עוד תחנת מזג אוויר נוספת (Y.A.W.S.): 18 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

הפרויקט הזה הוא דעתי על תחנת מזג האוויר הפופולרית ביותר. שלי מבוסס על ESP8266, תצוגת OLED בגודל.96 אינץ 'ומערך חיישן סביבתי BME280. תחנות מזג האוויר נראה פרוייקט מאוד פופולרי. שלי מבדיל את עצמו מהאחרים באמצעות מערך חיישנים BME280 במקום חיישן הטמפרטורה והלחות הפופולרי DHT22. ל- BME280 יש חיישן טמפרטורה, לחות ולחץ אוויר. הוא משתמש גם בממשק I2C. צג OLED.96 אינץ 'המשמש הוא גם I2C. ניתן לרכוש אותו כ- I2C או SPI או שניהם. הלכתי עם גרסת I2C כדי לפשט את החיווט. הן בתצוגת OLED והן ב- BME280 באמצעות I2C ו- 3.3V היה קל מאוד ליצור כבל 'Y' לחיבור שני המכשירים ל- ESP8266. בעת פיתוח הפרויקט הזה נתקלתי במספר פרויקטים של תחנות מזג אוויר באינטרנט המשתמשות ב- ESP8266, אותה תצוגת OLED ו- BME280. אז זה לא רעיון מקורי, אבל זה יישום מקורי.

BME280 מספק נתוני סביבה פנימית. מידע על מזג אוויר חיצוני מתקבל מ- OpenWeatherMap.org. יהיה עליך להירשם ל- OpenWeatherMap.org כדי לקבל מפתח לגישה לנתוני מזג האוויר. הם מציעים שירות בחינם, וזה מה שהשתמשתי בו. עיין בשלב כיצד לקבל מפתח OpenWeatherMap לקבלת הוראות כיצד להשיג מפתח.

משתמשים בשרת זמן NTP כדי לקבל את השעה ביום ויום השבוע.

נתוני מזג האוויר, הזמן והסביבה מוצגים בתצוגת OLED. לכל פיסת מידע יש מסך מעוצב משלה. המסכים מוצגים במשך חמש שניות לפני המעבר לאחרת. ל- OpenWeatherMap.org ניגשים כל חמש עשרה דקות לרענון מידע מזג האוויר. BME280 נקרא בערך כל חמישים וחמש שניות. הגופן המשמש בכל מסך מותאם אוטומטית להצגת כל המידע בגופן הגדול ביותר האפשרי.

ה- ESP8266 מוגדר גם להיות שרת אינטרנט. ניתן לגשת לכל מידע מזג האוויר באמצעות דפדפן מהטלפון, מחשב הלוח שלך. אחד המסכים המוצגים מציג את כתובת ה- IP של שרת האינטרנט.

ה- ESP8266 מגיע במגוון צורות וגדלים. אני בוחר ב- GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2. זה תואם במלואו ל'תקן 'NodeMCU עבור מודולים עצמאיים ESP8266. יש לו ווסת 3.3V משולב, CH340 כגשר USB-to-Serial ומעגל האיפוס האוטומטי של NodeMCU. אתה חופשי להשתמש בכל מודול ESP8266-12 שיש לך. רק שים לב שאולי תצטרך להוסיף ווסת 3.3V או מעגלים אחרים כדי לתכנת אותו. בניתי גם אחד באמצעות Witty Cloud ESP8266. זה איפשר לי לארוז הכל לקוביה בגודל 1.5 אינץ '. לוח הגשר התחתון של ה- USB מנותק לאחר התכנות. הוספתי סיכת כותרת בזווית ישרה לחור 3.3V בלוח Witty. הרתמה נעשתה עם שני פגזים של ארבע סיכות, אחד מעטפת של שתי סיכות ושתי פגזים עם סיכה אחת.

