Μετεωρολογικός σταθμός ESP32 Weathercloud: 16 βήματα (με εικόνες)

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

Πέρυσι, δημοσίευσα το μεγαλύτερο Instructable μέχρι σήμερα, που ονομάζεται Arduino Weathercloud Weather Station. Wasταν πολύ δημοφιλές θα έλεγα. Εμφανίστηκε στην αρχική σελίδα του Instructables, το Arduino blog, το μουσείο Wiznet, το Instructables Instagram, το Arduino Instagram και επίσης στο Weathercloud Twitter. Evenταν μάλιστα ένα από τα κορυφαία 100 Instructables του 2018! Και αυτό ήταν μια πολύ μεγάλη υπόθεση για έναν μικρό κατασκευαστή σαν εμένα. Χάρηκα που είδα τόσες πολλές θετικές αντιδράσεις και διάβασα προσεκτικά κάθε σχόλιο και συμβουλή. Για περίπου 8 μήνες εργάζομαι σε αυτόν τον νέο, εκλεπτυσμένο σταθμό. Διορθώσα και βελτίωσα διάφορα πράγματα. Προσπάθησα να το κάνω μικρότερο, απλούστερο, πιο έξυπνο, πιο δροσερό και να αφήσω το αποδεκτό κόστος των 150 € (165 $). Ο σταθμός είναι τοποθετημένος σε ένα ρομποτικό αγρόκτημα κοντά στο Σενέκ της Σλοβακίας. Εδώ είναι τα τρέχοντα δεδομένα.

Θα προσπαθήσω να εξηγήσω ολόκληρη τη διαδικασία σκέψης μου εδώ, οπότε αν θέλετε απλώς να ξεκινήσετε, παραλείψτε δεξιά στο βήμα 3.

Χαρακτηριστικά:

• μέτρηση 12 μετεωρολογικών τιμών
• χρήση 8 ξεχωριστών αισθητήρων
• IoT - τα δεδομένα είναι δημόσια στο cloud
• Λειτουργία 5V 500mA
• επικοινωνία μέσω Wi-Fi
• εντελώς αδιάβροχο
• φαινέται καλό
• είναι DIY

Ευχαριστώ πολύ το Lab Cafe makerspace για την παροχή χώρου και υποστήριξης κατά την κατασκευή αυτού του σταθμού. Πηγαίνετε να τα δείτε!

Πίστωση φωτογραφίας: ME (φυσικά) + Viktor Demčák

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 18/7/2020: Γεια σε όλους! Πέρασε πολύς καιρός. Πολλοί από εσάς μου γράφατε για πολλά προβλήματα με το υλικό και το λογισμικό. Το νέο υλικό θα είναι έτοιμο σε μερικές εβδομάδες, αλλά μέχρι τότε θα κυκλοφορήσω νέο υλικολογισμικό. Αυτό το λογισμικό θα βοηθήσει στην εξάλειψη ορισμένων προβλημάτων. Πηγαίνετε στο βήμα 12 για να μάθετε περισσότερα. Και το πιο σημαντικό, απολαύστε!

Βήμα 1: Σχεδιασμός

Ο σχεδιασμός ενός μετεωρολογικού σταθμού είναι μια μακρά και προσεκτική διαδικασία. Έχετε τόσες πολλές επιλογές για να διαλέξετε. Αυτά είναι τα βασικά πράγματα που πρέπει να σκεφτείτε κατά το σχεδιασμό ενός μετεωρολογικού σταθμού (ή τουλάχιστον το έκανα):

1) ΠΡΟUDΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ. Αυτό είναι αρκετά αυτονόητο.

2) ΤΟΠΟΘΕΣΙΑ. Αυτό είναι πολύ σημαντικό αφού επηρεάζει την εγκατάσταση καθώς και την τεχνολογία επικοινωνίας και την απαιτούμενη πηγή ενέργειας. Οι απομακρυσμένοι μετεωρολογικοί σταθμοί χρειάζονται πομπούς μεγάλης εμβέλειας και μια αυτο-βιώσιμη πηγή ενέργειας όπως ένα ηλιακό πάνελ.

3) ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ. Θέλετε απλά να μετρήσετε τη θερμοκρασία ή την υγρασία; Στη συνέχεια, μπορείτε να τοποθετήσετε τον αισθητήρα σχεδόν οπουδήποτε. Αλλά αν θέλετε να μετρήσετε βροχοπτώσεις, άνεμο, ηλιακή ακτινοβολία, δείκτη UV ή άλλα πράγματα που σχετίζονται με τον ήλιο ή τις βροχοπτώσεις, τότε οι αισθητήρες δεν μπορούν να βρίσκονται σε σκιά και δεν μπορούν να μπλοκαριστούν ούτε από πάνω ούτε από τα πλάγια.

