Vremenska postaja WiFi s sončno energijo V1.0: 19 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V tem navodilu vam bom pokazal, kako zgraditi vremensko postajo WiFi na sončno energijo s ploščo Wemos. Wemos D1 Mini Pro ima majhen faktor oblike in široko paleto plug-and-play ščitov je idealna rešitev za hiter začetek programiranja ESP8266 SoC. To je poceni način za izgradnjo interneta stvari (IoT) in je združljiv z Arduinom.

Ogledate si lahko tudi mojo novo različico- 3.0 Weather Station.

Ogledate si lahko tudi mojo novo vremensko postajo različice 2.0.

V2.0 PCB lahko kupite pri PCBWay.

Vse moje projekte najdete na

Nova vremenska postaja ima naslednje funkcije:

1. Vremenska postaja lahko meri: temperaturo, vlažnost, barometrični tlak, nadmorsko višino

2. Zgornje vremenske parametre lahko spremljate s pametnega telefona ali s spleta (ThingSpeak.com)

3. Celotno vezje skupaj z napajalnikom je nameščeno v 3D tiskanem ohišju.

4. Domet naprave se poveča z uporabo zunanje antene 3dBi. To je približno 100 metrov.

Korak: Potrebni deli in orodja

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. Polnilna plošča TP 4056 (Amazon / Aliexpress)

3. Dioda (Aliexpress)

4. Senzor BME 280 (Aliexpress)

5. Sončna plošča (Banggood)

6. perforirana deska (Banggood)

7. Vijačni terminali (Banggood)

8. Izklopi PCB (Banggood)

9. Li -ionska baterija (Banggood)

10. Držalo za baterije AA (Amazon)

11. 22 AWG žica (Amazon / Banggood)

12. Super lepilo (Amazon)

13. Lepilni trak (Amazon)

14. Nit za 3D tiskanje -PLA (GearBest)

Uporabljena orodja:

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

2. Spajkalnik (Amazon)

3. Pištola za lepilo (Amazon)

4. Rezalnik / odstranjevalec žice (Amazon)

2. korak: Napajanje

Moj načrt je, da vremensko postajo postavim na oddaljeno mesto (mojo kmečko hišo). Če želite vremensko postajo stalno izvajati, mora biti neprekinjeno napajanje, sicer sistem ne bo deloval. Najboljši način za neprekinjeno napajanje vezja je uporaba baterije. Toda po nekaj dneh se bo izpraznil akumulator in res je težko iti tja in ga napolniti. Tako je bilo uporabnikom predlagano sončno polnilno vezje za brezplačno sončno energijo za polnjenje baterij in napajanje plošče Wemos. Namesto baterije 18650 sem uporabil 14450 Li-Ion baterijo zaradi njene manjše velikosti. Velikost je enaka bateriji AA.

Baterija se polni s solarne plošče prek polnilnega modula TP4056. Modul TP4056 je opremljen z zaščitnim čipom za baterije ali brez zaščitnega čipa. Priporočam nakup modula, ki ima vključen zaščitni čip za baterijo.

O polnilniku baterij TP4056

Modul TP4056 je kot nalašč za polnjenje enojnih celic 3,7 V 1 Ah ali več LiPo celic. Na podlagi IC polnilnika TP4056 in zaščite baterije IC DW01 bo ta modul ponujal tok polnjenja 1000 mA, nato pa se bo po polnjenju prekinil. Poleg tega, ko napetost akumulatorja pade pod 2,4 V, bo zaščitni IC prekinil obremenitev, da zaščiti celico pred pod napetostjo. Prav tako ščiti pred prenapetostjo in povezavo z obratno polarnostjo.

3. korak: Merjenje vremenskih podatkov

V prejšnjih dneh so vremenske parametre, kot so temperatura okolja, vlaga in barometrični tlak, merili z ločenimi analognimi instrumenti: termometrom, higrometerjem in barometrom. Danes pa je trg preplavljen s poceni in učinkovitimi digitalnimi senzorji, ki jih je mogoče uporabiti za merjenje različnih okoljskih parametrov. Najboljši primeri so senzorji, kot so DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 itd.

V tem projektu bomo uporabili senzor BMP 280.

BMP 280:

BMP280 je sofisticiran senzor, ki zelo natančno meri barometrični tlak in temperaturo z razumno natančnostjo. BME280 je naslednja generacija Boschevih senzorjev in je nadgradnja na BMP085/BMP180/BMP183 - z nizko nadmorsko višino 0,25 m in enakim hitrim časom pretvorbe.