בתמונה למעלה, הלוח שאליו מחובר מודול ESP8266 הוא לוח מעגלים שפיתחתי כלוח פריצה עבור ESP8266 ו- ESP32. הוא יקבל את לוחות ESP8266 תואמי גוף, צר NodeMCU, לוח ESP8266 Witty Cloud או לוח ESP32 מבית GEEKCREIT. כל סיכות ה- GPIO הזמינות נפרצות לכותרות לגישה נוחה. גיליתי שלרוב לוחות הפיתוח אף פעם אין מספיק סיכות כוח וארקה. בכל פעם שאתה רוצה לצרף משהו אתה צריך לפחות סיכה טחונה ולרוב סיכה כדי להפעיל את המכשיר. כל שורה של סיכות GPIO מלווה בסיכת חשמל של 3.3V וסיכת הארקה. אני משתמש באותה פריסה בה משתמש First Robotics, כוח באמצע. אני אוהב את הפריסה הזו כי אם אתה מחבר משהו לאחור אתה לא משחרר את עשן הקסם. ללוח יש כמה תוספות, חיישן IR, מתג כפתור ונורית LED בשלושה צבעים. ניתן להשתמש במגשרים לחיבור לכל אחת מהתכונות הללו. אם אתה מעוניין באחד מלוחות הפריצה האלה של ESPxx, צור איתי קשר.

שלב 1: מה תצטרך:

1 - לוח חיישן טמפרטורה, לחות ולחץ BME280 I2C

קניתי את שלי ב- Ebay מסין בסביבות 1.25 $ עם משלוח חינם. ניתן להשיג גם אצל Adafruit או Sparkfun

1 -.96”, 128x64, תצוגת OLED I2C באמצעות מנהל התקן SSD1306

קניתי את שלי ב- eBay מסין בסביבות 4.00 $. שלי לבן. אתה יכול למצוא כחול לבן עם שטח צהוב למעלה. חלקם נמכרים כ- SPI ו- I2C. ייתכן שיהיה עליך להזיז כמה נגדים כדי לבחור בפעולת I2C. החלק החשוב הוא שהוא משתמש בשבב הנהג SD1306. ניתן להשיג גם ב- Adafruit.

1-NodeMCU ESP8266-12 עם CH340

אתה יכול להשתמש בכל מודול ESP8266-12 שאתה רוצה. אני מעדיף את אלה עם הגשר USB-to-Serial CH340. הייתה פריחה של שבבי FTDI ו- SI גשר מזויפים לפני כמה שנים, כך שאני כבר לא סומך על שום דבר מלבד CH340.

2 - DuPont 4 פינים, 0.14 אינץ '(2.54 מ מ) פגזי גובה

2 - דו פינט 2 פינים, 0.14 אינץ '(2.54 מ מ) פגזי גובה

12-כיווץ נקבות של DuPont לחוט 22-28 אווג

אני מקבל את שלי ב- eBay. אתה יכול גם להשתמש במולקס או בכל מותג שאתה מעדיף. סיכות מקומטות או IDC הבחירה היא שלך. היזהר כי אתה קונה את הסיכות הנכונות לקליפות שלך. הם לא מיקס אנד מאץ '. אתה יכול גם פשוט להלחם את החוטים ללוחות ולחסל את המחברים. אם אתה משתמש בסיכות המעוקלות, תזדקק למעוך. אל תנסה לסחוט בעזרת צבת. זה לא עובד.

1 - 5V, 1A צריכת חשמל מינימלית לקיר.

אלה זולים וזמינים ב- eBay. קנה אחד עם מחבר מיקרו USB או כל התאמה אישית עם לוח ה- ESP8266 שלך.

אתה גם צריך שמונה חתיכות של 22-28 חוט awg כדי לחבר הכל יחד. או שאתה יכול פשוט לחבר את הכל לחתיכת לוח פרפ. זה תלוי בך.

צירפתי תמונה של מה ששימש לבניית תחנת מזג האוויר באמצעות ESP8266 Witty Cloud. תמונה אחת מפרטת היכן להוסיף סיכת כותרת בזווית ישרה לאיסוף 3.3V. אחד משני פגזי הסיכה מוחלף בשני פגזי סיכה אחת. חוטי קרקע ו -3.3V ממולאים בקליפות הסיכה האחת.

עקוב אחר קישור זה כדי לקבל את קבצי קוד המקור ממאגר GitHub; ESP8266-תחנת מזג אוויר. תיקיית ה- zip או התיקייה המשובטת תכלול תיקיית WeatherStation המכילה WeatherStation.ino ו- BME280.h. אלה קבצי קוד המקור. יש גם כמה קבצי pdf. קובצי ה- pdf מכילים מידע זהה לזה שניתן להדריך אותו.