4) ΑΚΡΙΒΕΙΑ. Θέλετε οι μετρήσεις σας να είναι βαθμονομημένες με ακρίβεια και συγκρίσιμες με το εθνικό ινστιτούτο καιρού ή είναι μάλλον ερασιτεχνικές τιμές για εσάς;

Έτσι, μέχρι τώρα θα πρέπει να έχετε μια αρκετά καλή εικόνα για αυτό που θέλετε. Πάμε λοιπόν στον πίνακα σχεδίων! Ακολουθούν ορισμένοι βασικοί κανόνες που σκέφτηκα:

1) ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΣΤΕ ΤΟΝ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Πρέπει οπωσδήποτε να το κάνετε αυτό. Η θερμότητα μπορεί να ταξιδέψει με τόσους πολλούς τρόπους που μπορεί να ακτινοβολεί και να μεταφέρεται μέσω της δομής του ίδιου του σταθμού. Προσπαθήστε λοιπόν να καλύψετε όλα τα μεταλλικά μέρη και βάλτε τον αισθητήρα θερμοκρασίας σε μια ασπίδα ακτινοβολίας. Ξέρω, ο σταθμός ακτινοβολίας μου δεν είναι τέλειος, αλλά βοηθά.

2) ΒΑΛΤΕ ΤΟΝ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ ΑΝΕΜΟΥ ΑΝΩ. Οι αισθητήρες ανέμου υποτίθεται ότι τοποθετούνται σε ύψος 10 μέτρων σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα. Δεν έχω ούτε τα χρήματα να αγοράσω έναν πυλώνα 10 μέτρων, οπότε ένας σωλήνας 2 μέτρων πάνω από μια ταράτσα μου είναι αρκετός.

3) ΚΑΘΑΡΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΓΥΡΩ ΚΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΟ ΣΤΑΘΜΟ. Εάν θέλετε να μετρήσετε το φως του ήλιου, δεν μπορείτε να έχετε τον αισθητήρα σε σκιά. Αν θέλετε να μετρήσετε τις βροχοπτώσεις δεν μπορείτε να έχετε κάτι που να μπλοκάρει τα σταγονίδια. Βεβαιωθείτε λοιπόν ότι η περιοχή γύρω και πάνω από το σταθμό έχει καθαριστεί.

Ας συνεχίσουμε. Έτσι, για τον σταθμό μου αποφάσισα ότι θέλω να μετρήσω αυτές τις μεταβλητές: θερμοκρασία αέρα, θερμοκρασία εδάφους, σχετική υγρασία, ατμοσφαιρική πίεση, δείκτη θερμότητας, σημείο δρόσου, ψύξη ανέμου, βροχοπτώσεις, ηλιακή ακτινοβολία, δείκτη UV, ταχύτητα ανέμου και κατεύθυνση ανέμου. Πρόκειται για 8 συνολικά αισθητήρες από τους οποίους υπάρχουν 3 μικρές μονάδες που μπορούν να τοποθετηθούν σε PCB και 5 εξωτερικοί αισθητήρες. Θα χρειαστώ 2 ξεχωριστούς μικροελεγκτές, έναν για τον χειρισμό απλώς μετρήσεων βροχόπτωσης και τον δεύτερο για όλα τα υπόλοιπα.

Αποφάσισα να βάλω ό, τι μπορώ σε ένα μόνο PCB. Τοποθέτησα το PCB μέσα σε ένα κουτί IP65 με διαφανές κάλυμμα, έτσι ώστε το ηλιακό φως να περνάει στους αισθητήρες ηλιακής ακτινοβολίας και δείκτη UV. Όλοι οι άλλοι αισθητήρες θα συνδεθούν στο κύριο κουτί ελέγχου με ένα καλώδιο. Αυτά λοιπόν για το σχέδιό μου.

