Εναλλακτικός Μετεωρολογικός Σταθμός: 5 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Ένας άλλος μετεωρολογικός σταθμός, ναι, αλλά διαφορετικού είδους!

Έχω ήδη δημοσιεύσει, δείτε ένα προηγούμενο άρθρο, έναν ανιχνευτή που μετρά την ποιότητα του αέρα.

Ο σταθμός που περιγράφεται εδώ περιλαμβάνει προσθήκες και τροποποιήσεις.

Προστέθηκαν χαρακτηριστικά:

• Μέτρηση θερμοκρασίας, υγρασίας και ατμοσφαιρικής πίεσης (μονάδα BME280).
• Μέτρηση της ποσότητας της βροχής.

Αλλαγές από το προηγούμενο έργο:

• Μέτρηση της τάσης της μπαταρίας.
• Συμπαγές περίβλημα που περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία.
• Αλλαγές στο ηλεκτρονικό διάγραμμα.

Υπενθύμιση των στόχων:

• Ελαχιστοποιήστε την κατανάλωση ενέργειας.
• Ελαχιστοποιήστε τη σύνδεση Wifi. (30s κάθε 30 λεπτά).
• Σφραγισμένο περιβάλλον.
• Αυτόματη φόρτιση μπαταρίας.

Η πραγματική ιδιαιτερότητα έγκειται στον καθετήρα που μετρά την ποσότητα της βροχής. Βασίζεται σε χωρητική μέτρηση.

Βήμα 1: Αρχή της χωρητικής μέτρησης επιπέδου

Η αρχή της χωρητικής μέτρησης επιπέδου βασίζεται στη διακύμανση της χωρητικότητας ενός πυκνωτή. Το συγκρότημα αποτελείται από μεταλλικό σωλήνα και μια μονωμένη μεταλλική ράβδο τοποθετημένη στο κέντρο του σωλήνα.

Η ράβδος και το τοίχωμα του σωλήνα σχηματίζουν έναν πυκνωτή, η χωρητικότητα του οποίου εξαρτάται από την ποσότητα νερού στον σωλήνα: Ο σωλήνας κενού έχει μικρότερη χωρητικότητα και με χωρητικότητα νερού θα αυξηθεί.

Μια ηλεκτρονική συσκευή μετρά την αύξηση της χωρητικότητας και παράγει μια τάση ανάλογη της στάθμης του νερού.

Rq: Η ράβδος που απομονώνεται κανένα ρεύμα δεν διασχίζει το νερό.

Αξιολόγηση των εμπλεκόμενων μεταβλητών

Η επιφάνεια υποδοχής της χοάνης είναι περίπου 28 cm2 (4,3 τετραγωνικά in). Αυτό του σωλήνα είναι περίπου 9 cm2 (1,4 sq in). Ο λόγος εμβαδού είναι περίπου 3. Έτσι, ένα εκατοστό νερό στο χωνί θα γεμίσει το σωλήνα με 3 εκατοστά. Αυτός ο πολλαπλασιασμός παρέχει καλύτερη ακρίβεια. Στην περίπτωση της τοποθέτησής μας, η μετρημένη χωρητικότητα είναι περίπου 100pF.

Βαθμονόμηση:

Μόλις ολοκληρωθεί η συναρμολόγηση, προχωρούμε στη βαθμονόμηση με ένα γυαλί μέτρησης. Θα προχωρήσουμε cm επί cm στο επίπεδο της χοάνης. Θα προσαρμόσουμε τα R8 και R13 για να βαθμονομήσουμε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή. (δείτε το παρακάτω διάγραμμα)

Βήμα 2: Διάγραμμα τοποθέτησης του αναλογικού δείκτη στάθμης νερού

Αυτό το μοτίβο είναι εμπνευσμένο από τον ιστότοπο

Το μονόσταθμο είναι 555. Το πλάτος παλμών του 555 είναι ανάλογο με τη στάθμη του νερού. Τα R7 και C5 σχηματίζουν ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης για να εξομαλύνουν την τιμή DC της αμαξοστοιχίας παλμών.

Η μετατόπιση τάσης στην έξοδο 555 εξαλείφεται στο διαφορικό στάδιο που σχηματίζεται από έναν τετραπλό ενισχυτή LM324.

Ο σταθμός που τροφοδοτείται από 5V προστέθηκε μετατροπέας τάσης για παραγωγή 12V. Αυτό γίνεται για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη λειτουργία του δείκτη στάθμης. Η τάση εξόδου ρυθμίζεται ώστε να παρέχει μέγιστο 3,7V στην είσοδο της πλακέτας ελέγχου.

Βήμα 3: Διάγραμμα του εξοπλισμού διεύθυνσης

Η συσκευή ελέγχεται από ένα μίνι ελεγκτή ESP8266 Wemos D1.

Υποστηρίζει επίπεδα μπαταρίας και νερού:

Η είσοδος A0 υποστηρίζει έως και 3.3V. Χρησιμοποιείται εναλλακτικά για τη μέτρηση τάσεων.

Για την μπαταρία ενεργοποιώντας τη θύρα GPIO2 (D4).

