Метеостанция на ардуино своими руками. Как сделать метеостанцию на Arduino своими руками: пошаговая инструкция

Калибровка и настройка датчиков метеостанции

Для получения точных измерений необходимо провести калибровку датчиков. Как это сделать:

• Сравните показания вашей метеостанции с эталонным термометром и гигрометром
• Внесите поправки в код для компенсации отклонений
• Для датчика давления учитывайте высоту над уровнем моря
• Проведите длительное тестирование и при необходимости скорректируйте настройки

Как добавить прогноз погоды в метеостанцию

Простой алгоритм прогноза погоды можно реализовать на основе изменения атмосферного давления:

• Измеряйте давление каждый час
• Анализируйте тенденцию изменения за последние 3-6 часов
• Быстрое падение давления — вероятны осадки
• Рост давления — ожидается ясная погода
• Используйте символы на дисплее для отображения прогноза

Подключение метеостанции к интернету и отправка данных

Для передачи данных в интернет можно использовать Wi-Fi модуль ESP8266. Основные шаги:

1. Подключите ESP8266 к Arduino по UART
2. Настройте Wi-Fi соединение
3. Отправляйте данные на сервер или облачный сервис
4. Используйте протокол MQTT для обмена данными
5. Создайте веб-интерфейс для отображения показаний

Корпус и размещение метеостанции

Для защиты электроники и корректной работы датчиков важно правильно разместить метеостанцию:

• Используйте пластиковый корпус с вентиляцией
• Разместите датчик температуры и влажности в защитном экране
• Установите метеостанцию в тени, вдали от источников тепла
• Для измерения уличных параметров используйте выносной модуль
• Обеспечьте защиту от осадков и прямых солнечных лучей

Возможные проблемы и их решение

При сборке и эксплуатации метеостанции могут возникнуть следующие проблемы:

• Некорректные показания датчиков — проверьте подключение и откалибруйте
• Зависание Arduino — добавьте сторожевой таймер
• Быстрый разряд батарей — оптимизируйте энергопотребление
• Потеря точности часов — используйте внешний генератор
• Сбои Wi-Fi соединения — проверьте уровень сигнала и настройки

Дополнительные возможности и улучшения

• Измерение уровня CO2 для контроля качества воздуха
• Добавление графического дисплея для построения графиков
• Создание автономной версии с питанием от солнечной панели
• Интеграция с системой умного дома
• Добавление датчиков освещенности, шума, радиации

Создание метеостанции на Arduino — увлекательный проект, который можно постоянно совершенствовать и дополнять новыми возможностями. Экспериментируйте и делитесь своими идеями!

Уличная метеостанция своими руками | Самоделки

Всем привет! Судя по отзывам на 3D today читателям очень понравились мои часики на индикаторах ИН-14 со встроенной самодельной метеостанцией. Народ просит схемы и статью по реализации этого проекта. Но перед тем как писать такую статью я решил поделиться с вами проектом отдельной метеостанции. Хотя бы по тому, что этот проект, пускай и в расширенном варианте стал частью проекта часов.

Проект не претендует на оригинальность. Не является полностью моей разработкой, он является результатом творческого поиска и объединением для решения поставленной задачи проектов других людей, модифицированных и доработаных до состояния, подходящего для реализации моего проекта.

Не буду тянуть кота за хобот. К делу!

Не помню, говорил я раньше или нет, но 3Д печать никогда не была для меня конечной целью, 3Д принтер изначально покупался для того, чтобы упростить мое творчество и автоматизировать часть процессов, например изготовление пластиковых корпусов или других деталей. Но сам процесс менять так увлек, что самоделки начали отходить на второй план. Но тем не менее, они имеют место быть.

Для начала отвечу на вопрос зачем?

Дело в том, что более года назад я переехал жить за город. А загородная жизнь не только существенно расширила площадь моей мастерской, но и обременила цкрым рядом задач.

Например, если раньше, мне достаточно было взглянуть на метеостанцию, чтобы понять как лучше одеться, то теперь такой фокус не проходит. Удобное расположение метеостанции и удобное расположение датчиков никак не вязались. Да и метеостанция с тремя датчиками для загородного дома, в котором нужно мониторить климат для настройки отопления, была слишком ограничена.. Просто мало датчиков. Тем кто живет в квартирах, будет сложно понять цель данного проекта, а вот те у кого есть свой дом, либо по долгу службы занимаются мониторингом климатических условий, меня поймут.

В итоге хочешь, не хочешь, а для комфорта и экономии энергоресурсов стало необходимо строить некое подобие умного дома, одной из задач которого стал бы мониторинг климата как в доме так и снаружи.

В виду того, что по сути, за исключением некоторых нюансов, сбор информации о климате как в доме, так и за его пределами в принципе одинаков, то я начал с простого – с уличной метеостанции.

Естественно, велосипед изобретать во второй-третий… хрен знает какой раз бессмысленно, то задачу я решил решать с минимальным количеством сил, нервов и денег. Но чтобы это было качественно.

