مراحل زیر را دنبال کنید:

1. به FIREBASE بروید و روی "شروع به کار" کلیک کنید

وارد حساب Google خود شوید

2. روی "افزودن پروژه" "Aggiungi progetto" کلیک کنید

3. نام پروژه خود را بگذارید! روی "ادامه" "Continua" کلیک کنید. مراحل را دنبال کرده و پروژه را ایجاد کنید. از حساب پیش فرض Firebase استفاده کنید.

4. "بر روی" نمای کلی پروژه "" Panoramica del progetto "در بالا بروید و" تنظیمات پروژه "" Impostazioni progetto "را انتخاب کنید

5. روی "Account Service" "Account di Servizio" و "Create Account Service" "Crea account di servizio" کلیک کنید.

6. به "مرور پروژه" بازگردید و پایگاه داده Realtime را ایجاد کنید "Crea database" و مراحل را دنبال کرده و نزدیکترین مکان را برای پایگاه داده انتخاب کنید.

7. همه انجام شد! اکنون پیوند پروژه خود را که می توانید در پایگاه داده زمان واقعی پیدا کنید و همچنین این راز را که می توانید "Account Service" "Account di servizio" را در "Secret Database" "Segreti Database" پیدا کنید.

برای برنامه ریزی ایستگاه هواشناسی فقط به یکی از موارد مشخص شده در تصویر زیر و راز پایگاه داده نیاز دارید! برای ارسال هیئت مدیره که قبلاً برنامه ریزی شده است ، من به آن مدارک و همچنین برای برنامه ریزی شما برای هیئت مدیره نیاز دارم.

مرحله 3: SETUP WI-FI (کتابچه راهنمای کاربر را در GITHUB برای تصاویر ببینید)

برای راه اندازی اتصال Wi-Fi مراحل زیر را دنبال کنید:

· کابل USB DEVICE 2 را به درگاه USB وصل کنید (می توانید از شارژر معمولی برای تلفن خود یا هر پورت USB موجود ، به عنوان مثال در روتر خود استفاده کنید (گزینه توصیه شده))

· هنگامی که DEVICE 2 روشن است ، آن را در اتصالات Wi-Fi موجود در تلفن هوشمند یا رایانه خود با نام LineaMeteoStazioneR خواهید یافت.

· سعی کنید متصل شوید و از شما رمز عبور می خواهد. گذرواژه: LaMeteo2005

· روی پیکربندی Wi-Fi کلیک کنید و شبکه Wi-Fi خود را انتخاب کنید و رمز عبور خود را وارد کرده و روی ذخیره کلیک کنید. در حال حاضر DEVICE 2 سعی می کند وصل شود و در صورت عدم موفقیت شما مجبور خواهید شد دوباره مراحل قبل را دنبال کنید.

· پس از اتصال DEVICE 2 ، به پایگاه داده Realtime خود بازگردید و خواهید دید که اطلاعات زیادی ظاهر شده است.

مرحله 4: راه اندازی دستگاه 1 (خارج)

این نصب است که نیاز به ایمن سازی ایستگاه هواشناسی در خارج دارد. محافظ تابش خورشیدی برای سنسور دما و رطوبت محیط مورد نیاز است. همچنین برای نگهداری صحیح باتری و PCB به یک جعبه ضد آب و هوا نیاز است.

1. صفحه را در جعبه ضد آب به عنوان مثال زیر نصب کرده و باتری را نصب کنید (مراقب باشید + و - و باتری باید 100٪ قبل از شروع اول شارژ شود):

2. بسته به نوع حسگر مورد استفاده ، تمام سنسور موجود روی برد را با استفاده از اتصالات RJ12 یا ترمینال پیچ وصل کنید. (به فهرست "سنسورها و مشخصات سازگار" مراجعه کنید) (سنسورها با یک برد آداپتور که مخصوص سنسورهای SHT3X و UV طراحی شده است و همچنین یکی از آنها برای SHT35 ON TINDIE وصل شده است) عکس ها را مشاهده کنید

3. اتصال باتری را به Wemos D1 Mini Pro وصل کرده و اتصال Wi-Fi را همانند DEVICE 2 تنظیم کنید. نام شبکه "LineaMeteoStazioneS" خواهد بود.

