Zonne -aangedrewe WiFi -weerstasie V1.0: 19 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

In hierdie instruksies gaan ek jou wys hoe om 'n sonkrag -WiFi -weerstasie met 'n Wemos -bord te bou. Die Wemos D1 Mini Pro het 'n klein vormfaktor en 'n wye verskeidenheid plug-and-play-skilde, wat dit 'n ideale oplossing maak om vinnig aan die gang te kom met die programmering van die ESP8266 SoC. Dit is 'n goedkoop manier om die Internet Of Things (IoT) te bou en is Arduino -versoenbaar.

U kan ook kyk na my nuwe weergawe- 3.0 Weerstasie.

U kan ook na my nuwe weergawe-2.0 Weerstasie kyk.

U kan V2.0 PCB van PCBWay koop.

U kan al my projekte vind op

Die nuwe weerstasie het die volgende funksies:

1. Die weerstasie kan meet: temperatuur, humiditeit, barometriese druk, hoogte

2. U kan bogenoemde weerparameters vanaf u slimfoon of vanaf die internet (ThingSpeak.com) monitor

3. Die hele stroombaan en die kragtoevoer word in 'n 3D -gedrukte omhulsel geplaas.

4. Die reikwydte van die toestel word verbeter deur 'n 3dBi eksterne antenna te gebruik. Dit is ongeveer 100 meter.

Stap 1: Onderdele en gereedskap benodig

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 laaibord (Amazon / Aliexpress)

3. Diode (Aliexpress)

4. BME 280 -sensor (Aliexpress)

5. Sonpaneel (Banggood)

6. Geperforeerde bord (Banggood)

7. Skroefterminale (Banggood)

8. PCB -afwykings (Banggood)

9. Li Ion -battery (Banggood)

10. AA -batteryhouer (Amazon)

11. 22 AWG -draad (Amazon / Banggood)

12. Supergom (Amazon)

13. Buisband (Amazon)

14. 3D -druk filament -PLA (GearBest)

Gereedskap wat gebruik word:

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

2. Soldeerbout (Amazon)

3. Lijmpistool (Amazon)

4. Wire Cutter / Stripper (Amazon)

Stap 2: Kragtoevoer

My plan is om die weerstasie op 'n afgeleë plek (my plaashuis) te ontplooi. Om die weerstasie deurlopend te bedryf, moet daar 'n deurlopende kragtoevoer wees, anders werk die stelsel nie. Die beste manier om die stroombaan deurlopend te voorsien, is deur 'n battery te gebruik. Maar na 'n paar dae sal die batterysap opraak, en dit is 'n baie moeilike taak om daarheen te gaan en dit te laai. Daar is dus 'n sonlaaikring voorgestel om gratis energie van die son te gebruik om die batterye te laai en die Wemos -bord aan te dryf. Ek het 'n 14450 Li-Ion-battery in plaas van 'n 18650-battery gebruik vanweë die kleiner grootte. Die grootte is dieselfde as die van 'n AA -battery.

Die battery word vanaf 'n sonpaneel deur 'n TP4056 -laai -module gelaai. Die TP4056 -module word voorsien van 'n batterybeskermingsskyfie of sonder 'n beskermingsskyfie. Ek beveel aan dat u 'n module koop met 'n skyfie vir die beskerming van die battery.

Oor die TP4056 batterylaaier

Die TP4056 -module is ideaal vir die laai van enkelselle 3.7V 1 Ah of hoër LiPo -selle. Op grond van die TP4056 laaier IC en DW01 battery beskerming IC bied hierdie module 'n laadstroom van 1000 mA en word dan afgesny wanneer die laai voltooi is. Verder, as die batteryspanning onder 2,4V daal, sal die beskerming IC die las afsny om die sel teen onder spanning te beskerm. Dit beskerm ook teen oorspanning en omgekeerde polariteit.

Stap 3: Meet die weerdata

Vroeër dae is weerparameters soos omgewingstemperatuur, humiditeit en barometriese druk gemeet met aparte analoog instrumente: termometer, higrometer en barometer. Maar vandag is die mark oorstroom met goedkoop en doeltreffende digitale sensors wat gebruik kan word om 'n verskeidenheid omgewingsparameters te meet. Die beste voorbeelde is sensors soos DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280, ens.

In hierdie projek gebruik ons 'n BMP 280 -sensor.