Аппаратная часть

И так, в современном мире, практически все “умные” устройства у нас общаются по Wifi, а в довесок к тому, что к месту установки тащить какие-либо сети связи мне крайне не хотелось, то выбор в пользу WiFi стал очевиден, да и использовать какие-либо другие беспроводные сети нецелесообразно, т.к. у меня весь у. Соответственно базой для нашей платформы должен стать микроконтроллер, который уже имеет на борту этот самый wifi. А что приходит на ум? Правильно, ESP8266. Можно и ESP32 использовать. Вот только смысла в более мощном микроконтроллере нет.

Самым бюджетным и безгеморойным решением в данном случае является использование модулей WEMOS D1 Mini. Необходимое количество выводов есть и отлично. Для данного проекта я использовал модуль Wemos D1 mini от продавца Greatwall (резерв). Можно было бы использовать модули от RobotDyn. Но у меня с ними что-то не срослось. Ну и ладно. Экономия – это всегда приятно 🙂

Wemos D1 Mini

Можно было заморочиться и вообще взять модуль ESP-12E, однако, сэкономить ни деньги, ни время таком извращении не получилось бы, да и вопрос компактности устройства стоит не так остро. точнее не стоит никак 🙂

Мозги есть. Теперь давайте определимся что мы будем измерять? Необходимо измерять температуру и влажность на улице. А так как мы делаем не комнатный датчик, а уличный, то пускай диапазон измеряемых температур будет лежать в пределах от – 35 градусов до +40 градусов и диапазон измерения вражности от 0 до 100. не хотелось усложнять схему и использовать несколько датчиков, поэтому хотелось использовать один датчик для измерения и температуры и влажности. Но среди всех известных мне датчиков, только один удовлетворяет нашим требованиям, это датчик DHT22. Внимание, датчик DHT11 не подойдет, т.к. не измеряет отрицательные температуры!

Датчик DHT22 я заказывал все в том же магазине Great WALL (резерв). Обязательно берите голый датчик. Дальше поймете почему.

Ну собственно по основному функционалу и все. Устройство практические примитивное. Остался только один вопрос. А как запитать это устройство? На святом духе оно работать не станет. В виду того что с местом размещения метеостанции был электрощит, то оказалось проще всего питать его от напряжения в 220 вольт через миниатюрный блок питания.

Относительно блоков питания, было два варианта

Из этих двух блоков питания я выбрал модель от MeanWell. Да он дороже. Но диапазон температур эксплуатации у него шире. Соответственно шансов выжить в жестких условиях эксплуатации у него намного больше. Да и опять таки MeanWell это хороший качественный бренд за адекватные деньги. тем более, мы имеем дело с высоким напряжением и перестраховаться не повредит. Пожар нам точно не нужен.

Схема электрическая

С основными компонентами мы разобрались. В виду того, что предполагается использовать готовые модули, то схема самого устройства будет довольно простой и потребует минимум рассыпухи.

Схема настолько простая, что думаю, лучше не тратить много времени на ее описание. Делать я все решил надежно. На печатной плате, тем более что к этому обязывает применение блоков питания, предназначенных для монтажа на плату. Плата выглядит следующим образом:

Плата проектировалась в программе SprintLayout.

Если кратко описать саму плату то получается следующее:

1. Напряжение притания через предохранитель попадает на блок питания (AC/DC) преобразователь. Где преобразуется в постоянное напряжение 5 Вольт.
2. С блока питания напряжение питания подается к модулю Wemos DiMini
3. К модулю Wemos D1 Mini подключен датчик DHT22 к выводу D5. При этом, для защиты в цепь установлен резистор на 100 ом.
4. Вывод данных датчика DHT22 подтянут к напряжению 3,3 В через резистор 10 кОм.
5. В цепи питания датчика установлен керамический конденсатор на 0,1 мкФ.
6. К выводу c напряжением 3,3 В на модуле Wemos D1 mini через резистор 330 ОМ подключен светодиод LED1. Его свечение свидетельствует о нормальной работе стабилизатора на модуле D1 mini.
7. К выводу D6 через резистор 330 ОМ подключен светодиод LED2. Логика диода настраивается программно в прошивке.
8. К выводу D7 через резистор 330 ОМ подключен светодиод LED3. Логика диода настраивается программно в прошивке.
9. К выходу с блока питания через резистор 330 ОМ подключен светодиод LED3. Его свечение свидетельствует о нормальной работе блока питания и о том, что устройство подключено к сети 220 вольт.
10. Неиспользуемые выводы D1 и D2 подтянуты к напряжению питания 3,3в через резисторы 10 кОм

Таким образом, кроме описанных модулей для реализации схемы нам понадобится следующее:

Ссылки практически на все компоненты я дал. А вот предохранитель и панельку для него Вам придется поискать самостоятельно. На плате отверстия проектировались под предохранитель 5*20.

Теперь поговорим о корпусе. Поскольку мы имеем дело с, мягко говоря, не очень благоприятными условиями эксплуатации, а так же с высоким напряжением, то выбирать корпус для платы необходимо особо тщательно. В итоге выбор пал на корпус G212C, который приобретался в местном магазине Чип и дип. Почему этот корпус? Все просто. Соответствие стандарту IP65 и диапазон эксплуатации от -60 до +125 градусов. Такой корпус должен надежно защищать устройство.

