תחנת מזג אוויר WiFi מונעת באמצעות סולארית V1.0: 19 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

במדריך זה אני הולך להראות לך כיצד לבנות תחנת מזג אוויר WiFi מונעת באמצעות סולארית עם לוח Wemos. ל- Wemos D1 Mini Pro יש גורם צורה קטן ומגוון רחב של מגיני plug-and-play הופכים אותו לפתרון אידיאלי לתחילת עבודה מהירה עם תכנות ה- SoP ESP8266. זוהי דרך זולה לבנות את Internet Of Things (IoT) והיא תואמת Arduino.

אתה יכול גם להסתכל על הגרסה החדשה שלי- 3.0 תחנת מזג אוויר.

אתה יכול גם להסתכל על תחנת מזג האוויר החדשה גרסה 2.0 שלי.

אתה יכול לקנות PCB V2.0 מ- PCBWay.

אתה יכול למצוא את כל הפרויקטים שלי ב-

לתחנת מזג האוויר החדשה יש את התכונות הבאות:

1. תחנת מזג האוויר יכולה למדוד: טמפרטורה, לחות, לחץ ברומטרי, גובה

2. אתה יכול לעקוב אחר פרמטרי מזג האוויר לעיל מהסמארטפון שלך או מהאינטרנט (ThingSpeak.com)

3. המעגל כולו יחד עם אספקת החשמל מוכנסים בתוך מארז מודפס בתלת מימד.

4. טווח המכשיר משתפר על ידי שימוש באנטנה חיצונית 3dBi. זה בערך 100 מטר.

שלב 1: דרושים חלקים וכלים

1. Wemos D1 Mini Pro (אמזון / בנגגוד)

2. לוח טעינה 4056 TP (אמזון / Aliexpress)

3. דיודה (Aliexpress)

4. חיישן BME 280 (Aliexpress)

5. פאנל סולארי (Banggood)

6. לוח מחורר (Banggood)

7. מסופי בורג (Banggood)

8. עמידות PCB (Banggood)

9. סוללת יון לי (Banggood)

10. מחזיק סוללות AA (אמזון)

11. 22 חוט AWG (אמזון / בנגגוד)

12. סופר דבק (אמזון)

13. סרט דביק (אמזון)

14. נימה להדפסה תלת מימדית -PLA (GearBest)

כלים בשימוש:

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

2. מלחם (אמזון)

3. אקדח הדבקה (אמזון)

4. חוט חוט / חשפן (אמזון)

שלב 2: ספק כוח

התוכנית שלי היא לפרוס את תחנת מזג האוויר במקום מרוחק (בית החווה שלי). כדי להפעיל את תחנת מזג האוויר ברציפות, חייב להיות ספק כוח רציף אחרת המערכת לא תעבוד. הדרך הטובה ביותר לספק כוח רציף למעגל היא באמצעות סוללה. אבל אחרי כמה ימים מיץ הסוללה ייגמר, וזו עבודה ממש קשה ללכת לשם ולחייב אותו. אז הוצע מעגל טעינה סולארי למשתמש אנרגיה חופשית מהשמש כדי לטעון את הסוללות ולהפעיל את לוח ה- Wemos. השתמשתי בסוללת 14450 לי-יון במקום בסוללה של 18650 בגלל גודלה הקטן יותר. הגודל זהה לזה של סוללת AA.

הסוללה נטענת מפאנל סולארי באמצעות מודול טעינה TP4056. מודול TP4056 מגיע עם שבב הגנה מפני סוללות או ללא שבב ההגנה. אני ממליץ לקנות מודול הכולל שבב הגנה מפני סוללות.

מידע על מטען הסוללות TP4056

מודול TP4056 מושלם לטעינת תא יחיד 3.7V 1 Ah או גבוה יותר LiPo. בהתבסס על IC מטען TP4056 ו- IC DW01 להגנה על סוללות, מודול זה יציע זרם טעינה של 1000 mA ולאחר מכן ינותק עם סיום הטעינה. יתר על כן, כאשר מתח הסוללה יורד מתחת ל- 2.4V, IC ההגנה ינתק את העומס כדי להגן על התא מפני מתח. הוא מגן גם מפני מתח יתר וחיבור קוטביות הפוכה.