Βήμα 2: Weathercloud

"ESP32 Weathercloud Weather Station" Τι είναι το Weatherclud; Το Weathercloud είναι ένα μεγάλο δίκτυο μετεωρολογικών σταθμών που αναφέρουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο από όλο τον κόσμο. Είναι δωρεάν και υπάρχουν πάνω από 10 000 μετεωρολογικοί σταθμοί συνδεδεμένοι με αυτό. Πρώτον, είχα τον δικό μου ιστότοπο HTML όπου στάλθηκαν όλα τα δεδομένα, αλλά η δημιουργία του δικού σας ιστότοπου και γραφικών είναι δύσκολη και είναι πολύ πιο εύκολο να στείλετε όλα τα δεδομένα σε μια μεγάλη πλατφόρμα cloud που έχει ωραία γραφικά και σταθερούς διακομιστές. Έψαξα πώς να στείλετε δεδομένα στο weathercloud και διαπίστωσα ότι μπορείτε να το επιτύχετε εύκολα με μια απλή κλήση GET. Το μόνο πρόβλημα με το Weathercloud είναι ότι με έναν δωρεάν λογαριασμό σας επιτρέπει να στέλνετε δεδομένα μόνο κάθε δέκα λεπτά, αλλά αυτό δεν πρέπει να αποτελεί πρόβλημα για τις περισσότερες χρήσεις. Θα χρειαστεί να δημιουργήσετε έναν λογαριασμό Weathercloud για να λειτουργήσει. Στη συνέχεια, θα πρέπει να δημιουργήσετε ένα προφίλ σταθμού στον ιστότοπό τους. Όταν δημιουργείτε το προφίλ του μετεωρολογικού σταθμού σας στο Weathercloud, σας δίνεται ένα αναγνωριστικό Weathercloud και ένα κλειδί Weathercloud. Διατηρήστε αυτά γιατί το Arduino θα τα χρειαστεί για να γνωρίζει πού να στείλει δεδομένα.

Βήμα 3: Λίστα μερών

Εντάξει, για αυτό το έργο θα χρειαστείτε όλα τα στοιχεία που περιλαμβάνονται τακτοποιημένα στο BOM των Εγγράφων Google εδώ.

ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΟ ΚΟΣΤΟΣ ΕΡΓΟΥ: 150 €/165 $

Βήμα 4: Εργαλεία

Αυτά τα εργαλεία μπορεί να είναι χρήσιμα (αν και τα περισσότερα από αυτά είναι απολύτως απαραίτητα):

Κόφτης λέιζερ

Μεταλοκολλητής

Ατσάλινο πριόνι

Απογυμνωτής καλωδίων

Ηλεκτρικό τρυπάνι

Τρυπάνι μπαταρίας

Συγκολλητικό σίδερο

Πένσα

Κατσαβίδια

Όπλο κόλλας

Πολύμετρο

Τρυπάνι δέντρου

Βήμα 5: Σχεδιασμός πίνακα ελέγχου

Πήγα με μια πολύ συγκεντρωτική αρχιτεκτονική. Αυτό σημαίνει ότι ό, τι μπορεί να είναι δεν είναι μόνο σε ένα κουτί αλλά σε έναν πίνακα κυκλωμάτων. Πρόσφατα έμαθα πώς να σχεδιάζω PCB που είναι μια πολύτιμη και χρήσιμη δεξιότητα. Όλα τα έργα είναι πολύ πιο προσεκτικά και πιο ακριβή, ακόμη και κομψά κατά κάποιο τρόπο. Είναι επίσης πολύ βολικό: απλώς στέλνετε τα αρχεία σας στην Κίνα και κάνουν όλες τις εργασίες καλωδίωσης και σας αποστέλλουν τον πλήρη πίνακα. Στη συνέχεια, απλά συγκολλάτε τα εξαρτήματα στη θέση τους και τελειώσατε.

Το PCB διαθέτει και τους δύο μικροελεγκτές σε αυτόν τον σταθμό: ESP32 (η κύρια μονάδα ελέγχου) και Arduino NANO (ο επεξεργαστής βροχόπτωσης). Διαθέτει επίσης μερικούς από τους αισθητήρες που περιλαμβάνουν: BME280, BHT1750 και ML8511. Στη συνέχεια, υπάρχει η μονάδα DS3231 RTC. Τελευταίο αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, υπάρχουν κάποιες αντιστάσεις και βιδωτοί σύνδεσμοι.

Σχεδίασα τον πίνακα μου στο Autodesk Eagle. Απλώς κατεβάστε το συμπεριλαμβανόμενο αρχείο Gerber που ονομάζεται "ESP32 weather station.zip" και ανεβάστε το στο JLC PCB. Or αν θέλετε να το επεξεργαστείτε, μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία "ESP32 weather station schematic.sch" και "ESP32 weather station board.brd" και να τα επεξεργαστείτε στο Eagle. Σας συμβουλεύω ανεπιφύλακτα να εγγράψετε πρώτα την τάξη σχεδίασης κυκλώματος από το Instructables.

