Часы метеостанция на ардуино. Самодельная метеостанция с часами на Arduino: пошаговая инструкция

alexxlabРазное
Как сделать метеостанцию с часами на Arduino своими руками. Какие компоненты понадобятся для сборки. Как собрать и запрограммировать метеостанцию на Arduino. Какие функции может выполнять самодельная метеостанция.

Необходимые компоненты для сборки метеостанции на Arduino

Для создания домашней метеостанции с часами на базе Arduino потребуются следующие основные компоненты:

  • Плата Arduino (например, Arduino Nano или Arduino Uno)
  • Датчик температуры и влажности (DHT11 или DHT22)
  • Датчик атмосферного давления (BMP180 или BMP280)
  • Модуль часов реального времени (DS3231)
  • ЖК-дисплей (например, 16×2 или 20×4 символов)
  • Кнопки для управления
  • Макетная плата, провода, резисторы
  • Корпус для устройства

Дополнительно можно добавить датчик освещенности, датчик качества воздуха, Wi-Fi модуль для передачи данных и другие компоненты по желанию.

Схема подключения компонентов метеостанции

Рассмотрим базовую схему подключения основных компонентов метеостанции к Arduino:


  • Датчик DHT подключается к цифровому пину Arduino
  • Датчик BMP подключается по шине I2C (пины SDA и SCL)
  • Модуль часов DS3231 также подключается по I2C
  • ЖК-дисплей подключается через I2C или напрямую к цифровым пинам
  • Кнопки управления подключаются к цифровым пинам через подтягивающие резисторы

При сборке схемы важно правильно подключить питание компонентов и использовать необходимые резисторы. Детальная схема подключения зависит от выбранных конкретных модулей.

Программирование метеостанции на Arduino

Для программирования метеостанции понадобится Arduino IDE. Основные этапы создания скетча:

  1. Подключение необходимых библиотек для работы с датчиками и дисплеем
  2. Инициализация компонентов и настройка пинов в функции setup()
  3. Считывание данных с датчиков в основном цикле loop()
  4. Обработка показаний датчиков и вычисление производных параметров
  5. Вывод информации на дисплей
  6. Обработка нажатий кнопок для переключения режимов отображения

В скетче также реализуется логика работы с часами реального времени, построение графиков изменения параметров и другой функционал по желанию.


Функциональные возможности самодельной метеостанции

Домашняя метеостанция на Arduino может выполнять следующие основные функции:

  • Измерение температуры, влажности и атмосферного давления
  • Отображение текущего времени и даты
  • Построение графиков изменения параметров
  • Прогнозирование погоды на основе изменения давления
  • Отображение min/max значений за сутки
  • Передача данных на смартфон или веб-сервер

Дополнительно можно реализовать функции будильника, измерения качества воздуха, управления умным домом и многое другое. Функционал ограничивается только фантазией разработчика.

Корпус для метеостанции своими руками

Для размещения компонентов метеостанции понадобится подходящий корпус. Его можно изготовить самостоятельно несколькими способами:

  • 3D-печать корпуса на 3D-принтере по готовой или самостоятельно созданной 3D-модели
  • Изготовление деревянного корпуса из фанеры или тонких дощечек
  • Использование готового пластикового корпуса подходящего размера
  • Сборка корпуса из акрилового стекла или оргстекла

При проектировании корпуса важно предусмотреть отверстия для дисплея, кнопок, датчиков и вентиляции. Корпус должен обеспечивать удобный доступ к компонентам для обслуживания устройства.


Калибровка и настройка датчиков метеостанции

Для повышения точности измерений метеостанции необходимо выполнить калибровку датчиков:

  • Сравнение показаний температуры и влажности с эталонным термометром-гигрометром
  • Калибровка датчика давления по данным местной метеостанции
  • Настройка часов реального времени по точному времени

В коде Arduino можно ввести корректирующие коэффициенты для устранения систематических ошибок датчиков. Периодически калибровку рекомендуется повторять для поддержания точности измерений.

Расширение возможностей метеостанции

Базовую версию метеостанции можно дополнить новыми функциями:

  • Добавление Wi-Fi модуля для передачи данных на сервер
  • Подключение датчика CO2 для контроля качества воздуха
  • Измерение уровня освещенности с помощью фоторезистора
  • Реализация функции «умного» будильника
  • Управление климатической техникой по показаниям датчиков

Открытая архитектура Arduino позволяет постепенно наращивать функционал устройства по мере необходимости. Возможности для модернизации практически безграничны.