В данный корпус необходимо завести 2 кабеля. Один для подключения датчика DHT22, второй для подключения напряжения питания 220В. Для того чтобы не свети на нет защищенность корпуса на него были установлены два кабельных ввода PG7 класса защиты IP68 .

Указанная плата не маленькая. Да. Но такой она делалась специально, чтобы прекрасно разместиться в корпусе устройства и крепиться на предусмотренные для этого винты.

Плату я изготавливал на ЧПУ станке CNC 3018. Получилось вот так:

После гравировки обрабатываем плату, проверяем чтобы небыло никаких КЗ и неприятных сюрпризов. И после этого рассверливаем крепежные отверстия по углам.

Теперь самое время запаять все компоненты, кроме блока питания.

Самое время подключить питание и проверить работоспособность нашего устройства. Я намеренно не паял блок питания, чтобы проверить жизнеспособность схемы.

Все хорошо? Все работает? Тогда поехали дальше.

Как дальше? Как проверять? А де прошивка? Спросите вы. Погодите. Про прошивку я расскажу чуть позже.

Плату мы проверили. Все работает. Теперь смело впаиваем блок питания и устанавливаем предохранитель.

Теперь подаем на вход 220 Вольт и снова проверяем!

Делаем все предельно аккуратно! Внимание! Высокое напряжение, опасное для жизни!

Заработало! Отлично!

Теперь займемся гидроизоляцией. Покроем плату специальным защитным составом 3M SCOTCH 1601, известный под названием “Жидкая изолента”.

Однако, перед этим, заклеиваем малярным скотчем все контакты. Заклеиваем тщательно, т.к. состав очень текучий и проникает в любые щели.

Так выглядят платы, покрытые защитным составом.

Рекомендую не жалеть состава и покрыть плату по 3-4 раза с каждой стороны.

Теперь самое время просверлить в корпусе отверстия и установить кабельные вводы PG7. Места где вводы PG7 с внутренней стороны примыкают к корпусу рекомендую замазать герметиком чисто на всякий случай. А после этого, установить плату на ее законное место.

Для дополнительной защиты от конденсата я разместил внутри корпуса пакетик с силикагелем. Такой лайфхак я подсмотрел у производителя систем видеонаблюдения hilink.

А около выводов клемника к которому будет подключаться датчик температуры и влажности кривыми ручонками нанес распиновку.

Все схемы и исходники проекта уличной метеостанции

Внешний модуль

Ну а теперь кое-что поинтереснее. Это внешний модуль метеостанции. Просто повесить датчик на какую-то поверхность или оставить болтаться на проводе – это плохая идея.

А знаете ли вы как располагаются метеорологические датчики температуры и влажности? Используют специальные вентилируемые корпуса на подобие вантузов. Белого цвета. Вот мне и захотелось, сделать все по красоте. На thingiverse я нашел интересный проект “DHT22 TEMPERATURE HUMIDITY SHELTER” от автора NEO BUILDER.

Как видно по рендеру, это тот самый метеорологический вантуз. Проект разрабатывался как раз для датчика DHT22. Так что это оказалось то что мне нужно. Порадовало, что кроме STL файлов в архиве с проектом оказалась подробная инструкция по сборке данного корпуса. В итоге именно этот проект я и решил реализовать так сказать в пластике. Для печати использовался пластик PETG от компании ABSmaker, если интересно, вот статья про него  “PETG пластик от компании ABSMaker. Краткий обзор и отзыв“. Естественно, печаталась модель из белого пластика.

И вот что у меня получилось:

Корпус печатается из большого количества элементов, а потом собирается на 3 шпильки М4. Для сборки я специально приобрел шпильку из нержавейки и гайки тоже из нержавейки. Делал это чтобы в будущем на корпусе не появились ржавые пятна.

Однако, тут возникла другая проблема. Как надежно закрепить датчик, чтобы провода не оторвались. И все хорошо держалось. В итоге пришлось сделать специальную панельку, к которой был припаян датчик и провод от него.

В итоге, датчик был приклеен и припаян к панельке. К панельке был припаян провод. Потом на места пайки был нанесен слой защитного гидроизоляционного состава. Вот такого:

Ну а после этого, с помощь маленького самореза и и изоленты, датчик был закреплен внутри корпуса.

Прошивка

Устройство готово. Осталось его прошить и смонтировать. Начнем с прошивки. Как я уже говорил выше, то желания изобретать велосипед у меня не было. И смыла изобретать его тоже не было.

Я уже довольно давно работаю с альтернативной прошивкой для датчиков Sonoff, которая называется Tasmota. Я устанавливаю эту прошивку на модули умного дома Sonoff. Эта прошивка прекрасно работает по MQTT с моим сервером умного дома. Задача по мониторингу температуры и влажности для этой прошивки более чем тривиальная. При этом не нужно собирать какой-то кастомный билд прошивки. Берем готовую прошивку и заливаем. Хочешь из hex файла, хочешь, компилируешь в среде arduino ide и заливаешь.