Βήμα 6: Συγκόλληση

Εντάξει σε όλους, όλοι πιθανότατα το έχετε κάνει αυτό στο παρελθόν. Αυτός ο όμορφος πίνακας που σχεδίασα έχει ωραία αποτυπώματα μεταξοτυπίας. Όταν το έχετε αυτό, η συγκόλληση πρέπει να είναι ένα κομμάτι κέικ γιατί βλέπετε ακριβώς πού πηγαίνει τι. Υπάρχουν μόνο εξαρτήματα THT με την τυπική απόσταση 0,1 . Επομένως, απλώς συνεχίστε και κολλήστε τον πίνακα επειδή είστε έξυπνοι και μπορείτε να το κάνετε μόνοι σας! Δεν θα σας πάρει περισσότερο από μισή ώρα.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 7/18/2020: Η μονάδα RTC δεν απαιτείται πλέον. Δεν χρειάζεται να το τοποθετήσετε στον πίνακα. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα στο βήμα 12.

Βήμα 7: Κάνοντας την ασπίδα ακτινοβολίας

Όταν έφτιαχνα αυτό, είπα στον εαυτό μου "Εντάξει, το έχετε κάνει ήδη δύο φορές, δεν υπάρχει περίπτωση να το μπερδέψετε τώρα". Και δεν το έκανα.

Η ασπίδα ηλιακής ακτινοβολίας είναι ένα πολύ συνηθισμένο πράγμα που χρησιμοποιείται σε μετεωρολογικούς σταθμούς για να αποκλείσει την άμεση ηλιακή ακτινοβολία και ως εκ τούτου να μειώσει τα σφάλματα στη μετρούμενη θερμοκρασία. Λειτουργεί επίσης ως συγκρατητής για τον αισθητήρα θερμοκρασίας. Οι ασπίδες ακτινοβολίας είναι πολύ χρήσιμες αλλά είναι συνήθως κατασκευασμένες από χάλυβα και είναι ακριβές, έτσι αποφάσισα να φτιάξω μια δική μου ασπίδα. Έφτιαξα ένα Instructable που δείχνει πώς να φτιάξετε μια ασπίδα ακτινοβολίας όπως αυτή.

Βήμα 8: Πλαίσιο ελέγχου

Το κύριο μέρος αυτού του σταθμού είναι προφανώς το κουτί ελέγχου. Διατηρεί τους κύριους και δευτερεύοντες μικροελεγκτές, μερικούς από τους αισθητήρες, το RTC και ορισμένα παθητικά στοιχεία. Όλα αυτά σε ένα βολικό πακέτο IP65. Το κουτί έχει ημιδιαφανές κάλυμμα ώστε το ηλιακό φως να περνάει στους αισθητήρες υπεριώδους και ηλιακής ακτινοβολίας.

Πριν μπορέσουμε να τοποθετήσουμε το PCB, πρέπει να προετοιμάσουμε το κουτί για τα καλώδια. Υπάρχουν πέντε καλώδια τροφοδοσίας και δεδομένων που μπαίνουν στο κουτί. Προκειμένου να διατηρηθούν οι αδιάβροχες ιδιότητες του σταθμού, θα χρειαστούμε αδιάβροχους σφιγκτήρες καλωδίων. Συγκεκριμένα, ένα PG7 για το καλώδιο τροφοδοσίας, δεύτερο PG7 για τους αισθητήρες ανέμου και βροχόπτωσης και το τρίτο PG11 για αμφότερους τους αισθητήρες θερμοκρασίας. Έβαλα τον μεγαλύτερο (PG11) αδένα στο κέντρο ενός τοιχώματος του κουτιού και τους δύο μικρότερους (PG7) αδένες στον απέναντι τοίχο. Έτσι, η διαδικασία αλλαγής κουτιού έχει ως εξής:

1) Σημειώστε το κέντρο για κάθε τρύπα με ένα δείκτη.

2) Τρυπήστε μια μικρή τρύπα με ένα λεπτό τρυπάνι.

3) Αυξήστε αργά το μέγεθος της τρύπας με ένα τρυπάνι δέντρου.

4) Καθαρίστε τις τρύπες.

5) Τοποθετήστε και ασφαλίστε έναν στυπιοθλίπτη καλωδίου σε κάθε μία από τις οπές.

Βήμα 9: Βάση PCB

Δεδομένου ότι έχω μόνο τη φοιτητική δοκιμαστική έκδοση του Autodesk Eagle, δεν μπορώ να σχεδιάσω PCB μεγαλύτερα από 8 εκατοστά. Όλα ταιριάζουν σε αυτόν τον πίνακα, οπότε είναι εντάξει. Το μόνο πρόβλημα είναι με το κουτί ελέγχου. Οι οπές στήριξης της σανίδας που περιλαμβάνονται στο κουτί έχουν απόσταση 14 εκατοστών. Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστούμε έναν κάτοχο για το PCB. Αυτό μπορεί να είναι μια σανίδα (ξύλινη/πλαστική/μεταλλική) στην οποία θα τοποθετήσουμε το PCB. Στη συνέχεια, θα συνδέσουμε την πλακέτα συγκράτησης στο πλαίσιο ελέγχου. Με αυτόν τον τρόπο το PCB θα ασφαλιστεί στο πλαίσιο ελέγχου.