שלב 2: כלים:

לאחר שניסיתי מותגים רבים של מגרים, גיליתי שהמהנדס היפני PA-21 או PA-09 פועל בצורה הטובה ביותר עבור הצירים הזכרים והנקבות של DuPont. הוא זמין ב- eBay או אמזון. כל אחד מהם יעבוד עבור סיכות הדופונט. ה- PA-09 גם יעשה את הפינים של מחברי JST הנפוצים על סוללות LiPo. להלן קישור לסרטון כיצד להשתמש במגבשי המהנדסים עם כיווני DuPont; אופן השימוש במגרים PA-21

Instructables קיבלה לאחרונה הדרכה נהדרת לשימוש בפרימרים Weierli Tools SN-28B עם סיכות ופגזים של DuPont. אתה יכול לצפות בו כאן; עשה כל פעם Dupont Pin-Crimp טוב!

שלב 3: צור את הרתמה:

רתמת החיווט היא המפתח לפרויקט זה. זהו כבל 'Y' בסיסי בעל ארבעה חוטים. למעלה תמונה של הרתמה שהכנתי. לתצוגת OLED ולמערך החיישנים BME280 יש את אותו pinout. המשמעות היא ששני פגזי ארבעת הסיכות זהים לאחר הכנסת החוטים המעוקלים. עשיתי את הרתמה שלי עם החוטים הכפולים שנכנסו לשתי פגזי הסיכה המתחברים ללוח ESP8266. אתה יכול במקום זאת לבחור לבחור את החוטים הכפולים באחד מארבעת פגזי הפינים ולהפוך אותו לחיבור שרשרת דייזי. כל אחד מהם יעבוד.

1. חותכים את כל החוטים שלך באורך. אני אוהב להשתמש בצבעים שונים עבור כל חוט; אדום עבור 3.3V, שחור עבור הקרקע, צהוב עבור SCL וירוק עבור SDA.
2. רצו קצה אחד של כל חוט בערך 0.1 אינץ '.
3. סובבו את הגדילים יחד והוסיפו כיווץ נקבה.
4. לאחר שלכל החוטים יש כיווץ בקצה אחד, הפשיטו את כל החוטים בערך 0.2 אינץ '.
5. סובב את חוטי שני חוטים מאותו הצבע יחד.
6. לאחר מעוות, לקצץ עד כ 0.1 אינץ 'ולהוסיף crimp נקבה.
7. כאשר כל זוגות החוטים נמעכים הגיע הזמן להכניס את הקצוות המעוגלים לתוך הקליפות.
8. שני פגזי ארבעת הסיכות ממולאים, משמאל לימין, באדום, שחור, צהוב, ירוק או 3.3V, Gnd, SCL, SDA.
9. אחד משני פגזי הסיכה מקבלים את החוטים האדומים והשחורים.
10. מעטפת שתי הסיכות האחרות מקבלת את החוטים הצהובים והירוקים.

שלב 4: טיפ:

גיליתי שכאשר אני משתמש בחוט 28 awg עם סיכות החיתוך הם נוטים ליפול. מה שאני עושה כדי למנוע זאת הוא להפשיט את קצה החוט באורך כפול מהרגיל. סובב את החוטים החשופים יחדיו. לאחר מכן מקפלים את החוט המעוות כדי להכפיל את העובי. עכשיו כשאני מחבק אותו החוט עבה מספיק בכדי להחזיק אותו בחוזקה.

שלב 5: חבר הכל יחד:

1. חבר את פגזי ארבעת הפינים לתצוגת OLED ולוחות BME280.
2. יישר את החוט האדום עם סיכות ה- Vcc ו- 3V3.
3. חבר את המעטפת האדומה/השחורה של שני הפינים לזוג סיכות 3V3 (3.3V) ו- GND בלוח ESP8266. ישנם שלושה מקומות בלוח בהם סיכות 3V3 ו- GND מתאימות זה לזה. הימנע מהסיכות Vin (5V) ו- GND מכיוון שהן ישחררו את עשן הקסם מלוחות OLED ו- BME280 שלך. ודא שהחוט האדום מחובר לסיכה 3V3.
4. חבר את המעטפת הצהובה/ירוקה עם שני פינים ל- D1 ו- D2 בלוח ESP8266. החוט הצהוב (SCL) צריך להיות על D1.

