Arduino WiFi Wireless Weather Station Wunderground: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Σε αυτό το Instructable θα σας δείξω πώς να φτιάξετε έναν προσωπικό ασύρματο μετεωρολογικό σταθμό χρησιμοποιώντας το Arduino

Ένας μετεωρολογικός σταθμός είναι μια συσκευή που συλλέγει δεδομένα σχετικά με τον καιρό και το περιβάλλον χρησιμοποιώντας πολλούς διαφορετικούς αισθητήρες. Μπορούμε να μετρήσουμε πολλά πράγματα όπως:

• Θερμοκρασία
• Υγρασία
• Ανεμος
• Βαρομετρική πίεση
• Δείκτη UV
• Βροχή

Η δική μου έμπνευση για τη δημιουργία αυτού του μετεωρολογικού σταθμού είναι ο Greg από το ανεμόμετρο www.cactus.io Davis, τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας του κωδικού Arduino και της ταχύτητας ανέμου και του μετρητή βροχής.

Χρησιμοποιώ το Arduino Uno ως κεντρικό πίνακα.

Η μονάδα WiFi ESP8266 θα στείλει δεδομένα στη διεύθυνση www.wunderground.com

Το Weather Underground είναι μια εμπορική υπηρεσία καιρού που παρέχει πληροφορίες καιρού σε πραγματικό χρόνο μέσω του Διαδικτύου.

Θα χρησιμοποιήσω αυτούς τους αισθητήρες:

• Θερμοκρασία - Ντάλας DS18B20
• Υγρασία, Πίεση - BME280
• UV, ηλιακός - ML8511
• Ανενόμετρο και κατεύθυνση ανέμου - Davis 6410
• Βροχόμετρο - Ventus W174

Βήμα 1: Μέρη

Τα μέρη που απαιτούνται για την κατασκευή αυτού του έργου είναι τα ακόλουθα:

1. Arduino Uno
2. ESP8266 ESP-01 ή ESP-12
3. BME280
4. ML8511
5. Ντέιβις 6410
6. Ventus W174

Βήμα 2: Σχηματικό και διάγραμμα καλωδίωσης

Βήμα 3: PCB Arduino Uno Weather Station Shield

Σχεδίαση τυπωμένου κυκλώματος (PCB), χρησιμοποιήθηκα, λογισμικό Sprint-Layout. Εξαγωγή σε αρχεία Gerber.

Για να δημιουργήσετε αυτήν την ασπίδα μετεωρολογικού σταθμού Arduino Uno θα χρειαστείτε:

1. ML8511 UVB UV Rays Sensor Breakout UV Light Sensor Analog Output for Arduino Ebay
2. Αδιάβροχος ψηφιακός θερμικός αισθητήρας ή αισθητήρας DS18B20 Arduino Sensor Ebay
3. JST-XH Kit 4Pin 2.54mm Terminal Housing PCB Header Wire Connectors Ebay
4. Αισθητήρας ατμοσφαιρικής πίεσης Θερμοκρασία Αισθητήρας υγρασίας Breakout BME280Ebay
5. 1x ESP8266 ESP12F Ebay
6. 1x 1k 0805 αντίσταση
7. 1x αντίσταση 120R 0805
8. Άλτης 8x 0R 1206 (αντίσταση)
9. χαρτόνι χαλκού
10. 2x αντίσταση 4,7K
11. 1x αντίσταση 10k
12. 1x 3mm led
13. 1x υποδοχή RJ45 Ebay
14. Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1x 47uF
15. 1x καρφίτσες κεφαλίδας 40pins Ebay
16. 1x Ρυθμιστής Τάσης Sot-223 Ams1117 Ams117-3.3 3.3V 1A Ebay
17. 1x διακόπτης βήματος 2,54mm DIP 2 Ebay

Βήμα 4: Βιβλιοθήκες αισθητήρων Arduino, εγχειρίδιο και άλλες πληροφορίες

1) Πρόγραμμα μετεωρολογικού σταθμού Arduino www.cactus.io

2) Εγχειρίδιο ανεμόμετρου Davis 6410

3) Βιβλιοθήκη Adafruit BME280 Driver (Barometric Pressure Sensor)

4) Βιβλιοθήκη αισθητήρων UV ML8511

5) Βιβλιοθήκη Arduino για ολοκληρωμένα κυκλώματα θερμοκρασίας Maxim DS18B20 DS18S20 - Σημειώστε ότι φαίνεται να υπάρχει πρόβλημα με αυτήν τη σειρά. DS1822 DS1820 MAX31820

6) Βιβλιοθήκη για το Dallas/Maxim 1-Wire Chips

7) Wunderground (Προσωπικό πρωτόκολλο μεταφόρτωσης μετεωρολογικού σταθμού)

feedback.weather.com/customer/en/portal/articles/2924682-pws-upload-protocol?b_id=17298&fbclid=IwAR3KTp6uTCxjdVCiXmoIvPpYdJHAtREcrRuaH41NJSM4kLqLckLq-kwq8qLqq

8) Μετεωρολογικός σταθμός NodeMCU

Βήμα 5: Συγκόλληση PCB

Ασπίδα μετεωρολογικού σταθμού έκανα διαφήμιση στην θήκη Raspberry Pi. Νομίζω ότι φαίνεται καλύτερα.