Μπορείτε να φτιάξετε τη θήκη όπως θέλετε. Μπορείτε να το φτιάξετε χειροκίνητα από μια πλάκα ξύλου ή χάλυβα, μπορείτε να το κόψετε με λέιζερ (όπως εγώ) ή ακόμα και να το εκτυπώσετε 3D. Συμπεριλαμβάνω τις διαστάσεις του πίνακα, οπότε η επιλογή είναι δική σας. Εάν έχετε πρόσβαση σε κόφτη λέιζερ, τότε η κοπή με λέιζερ είναι η απλούστερη επιλογή. Μπορείτε να βρείτε τα αρχεία κοπής λέιζερ εδώ σε μορφή.pdf και.svg.

Όπως μπορείτε να δείτε, πέρασα από πολλές παραλλαγές του κατόχου. Τέλος, πήγα με το ακρυλικό, γιατί δεν επηρεάζεται από την υγρασία (σαν ξύλο) και δεν προσελκύει θερμότητα (ως ατσάλι).

Βήμα 10: Συναρμολόγηση + Καλωδίωση

Αυτό θα είναι αρκετά εύκολο να γίνει, αλλά αρκετά δύσκολο να εξηγηθεί γιατί υπάρχουν πολλά μικρά βήματα. Ας το πάρουμε αμέσως:

1) Τοποθετήστε όλα τα καλώδια στην καθορισμένη οπή τους. Μην ασφαλίζετε ακόμη τους στυπιοθλίπτες καλωδίων.

2) Συνδέστε όλα τα καλώδια από τους αισθητήρες ανέμου, τον αισθητήρα βροχόπτωσης και από το καλώδιο τροφοδοσίας σύμφωνα με το διάγραμμα καλωδίωσης που περιλαμβάνεται. Μην συνδέετε ακόμη καλώδια από τους αισθητήρες θερμοκρασίας.

3) Εάν είναι τοποθετημένο, αφαιρέστε τη βάση PCB. Στη συνέχεια, αναποδογυρίστε το PCB έτσι ώστε τα καλώδια να περνούν από την κάτω πλευρά του. Ασφαλίστε τη βάση PCB έτσι ώστε τα καλώδια να στερεώνονται σε ένα σάντουιτς μεταξύ του PCB και της βάσης.

4) Τοποθετήστε και βιδώστε τη βάση PCB με το PCB.

5) Ασφαλίστε τους δύο μικρότερους σφιγκτήρες καλωδίων (PG7). Μην ασφαλίσετε το μεγαλύτερο ακόμα.

6) Τοποθετήστε και συνδέστε τα καλώδια από τους αισθητήρες θερμοκρασίας σύμφωνα με το διάγραμμα καλωδίωσης που περιλαμβάνεται.

7) Βάλτε το επάνω κάλυμμα και βιδώστε το στη θέση του.

Βήμα 11: Να είστε ευτυχισμένοι

Αυτό το βήμα είναι ένα σημείο ελέγχου. Σε αυτό το σημείο, θα έπρεπε να έχετε φτιάξει τον εαυτό σας κάτι που μοιάζει με αυτό που βλέπετε στην εικόνα. Αν αυτό είναι σωστό, να είστε χαρούμενοι. Συνεχίστε, πάρτε ένα σνακ και ξεκουραστείτε γιατί αυτό δεν είναι μόνο ένα μικρό βήμα για έναν άντρα, αλλά ένα τεράστιο άλμα για την ανθρωπότητα. Εάν όχι, κοιτάξτε τα προηγούμενα βήματα και εντοπίστε το πρόβλημα. Εάν αυτό δεν βοηθά, σχολιάστε ή στείλτε μου μήνυμα.

Έτσι, όταν είστε υγιείς και πάλι σε φόρμα, μπορείτε να προχωρήσετε στο τμήμα κωδικοποίησης και εντοπισμού σφαλμάτων.

Βήμα 12: Κωδικοποίηση και εντοπισμός σφαλμάτων

Yaaaaay, όλοι αγαπούν την κωδικοποίηση! Και ακόμα κι αν δεν το κάνετε, δεν έχει σημασία γιατί μπορείτε απλά να κατεβάσετε και να χρησιμοποιήσετε τον κώδικα μου.