پس از آن USB را از مبدل پنل خورشیدی نیز وصل کنید. (عکس فقط نمایانگر نمونه اولیه است و مبدل USB قبلاً برای شما متصل شده است ، فقط باید پنل خورشیدی را وصل کنید)

مرحله 5: تنظیمات ایستگاه هواشناسی را با Firebase پیکربندی کنید

هر تنظیماتی که نیاز به قطع قدرت دارد

دستگاه 2 و اتصال مجدد به قدرت

پس از انجام مراحل بالا متوجه خواهید شد که پایگاه داده زمان واقعی شما به این شکل است (اگر سنسور شاخص UV متصل باشد 655 را نشان نمی دهد):

پایگاه داده به شرح زیر طبقه بندی می شود:

· ChangeTime

از این گزینه برای تنظیم TIMEZONE (زمان شما) استفاده می شود (هنگام اعمال نور روز باید تغییر دهید) و برای تنظیم SendDataTime استفاده می شود. توصیه می شود داده ها را سریعتر از 90 ثانیه بارگذاری نکنید تا عمر باتری DEVICE 1 کاهش یابد

CurrentDay و RESETDATA نیازی به لمس ندارند. برای بازنشانی همه داده ها در پایگاه داده 0 را در RESETDATA وارد کنید.

· ارتباط

اتصال برای آگاهی از آدرس IP فعلی DEVICE 2 و نظارت بر قدرت سیگنال Wi -Fi DEVICE 1 استفاده می شود. سعی کنید DEVICE 1 با حداقل -75 یا بیشتر از قدرت سیگنال حفظ شود.

IPAddress می تواند برای انتقال IP به منظور تنظیم دستگاه های شما در شبکه آب و هوایی LineaMeteo استفاده شود. (PortForwarding را می توان در روتر انجام داد ، اما هر روتر متفاوت است ، بنابراین باید خود را بشناسید. پورت خارجی باید 4600 و پورت داخلی 80 باشد ، مثال زیر)

· فشار

در اینجا مقدار فشار ذخیره شده است و همچنین امکان کالیبراسیون آن بر اساس سطح دریا وجود دارد. به ایستگاه های آب و هوایی نزدیک مراجعه کنید یا فشار جوی فعلی را در پیش بینی مشاهده کنید. هر عدد به معنی 1Pa است

· باران

در اینجا مقدار باران در 24H و سایر مقادیر مربوط به باران ذخیره شده است. می توانید از هر بار سنج باران سنج استفاده کنید ، بنابراین این بدان معناست که شما باید میزان هر بار احتراق را کالیبره کنید. 'mmGoccia' را تغییر دهید تا تعداد نوک به میلی متر تغییر کند. پیش فرض 0.2 میلی متر است

· SHT1x

این شامل داده های سری Sensirion SHT1x یا SHT7x است.

· SHT3x

این شامل داده های سری Sensirion SHT3x است.

· خدمات

این شامل تمام خدمات موجود برای استفاده با این ایستگاه هواشناسی است.

آب و هوای باز

می توانید حساب خود را در OpenWeather برای توصیف وضعیت آب و هوا در دستگاه 3 تنظیم کنید (کلیدهای API من را بیابید و در API در Services ، OpenWeather کپی کنید.)

اگر در نیمکره شمالی یا در جنوب نیمکره جنوبی زندگی می کنید ، نیمکره را تایپ کنید تا بخش نجوم صحیح در معرض نمایش قرار گیرد.

تغییر زبان "en" یا "it" از انگلیسی به ایتالیایی در DEVICE 3.