שלב 3: מדידת נתוני מזג האוויר

בימים קודמים נמדדו פרמטרי מזג אוויר כמו טמפרטורת הסביבה, לחות ולחץ ברומטרי בעזרת מכשירים אנלוגיים נפרדים: מדחום, מד חום וברומטר. אך כיום השוק מוצף בחיישנים דיגיטליים זולים ויעילים שניתן למדוד באמצעותם מגוון פרמטרים סביבתיים. הדוגמאות הטובות ביותר הן חיישנים כמו DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 וכו '.

בפרויקט זה נשתמש בחיישן BMP 280.

BMP 280:

BMP280 הוא חיישן מתוחכם אשר מודד במדויק את הלחץ והטמפרטורה הברומטרית בדיוק סביר. BME280 הוא הדור הבא של חיישנים מבית בוש והוא השדרוג ל- BMP085/BMP180/BMP183 - עם רעש בגובה נמוך של 0.25 מ 'ואותו זמן המרה מהיר.

היתרון של חיישן זה הוא שהוא יכול להשתמש ב- I2C או ב- SPI לתקשורת עם הבקר. לחיווט קל ופשוט, אני מציע לקנות לוח גרסאות I2C.

שלב 4: שימוש באנטנה חיצונית (3dBi)

ללוח Wemos D1 mini Pro יש אנטנת קרמיקה מובנית יחד עם אפשרות לחיבור אנטנה חיצונית לשיפור הטווח. לפני השימוש באנטנה החיצונית, עליך לנתב מחדש את אות האנטנה מהאנטנה הקרמית המובנית, לשקע החיצוני. ניתן לעשות זאת על ידי סיבוב נגד השטח הקטן (0603) נגד אפס אוהם (המכונה לפעמים קישור).

אתה יכול לצפות בסרטון זה שנעשה על ידי אלכס איימס כדי לסובב את הנגד של אפס אוהם.

לאחר מכן הצמד את מחבר ה- SMA של האנטנה לחריץ האנטנה המיני של Wemos Pro.

שלב 5: הלחמה של הכותרות

מודולי Wemos מגיעים עם מגוון כותרות, אך עליך להלחים אותו בהתאם לדרישתך.

לפרויקט זה, 1. הלחם את שני הכותרות הזכריות ללוח מיני Wemos D1 pro.

2. הלחמה כותרת זכר 4 פינים למודול BMP 280.

לאחר הלחמת הכותרות המודול ייראה כפי שמוצג בתמונה למעלה.

שלב 6: הוספת כותרות וטרמינלים

השלב הבא הוא הלחמת הכותרות ללוח המחורר.

1. ראשית, הניחו את לוח הוומוס מעל הלוח המחורר וסמן את טביעת הרגל. לאחר מכן הלחם את שתי שורות הכותרות הנשיות מעל המיקום המסומן.

2. לאחר מכן הלחם כותרות נקבות בעלות 4 פינים כפי שמוצג בתמונה.

3. מסופי בורג הלחמה לחיבור סוללה.

שלב 7: הרכבת לוח הטעינה:

הדביקו חתיכה קטנה של סרט דו צדדי בצד האחורי של מודול הטעינה ולאחר מכן הדביקו אותו על הלוח המחורר כפי שמוצג בתמונה. במהלך ההרכבה יש להקפיד על יישור הלוח באופן שחורי ההלחמה יתאימו לחורי הלוח המחורר.

הוספת מסוף לפאנל סולארי

הלחם מסוף בורג ממש ליד יציאת המיקרו USB של לוח הטעינה.

אתה יכול גם להלחם מסוף זה בשלב הקודם.

שלב 8: תרשים חיווט

ראשית אני חותך חתיכות קטנות בצבעים שונים ומפשט את הבידוד משני קצותיו.