Prednost tega senzorja je, da lahko za komunikacijo z mikrokrmilnikom uporablja bodisi I2C bodisi SPI. Za enostavno in enostavno ožičenje predlagam nakup plošče z različico I2C.

4. korak: Uporaba zunanje antene (3dBi)

Plošča Wemos D1 mini Pro ima vgrajeno keramično anteno skupaj z možnostjo priključitve zunanje antene za izboljšanje dosega. Pred uporabo zunanje antene morate antenski signal preusmeriti iz vgrajene keramične antene v zunanjo vtičnico. To lahko storite z vrtenjem majhnega površinskega upora (0603) ničelnega ohmskega upora (včasih imenovanega tudi povezava).

Lahko si ogledate ta videoposnetek, ki ga je naredil Alex Eames za vrtenje upora nič ohmov.

Nato priključite priključek SMA antene v režo za mini anteno Wemos Pro.

5. korak: Spajkajte glave

Wemos moduli imajo različne glave, vendar jih morate spajkati glede na vaše zahteve.

Za ta projekt, 1. Dva moška glavca spajkajte na mini ploščo Wemos D1 pro.

2. Spajite 4 -polni moški priključek na modul BMP 280.

Po spajkanju glav bo modul videti tako, kot je prikazano na zgornji sliki.

6. korak: Dodajanje glav in sponk

Naslednji korak je spajkanje glav na perforirano ploščo.

1. Najprej postavite desko Wemos na perforirano ploščo in označite odtis. Nato dve vrsti ženskih glav spajkajte na označeno mesto.

2. Nato spajkajte 4 -polne ženske glave, kot je prikazano na sliki.

3. Spojni vijačni spoji za priključitev akumulatorja.

7. korak: Namestite polnilno ploščo:

Na zadnjo stran polnilnega modula nalepite majhen košček dvostranskega traku in ga prilepite na perforirano ploščo, kot je prikazano na sliki. Med montažo je treba ploščo poravnati tako, da se luknje za spajkanje ujemajo z luknjami za perforirano ploščo.

Dodajanje terminala za solarno ploščo

Spajajte vijačni priključek tik ob vratih mikro USB na polnilni plošči.

Ta terminal lahko tudi spajkate v prejšnjem koraku.

8. korak: Shema ožičenja

Najprej odrežem majhne koščke žic različnih barv in odstranim izolacijo na obeh koncih.

Nato sem žice spajkal v skladu s shematskim diagramom, kot je prikazano na zgornji sliki.

Wemos -> BME 280

3,3 V - -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

Priključek TP4056

Terminal solarne plošče -> + in - v bližini vrat USB

Sponke akumulatorja -> B+ in B-

5V in GND Wemosa -> Out+ in Out-

Opomba: Dioda, priključena na solarno ploščo (prikazana na shemi), ni potrebna, saj ima modul TP4056 vgrajeno diodo na vhodu.

9. korak: Oblikovanje ohišja

To je bil zame najbolj dolgotrajen korak. Za oblikovanje ohišja sem porabil približno 4 ure. Za oblikovanje sem uporabil Autodesk Fusion 360. Ohišje ima dva dela: glavno ohišje in sprednji pokrov

Glavno ohišje je v osnovi zasnovano tako, da ustreza vsem sestavnim delom. Lahko sprejme naslednje komponente

1. Vezje 50x70 mm

2. Držalo za baterije AA

3. 85,5 x 58,5 x 3 mm sončna plošča

4. 3dBi zunanja antena

Prenesite datoteke.stl iz Thingiverse

10. korak: 3D tiskanje

Po končanem načrtovanju je čas za 3D tiskanje ohišja. V Fusion 360 lahko kliknete znamko in model razrežete s programsko opremo za rezanje. Za rezanje modela sem uporabil Curo.

Za tiskanje vseh delov telesa sem uporabil 3D tiskalnik Anet A8 in 1,75 mm zeleno PLA. Za tiskanje glavnega dela sem porabil približno 11 ur, sprednji ovitek pa približno 4 ure.

Zelo priporočam, da za vas uporabite drug tiskalnik, to je Creality CR - 10. Zdaj je na voljo tudi mini različica CR -10. Tiskalniki Creality so eden mojih najljubših 3D tiskalnikov.