Для тех кому не нравится Tasmota, можете использовать проект espeasy. С этой прошивкой тоже все будет работать, но опыта ее использования у меня практически нет.

Проще говоря, положительный опят использования прошивки Tasmota, а так же нежелание разводить зоопарк из рахных прошивок заставили меня выбрать именно Tasmota. Просто потому что остальные девайсы уже на ней прекрасно работают. И модули управления светом и модули открывания/закрывания ворот.

Не вижу большого смысла описывать все нюансы прошивки, которая используется в готовом виде. Просто прикладываю скрины со своими настройками:

Вот такие вот параметры были выставлены у меня. После полной сборки проекта необходимо было переходить к монтажу.

Монтаж

Закончил проект я где-то в конце ноября-начале декабря. На улице было довольно прохладно и о том, чтобы лазить на столб не было и речи. Да и случить чего, ремонт проводить было бы неудобно. В итоге окончательно решил расположить метеостанцию на старом сарае.

Внутренний блок был закреплен по классике, на черные саморезы внутри сарая на стене, рядом с электро щитком, в котором уже стоит 3 модуля Sonoff Basic, которые управляют частью освещения во дворе.

Ну а для внешнего модуля из обрезка трубы подходящего диаметра и другого мусора был сварен кронштейн, на который и был установлен внешний модуль. Получилось вот так:

Итоги и выводы

Что же я получил в итоге? Я получил вполне годную метеостанцию, созданную с минимальными затратами как сил так и времени. Теперь я могу всегда получать актуальную информацию о температуре и влажности на улице.

Причем не только через Web интерфейс самого модуля, но и в любой момент видеть эту информацию на экране своего телефона (iphone, через встроенное приложение “дом”).

Прошла зима. По крайней мере календарная зима. И что вы думаете? Живет и работает! без всяких проблем. Мои опасения оказались напрасны.

Понимаю, найдутся критики, которые скажут что можно было сделать как-то иначе, но на это я скажу лишь одно:

Это устройство я делал для себя. При этом хотел сделать его минимальными силами и как можно проще. На мой взгляд, это у меня получилось. А так же получилось именно то устройство, которое я задумывал. Оно меня полностью устраивает, чему я очень рад.

Данная статья писалась с целью поделиться приобретенным опытом, а так же своим вариантом реализации проекта уличной метеостанции :). Так что, кому интересно, берите на заметку подобное устройство.

Если вам понравилась статья и вы хотите поддержать сайт, вступите в нашу группу Вконтакте: https://vk.com/ionline_by

Если вы хотите оперативно получать уведомления о выходе новых статей, подключите себе PUSH уведомления по ссылке: https://ionlineby.pushassist.com/

А еще не забывайте подписываться на инстаграмм сайта https://www.instagram.com/ionline.by/

И обязательно подписывайтесь на катал: https://www.youtube.com/channel/UCwdjiKLXZDJYdUFAx6fZCZA

Метеостанция с детектором CO2 своими руками

Спустя несколько лет знакомства с Ардуино решил таки сделать то, ради чего многие считают она создана — метеостанция с часами. Помимо часов запихнул в станцию много всего интересного:

— 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 со всех датчиков за час и сутки

— Индикация уровня CO2 трёхцветным светодиодом

— Переключение режимов сенсорной кнопкой

— Динамическая яркость подсветки дисплея

Вся электроника куплена на Aliexpress, ссылки найдёте на странице проекта у меня на сайте. Там же есть все схемы, инструкции и исходники.

Электроника собирается вот по такой схеме (на странице проекта также есть более понятная монтажная схема):

Позже был добавлен датчик освещённости, он подключается вот так:

Собранная электроника выглядит не так страшно, как показано на схеме:

Сборка проекта в корпус — стандартные ритуальные пляски с термоклеем и двухсторонним скотчем:

Корпус брал у нас, в чип и дипе, он отлично подошёл по размеру:

На графике видно, как менялся уровень СО2 после открытия окна: максимальное значение 1243, минимальное — 399. График строился за час (c hr)

Очень приятно видеть, как моё комьюнити повторяет и дорабатывает проекты! Вот например один из вариантов корпусов под 3D печать от подписчика:

Этот и другие варианты можно найти на форуме сообщества, ищите ссылку на странице проекта. Это один из проектов, которым я реально пользуюсь, он всё время включен в розетку и сообщает о параметрах микроклимата. Особенно полезен график СО2: тыкаю им девушке, которая любит закупоривать окна на ночь.

ArduinoСвоими рукамиСамоделкиЭлектроникаAlexgyverТехнологииВидеоДлиннопост

Беспроводная метеостанция [Амперка / Вики]

Что это такое?

В этой статье мы расскажем о том, как собрать полноценную метеостанцию, передающую данные о погоде на широко известный сервис «народный мониторинг».