לאחר מכן אני מלחימה את החוטים על פי התרשים הסכימטי כפי שמוצג בתמונה למעלה.

Wemos -> BME 280

3.3 V - -> וין

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

חיבור TP4056

מסוף פאנל סולארי -> + ו - ליד יציאת המיקרו USB

מסוף סוללות -> B+ ו- B-

5V ו- GND של Wemos -> Out+ and Out-

הערה: הדיודה המחוברת ללוח הסולארי (המוצגת בסכימה) אינה נדרשת מכיוון שמודול TP4056 כולל דיודה מובנית בכניסה.

שלב 9: עיצוב המארז

זה היה הצעד הגוזל ביותר עבורי. הקדשתי בערך 4 שעות לעיצוב המארז. השתמשתי ב- Autodesk Fusion 360 כדי לעצב אותו. למארז שני חלקים: גוף מרכזי וכיסוי קדמי

הגוף העיקרי נועד בעצם להתאים לכל הרכיבים. הוא יכול להכיל את הרכיבים הבאים

1. לוח מעגלים 50x70 מ מ

2. מחזיק סוללות AA

3. פאנל סולארי 85.5 x 58.5 x 3 מ מ

4. אנטנה חיצונית 3dBi

הורד את קבצי.stl מ- Thingiverse

שלב 10: הדפסה תלת מימדית

לאחר השלמת העיצוב, הגיע הזמן להדפיס את המארז בתלת מימד. ב- Fusion 360 אתה יכול ללחוץ על המותג ולפרוס את הדגם באמצעות תוכנת פרוסה. השתמשתי בקורה כדי לחתוך את הדגם.

השתמשתי במדפסת 3D 3D של Anet ו- PLA ירוק 1.75 מ מ להדפסת כל חלקי הגוף. לקח לי בערך 11 שעות להדפיס את החלק המרכזי וכ -4 שעות להדפיס את הכריכה הקדמית.

אני ממליץ בחום להשתמש במדפסת אחרת עבורך שהיא Creality CR - 10. כעת זמינה גם גרסת מיני של CR -10. מדפסות Creality הן אחת ממדפסות התלת מימד האהובות עלי.

מכיוון שאני חדש בעיצוב תלת מימד, העיצוב שלי לא היה אופטימי. אבל אני בטוח שאפשר ליצור מארז זה על ידי שימוש בחומר פחות (פחות זמן הדפסה). אנסה לשפר את העיצוב מאוחר יותר.

ההגדרות שלי הן:

מהירות הדפסה: 40 מ מ/שניות

גובה השכבה: 0.2

צפיפות מילוי: 15%

טמפרטורת מכבש: 195 מעלות צלזיוס

טמפ 'מיטה: 55 מעלות צלזיוס

שלב 11: התקנת הפאנל הסולארי והסוללה

הלחמה חוט אדום 22 AWG למסוף החיובי וחוט שחור למסוף השלילי של הלוח הסולארי.

הכנס את שני החוטים לתוך החורים בגג גוף המתחם הראשי.

השתמש בדבק סופר כדי לתקן את לוח השמש ולחץ עליו זמן מה להדבקה נכונה.

אוטמים את החורים מבפנים בעזרת דבק חם.

לאחר מכן הכנס את מחזיק הסוללה לחריץ שבתחתית המארז.

שלב 12: התקנת האנטנה

הברג את האומים והמחברים במחבר ה- SMA.

הכנס את מחבר ה- SMA לחורים המסופקים במארז. ראו את התמונה למעלה.

לאחר מכן, הדקו את האום יחד עם הכביסות.

כעת התקן את האנטנה על -ידי יישור נכון עם מחבר ה- SMA.

שלב 13: התקנת לוח המעגלים

הרכבו את הסטנדים ב -4 פינות הלוח.

מרחו דבק סופר על 4 החריצים במארז. עיין בתמונה למעלה.

לאחר מכן יישר את ההתנגדות עם 4 החריצים והנח אותה. להשאיר כמה כדי לייבש אותו.