בדוק שוב את החיבורים שלך. אם הכל נראה טוב אז אתה מוכן להפעיל את לוח ESP8266.

שלב 6: כיצד להשיג מפתח OpenWeatherMap

תזדקק למפתח API כדי לגשת לאתר OpenWeatherMap.org בכדי לקבל מידע מזג אוויר עדכני. השלבים הבאים מפרט כיצד להירשם ל- OpenWeatherMap.org ולקבל מפתח API.

עקוב אחר הקישור הזה אל OpenWeatherMap.org.

לחץ על API קרוב לאמצע החלק העליון של דף האינטרנט.

שלב 7: כיצד להשיג מפתח OpenWeatherMap, הירשם

בצד שמאל, תחת נתוני מזג אוויר נוכחיים, לחץ על הלחצן הרשמה.

שלב 8: כיצד להשיג מפתח OpenWeatherMap, קבל מפתח API

לחץ על קבל APIkey והתחל בעמודה החינמית.

שלב 9: כיצד לקבל מפתח OpenWeatherMap, הרשמה

לחץ על כפתור ההרשמה תחת איך להשיג את מפתח ה- API (APPID).

שלב 10: כיצד להשיג מפתח OpenWeatherMap, צור חשבון

מלא את כל השדות. בסיום, סמן את תיבת הסימון אני מסכים לתנאי השימוש ולמדיניות הפרטיות. לאחר מכן לחץ על הלחצן צור חשבון.

בדוק את הדוא"ל שלך לקבלת הודעה מ- OpenWeatherMap.org. הודעת הדוא"ל תכלול את מפתח ה- API שלך. יהיה עליך להעתיק את מפתח ה- API לקוד המקור של תחנת מזג האוויר על מנת להשיג את מזג האוויר הנוכחי.

לשירות החינם OpenWeatherMap.org יש כמה מגבלות. בראש ובראשונה אתה לא יכול לגשת אליו לעתים קרובות יותר מאשר אחת לעשר דקות. זו לא אמורה להוות בעיה מכיוון שמזג האוויר לא משתנה כל כך מהר. המגבלות האחרות קשורות לאיזה מידע זמין. כל אחד מהמנויים בתשלום יספק מידע מפורט יותר על מזג האוויר.

שלב 11: הגדר את ה- IDE של Arduino:

פיתוח התוכנית נעשה באמצעות Arduino IDE גירסה 1.8.0. אתה יכול להוריד את ה- Arduino IDE העדכני ביותר כאן; Arduino IDE. לאתר Arduino יש הוראות מצוינות כיצד להתקין ולהשתמש ב- IDE. ניתן להתקין תמיכה ב- ESP8266 ב- Arduino IDE על ידי ביצוע ההוראות המופיעות בקישור זה: ESP8266 Addon to Arduino. בדף האינטרנט, לחץ על הלחצן "שיבוט או הורדה" ובחר "הורד מיקוד". לקובץ ReadMe.md יש הוראות כיצד להוסיף את התמיכה ESP8266 ל- IDE של Arduino. זהו קובץ טקסט רגיל שניתן לפתוח אותו בכל עורך טקסט.

לוחות ESP8266 מגיעים בכל הגדלים, הצורות ומשתמשים בשבבי גשר USB-to-Serial שונים. אני מעדיף את הלוחות שמשתמשים בשבב הגשר CH340. לפני כמה שנים ל- FTDI, SI ואחרים נמאס משבוטים זולים שטוענים שהם החלק שלהם. יצרני השבבים שינו את קוד הנהג שלהם לעבודה רק עם חלקים מקוריים משלהם. הדבר גרם לתסכול רב מכיוון שאנשים גילו כי הגשרים מסוג USB-to-Serial כבר לא עובדים. כיום אני פשוט נצמד לגשרים USB-to-Serial מבוססי CH340 כדי להימנע מקניית לוחות שאולי עובדים או לא. בכל מקרה תצטרך למצוא ולהתקין את מנהל ההתקן הנכון עבור שבב הגשר המשמש על הלוח שלך. זהו קישור לאתר הרשמי של מנהלי ההתקן CH340; CH341SER_EXE.