Особенности размещения метеостанции

От правильного размещения метеостанции зависит точность ее показаний. Основные рекомендации:

  • Располагать вдали от источников тепла (батарей, бытовой техники)
  • Избегать попадания прямых солнечных лучей на датчики
  • Обеспечить свободную циркуляцию воздуха вокруг устройства
  • Размещать на высоте 1,5-2 м от пола
  • Не устанавливать вблизи окон и дверей

Оптимальное место — на внутренней стене комнаты вдали от окон и отопительных приборов. При установке на улице необходимо защитить устройство от осадков и прямого солнца.


Часы-метеостанция на Arduino своими руками

ОБНОВЛЕНИЯ

• 28.01.19 meteoClock_v1.3: исправлено предсказание погоды (работало “наоборот”)
• 19.04.19 meteoClock_v1.5: добавлено управление яркостью подсветки и светодиода по датчику света. Смотрите последнюю схему!

Рекомендую ознакомиться с модифицированной прошивкой от Norovl, в ней полностью переработан интерфейс, русифицированы дни недели и добавлено меню на русском языке. Почитать и скачать можно на GitHub автора.

Внимание! Исправлена ошибка в схеме с мини-версией RTC. Будьте внимательны!

Внимание! При неподключенном BME280 прошивка не работает, т.к. библиотеку писали индусы.

ОПИСАНИЕ

Решил таки сделать свою версию метеостанции-часов-календаря на Arduino с кучей датчиков и различными крутыми штуками! Проект уместился в корпусе G909G из магазина Чип и Дип, питается от micro-USB и выглядит весьма неколхозно! =)

  • Большой дешёвый LCD дисплей
  • Вывод на дисплей:
    • Большие часы
    • Дата
    • Температура воздуха
    • Влажность воздуха
    • Атмосферное давление (в мм. рт.ст.)
    • Углекислый газ (в ppm)
    • Прогноз осадков на основе изменения давления
  • Построение графиков показаний с датчиков за час и сутки
  • Индикация уровня CO2 трёхцветным светодиодом (общий анод/общий катод, настраивается в прошивке)
  • Переключение режимов сенсорной кнопкой

Версия 1.5
– Добавлено управление яркостью
– Яркость дисплея и светодиода СО2 меняется на максимальную и минимальную в зависимости от сигнала с фоторезистора
Подключите датчик (фоторезистор) по схеме. Теперь на экране отладки справа на второй строчке появится величина сигнала
с фоторезистора. Пределы яркости устанавливаются в настройках прошивки.

КОМПОНЕНТЫ

Инструменты, полезное

Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:

  • Всё для пайки: паяльники, приспособления
  • Платы Ардуино, модули и датчики
  • Модули и датчики для умного дома
  • Дешёвые инструменты
  • Аккумуляторы, платы защиты, зарядники
  • Мультиметры
  • Блоки питания, преобразователи

Железки со схемы

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей. Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT.

  • Arduino Nano купить в РФ, aliexpress, aliexpress, искать

  • Сенсорная кнопка aliexpress, aliexpress, искать

  • Датчик BME280 aliexpress, искать

  • MH-Z19 – искать
    • https://ali.ski/l-K7a

  • Дисплей LCD 2004 I2C aliexpress, aliexpress, искать

  • Часы DS3231

    • Обычные aliexpress, aliexpress, искать
    • Мини aliexpress, aliexpress, искать

Дополнительно:

  • Светодиод RGB (пачка) искать, https://ali.ski/5RjZp
  • RGB модуль (ему резистор НЕ НУЖЕН)
    • https://ali.ski/TF9rG
    • https://ali.ski/g9ruEe
  • Резисторы (220 R) https://ali.ski/3AFGO

  • Монтажный провод aliexpress, aliexpress, искать

  • Корпус (Чип и Дип) https://www.
    chipdip.ru/product/g909g
  • Модуль USB – искать
    • https://ali.ski/FAuwUT
    • https://ali.ski/gqnQZk
    • https://ali.ski/zatZcn
  • Фоторезисторы https://ali.ski/4MT4L https://ali.ski/MFvFr
  • Резисторы 10k https://ali.ski/Yz23Y

КОРПУС

Несколько вариантов 3D-печатных корпусов для этого проекта с инструкциями по сборке есть в ветке обсуждения часов-метеостанции на форуме сообщества

ПРОШИВКА

ВНИМАНИЕ! Максимально подробный гайд по началу работы с платой и загрузке прошивки для проекта находится ЗДЕСЬ. Изучи его внимательно, прежде чем писать на форум или в группу ВК!