Πρώτον, πρέπει να προσθέσετε τη μονάδα ESP32 dev στο διαχειριστή των πινάκων σας. Για να το κάνετε αυτό, θα πρέπει να κατεβάσετε ένα πακέτο JSON και να το εγκαταστήσετε μέσω του διαχειριστή πινάκων. Δείτε αυτό το σεμινάριο από τα Random Nerd Tutorials.

Τώρα πρέπει να κατεβάσετε όλες τις βασικές βιβλιοθήκες. Δημιούργησα το αρχείο ZIP "Libraries.zip" για να το κάνετε πιο απλό. Μην εισάγετε το αρχείο στο Arduino IDE όπως μια κλασική βιβλιοθήκη. Αντ 'αυτού, εξαγάγετε το αρχείο και μετακινήστε όλα τα αρχεία στα Έγγραφα/Arduino/βιβλιοθήκες. Τώρα μπορείτε να κάνετε λήψη και των τεσσάρων προγραμμάτων μου: "Wi-Fi_Weathercloud_API_test.ino", "System_test.ino", "ESP32_Weathercloud_Weather_Station.ino".

Ανοίξτε το "Wi-Fi_Weathercloud_API_test.ino". Θα χρειαστεί να αλλάξετε μερικά πράγματα. Πρώτον, θα χρειαστεί να αντικαταστήσετε το "SSID" και το "KEY" με το SSID (όνομα) και τον κωδικό πρόσβασης του δικτύου Wi-Fi. Δεύτερον, θα χρειαστεί να αντικαταστήσετε το "WID" και το "KEY" με το Weathercloud ID και το KEY που πρέπει να έχετε από το Βήμα 2. Θα πρέπει επίσης να κάνετε το ίδιο με το "ESP32_Weathercloud_Weather_Station.ino". Συνεχίστε και ανεβάστε τον κωδικό στο ESP32. Θα πρέπει να δείτε τα προκαθορισμένα δεδομένα να εμφανίζονται στον ιστότοπο του Weathercloud. Εάν αυτό είναι σωστό, συνεχίστε.

Ανεβάστε το "System_test.ino" στο ESP32 και το "I2C_rainfall_sender" στο Arduino NANO. Ανοίξτε τη Σειριακή Κονσόλα του ESP32 στα 115200 baud. Θα πρέπει τώρα να βλέπετε δεδομένα αισθητήρων να έρχονται κάθε 15 δευτερόλεπτα στην οθόνη σας. Παίξτε με τους αισθητήρες. Δώστε φως στον αισθητήρα ηλιακής ακτινοβολίας, φυσήξτε στον αισθητήρα ταχύτητας ανέμου, θερμάνετε τον αισθητήρα θερμοκρασίας… Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να ελέγξετε αν όλα λειτουργούν. Αν καταλήξετε στο συμπέρασμα ότι όλα είναι όπως πρέπει, συνεχίστε.

Ανεβάστε το "ESP32_Weathercloud_Weather_Station.ino" στο ESP32. Αν έχετε κάνει τα πάντα σωστά, θα πρέπει να βλέπετε τα πραγματικά δεδομένα από τον σταθμό να εμφανίζονται στη σελίδα του Weathercloud κάθε 10 λεπτά. Εάν αυτό λειτουργεί, σημαίνει ότι ο σταθμός σας είναι πλέον πλήρως λειτουργικός και το μόνο που μένει να κάνετε είναι να τον εγκαταστήσετε κάπου ωραία.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 7/18/2020: Όλα τα δευτεροβάθμια/προγράμματα δοκιμών παραμένουν τα ίδια. Αλλά το κύριο πρόγραμμα του μετεωρολογικού σταθμού αναβαθμίστηκε. Η δομή του κώδικα είναι πολύ σαφέστερη από πριν. Μπορείτε να ορίσετε όλες τις απαιτούμενες παραμέτρους στην αρχή του κώδικα. Το ESP32 λαμβάνει τώρα χρόνο από έναν διακομιστή NTP, επομένως η μονάδα RTC δεν απαιτείται πλέον. Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, το ESP32 εκτελεί τώρα μια διαδικασία βαθύ ύπνου όταν δεν μετρά και δεν στέλνει δεδομένα. Αυτό θα μειώσει την κατανάλωση ενέργειας και θα βοηθήσει επίσης να παραταθεί η διάρκεια ζωής του μετεωρολογικού σταθμού. Για να χρησιμοποιήσετε τον νέο κώδικα, απλώς κατεβάστε τον αναβαθμισμένο κώδικα "ESP32_Weathercloud_Weather_Station.ino" και το ενημερωμένο αρχείο ZIP με βιβλιοθήκες (το Instructables δεν το δέχεται, οπότε εδώ είναι ένας σύνδεσμος Google Drive). Απολαμβάνω!

