Погодная станция на ардуино. Погодная станция на Arduino: пошаговая инструкция по сборке

alexxlabРазное
Как создать собственную метеостанцию на базе Arduino. Какие датчики использовать для измерения температуры, влажности и давления. Где разместить метеостанцию для получения точных данных. Как подключить дисплей для отображения информации.

Содержание

Необходимые компоненты для сборки метеостанции на Arduino

Для создания базовой метеостанции на Arduino понадобятся следующие компоненты:

  • Плата Arduino (например, Arduino Uno или Arduino Nano)
  • Датчик температуры и влажности DHT22 или BME280
  • Датчик атмосферного давления BMP280
  • LCD дисплей 16×2 с I2C модулем
  • Макетная плата
  • Провода для соединения компонентов
  • USB-кабель для подключения Arduino к компьютеру
  • Корпус для размещения компонентов (можно напечатать на 3D-принтере)

Выбор конкретных датчиков зависит от желаемой точности измерений и бюджета проекта. Датчики DHT22 и BME280 позволяют измерять температуру и влажность, а BMP280 дополнительно измеряет атмосферное давление.

Схема подключения датчиков к Arduino

Подключение датчиков к Arduino осуществляется по следующей схеме:


  • DHT22/BME280:
    • VCC к 5V на Arduino
    • GND к GND
    • DATA к цифровому пину (например, D2)
  • BMP280:
    • VCC к 3.3V
    • GND к GND
    • SCL к A5
    • SDA к A4
  • LCD дисплей:
    • VCC к 5V
    • GND к GND
    • SDA к A4
    • SCL к A5

Обратите внимание, что схема может незначительно отличаться в зависимости от используемых компонентов. Всегда сверяйтесь с документацией к конкретным датчикам.

Программирование Arduino для считывания данных с датчиков

Для программирования Arduino потребуется установить следующие библиотеки:

  • DHT.h — для работы с датчиком DHT22
  • Adafruit_BME280.h — для датчика BME280
  • Adafruit_BMP280.h — для датчика BMP280
  • LiquidCrystal_I2C.h — для работы с LCD дисплеем

Базовый код для считывания данных с датчиков может выглядеть так:

«`cpp #include #include #include #define DHTPIN 2 #define DHTTYPE DHT22 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); Adafruit_BMP280 bmp; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); void setup() { Serial.begin(9600); dht.begin(); bmp.begin(); lcd.init(); lcd.backlight(); } void loop() { float humidity = dht.readHumidity(); float temperature = dht.readTemperature(); float pressure = bmp.readPressure() / 100.0F; lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(«Temp: «); lcd.print(temperature); lcd.print(» C»); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(«Hum: «); lcd.print(humidity); lcd.print(» %»); Serial.print(«Temperature: «); Serial.print(temperature); Serial.print(» *C, Humidity: «); Serial.print(humidity); Serial.print(» %, Pressure: «); Serial.print(pressure); Serial.println(» hPa»); delay(2000); } «`

Этот код инициализирует датчики, считывает с них данные и выводит информацию на LCD дисплей и в серийный порт. Для более сложных проектов можно добавить дополнительные функции, такие как сохранение данных на SD-карту или отправка информации через Wi-Fi.


Калибровка и настройка датчиков для повышения точности измерений

Для получения максимально точных данных необходимо провести калибровку датчиков. Как это сделать?

  • Сравните показания ваших датчиков с эталонным прибором (например, профессиональной метеостанцией)
  • Для датчика температуры можно использовать точку таяния льда (0°C) и кипения воды (100°C) как опорные значения
  • Датчик влажности можно откалибровать, поместив его в герметичный контейнер с насыщенным солевым раствором (75% относительной влажности при комнатной температуре)
  • Для датчика давления сравните показания с официальными данными ближайшей метеостанции, учитывая разницу высот

После сбора данных внесите необходимые корректировки в код программы, чтобы компенсировать систематические ошибки датчиков.

Выбор оптимального места для размещения метеостанции

Правильное размещение метеостанции критически важно для получения достоверных данных. Какие факторы нужно учесть?

  • Высота: идеальная высота для размещения датчиков — 1.5-2 метра над поверхностью земли
  • Защита от прямых солнечных лучей: используйте специальный экран или разместите датчики в тени
  • Вентиляция: обеспечьте свободную циркуляцию воздуха вокруг датчиков
  • Удаленность от источников тепла: не размещайте станцию рядом с кондиционерами, вентиляционными отверстиями или нагревающимися поверхностями
  • Защита от осадков: используйте водонепроницаемый корпус, но не препятствуйте доступу воздуха к датчикам

Оптимальным вариантом часто является размещение метеостанции на специальной мачте в саду или на открытом балконе, вдали от стен здания.


Дополнительные датчики для расширения функционала метеостанции

Для создания более продвинутой метеостанции можно добавить следующие датчики:

  • Анемометр для измерения скорости ветра
  • Флюгер для определения направления ветра
  • Датчик UV-излучения
  • Датчик освещенности
  • Датчик качества воздуха (например, MQ-135 для измерения концентрации CO2)
  • Датчик дождя для определения интенсивности осадков

Каждый из этих датчиков потребует дополнительного кода для обработки данных и может повысить энергопотребление устройства. При добавлении новых датчиков убедитесь, что ваша плата Arduino имеет достаточно свободных пинов и памяти для их обработки.

Передача данных с метеостанции в интернет

Для удаленного мониторинга погодных условий можно настроить передачу данных с вашей метеостанции в интернет. Как это сделать?

  • Используйте Wi-Fi модуль (например, ESP8266) для подключения Arduino к интернету
  • Настройте отправку данных на облачный сервис, такой как ThingSpeak или Adafruit IO
  • Создайте веб-интерфейс для отображения данных в реальном времени
  • Настройте оповещения при достижении определенных погодных условий

Для реализации этой функции потребуется дополнительный код для работы с Wi-Fi модулем и API выбранного облачного сервиса. Учтите, что постоянная передача данных может значительно увеличить энергопотребление устройства.


«`cpp #include #include const char* ssid = «YourWiFiSSID»; const char* password = «YourWiFiPassword»; const char* serverName = «http://api.thingspeak.com/update»; String apiKey = «YourAPIKey»; void setup() { Serial.begin(115200); WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.println(«Connecting to WiFi…»); } Serial.println(«Connected to WiFi»); } void loop() { if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { HTTPClient http; String serverPath = serverName; serverPath += «?api_key=» + apiKey; serverPath += «&field1=» + String(temperature); serverPath += «&field2=» + String(humidity); serverPath += «&field3=» + String(pressure); http.begin(serverPath.c_str()); int httpResponseCode = http.GET(); if (httpResponseCode >
0) { Serial.print(«HTTP Response code: «); Serial.println(httpResponseCode); } else { Serial.print(«Error code: «); Serial.println(httpResponseCode); } http.end(); } else { Serial.println(«WiFi Disconnected»); } delay(15000); // Send data every 15 seconds } «`

Этот код демонстрирует базовый принцип отправки данных на сервис ThingSpeak через Wi-Fi соединение. Не забудьте заменить placeholder’ы на реальные данные вашей сети и API-ключ.



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!