Βήμα 6: Εγκατάσταση προσωπικού μετεωρολογικού σταθμού

Ο μετεωρολογικός σταθμός τοποθεσίας είναι το πιο σημαντικό μέρος της εγκατάστασης. Εάν ο μετεωρολογικός σταθμός βρίσκεται κάτω από ένα δέντρο ή μια προεξοχή, τα δεδομένα βροχόπτωσης που μετρήθηκαν από τον σταθμό δεν θα είναι σωστά. Εάν τοποθετήσετε τον μετεωρολογικό σταθμό σας σε ένα δρομάκι, θα μπορούσατε κάλλιστα να έχετε εφέ ανέμου σήραγγας στο ανεμόμετρο, με αποτέλεσμα λανθασμένα δεδομένα ανέμου. Ο μετεωρολογικός σταθμός πρέπει να έχει καλή "ανάκτηση" ή απόσταση από οποιοδήποτε άλλο ψηλό αντικείμενο.

Η τυπική μέτρηση του ανέμου πρέπει να λαμβάνεται στα 10 μέτρα πάνω από το έδαφος. Μια στέγη λειτουργεί καλύτερα για μένα.

Ο μετεωρολογικός σταθμός τροφοδοτείται από ηλιακό πάνελ. Είναι λοιπόν αυτόνομο.

Το πιο συνηθισμένο σφάλμα κατά την εγκατάσταση ενός μετεωρολογικού σταθμού σχετίζεται με την εσφαλμένη τοποθέτηση του αισθητήρα θερμόμετρου. Οι μετεωρολόγοι ορίζουν τη θερμοκρασία ως τη θερμοκρασία σε σκιά με άφθονο αερισμό. Όταν τοποθετείτε μετεωρολογικό σταθμό, βεβαιωθείτε ότι:

• Ο αισθητήρας θερμόμετρου δεν δέχεται ποτέ άμεσο ηλιακό φως.
• Το θερμόμετρο δέχεται άφθονο αερισμό και δεν εμποδίζεται από τον άνεμο.
• Εάν το θερμόμετρο τοποθετηθεί σε μια οροφή, βεβαιωθείτε ότι βρίσκεται τουλάχιστον 1,5 μέτρα πάνω από την οροφή.
• Εάν το θερμόμετρο τοποθετηθεί πάνω από γρασίδι, πάλι, θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 1,5 μέτρα πάνω από την επιφάνεια του γρασιδιού.
• Το θερμόμετρο απέχει τουλάχιστον 15 μέτρα από την πλησιέστερη πλακόστρωτη επιφάνεια.

Έτσι χρησιμοποιώ καταφύγιο καιρού. Το έφτιαξα από σωλήνα PVC. Με αυτόν τον τρόπο, ο μετεωρολογικός σταθμός μπορεί να τοποθετηθεί σε άμεσο ηλιακό φως, με το θερμόμετρο να βρίσκεται μέσα στο καταφύγιο.

Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εγκατάσταση μετεωρολογικού σταθμού εδώ

Βήμα 7: Εντολές ESP8266 AT

Πρώτα πρέπει να προετοιμάσει το λειτουργικό στοιχείο ESP8266 wifi. Αλλάξτε το CWMODE σε 1 = Λειτουργία σταθμού (Πελάτης) και συνδέστε το ESP8266 στο δρομολογητή WiFi. Χρησιμοποιώ σειριακό προσαρμογέα usb to ttl. Χρειάζεται μόνο σύνδεση 4 καλωδίων (+3.3V, GND TX, RX)

Or μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το Arduino για να στείλετε εντολές AT στο ESP8266.

Εντολές AT:

ΣΤΟ

ΣΤΟ+CWMODE;

AT+CWMODE = 1

AT+CWJAP = "το δικό σας ssd", "κωδικός πρόσβασης"

περισσότερες εντολές AT εδώ

Βήμα 8: Κωδικός Arduino

1. Πριν ανεβάσετε τον κωδικό στο Arduino Uno, εγγραφείτε στο wunderground.com για να λάβετε αναγνωριστικό σταθμού WU και κλειδί/κωδικό πρόσβασης

2. Αλλάξτε αυτό το αναγνωριστικό και το κλειδί/κωδικό πρόσβασης στον κωδικό Arduino του μετεωρολογικού σας σταθμού.

• char ID = "xxxxxxxx"; // αναγνωριστικό μετεωρολογικού σταθμού wunderground
• String PASSWORD = "xxxxxxxx"; // κωδικός πρόσβασης μετεωρολογικού σταθμού wunderground

3. Αλλάξτε τα υψόμετρα για να λάβετε μετρητές σχετικής πίεσης (m)

4. #define DEBUG 1 // εάν ελέγχετε μόνο δεδομένα αισθητήρων.

5. Χρησιμοποιώ χρόνο βρόχου 30 δευτερολέπτων στέλνοντας δεδομένα στο Wunderground.com. 25 δευτερόλεπτα θα χρειαστώ για να μετρήσω την ταχύτητα του ανέμου. Άλλη ώρα είναι για ανάγνωση δεδομένων αισθητήρα.

Βήμα 9: Αποτέλεσμα

Λειτουργεί και στέλνει δεδομένα αισθητήρων στο Wunderground.com. Είμαι πολύ χαρούμενος;)

Βήμα 10: IoT Personal NodeMCU ESP12 WiFi Wireless Weather Station V2

Νέα έκδοση μετεωρολογικού σταθμού v2 κάντε κλικ