ל- ESP8266 אין חומרת I2C ייעודית. כל מנהלי ההתקן של I2C עבור ESP8266 מבוססים על חבטות סיביות. אחת הספריות הטובות ביותר ESP8266 I2C היא ספריית brzo_I2C. הוא נכתב בשפת הרכבה עבור ה- ESP8266 כדי להפוך אותו למהיר ככל האפשר. ספריית התצוגה של OLED בה אני משתמשת משתמשת בספריית brzo_I2C. הוספתי קוד כדי לגשת למערך החיישנים BME280 באמצעות ספריית brzo_I2C.

תוכל לקבל את ספריית OLED כאן: ספריית ESP8288-OLED-SSD1306.

תוכל לקבל את ספריית brzo_I2C כאן: ספריית Brzo_I2C.

שתי הספריות יצטרכו להתקין ב- Arduino IDE שלך. לאתר Arduino יש הוראות כיצד להתקין ספריות zip ב- IDE כאן: כיצד להתקין ספריות Zip.

טיפ: לאחר התקנת חבילת לוחות ESP8266 והספריות, סגור את Arduino IDE ופתח אותה מחדש. זה יבטיח כי לוחות וספריות ESP8266 יופיעו ב- IDE.

שלב 12: בחר את הלוח שלך:

פתח את ה- IDE של Arduino. אם עדיין לא עשית זאת, התקן את התוסף ESP8266, ספריית brzo_i2c וספריית מנהלי ההתקן OLED.

לחץ על "כלים" בשורת התפריטים העליונה. גלול למטה בתפריט הנפתח למקום בו כתוב "לוח:". החלק על התפריט הנפתח "מנהל לוח" וגלול מטה אל; "NodeMCU 1.0 (מודול ESP-12E)". לחץ עליו כדי לבחור אותו. השאר את כל ההגדרות האחרות בערך ברירת המחדל שלהן.

שלב 13: בחר את הנמל הסידורי:

לחץ על "כלים" בשורת התפריטים העליונה. גלול למטה בתפריט הנפתח למקום בו כתוב "יציאה". בחר את היציאה המתאימה למחשב שלך. אם היציאה שלך לא מופיעה, או שהלוח שלך אינו מחובר או שלא טענת את מנהל ההתקן של שבב הגשר שלך או שהלוח שלך לא היה מחובר לפתיחת ה- Arduino IDE. תיקון פשוט הוא לסגור את Arduino IDE, חבר את הלוח שלך, טען את כל מנהלי ההתקן החסרים ואז פתח מחדש את ה- Arduino IDE.

שלב 14: WeatherStation.ino

תוכל להשתמש בכפתורי ההורדה למעלה או לעקוב אחר הקישור הזה ל- GitHub כדי להשיג את קוד המקור; ESP8266-תחנת מזג אוויר.

הקבצים WeatherStation.ino ו- BME280.h צריכים להיות באותה תיקייה. שם התיקיה חייב להתאים לשם של קובץ ה-ino (ללא סיומת.ino). זוהי דרישת ארדואינו.

שלב 15: ערוך את WeatherStation.ino

לחץ על "קובץ" בשורת התפריטים העליונה. לחץ על "פתח". בתיבת הדו -שיח פתיחת קובץ, מצא את תיקיית WeatherStation ובחר בה. אתה אמור לראות שתי כרטיסיות, אחת ל- WeatherStation ואחת עבור BME280.h. אם אין לך את שתי הכרטיסיות אז פתחת את התיקיה הלא נכונה או שלא הורדת את שני הקבצים או שלא שמרת אותם בתיקייה הנכונה. נסה שוב.

יהיה עליך לערוך את קובץ WeatherStation.ino כדי להוסיף את ה- SSID והסיסמה לרשת ה- WiFi שלך. חפש סביב קו 62 את הדברים הבאים;

// שים כאן את ה- SSID והסיסמה לרשת ה- WiFi שלך

const char* ssid = "yourssid"; const char* password = "password";

החלף את "yourssid" שלך ב- SSID של רשת ה- WiFi שלך.

החלף את "הסיסמה" במפתח הסיסמה לרשת ה- WiFi שלך.