שלב 14: סגור את המכסה הקדמי

לאחר הדפסת הכריכה הקדמית, יתכן שהיא אינה מתאימה באופן מושלם לגוף המארז הראשי. אם כך, פשוט שיייפו אותה בצדדים בעזרת נייר חול.

החלק את המכסה הקדמי לחריצים בגוף הראשי.

כדי לאבטח אותו, השתמש בנייר דבק בתחתית.

שלב 15: תכנות

כדי להשתמש ב- Wemos D1 עם ספריית Arduino, יהיה עליך להשתמש ב- Arduino IDE עם תמיכת לוח ESP8266. אם עדיין לא עשית זאת, תוכל להתקין בקלות את תמיכת לוח ESP8266 ל- IDE Arduino שלך על ידי ביצוע הדרכה זו של Sparkfun.

עדיפות ההגדרות הבאות:

תדר PU: 80MHz 160MHz

גודל הבזק: 4M (3M SPIFFS) - 3M גודל מערכת קבצים 4M (1M SPIFFS) - 1M גודל מערכת קבצים

מהירות העלאה: 921600 bps

קוד Arduino לאפליקציית Blynk:

מצב שינה:

ה- ESP8266 הוא מכשיר די רעב. אם אתה רוצה שהפרויקט שלך יגמר סוללה במשך יותר מכמה שעות, יש לך שתי אפשרויות:

1. קבל סוללה ענקית

2. הרדימו את הדבר בחכמה.

הבחירה הטובה ביותר היא האפשרות השנייה. לפני השימוש בתכונת השינה העמוקה, יש לחבר את סיכת Wemos D0 לסיכה האיפוס.

קרדיט: זאת הציע אחד ממשתמשי "tim Rowledge".

אפשרות נוספת לחיסכון בחשמל:

ל- Wemos D1 Mini יש נורית LED קטנה שנדלקת כאשר הלוח מופעל. זה צורך הרבה כוח. אז פשוט תוריד את הנורית הזו מהלוח בעזרת צבת. זה יוריד באופן דרסטי את זרם השינה.

כעת המכשיר יכול לפעול לאורך זמן עם סוללת ליתיום אחת.

#הגדר BLYNK_PRINT סדרתי // הגיב על כך כדי להשבית הדפסים ולחסוך מקום #כלול #כלול

#כלול "Seeed_BME280.h" #כולל BME280 bme280; // אתה אמור לקבל Auth Token באפליקציית Blynk. // עבור אל הגדרות הפרויקט (סמל אגוז). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // אישורי ה- WiFi שלך. // הגדר את הסיסמה ל- "" עבור רשתות פתוחות. char ssid = "SSID"; char pass = "PASS WORD"; הגדרת void () {Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); Serial.begin (9600); if (! bme280.init ()) {Serial.println ("שגיאת מכשיר!"); }} לולאת חלל () {Blynk.run (); // get and print temperature float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("טמפ ':"); Serial.print (טמפ '); Serial.println ("C"); // היחידה עבור צלזיוס מכיוון שהארדואינו המקורי אינו תומך בסמלים ספציפיים Blynk.virtualWrite (0, temp); // סיכה וירטואלית 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // סיכה וירטואלית 4 // קבל והדפס נתוני לחץ אטמוספרי לחץ צף = bme280.getPressure (); // לחץ ב- Pa float p = לחץ/100.0; // לחץ ב- hPa Serial.print ("לחץ:"); Serial.print (עמ '); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, עמ '); // סיכה וירטואלית 1 // קבל והדפס נתוני גובה צף גובה = bme280.calcAltitude (לחץ); Serial.print ("גובה:"); Serial.print (גובה); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, גובה); // סיכה וירטואלית 2 // קבל והדפס נתוני לחות צף לחות = bme280.getHumidity (); Serial.print ("לחות:"); Serial.print (לחות); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, לחות); // סיכה וירטואלית 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // deepSleep מוגדר במיקרו שניות. }

שלב 16: התקן את האפליקציה והספרייה של Blynk

Blynk היא אפליקציה המאפשרת שליטה מלאה על Arduino, Rasberry, Intel Edison, והרבה יותר חומרה. הוא תואם לאנדרואיד וגם לאייפון. כרגע אפליקציית Blynk זמינה ללא עלות.