BMP 280:

BMP280 is 'n gesofistikeerde sensor wat barometriese druk en temperatuur baie akkuraat meet met redelike akkuraatheid. Die BME280 is die volgende generasie sensors van Bosch en is die opgradering na die BMP085/BMP180/BMP183 - met 'n lae geraas van 0,25 m en dieselfde vinnige omskakelingstyd.

Die voordeel van hierdie sensor is dat dit I2C of SPI kan gebruik vir kommunikasie met die mikrobeheerder. Vir 'n eenvoudige bedrading, stel ek voor om 'n weergawe van die I2C -weergawe te koop.

Stap 4: Gebruik 'n eksterne antenne (3dBi)

Die Wemos D1 mini Pro -bord het 'n ingeboude keramiekantenne en 'n eksterne antenna om die reikwydte te verbeter. Voordat u die eksterne antenna gebruik, moet u die antennesignaal van die ingeboude keramiekantenne na die eksterne aansluiting herlei. Dit kan gedoen word deur die klein nul -weerstand (0603) met 'n klein oppervlak te draai (soms 'n skakel genoem).

U kan hierdie video van Alex Eames kyk om die weerstand van nul ohm te draai.

Druk dan die SMA -aansluiting van die antenna in die Wemos Pro mini -antennasleuf.

Stap 5: Soldeer die koppe

Wemos -modules het verskillende koptekste, maar u moet dit volgens u vereiste soldeer.

Vir hierdie projek, 1. Soldeer die twee kopstukke aan die Wemos D1 pro mini -bord.

2. Soldeer 'n 4 -pins manlike kopstuk aan die BMP 280 -module.

Na die soldeer van die koppe sal die module lyk soos in die prent hierbo getoon.

Stap 6: Voeg opskrifte en terminale by

Die volgende stap is om die koppe aan die geperforeerde bord te soldeer.

1. Plaas eers die Wemos -bord bo -oor die geperforeerde bord en merk die voetafdruk. Soldeer dan die twee ry vroulike opskrifte oor die gemerkte posisie.

2. Soldeer dan 'n 4 -pins vroulike kopstukke soos in die prentjie aangedui.

3. Soldeerskroefklemme vir batteryaansluiting.

Stap 7: Monteer die laaibord:

Plak 'n klein stukkie dubbelzijdige band aan die agterkant van die laai-module en plak dit dan op die geperforeerde bord soos op die foto. Tydens die montering moet die bord so geplaas word dat die soldeergate by die geperforeerde bordgate pas.

Voeg terminale by vir sonpanele

Soldeer 'n skroefaansluiting net naby die mikro -USB -poort van die laaibord.

U kan hierdie terminaal ook in die vorige stap soldeer.

Stap 8: Bedradingsdiagram

Ek sny eers klein stukkies drade van verskillende kleure en verwyder die isolasie aan albei kante.

Dan soldeer ek die drade volgens die skematiese diagram soos in die prent hierbo getoon.

Wemos -> BME 280

3.3 V - -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 -aansluiting

Terminal vir sonpanele -> + en - naby die mikro -USB -poort

Battery Terminal -> B+ en B-

5V en GND van Wemos -> Out+ en Out-

Opmerking: die diode wat aan die sonpaneel gekoppel is (in die skema getoon) is nie nodig nie, aangesien die TP4056 -module 'n ingeboude diode aan die ingang het.

Stap 9: Ontwerp die omhulsel

Dit was vir my die tydrowendste stap. Ek het ongeveer 4 uur bestee om die omhulsel te ontwerp. Ek het Autodesk Fusion 360 gebruik om dit te ontwerp. Die omhulsel het twee dele: hoofliggaam en voorblad

Die hoofliggaam is basies ontwerp om by al die komponente te pas. Dit kan die volgende komponente akkommodeer

1. 50x70mm printplaat

2. AA batteryhouer

3. 85,5 x 58,5 x 3 mm sonpaneel

4. 3dBi eksterne antenna

Laai die.stl -lêers af van Thingiverse

Stap 10: 3D -drukwerk

Nadat die ontwerp voltooi is, is dit tyd om die omhulsel in 3D te druk. In Fusion 360 kan u op die merk klik en die model sny deur 'n snyer sagteware te gebruik. Ek het Cura gebruik om die model te sny.

Ek het 'n Anet A8 3D -drukker en 1,75 mm groen PLA gebruik om al die liggaamsdele uit te druk. Dit het my ongeveer 11 uur geneem om die hoofblad te druk en ongeveer 4 uur om die voorblad te druk.