Ker sem nov pri oblikovanju 3D, moje oblikovanje ni bilo optimistično. Prepričan pa sem, da je to ohišje mogoče izdelati z uporabo manj materiala (manj časa za tiskanje). Kasneje bom poskusil izboljšati zasnovo.

Moje nastavitve so:

Hitrost tiskanja: 40 mm/s

Višina sloja: 0,2

Gostota polnjenja: 15%

Temperatura ekstruderja: 195 ° C

Temperatura postelje: 55 ° C

11. korak: Namestitev sončne plošče in baterije

Pripnite rdečo žico 22 AWG na pozitivni priključek in črno žico na negativni priključek solarne plošče.

Obe žici vstavite v luknje na strehi ohišja glavnega ohišja.

Za pritrditev sončne plošče uporabite super lepilo in ga pritisnite nekaj časa za pravilno lepljenje.

Z vročim lepilom zaprite luknje od znotraj.

Nato vstavite nosilec baterije v režo na dnu ohišja.

12. korak: Namestitev antene

Odvijte matice in podložke v priključku SMA.

Priključek SMA vstavite v odprtine v ohišju. Oglejte si zgornjo sliko.

Nato privijte matico skupaj s podložkami.

Sedaj namestite anteno tako, da jo pravilno poravnate s priključkom SMA.

Korak: Namestitev tiskanega vezja

Stojala namestite na 4 vogale vezja.

Super lepilo nanesite na 4 reže v ohišju. Oglejte si zgornjo sliko.

Nato poravnajte stojalo s 4 režami in ga postavite. pustite nekaj, da se posuši.

Korak 14: Zaprite sprednji pokrov

Po tiskanju sprednjega pokrova se morda ne prilega popolnoma ohišju glavnega ohišja. Če je tako, ga samo obrusite ob straneh z brusnim papirjem.

Potisnite sprednji pokrov v reže na glavnem ohišju.

Za pritrditev uporabite lepilni trak na dnu.

15. korak: Programiranje

Če želite uporabljati Wemos D1 s knjižnico Arduino, boste morali uporabiti Arduino IDE s podporo za ploščo ESP8266. Če tega še niste storili, lahko preprosto namestite podporo za ploščo ESP8266 v svoj Arduino IDE, tako da sledite tej vadnici podjetja Sparkfun.

Zaželene so naslednje nastavitve:

PU frekvenca: 80MHz 160MHz

Velikost bliskavice: 4M (3M SPIFFS) - 3M Velikost datotečnega sistema 4M (1M SPIFFS) - 1M Velikost datotečnega sistema

Hitrost nalaganja: 921600 bps

Koda Arduino za aplikacijo Blynk:

Spanje:

ESP8266 je precej lačna naprava. Če želite, da se vaš projekt izprazni iz baterije več kot nekaj ur, imate dve možnosti:

1. Pridobite ogromno baterijo

2. Stvar pametno uspavaj.

Najboljša izbira je druga možnost. Pred uporabo funkcije globokega spanja morate priključek Wemos D0 priključiti na pin za ponastavitev.

Zasluge: To je predlagal eden od uporabnikov Instructables "tim Rowledge".

Več možnosti varčevanja z energijo:

Wemos D1 Mini ima majhno LED, ki zasveti, ko je plošča napajana. Porabi veliko energije. Torej samo izvlecite to LED z deske s kleščami. To bo drastično znižalo tok spanja.

Zdaj lahko naprava dolgo deluje z eno samo Li-Ion baterijo.

#define BLYNK_PRINT Serial // Komentirajte to, da onemogočite tiskanje in prihranite prostor #include #include