عرض جغرافیایی و عرض جغرافیایی برای نمایش توصیف صحیح وضعیت آب و هوا در DEVICE 3

اگر از نیمکره جنوبی یک عدد منفی بر عرض جغرافیایی باشد.

THINGSPEAK

در ThingSpeak یک حساب کاربری ایجاد کنید و WriteAPIkey را پیدا کنید و در myWriteAPIKey کپی کنید ، تا تفاوت گرافیکی بین سری SHT1x و SHT3x را در صورت اتصال 2 سنسور یا فقط نظارت بر SHT1x مشاهده کنید.

WeatherCloud

با استفاده از این گزینه می توانید ایستگاه هواشناسی را به شبکه Cloud Cloud وصل کنید. به تنظیمات دستگاه های خود بروید و "پیوند" را انتخاب کنید ، شناسه و کلیدی را که می توانید در پایگاه داده کپی کنید به شما می دهد.

WunderGround

با استفاده از این گزینه می توانید ایستگاه هواشناسی را به WunderGround پیوند دهید.

شناسه و کلید دستگاه های من را پیدا کرده و در پایگاه داده کپی کنید.

· خواب

به طور پیش فرض روی 1 تنظیم شده است اما برای فعال کردن حالت خواب می توان آن را به 0 تغییر داد. در حالت خواب ، باران سنج و بادسنج کار نمی کند ، بنابراین آنها باید از PCB جدا شوند

حالت خواب در صورت استفاده از باتری به طور متوسط 6 ماه بدون شارژ مجدد باتری با پنل خورشیدی دوام می آورد.

· شاخص اشعه ماوراء بنفش

این شامل مقدار UVindex فعلی است.

· باد

این شامل مقادیر باد ، مانند درجه جهت باد و همچنین سرعت باد و تند باد است. می توان آن را Offset در اینجا تنظیم کرد تا جهت راست جهت باد را نشان دهد. 0 درجه یا 360 درجه باید نقطه شمالی باشد.

مرحله 6: راه اندازی DISPLAY DEVICE 3 (عکس های بیشتر موجود در GITHUB)

دستگاه 3 با یک باتری 18650 تغذیه می شود که می توان آن را از طریق USB همانطور که در عکس نشان داده شده است شارژ کرد (عکس نشان دهنده پروژه نهایی نیست بلکه فقط نمونه اولیه آن است ، در داخل آن یک PCB مناسب طراحی شده است.) دایره کوچک سنسور BME680 را نشان می دهد.

صفحه نمایش هر 20 دقیقه به طور خودکار و هر 1 ساعت پس از نیمه شب و تا 7 صبح به روز می شود. اما با کلیک روی دکمه در سمت راست کادر ، می توان آن را به صورت دستی تجدید کرد.

یکبار تجدید می شود همچنین زبان انتخاب شده در تنظیمات FIREBASE را تغییر می دهد

پس از نصب باتری ، روشهای مشابه DEVICE 2 را برای اتصال به Wi-Fi دنبال کنید.

نام شبکه "LineaMeteoStazioneVisual" خواهد بود

باتری باید قبل از شروع شارژ کافی باشد.

مرحله 7: سنسورهای سازگار (اطلاعات بیشتر در GITHUB)

دما/رطوبت اصلی: سری SHT3x Sensirion. دقت به برگه اطلاعات هر یک اشاره دارد

سنسور

 دما/رطوبت SECOND (قابل استفاده برای دمای خاک و مرطوب): سری SHT1x و SHT7x Sensirion. دقت به برگه اطلاعات هر سنسور اشاره دارد.

 دما ، رطوبت ، کیفیت هوا در محیط داخلی: BME680

 فشار: BMP180

 باران سنج: باران سنج هر سطل سنج ، وضوح قابل تنظیم. هنگامی که تصویب نامه تنظیم می شود ، ممکن است 3 ساعت طول بکشد تا تنظیمات دستگاه تغییر کند. این به این دلیل است که اگر باران تشخیص داده نشود ، دستگاه هر 3 ساعت یکبار به خواب می رود تا در مصرف انرژی صرفه جویی کند. وقتی بیدار شد ، دوباره تنظیمات را بررسی می کند. همچنین می توانید به صورت دستی با کلیک روی دکمه بازنشانی همانطور که در عکس قبل نشان داده شده است ، تنظیم مجدد کنید.