יהיה עליך גם להוסיף את מפתח OpenWeatherMap שלך ואת המיקוד שבו אתה גר. חפש סביב קו 66 את הדברים הבאים;

// שים את מפתח OpenWeatherMap.com שלך ואת המיקוד כאן

const char* owmkey = "yourkey"; const char* owmzip = "yourzip, מדינה";

החלף את "yourkey" במפתח שהתקבל מ- OpenWeatherMap.org.

החלף את "המיקוד שלך, מדינה" עם המיקוד והמדינה שלך. על המיקוד שלך צריך להיות אחרי פסיק והמדינה שלך ("10001, אנחנו").

בשלב הבא עליך להגדיר את אזור הזמן שלך ולהפעיל/להשבית את שעון הקיץ (DST). חפש סביב קו 85 את הדברים הבאים;

// זמן הגלם המוחזר הוא בשניות מאז 1970. כדי להתאים לאזורי זמן להפחית

// הפרש מספר השניות לאזור הזמן שלך. ערך שלילי // יחסר זמן, ערך חיובי יוסיף זמן #הגדר TZ_EASTERN -18000 // מספר שניות בחמש שעות #הגדר TZ_CENTRAL -14400 // מספר שניות בארבע שעות #הגדר TZ_MOUTAIN -10800 // מספר שניות ב- שלוש שעות #הגדר TZ_PACIFIC -7200 // מספר שניות תוך שעתיים

// התאם את הזמן לאזור הזמן שלך על ידי שינוי TZ_EASTERN לאחד הערכים האחרים.

#הגדר TIMEZONE TZ_EASTERN // שנה את זה לאזור הזמן שלך

יש קבוצה של הצהרות #define המגדירות את קיזוז הזמן לאזורי זמן שונים. אם אזור הזמן שלך קיים, החלף את "TZ_EASTERN" בהגדרת "TIMEZONE". אם אזור הזמן שלך אינו מופיע, יהיה עליך ליצור אחד. שרת ה- NTP נותן זמן כזמן ממוצע של גריניץ '. עליך להוסיף או להפחית מספר שעות (בשניות) כדי להגיע לשעה המקומית שלך. פשוט העתק אחת מהצהרות "#define TZ_XXX" ולאחר מכן שנה את השם ואת מספר השניות. לאחר מכן שנה את "TZ_EASTERN" לאזור הזמן החדש שלך.

אתה גם צריך להחליט להשתמש בשעון הקיץ או לא. כדי להשבית את שעון הקיץ, החלף את "1" ב- "0" בשורה הבאה;

#define DST 1 // מוגדר ל- 0 כדי להשבית את שעון הקיץ

כשהוא מופעל, DST יקדם או יעכב את הזמן באופן אוטומטי בשעה אחת במידת הצורך.

שלב 16: העלה את הקוד ל- ESP8266 שלך

לחץ על סמל החץ הפונה ימינה הפונה ימינה הנמצא ממש מתחת ל"עריכה "בשורת התפריטים העליונה. זה יאסוף את הקוד ויעלה אותו ללוח שלך. אם הכל מתאסף ומעלה כראוי, לאחר מספר שניות, צג OLED צריך להאיר וההודעה המחברת תופיע.

שלב 17: כיצד לצפות באתר נתוני מזג האוויר

התמונה למעלה מציגה את דף האינטרנט שמוגש על ידי תחנת מזג האוויר. אתה יכול לגשת אליו באמצעות המחשב האישי, הטלפון או הטאבלט. פשוט פתח דפדפן והקלד את כתובת ה- IP של תחנת מזג האוויר ככתובת האתר. כתובת ה- IP של תחנת מזג האוויר מוצגת באחד המסכים של תחנת מזג האוויר. לחץ על רענן דף כדי לעדכן את המידע.

שלב 18: מזל טוב, סיימת

זהו זה. כעת אמורה להיות לך תחנת מזג אוויר עובדת. השלב הבא שלך עשוי להיות עיצוב וייצור מארז שיאכלס את תחנת מזג האוויר שלך. או אולי תרצה להוסיף עוד כמה מסכים להצגת צינת רוח, נקודת טל, זמני זריחה או שקיעה או גרף של שינויי לחץ ברומטרי או לחזות את מזג האוויר באמצעות לחץ ברומטרי. שיהיה לך כיף ותהנה.