Наша метеостанция будет состоять из двух устройств: компактного автономного устройства, измеряющего погодные показатели, и устройства-ретранслятора, получающего эти показатели и отправляющего их на «народный мониторинг». Устройства будут связываться по беспроводному каналу связи на частоте 433 МГц. Автономная часть будет питаться от трёх пальчиковых батареек и сможет просуществовать на одном комплекте батарей до года при периоде опроса датчиков в 20 мин.

Такая конструкция позволяет не сверлить стены для прокладки проводов с улицы, где необходимо производить измерения, в помещение, где результатами этих измерений надо пользоваться.

Что для этого необходимо?

Для изготовления автономного передатчика нам понадобятся:

5. Держатель пальчиковых батареек на x3 AA

Для изготовления ретранслятора нам понадобятся:

Так же удобно установить два светодиода для индикации процессов:

Для звуковой индикации разряда батареи автономной части удобно использовать пьезо-пищалку:

Как это собрать?

Сборка автономной части

Сборка ретранслятора

1. Вставьте Ethernet шилд в Arduino Uno, установите сверху макетку и вставьте в неё беспроводной приёмник. Подключите вывод 7 Arduino к выводу 2 приёмника.
2. Подключите питание и землю приёмника к выводам GND и 5V Arduino.

На этом сборка минимально функционального ретранслятора закончена. Если вы хотите установить светодиодную индикацию и звуковую сигнализацию, то выполните пункты ниже.

1. Установите светодиоды и резисторы, подключите красный светодиод к контакту 6, зелёный — к контакту 5.
2. Установите пьезопищалку, подключите её к контакту 4.

Исходный код

Код автономной части

meteo_sensor.ino

#include <Arduino.h>
#include <SHT1x.h>
#include <LowPower_Teensy3.h>
#include <ampline.h>
 
 
// Таймаут между посылками (не более 65535)
#define TIMEOUT 60000
 
// Количество попыток отправки посылки
#define ATTEMPTS 3
 
// Информационный пин передатчика
#define RF_PIN 5
 
// Пины датчика температуры и влажности
#define GND1_PIN 10
#define VCC1_PIN 11
#define GND2_PIN 7
#define VCC2_PIN 8
#define DATA_PIN 12
#define CLK_PIN  9
 
 
AmperkaLine rf(RF_PIN);
SHT1x sht1x(CLK_PIN, DATA_PIN);
 
 
void loop(void);
 
 
// Функция усыпления платы. Каждые TIMEOUT секунд
// будет вызываться функция loop_func.
TEENSY3_LP LP = TEENSY3_LP();
sleep_block_t* LP_config;
 
void sleep_mode(void)
{
    LP_config = (sleep_block_t*)calloc(1,sizeof(sleep_block_t));
 
    // Просыпаться будем по таймеру
    LP_config->modules = (LPTMR_WAKE);
    // Задаём таймаут для таймера
    LP_config->lptmr_timeout = TIMEOUT;
    // По истечении таймаута будет вызываться функция loop
    LP_config->callback = loop;
 
    LP.Hibernate(LP_config);
}
 
 
// Функция включения периферии
void periferial_start(void)
{
    // Включаем линию передачи данных
    pinMode(RF_PIN, OUTPUT);
 
    // Включаем питания и земли датчиков температуры и влажности
    pinMode(GND1_PIN, OUTPUT);
    pinMode(GND2_PIN, OUTPUT);
    pinMode(VCC1_PIN, OUTPUT);
    pinMode(VCC2_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(GND1_PIN, LOW);
    digitalWrite(GND2_PIN, LOW);
    digitalWrite(VCC1_PIN, HIGH);
    digitalWrite(VCC2_PIN, HIGH);
 
    // Включаем светодиод для индикации передачи
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
 
    // Выбираем в качестве опорного напряжения внутренний
    // источник (=1.2 В)
    analogReference(INTERNAL);
}
 
 
// Функция выключения периферии
void periferial_stop(void)
{
    // Выключаем линию передачи данных
    pinMode(RF_PIN, INPUT);
 
    // Выключаем датчик температуры и влажности
    pinMode(GND1_PIN, INPUT);
    pinMode(GND2_PIN, INPUT);
    pinMode(VCC1_PIN, INPUT);
    pinMode(VCC2_PIN, INPUT);
 
    pinMode(18, INPUT_PULLUP);
    pinMode(19, INPUT_PULLUP);
 
    // Выключаем светодиод
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
}
 
void setup(void)
{
    // Ничего не инициализируем, сразу засыпаем
    sleep_mode();
}
 
// Эта функция выполняется раз в TIMEOUT секунд
void loop(void)
{
    unsigned long msg;
    byte temp, humidity, voltage;
 
    // Включаем периферию
    periferial_start();
 
    // Подождём, пока включится датчик температуры и влажности
    delay(30);
 
    // Получаем входные данные с сенсоров
    temp = (byte)(sht1x.readTemperatureC() + 40.)*2;
    humidity = (byte)sht1x.readHumidity();
    voltage = analogRead(A0)/4;
 