Βήμα 13: Βάση σταθμού

Έτσι, αφού επιβεβαιώσετε ότι ο σταθμός σας λειτουργεί, πρέπει να σχεδιάσετε και να κάνετε μια βάση για αυτό. Θα πρέπει να είναι ισχυρό, ανθεκτικό, συμπαγές και τελευταίο αλλά όχι λιγότερο σημαντικό θα πρέπει να είναι ωραίο. Κάντε αυτό το βήμα περισσότερο ως σύσταση ή έμπνευση παρά για ακριβείς οδηγίες. Δεν ξέρω πώς φαίνεται πού θα το τοποθετήσετε. Πρέπει να γίνεις λίγο πιο δημιουργικός. Αλλά αν έχετε μια επίπεδη οροφή με έναν μεταλλικό σωλήνα διαμέτρου 5 εκατοστών να προεξέχει, συνεχίστε και κάντε όπως έκανα. Αυτός ο σταθμός έχει δύο κουτιά. Έτσι αποφάσισα να τα βάλω και τα δύο το ένα δίπλα στο άλλο σε ένα μεταλλικό πάνελ. Πρέπει να τοποθετηθεί σε μεταλλικό σωλήνα με διάμετρο 5 εκατοστά. Έτσι έβαλα ένα σωλήνα με εσωτερική διάμετρο 5cm στο κάτω μέρος του πίνακα. Και οι δύο αισθητήρες ανέμου πρέπει να απέχουν πολύ από τον υπόλοιπο σταθμό. Βάλτε λοιπόν δύο σωλήνες μήκους 40 εκατοστών σε κάθε πλευρά του σταθμού και δύο σωλήνες μήκους 10 εκατοστών στην άκρη του καθενός. Η ασπίδα ακτινοβολίας πρέπει να τοποθετηθεί κάτω από τον πίνακα για να παρέχει επιπλέον σκιά. Για αυτό, έβαλα ένα βραχίονα 7 επί 15 cm L στον χοντρό μεταλλικό σωλήνα.

Ακολουθούν όλα τα απαραίτητα μεταλλικά μέρη ένα προς ένα [διαστάσεις σε mm]:

1x σωλήνας, εσωτερική διάμετρος 50, μήκος 300

1x πάνελ, 250 επί 300, πάχος 3

1x στήριγμα L, 75 και 150 βραχίονες

2x σωλήνας, εξωτερική διάμετρος 12, μήκος 400

Σωλήνας 2x, εσωτερική διάμετρος 17, μήκος 100

Όταν έχετε όλα αυτά τα μεταλλικά μέρη, μπορείτε να τα συγκολλήσετε στη θέση τους σύμφωνα με το τρισδιάστατο μοντέλο που παρείχα. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να ανοίξετε όλες τις οπές για τα κουτιά και για την ασπίδα ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, απλά βάψτε το με βαφή για μέταλλο. Προτείνω να πάτε με λευκό, γιατί απορροφά τη λιγότερη θερμότητα από όλα τα χρώματα. Αυτό είναι που έχετε μόνοι σας ένα στήριγμα σταθμού στο οποίο μπορείτε να τοποθετήσετε το σταθμό σας!

Βήμα 14: Εγκατάσταση

Πιάστε τον μετεωρολογικό σας σταθμό, τη βάση σας και όλα τα εργαλεία σας γιατί θα τα χρειαστείτε όλα. Μπείτε σε αυτοκίνητο (ή σε λεωφορείο που δεν με νοιάζει) και φτάστε στη μελλοντική τοποθεσία του σταθμού σας. Τέλος, μπορείτε να τοποθετήσετε το σταθμό.

Είναι άλλο πράγμα το να κάνεις τον μετεωρολογικό σταθμό να λειτουργεί στο εργαστήριό σου, αλλά άλλο να το κάνεις να λειτουργεί σε σκληρές συνθήκες του πραγματικού κόσμου. Η διαδικασία εγκατάστασης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το κτίριο στο οποίο τοποθετείτε το σταθμό σας. Αλλά αν έχετε τη βάση από το προηγούμενο βήμα και ισχυρό τρυπάνι, θα πρέπει να είναι εντάξει. Απλώς πρέπει να κολλήσετε τον παχύ σωλήνα από τη βάση πάνω στον ελαφρώς λεπτότερο σωλήνα στην οροφή. Στη συνέχεια, απλώς τρυπήστε και τους δύο σωλήνες και ασφαλίστε τους με μια μεγάλη βίδα. Τοποθετήστε όλα τα κουτιά και τους αισθητήρες. Αυτό είναι. Ο σταθμός σας έχει εγκατασταθεί με επιτυχία.