#include "Seeed_BME280.h" #include BME280 bme280; // V aplikaciji Blynk bi morali dobiti žeton za preverjanje pristnosti. // Pojdite na Nastavitve projekta (ikona matice). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // Vaše poverilnice za WiFi. // Za odprta omrežja nastavite geslo na "". char ssid = "SSID"; char pass = "PASS WORD"; void setup () {Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); Serial.begin (9600); if (! bme280.init ()) {Serial.println ("Napaka naprave!"); }} void loop () {Blynk.run (); // temperature za tiskanje in tiskanje float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Temp:"); Serial.print (temp); Serial.println ("C"); // Enota za Celzij, ker izvirni arduino ne podpira specifičnih simbolov Blynk.virtualWrite (0, temp); // navidezni pin 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // virtualni pin 4 // dobimo in natisnemo podatke o atmosferskem tlaku float pressure = bme280.getPressure (); // tlak v Pa float p = tlak/100,0; // tlak v hPa Serial.print ("Tlak:"); Serial.print (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, str); // navidezni pin 1 // dobimo in natisnemo podatke o višini float altitude = bme280.calcAltitude (pressure); Serial.print ("Nadmorska višina:"); Serial.print (nadmorska višina); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, nadmorska višina); // virtualni zatič 2 // dobimo in natisnemo podatke o vlažnosti plavajoča vlažnost = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Vlažnost:"); Serijski.tisk (vlažnost); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, vlažnost); // navidezni pin 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // čas globokega spanja je določen v mikrosekundah. }

Korak: Namestite aplikacijo in knjižnico Blynk

Blynk je aplikacija, ki omogoča popoln nadzor nad Arduino, Rasberry, Intel Edison in še veliko več strojne opreme. Združljiv je z Androidom in iPhoneom. Trenutno je aplikacija Blynk na voljo brezplačno.

Aplikacijo lahko prenesete s spodnje povezave

1. Za Android

2. Za iPhone

Ko ste aplikacijo prenesli, jo namestite na svoj pametni telefon.

Nato morate knjižnico uvoziti v svoj Arduino IDE.

Prenesite knjižnico

Ko prvič zaženete aplikacijo, se morate prijaviti - za vnos e -poštnega naslova in gesla. Kliknite »+« v zgornjem desnem kotu zaslona, da ustvarite nov projekt. Potem poimenuj.

Izberite ciljno strojno opremo "ESP8266" Nato kliknite "E-pošta", da pošljete ta žeton za avtentikacijo-potrebovali ga boste v kodi

17. korak: naredite nadzorno ploščo

Nadzorna plošča je sestavljena iz različnih pripomočkov. Če želite dodati pripomočke, sledite spodnjim korakom:

Kliknite »Ustvari«, da odprete glavni zaslon nadzorne plošče.

Nato znova pritisnite “+”, da dobite “Widget Box”

Nato povlecite 4 merilnike.

Kliknite na grafikone, pojavil se bo meni z nastavitvami, kot je prikazano zgoraj.

Spremeniti morate ime "Temperatura", izberite navidezni pin V1 in nato spremenite obseg od 0 do 50. Podobno storite z drugimi parametri.

Na koncu povlecite graf in ponovite isti postopek kot v nastavitvah merilnika. Končna slika armaturne plošče je prikazana na zgornji sliki.

Barvo lahko spremenite tudi s klikom na ikono kroga na desni strani imena.

18. korak: Nalaganje podatkov senzorja v ThingSpeak

Najprej ustvarite račun na ThingSpeak.

Nato ustvarite nov kanal v svojem računu ThingSpeak. Poiščite, kako ustvariti nov kanal

Polje 1 izpolnite kot temperaturo, polje 2 kot vlažnost in polje 3 kot tlak.

V računu ThingSpeak izberite »Kanal« in nato »Moj kanal«.

Kliknite na ime svojega kanala.

Kliknite zavihek "Ključi API" in kopirajte "Napiši ključ API"

Odprite kodo Solar_Weather_Station_ThingSpeak. Nato vnesite svoj SSID in geslo.

Zamenjajte “WRITE API” s kopiranim “Write API Key”.

Obvezna knjižnica: BME280

Kredit: Te kode nisem napisal jaz. Dobil sem ga iz povezave, ki jo je v videoposnetku v YouTubu dal plukas.

Korak 19: Končni test

Napravo postavite na sončno svetlobo, prižgala se bo rdeča LED na polnilnem modulu TP 4056.

1. Nadzor aplikacije Blynk:

Odprite projekt Blynk. Če je vse v redu, boste opazili, da bo merilnik živel, graf pa bo začel prikazovati podatke o temperaturi.

2. Nadzor ThingSpeak:

Najprej odprite svoj Thingspeak Chanel.

Nato pojdite na zavihek »Zasebni pogled« ali »Javni pogled« za ogled podatkovnih grafikonov.

Hvala, ker ste prebrali moj Instructable.

Če vam je moj projekt všeč, ga ne pozabite deliti.

Prva nagrada na natečaju za mikrokrmilnike 2017