    // Составляем из данных посылку
    msg = 0;
    msg |= voltage;
    msg <<= 8;
    msg |= humidity;
    msg <<= 8;
    msg |= temp;
 
    // Отправляем несколько раз посылку
    for(int i = 0; i < ATTEMPTS; i++) rf.send(msg);
 
    // Выключаем периферию
    periferial_stop();
 
    // После выхода из функции плата снова уснёт
}

Код платы, работающей в помещении

receiver.ino

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <ampline.h>
 
 
byte mac[] = { 0x90, 0xA7, 0xDA, 0x0F, 0xBC, 0x75 };
 
char server[] = "narodmon.ru";
 
EthernetClient client;
 
const int rfpin = 7;
AmperkaLine rf(rfpin);
 
void setup(void)
{
    pinMode(rfpin, INPUT);
    pinMode(6, OUTPUT);
 
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Started.");
}
 
void loop(void)
{
    static unsigned long pushtimeout = 0;
    static float temp, humidity, voltage;
    unsigned long msg;
    int res;
 
    if((res = rf.receive(&msg)) == 0)
    {
        temp = ((float)(msg&0xFF))/2. - 40.;
        msg >>= 8;
        humidity = (float)(msg&0xFF);
        msg >>= 8;
        voltage = (float)(msg&0xFF) / 256. * 1.2 * 10 * 1.1;
 
        digitalWrite(6, HIGH);
 
        Serial.print("Temp: ");
        Serial.print(temp);
        Serial.print(", humidity: ");
        Serial.print(humidity);
        Serial.print(", voltage: ");
        Serial.println(voltage);
 
        digitalWrite(6, LOW);
    }
    else Serial.println('E');
 
    if(millis() - pushtimeout > 60000*5)
    {
        pushtimeout = millis();
 
        Serial.println("Starting Ethernet...");
 
        if (Ethernet.begin(mac) == 0)
        {
            Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");
            while(1) { }
        }
        delay(1000);
        Serial.println("connecting...");
 
        if (client.connect(server, 8283))
        {
            Serial.println("connected");
 
            client.println("#90-A7-DA-0F-BC-75#Sensor#55.751775#37.616856#0.0");
 
            client.print("#90A7DA0FBC7501#");
            client.print(temp, DEC);
            client.println("#In");
 
            client.print("#90A7DA0FBC7502#");
            client.print(humidity, DEC);
            client.println("#Humidity");
 
            client.print("#90A7DA0FBC7503#");
            client.print(voltage, DEC);
            client.println("#Voltage");
 
            client.println("##");
        } 
        else Serial.println("connection failed");
 
        {
            unsigned long tm = millis();
 
            while(millis() - tm < 5000) {
                if (client.available()) {
                    char c = client.read();
                    Serial.print(c);
                }
            }
        }
 
        client.stop();
    }
}

Регистрация метеостанции в «Народном мониторинге»

Чтобы данные, передаваемые нашим устройством, корректно отображались на народном мониторинге, необходимо выполнить следующее:

1. Установить уникальный MAC-адрес устройства.

2. Зарегистрироваться на сайте «Народного мониторинга».

3. Авторизоваться.

4. Открыть список датчиков и установить номиналы передаваемых данных.

Демонстрация работы устройства

Что ещё можно сделать?

2. Teensy прямо на борту имеет часы реального времени (RTC). Для их работоспособности не хватает только кварца. Можно купить кварц на 32,768 КГц в любом магазине радиоэлементов и припаять его. Тогда можно пробуждать Teensy по будильнику RTC. Достоинство в том, что можно будить устройство чаще в те часы, когда нужны более точные показания. Например, в рабочее время будить устройство каждые 5 минут, а в остальное — каждые полчаса.

Умный дом как хобби

Вещи (физические датчики) публикуют данные в MQTT-брокер, а оттуда они попадают на сервер, где происходит их валидация, обработка, проверка и преобразование. После эти данные попадают в модуль Public, который отвечает за публикацию всех собранных данных для внешних подключений. А уже оттуда данные переходят в Socket IO — библиотеку Java Script, за счёт которой обеспечивается двусторонняя связь между веб-клиентами и серверами в режиме реального времени. На выходе данные получает клиент (например, в браузере). Сервисы работают схожим образом, но передача данных для них обходится без MQTT — информация передаётся сразу через Public и Socket IO «наружу».

Важная часть системы — модули скриптов и автоматизаций. Скрипты, или, по-другому, сценарии позволяют делать что-либо в системе при помощи нажатия кнопок. Можно добавить группу действий (открыть окна, включить вентиляцию, включить или выключить что-либо), и скрипт выполнит их в заданной последовательности.

Когда задаётся сценарий, нужно выбрать целевую точку: либо отправить команду в узел «вещи», либо в «сервис», либо отправить http-запрос для webhook — функционал для уведомления сторонних сервисов. И конечно, каждой из них можно дать название сценария и прикрепить к ней иконку.