Το κάναμε σε μια βροχερή μέρα. Wasταν πολύ δύσκολο, αλλά δεν είχαμε άλλη επιλογή λόγω της προθεσμίας του διαγωνισμού.

Βήμα 15: Τροφοδοσία, Ρύθμιση Uplink και Αποσφαλμάτωση

Ο σταθμός σας είναι φυσικά εγκατεστημένος, αλλά δεν είναι συνδεδεμένος ακόμα. Ας το κάνουμε τώρα. Πρέπει να τροφοδοτήσετε τον σταθμό με κάποιο τρόπο. Εδώ πρέπει να είσαι λίγο δημιουργικός. Μπορείτε να βάλετε έναν προσαρμογέα μέσα στο σπίτι και να τραβήξετε ένα καλώδιο από το παράθυρο. Μπορείτε να θάψετε το καλώδιο υπόγεια. Μπορείτε να το τροφοδοτήσετε μέσω ηλιακού συλλέκτη. Το μόνο που έχει σημασία είναι ότι υπάρχει 5V 500mA στις ακίδες του καλωδίου τροφοδοσίας που προέρχονται από το κουτί ελέγχου. Θυμηθείτε, όλα πρέπει να είναι αδιάβροχα! Όταν τροφοδοτήσετε τον σταθμό σας, μπορείτε να προχωρήσετε στη ρύθμιση και τη διόρθωση σφαλμάτων.

Το Uplink Setup βασικά συνδέει το ESP32 με το δίκτυό σας Wi-Fi. Αν είναι στο σπίτι σας, θα πρέπει να είναι εντάξει. Εάν βρίσκεται σε γκαράζ ή πιο μακριά, ίσως χρειαστείτε επέκταση Wi-Fi ή ακόμα και προσαρμοσμένο δίκτυο Wi-Fi. Στη συνέχεια ακολουθεί η φάση εντοπισμού σφαλμάτων. Μπορείτε απλώς να ανεβάσετε τον τελικό κώδικα και να ελπίζετε για το καλύτερο, αλλά πραγματικά προτείνω να δοκιμάσετε κάθε έναν από τους αισθητήρες έναν προς έναν για να είστε σίγουροι ότι όλα λειτουργούν σωστά. Βασικά το ίδιο με το βήμα 12. Εάν όλα λειτουργούν όπως θα έπρεπε, μπορείτε να πατήσετε το κουμπί UPLOAD αποσυνδέστε το καλώδιο USB και κλείστε το κουτί ελέγχου.

Βήμα 16: Ζήστε ευτυχώς πάντα μετά

Jeez, αυτό ήταν πάρα πολύ την τελευταία στιγμή παιδιά. Παρατήρησα τον διαγωνισμό Αισθητήρες μόλις 10 ημέρες πριν τελειώσει. Το ίδιο βράδυ, χρειάστηκε να κάνω περίπου 10 τηλεφωνήματα για να κανονίσω όλα όσα απαιτούνται για την οριστικοποίηση του σταθμού. Δεν είχε τελειώσει ακόμα. Την ημέρα που έπρεπε να εγκαταστήσουμε τον σταθμό ήρθε μια γιγαντιαία καταιγίδα που διέκοψε τα σχέδιά μας. Χρειάστηκε να οριστικοποιήσω όλο το κείμενο πριν ολοκληρωθεί ο σταθμός. Ο σταθμός εγκαταστάθηκε τελικά μόλις σήμερα, την ίδια μέρα που δημοσίευσα αυτό το Instructable.

Υπάρχουν σίγουρα πολλά πράγματα που θα μπορούσαν να έχουν γίνει καλύτερα εδώ, αλλά υπάρχουν πολλά χρήσιμα πράγματα που μπορείτε να μάθετε εδώ και να τα χρησιμοποιήσετε όταν χτίζετε τον δικό σας σταθμό. Εάν κάνατε όλα τα βήματα σωστά, έχετε τώρα έναν πλήρως λειτουργικό μετεωρολογικό σταθμό ESP32 cloud. Και αυτό είναι κάτι! Όλη η σκληρή δουλειά απέδωσε καρπούς (ελπίζω να έγινε). Μπορείτε να δείτε τα δεδομένα από τον σταθμό μου εδώ. Εάν έχετε κάποιες ερωτήσεις ή προτάσεις, θα χαρώ να τις ακούσω στην παρακάτω ενότητα σχολίων.

Ναι και επίσης αν σας άρεσε αυτό το έργο θα εκτιμούσα πολύ αν με ψηφίζατε στο διαγωνισμό Αισθητήρες. Ευχαριστώ πολύ και απολαύστε !!!

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Αισθητήρων