Ek sal u sterk aanbeveel om 'n ander drukker vir u te gebruik, naamlik Creality CR - 10. Nou is 'n mini -weergawe van die CR -10 ook beskikbaar. Die Creality -drukkers is een van my gunsteling 3D -drukkers.

Aangesien ek nuut is in 3D -ontwerp, was my ontwerp nie optimisties nie. Maar ek is seker, hierdie omhulsel kan gemaak word deur minder materiaal (minder druktyd) te gebruik. Ek sal later probeer om die ontwerp te verbeter.

My instellings is:

Druksnelheid: 40 mm/s

Laaghoogte: 0,2

Vuldigtheid: 15%

Extruder temperatuur: 195 grade Celsius

Bedtemperatuur: 55 ° C

Stap 11: Installeer die sonpaneel en battery

Soldeer 'n rooi draad van 22 AWG aan die positiewe terminaal en swart draad aan die negatiewe terminaal van die sonpaneel.

Steek die twee drade in die gate in die dak van die hoofkas.

Gebruik supergom om die sonpaneel reg te maak en druk 'n rukkie daarop om dit goed te bind.

Maak die gate van binne toe met warm gom.

Steek dan die batteryhouer in die gleuf aan die onderkant van die omhulsel.

Stap 12: Die installering van die antenna

Draai die moere en ringe in die SMA -aansluiting los.

Steek die SMA -aansluiting in die gate in die omhulsel. Sien die prent hierbo.

Draai dan die moer saam met die ringe vas.

Installeer nou die antenna deur behoorlik in lyn te kom met die SMA -aansluiting.

Stap 13: Die installering van die printplaat

Monteer die afstande op 4 hoeke van die printplaat.

Dien supergom toe op die 4 gleuwe in die omhulsel. Verwys na die foto hierbo.

Rig dan die afstand tussen die vier gleuwe en plaas dit. laat 'n paar om dit uit te droog.

Stap 14: Maak die voorblad toe

Nadat u die voorblad gedruk het, pas dit moontlik nie perfek by die hoofomhulsel nie; as dit die geval is, skuur dit aan die kante met 'n skuurpapier.

Skuif die voorblad in die gleuwe in die hoofliggaam.

Om dit vas te maak, gebruik kleefband onderaan.

Stap 15: Programmering

Om Wemos D1 saam met die Arduino -biblioteek te gebruik, moet u die Arduino IDE met ESP8266 -bordondersteuning gebruik. As u dit nog nie gedoen het nie, kan u ESP8266 Board -ondersteuning maklik op u Arduino IDE installeer deur hierdie tutoriaal van Sparkfun te volg.

Die volgende instellings is verkieslik:

PU -frekwensie: 80MHz 160MHz

Flitsgrootte: 4M (3M SPIFFS) - 3M lêerstelselgrootte 4M (1M SPIFFS) - 1M lêerstelselgrootte

Oplaaisnelheid: 921600 bps

Arduino -kode vir die Blynk -app:

Slaap stelling:

Die ESP8266 is 'n baie kragtige toestel. As u wil hê dat u projek langer as 'n paar uur sonder 'n battery moet werk, het u twee opsies:

1. Kry 'n groot battery

2. Slim die ding aan die slaap.

Die beste opsie is die tweede opsie. Voordat u die diepe slaapfunksie gebruik, moet die Wemos D0 -pin aan die Reset -pen gekoppel word.

Krediet: Dit is voorgestel deur een van die Instructables -gebruikers "tim Rowledge".

Meer kragbesparingsopsie:

Die Wemos D1 Mini het 'n klein LED wat brand wanneer die bord aangedryf word. Dit verg baie krag. So trek net die LED van die bord af met 'n tang. Dit sal die slaapstroom drasties verlaag.

Nou kan die toestel lank werk met 'n enkele Li-Ion-battery.