אתה יכול להוריד את האפליקציה מהקישור הבא

1. לאנדרואיד

2. לאייפון

לאחר הורדת האפליקציה, התקן אותה בסמארטפון שלך.

לאחר מכן עליך לייבא את הספרייה ל- IDE Arduino שלך.

הורד את הספרייה

כאשר אתה מפעיל את האפליקציה בפעם הראשונה, עליך להיכנס - כדי להזין כתובת דוא"ל וסיסמה. לחץ על "+" בפינה השמאלית העליונה של התצוגה כדי ליצור פרויקט חדש. ואז תן לזה שם.

בחר את חומרת היעד "ESP8266" ולאחר מכן לחץ על "דואר אלקטרוני" כדי לשלוח את אסימון האימות לעצמך-תזדקק לו בקוד

שלב 17: הכינו את לוח הדש

לוח המחוונים מורכב מווידג'טים שונים. כדי להוסיף ווידג'טים בצע את השלבים הבאים:

לחץ על "צור" כדי להיכנס למסך מרכז השליטה הראשי.

לאחר מכן לחץ שוב על "+" כדי לקבל את "תיבת הווידג'טים"

לאחר מכן גרור 4 מדידים.

לחץ על הגרפים, הוא יפתח תפריט הגדרות כפי שמוצג למעלה.

עליך לשנות את השם "טמפרטורה", בחר את הסיכה הווירטואלית V1 ולאחר מכן שנה את הטווח בין 0 -50. באופן דומה, בצע פרמטרים אחרים.

לבסוף, גרור גרף וחזור על אותו הליך כמו בהגדרות מד. תמונת לוח המחוונים הסופית מוצגת בתמונה למעלה.

ניתן לשנות את הצבע גם על ידי לחיצה על סמל העיגול בצד ימין של השם.

שלב 18: העלאת נתוני חיישנים ל- ThingSpeak

ראשית, צור חשבון ב- ThingSpeak.

לאחר מכן צור ערוץ חדש בחשבון ThingSpeak שלך מצא כיצד ליצור ערוץ חדש

מילוי שדה 1 כטמפרטורה, שדה 2 כלחות ושדה 3 כלחץ.

בחשבון ThingSpeak שלך בחר "ערוץ" ולאחר מכן "הערוץ שלי".

לחץ על שם הערוץ שלך.

לחץ על הכרטיסייה "מפתחות API" והעתק את "מפתח API לכתוב"

פתח את הקוד Solar_Weather_Station_ThingSpeak. לאחר מכן כתוב את ה- SSID והסיסמה שלך.

החלף את "WRITE API" במפתח "Write API Key" שהועתק.

הספרייה הנדרשת: BME280

אשראי: הקוד הזה לא נכתב על ידי. קיבלתי את זה מהקישור שניתן בסרטון יוטיוב של plukas.

שלב 19: מבחן אחרון

הנח את המכשיר על אור השמש, המודול האדום על מודול המטען TP 4056 יידלק.

1. ניטור אפליקציות Blynk:

פתח את פרויקט Blynk. אם הכל בסדר, תבחין שהמדוד יחיה והגרף יתחיל לשרטט את נתוני הטמפרטורה.

2. ניטור ThingSpeak:

ראשית, פתח את Thingspeak שאנל שלך.

לאחר מכן עבור לכרטיסייה "תצוגה פרטית" או לכרטיסייה "תצוגה ציבורית" כדי לראות את תרשימי הנתונים.

תודה שקראת את ההנחיה שלי.

אם אתה אוהב את הפרויקט שלי, אל תשכח לשתף אותו.

פרס ראשון בתחרות מיקרו -בקר 2017