Запуск набора сценариев по конкретному событию происходит за счёт автоматизации. Например, если вы открыли дверь, система должна включить свет. Чтобы задать автоматизацию, сначала указывается событие запуска: дата, параметр или автоматизация. Например, 3-го числа каждого месяца, если идёт дождь, нужно напоминать взять с собой зонт 🙂 Внутри автоматизации можно указывать и другие автоматизации. Например, у вас есть два сценария: для будней и для выходных дней. Так вот, вторая автоматизация проверит, какой сегодня день, и только потом запустится автоматический сценарий выходного или рабочего дня. Такая механика даёт неограниченную вложенность автоматизаций, чтобы создавать максимально сложные сценарии, комбинируя типы событий «и» с «или».

Когда событие и его параметры указаны, система выбирает подходящий сценарий. Запуск проверки сценариев происходит лишь тогда, когда какой-либо параметр в системе изменился.

Проекты умного дома — структура, примеры, своими руками

Проект умного дома представляет собой комплекс электронных устройств, установленный по всему помещению, который исполняет централизованное управление инженерными системами. К инженерным системам относятся канализация, аудио- и видеотехника, газопровод и прочее техническое оснащение квартиры. В этой статье мы рассмотрим общие вопросы при создании умного дома, обзор  типовых решений и примеры проектов, которые можно выполнить своими руками.

Типовая структура проекта Умного дома

Система умный дом должна базироваться на следующих принципах:

• сбалансированное функционирование всего оборудования;
• фиксирование всех событий с детальным отчетом и указанием рабочего прибора;
• постоянное отслеживание работы и состояния всего оборудование;
• незамедлительное оповещение хозяина о наступлении аварийной ситуации;
• быстрое реагирование на событие и анализ ситуации;
• предупреждение, предотвращение и ликвидация аварийных случаев;
• простота и удобство управления.

Структура умного дома включает в себя климат-контроль, освещение и электричество, безопасность, систему мультимедиа, погоду и полив растений. Для реализации каждого пункта требуется свой набор датчиков и других компонентов.

В состав умного дома входят устройства, которыми нужно управлять (датчики, видеокамеры, интеллектуальные розетки), и приборы, которые производят управление (пульты ДУ, системы связи).

Система умный дом имеет свои преимущества:

• экономия времени на настройку и проведение различных операций;
• экономия электроэнергии, воды, газа;
• настройка микроклимата положительно скажется на здоровье – в системе можно запрограммировать уменьшение температуры ночью, что способствует скорейшему засыпанию;
• оповещение хозяина о наступлении какого-либо события;
• простота управления – доступ можно осуществлять через приложения на телефоне или планшете;
• быстрое реагирование на аварийную ситуацию и возможность ее предотвратить;
• возможность программирования уникальных сценариев.

Умный дом не лишен недостатков. Один из основных минусов – это высокая стоимость всего оборудования, его монтажа, содержания и обслуживания. Время окупаемости может быть длительным, особенно при поломке оборудования.

Проекты умного дома своими руками

Интеллектуальную систему можно собрать своими руками. Все оборудование и программы управления можно приобрести в магазинах.

Планируя проект, нужно обратить внимание на следующие пункты:

• Пользователь. Нужно продумать, как с системой будут обращаться обычные люди. Она должна быть простой, чтобы пользователю не пришлось долго думать, куда нажать и что сделать для совершения операции.
• Выбор технологии. Можно сделать беспроводную, проводную или комбинированную систему. Если будет проводная или комбинированная, следует заранее продумать, где будут размещаться кабели, куда помещать элементы автоматизации и розетки. В беспроводной системе нужно решить, где закрепить датчики и приемники, куда поставить повторители сигналов.
• Исполнитель. Кто будет заниматься организацией и поддержкой системы – сам человек или фирма.
• Автономность. Заранее продумывается функционал и возможности интеллектуального жилища. Нужно также заранее предусмотреть работу системы при отсутствии интенет соединения.
• Ядро, управляющее системой. Нужно решить, какое устройство будет подавать команды, принимать сигналы и анализировать полученные данные.
• Размещение ядра комплекса. Оно должно находиться в проветриваемом помещении (например, кладовка или шкаф).
• Расходы. Сюда относятся как финансовые, так и энергетические затраты.

Разные системы нуждаются в наличии устройства с заранее установленными программами. В качестве такого прибора может выступать компьютер, планшет или телефон.

Выполнение проекта требует понимания и знания основ работы, конфигурации, особенностей комплекса. Перед началом разрабатывается схема умного дома со всеми точками монтажа, способов объединения, контроля.

Для сборки системы можно приобрести готовый набор, в котором будет все необходимое оборудование и инструкция по сборке. Недостатки наборов из коробки – сильно завышенная стоимость, закрытые типы протоколов и систем и отсутствие возможности внесения изменений в систему. Собирая систему своими руками, можно на чем-то сэкономить, но для разработки нужно обладать серьезными знаниями и умениями в области электрики, принципов организации автоматизации, программирования. Также возникает сложность в синхронизации и объединении гаджетов от разных фирм. Придется либо выбирать продукцию от одного изготовителя, либо управлять каждым устройством отдельно.