 بادسنج: بادسنج دیویس

VI UVIndex: SI1145

مرحله 8: مشخصات و صفحه خورشیدی (اطلاعات بیشتر در مورد GITHUB در دفترچه راهنما)

میزان مصرف: اگر زمان بارگذاری 90 ثانیه باشد ، دستگاه به طور متوسط 19 میلی آمپر است.

اگر همیشه به طور خودکار به روز شود ، دستگاه 3 = 2 میلی آمپر است.

باتری DEVICE 1: 3.7V 21700 لیتیوم باتری (توصیه می شود 5000mAh) (خودکار بدون آفتاب 8 روز*)

هشدار: در مورد باتری لیتیوم با درجه حرارت بالا (بیش از 45 درجه سانتی گراد) مراقب باشید ، جعبه ضد آب باید در سایه قرار گیرد. علاوه بر این اگر دمای منفی -10 درجه سانتیگراد اغلب اتفاق بیفتد یا شرایط زیر 0 برای دمای منفی طولانی مدت یا شدید ادامه یابد (مثال -20 درجه سانتیگراد) یک باتری مخصوص برای دمای سرد مورد نیاز است. در این حالت PCB باید برای باتری 18650 مقاوم در برابر هوای سرد -40C با ظرفیت کمتر (2900mAh) تغییر کند. خودمختاری بدون آفتاب 5 روز خواهد بود. *بدون خورشید به معنای تاریکی کامل است ، یک روز ابری روشن به معنی عدم وجود انرژی خورشید نیست اما نمی توان آن را به عنوان یک روز آفتابی نیز در نظر گرفت.

 دستگاه باتری 3: 3.7V 18650 باتری لیتیوم (توصیه می شود 3000 میلی آمپر ساعت) (خودکار بدون شارژ مجدد 6 هفته)

el پنل خورشیدی 6-20V (6V به شدت توصیه می شود)

وات بسته به موقعیت مکانی شما از اطلس خورشیدی جهانی. با کمتر از 1500 کیلووات ساعت بر متر مربع ، ایستگاه هواشناسی نمی تواند به طور مستقل کار کند. اگر از حالت خواب استفاده شود ، یک پنل خورشیدی کوچکتر کمتر از حداقل کافی است. (عکس را ببینید) اگر فرمول محاسبه اندازه صفحه خورشیدی را درخواست می کنید ، بپرسید.

 طول کابل برای سری SHT3x نباید از 3 متر تجاوز کند

 طول کابل برای سری SHT1x و SHT7x نباید از 10 متر تجاوز کند

مرحله 9: عیب یابی و تماس ها

اگر یکی از دستگاهها مطابق انتظار کار نمی کند ، نیاز به RESET است. در صورت عدم کار مجدد ، اتصال باتری را بردارید یا باتری را بردارید و دستگاه را مجدداً راه اندازی کنید.

برای دستگاه 1 ، همیشه باتری و سپس کانکتور پنل خورشیدی را قرار دهید.

 اگر DEVICE 3 هنگام شارژ 100 shows نشان می دهد ، در حال حاضر عادی است ، زیرا برد IC خاصی برای حالت شارژ ندارد ، بنابراین تحت تأثیر مقاومت داخلی سلول قرار می گیرد.

 س questionsالات دیگر در مورد مشکلات لطفا با من تماس بگیرید.

تماس برای بحث درباره سفارش ایستگاه هواشناسی یا منبع مواد لطفاً Eugenio [email protected] را برای من ایمیل کنید.

انجمن موضوع LineaMeteo: Strumenti meteo:: Stazione Meteo Completa WiFi Con ESP8266 E ESP32 E Arduino! (lineameteo.it)