Για τη στάθμη του νερού ενεργοποιώντας τη θύρα GPIO14 (D5). Η ενεργοποίηση αυτής της θύρας ενεργοποιεί το χωρητικό στάδιο μέτρησης. Αυτό γίνεται για να περιοριστεί η κατανάλωση ενέργειας.

Η μέτρηση της ποιότητας του αέρα γίνεται ενεργοποιώντας τη μονάδα μέσω του SDS011 GPIO15 (D8). Η καταχώριση GPIO12 (D6) διαβάζει τα σειριακά δεδομένα. Ταυτόχρονα, η μονάδα BME280 ενεργοποιείται. Η επικοινωνία γίνεται μέσω GPIO4 και GPIO5 (D1, D2) προκειμένου να ανακτηθεί η θερμοκρασία, η υγρασία και η ατμοσφαιρική πίεση.

Τέλος, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που θα αποστραγγίσει τον σωλήνα στο τέλος της ημέρας ενεργοποιείται με το GPIO13 (D7).

Ο ελεγκτής έχει προγραμματιστεί με EspEasy από τον ακόλουθο κώδικα.

Βήμα 4: Κανόνας ESPEASY

στο System#Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

ας, 1, 0

ενδον

Στο System#Wake do

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

ας, 1, 0

ενδον

στο Wifi#Disconnected do

αν [VAR#2] = 0

ας, 2, 1

ας, 3, 180

τέλος εαν

ενδον

στο Wifi#Connected do

// ειδοποίηση 1, system_is_started

ας, 2, 0

ας, 3, 1800

ενδον

Στο SDS011#PM10 κάντε

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=76&nvalue=0&svalue=%rssi%

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=63&nvalue=0&svalue= sharedSDS011#PM10]

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=62&nvalue=0&svalue= sharedSDS011#PM25]

ενδον

Στους κανόνες#Χρονοδιακόπτης = 1 έως // Επίπεδο μπαταρίας

ας, 1, [TENS#A0]

ας, 1, [VAR#1]*0,004

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=60&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 2, 1 // απενεργοποιήστε τη λήψη τάσης μπαταρίας

gpio, 14, 0 // ενεργοποίηση λήψης στάθμης νερού

timerSet, 2, 10

ενδον

Στους κανόνες#Χρονοδιακόπτης = 2 έως // στάθμη νερού

ας, 1, [TENS#A0]

ας, 1, [VAR#1] -60

αν %v1 %<0

ας, 1, 0

αλλού

ας, 1, [VAR#1]*0,0625

τέλος εαν

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=68&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 14, 1 // απενεργοποίηση λήψης στάθμης νερού

timerSet, 3, 5

ενδον

Στους κανόνες#Χρονοδιακόπτης = 3 έως // καθαρισμός νερού

αν %syshour %= 23 // 23ω

αν %sysmin %> = 30 //> 30εκ

ειδοποίηση 1, ecoulement

gpio, 15, 0 // απενεργοποιήστε το SDS

gpio, 13, 0 // ενεργοποιήστε τη βαλβίδα αποστράγγισης

timerSet, 4, 240

αλλού

timerSet, 4, 5

τέλος εαν

αλλού

timerSet, 4, 5

τέλος εαν

ενδον

Στους Κανόνες#Χρονοδιακόπτης = 4 έως // η ώρα του ύπνου

gpio, 13, 1 // κλείστε τη βαλβίδα αποστράγγισης

βαθύ ύπνο, %v3 %

ενδον

Βήμα 5: Διάταξη εξαρτημάτων σε σωλήνα PVC

Ο χωρητικός ανιχνευτής, ακόμη και αν δεν είναι πολύπλοκος, αξίζει προσοχής γιατί το φινίρισμα και η προσαρμογή του θα πρέπει να αντιμετωπιστούν.

Οι πίνακες ελέγχου και ο αισθητήρας SDS011 είναι τοποθετημένοι σε ένα στήριγμα για να διευκολύνουν την εισαγωγή τους στον σωλήνα PVC.

Συμπέρασμα:

Αυτή η συναρμολόγηση, όπως και η προηγούμενη, δεν αντιπροσωπεύει καμία ιδιαίτερη δυσκολία για άτομα με γνώση του λογισμικού Domoticz και ESPEasy.

Μπορεί να μετρήσει αποτελεσματικά

• Η παρουσία λεπτών σωματιδίων,
• Ατμοσφαιρική πίεση,
• Επίπεδο υγρασίας,
• Θερμοκρασία,
• Το ύψος της βροχής,

Και αυτό κοντά στο σπίτι σας.

Το έργο έρχεται επίσης με τεχνικές ιδέες:

Έλεγχος ισχύος με ρελέ καλαμιού, τρανζίστορ PNP ή MOSFET. Η χρήση GPIO2 και GPIO15. Η χρήση της θύρας A0 με πολυπλεξία. Προγραμματισμός (κανόνας) του ελεγκτή ESP8266.

Το έργο δημοσιεύτηκε επίσης στη διεύθυνση https://dangasdiy.top/ (πολύγλωσσο)