#define BLYNK_PRINT Serial // Lewer kommentaar hierop om afdrukke uit te skakel en ruimte te bespaar #sluit in #sluit in

#include "Seeed_BME280.h" #include BME280 bme280; // U moet Auth Token in die Blynk -app kry. // Gaan na die projekinstellings (moer -ikoon). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // Jou WiFi -geloofsbriewe. // Stel wagwoord op "" vir oop netwerke. char ssid = "SSID"; char pass = "SLAAGWOORD"; ongeldige opstelling () {Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); Serial.begin (9600); as (! bme280.init ()) {Serial.println ("Toestelfout!"); }} leemte -lus () {Blynk.run (); // kry en druk temperature vlot temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Temp:"); Reeks.afdruk (temp); Serial.println ("C"); // Die eenheid vir Celsius omdat oorspronklike arduino nie spesiale simbole ondersteun nie Blynk.virtualWrite (0, temp); // virtuele pen 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // virtuele pen 4 // haal en druk atmosferiese druk data vlotdruk = bme280.getPressure (); // druk in Pa float p = druk/100,0; // druk in hPa Serial.print ("Druk:"); Serial.print (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // virtuele pen 1 // haal en druk hoogte data dryf hoogte = bme280.calcAltitude (druk); Serial.print ("Hoogte:"); Reeks.afdruk (hoogte); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, hoogte); // virtuele pen 2 // haal en druk humiditeitsdata float humiditeit = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Humiditeit:"); Reeks.afdruk (humiditeit); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, humiditeit); // virtuele pen 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // deepSlaaptyd word gedefinieer in mikrosekondes. }

Stap 16: Installeer die Blynk -app en -biblioteek

Blynk is 'n app wat volledige beheer oor Arduino, Rasberry, Intel Edison en nog baie meer hardeware moontlik maak. Dit is verenigbaar met beide Android en iPhone. Tans is die Blynk -app gratis beskikbaar.

U kan die app aflaai vanaf die volgende skakel

1. Vir Android

2. Vir Iphone

Nadat u die app afgelaai het, het u dit op u slimfoon geïnstalleer.

Dan moet u die biblioteek na u Arduino IDE invoer.

Laai die biblioteek af

As u die app vir die eerste keer gebruik, moet u aanmeld - om 'n e -posadres en wagwoord in te voer. Klik op die "+" regs bo in die skerm om 'n nuwe projek te skep. Noem dit dan.

Kies die doelhardeware "ESP8266" Klik dan op "E-pos" om die outomatiese token aan u te stuur-u benodig dit in die kode

Stap 17: Maak die dashboard

Die dashboard bestaan uit verskillende widgets. Volg die onderstaande stappe om widgets by te voeg:

Klik op "Skep" om na die hoofskerm van die dashboard te gaan.

Druk dan weer op "+" om die "Widget Box" te kry

Sleep dan 4 meters.

Klik op die grafieke, 'n instellingsmenu verskyn soos hierbo getoon.

U moet die naam "temperatuur" verander, kies die virtuele pen V1 en verander dan die reeks van 0 -50. Doen dieselfde met ander parameters.

Sleep ten slotte 'n grafiek en herhaal dieselfde prosedure as in die meterinstellings. Die laaste prentjie op die paneelbord word in die prent hierbo getoon.

U kan ook die kleur verander deur op die sirkel -ikoon aan die regterkant van die naam te klik.

Stap 18: Laai sensordata op na ThingSpeak

Maak eers 'n rekening op ThingSpeak.

Skep dan 'n nuwe kanaal op u ThingSpeak -rekening en vind hoe u 'n nuwe kanaal kan skep

Vul veld 1 in as temperatuur, veld 2 as humiditeit en veld 3 as druk.

Kies 'Kanaal' en dan 'My kanaal' in u ThingSpeak -rekening.

Klik op u kanaalnaam.

Klik op die "API sleutels" oortjie en kopieer die "Skryf API sleutel"

Maak die Solar_Weather_Station_ThingSpeak -kode oop. Skryf dan u SSID en wagwoord in.

Vervang die 'WRITE API' met die gekopieerde 'Write API Key'.

Vereiste biblioteek: BME280

Krediet: hierdie kode is nie deur my geskryf nie. Ek het dit gekry van die skakel wat in 'n YouTube -video deur plukas gegee is.

Stap 19: Finale toets

Plaas die toestel op sonlig, die rooi LED op die laaier van die TP 4056 brand.

1. Blynk -appmonitering:

Maak die Blynk -projek oop. As alles in orde is, sal u sien dat die meter sal werk en die grafiek die temperatuurdata begin teken.

2. ThingSpeak Monitoring:

Maak eers u Thingspeak Chanel oop.

Gaan dan na die oortjie "Privaat aansig" of "Openbare aansig" om die datakaarte te sien.

Dankie dat u my Instructable gelees het.

As jy van my projek hou, moenie vergeet om dit te deel nie.

Eerste prys in die mikrokontroleurwedstryd 2017