Состав комплекса напрямую зависит от того, в каком типе помещения он используется. Для частных домов и коттеджей актуальны отопительные системы, водоснабжение, электроснабжение, работающие в автономном режиме. В квартире функции упрощаются из-за подключения к централизованным сетям – здесь достаточно своевременно включать и отключать систему. С увеличением площади и автономности жилища возрастает и количество задействованных механизмов. Чем меньше жилье зависит от централизованной системы, тем больше ресурсов нужно потратить для создания комплекса управления. Также в большом помещении потребуются проводные линии, в то время как в небольшой квартире работу можно осуществлять по радиоканалу.

Процесс монтажа системы умный дом следующий:

• проектирование каждого участка, который будет оснащен интеллектуальными приборами;
• анализ выбранных подсистем;
• изучение возможности установки умных систем;
• приобретение нужного оборудования;
• прокладка кабелей;
• монтаж датчиков контроля;
• подключение и установка исполнительных компонентов;
• подключение всех составляющих к плате процессора.

Важно!

Выполнять монтажные работы с электросетью 220 Вольт должен высококвалифицированный мастер с опытом работы. В ином случае есть иск возгорания или поражения электрическим током. Работа должна проводиться с соблюдением техники безопасности.

Когда монтаж заканчивается, производится тестовый пуск системы. Во время проверки проводятся различные ситуации – резкое охлаждение или перегрев помещение, срабатывание пожарных, охранных датчиков, искусственное увеличение или уменьшение освещенности. При неудаче ищется ошибка и исправляется.

Затем начинается отладка системы. Прописываются нужные сценарии, задаются основные параметры работы, выбирается способ управления.

Самый сложный этап – программирование умного дома. Если система коробочная, проблем не возникнет, так как есть программа с прописанными сценариями, которые остается только подстроить под себя. В остальных случаях придется самостоятельно разрабатывать программное обеспечение. Существуют рабочие модули, которые можно скачать в интернете, но их придется переделывать и настраивать под свое оборудование.

Рекомендуется начинать установку с самых простых функций, так как всю многоуровневую систему с первого раза спроектировать не получится. Затем можно постепенно выполнять более сложные операции.

Обдумывая возможность установки умного дома, возникает вопрос – выгодна ли такая система. Интеллектуальные технологии делают жизнь не только простой и комфортной, но и безопасной. С умным домом можно не беспокоиться о не выключенной розетке или работающей плите. Через панель управления можно прописать сценарии работы приборов и их расписание. Охранные и противопожарные системы всегда уведомят хозяина и соответствующие службы по возникновении аварийного случая. Особое внимание уделяется климатической системе. Оптимальные температуры сделают жизнь не только комфортной, но и здоровой и экономичной. Впустую тепло расходоваться не будет, что приведет к существенной экономии финансов.

ТОП 5 необычных проектов

Реализация проектов невозможна без умных устройств. Они могут выполнять не только свои классические задачи, но и делать дополнительную работу.

Домофон Belle

Умный домофон может записывать видео в формате HD 24 часа в сутки. Он ведет ночную съемку, может фиксировать посетителей и сообщать хозяевам о приходе гостей.  Даже если дома никого нет, домофон передаст сообщение и покажет трансляцию происходящего в доме.

Важной отличительной особенностью прибора является возможность посетителя совершить звонок владельцам дома. Если они не смогут ответить, с посетителем пообщается встроенный голосовой помощник. Гаджет может записать видеообращение, также он запоминает частых гостей.

Зеркало Mirror

От обычных зеркал Mirror отличается встроенным в него фитнес тренером. Стоит включить прибор, и помещение становится спортивным виртуальным залом. На дисплее зеркала появляется картинка виртуального тренера, который вместе с человеком выполняет тренировку, показывает правильность выполнения упражнений и дает советы. В выключенном состоянии устройство является обычным зеркалом.

В зеркале записано более 50 видов различных спортивных упражнений. Есть программы бокса, йоги, растяжки, фитнеса. С учетом индивидуальных особенностей человека и его предпочтений подбирается оптимальная программа тренировок.

Дополнительно зеркало может следить за состоянием здоровья. Для этого гаджет синхронизируется с фитнес браслетом или другим устройством, считывает информацию и выдает полученные данные на экране.

Интеллектуальный будильник Xiao AI Smart Alarm Clock

Будильник от Xiaomi является полноценным гаджетом для сна и домашних дел. В нем установлен голосовой ассистент, но он различает только китайский язык. Помощник может оповещать о важных событиях, сообщать прогноз погоды, управлять другими бытовыми приборами. Работает прибор через приложение Mijia.

Отличительной чертой интеллектуального будильника является возможность убаюкивать человека на ночь. В памяти устройства записаны различные успокаивающие звуки, способствующие быстрому засыпанию. Чтобы разбудить хозяина, по умолчанию установлен режим нарастания громкости, чтобы пробуждение происходило плавно. Время подъема и смена режима производятся в приложении.

Перерабатывающее устройство Zera Food Recycler

Прибор для утилизации бытовых отходов делает жизнь не только комфортнее, но и безопаснее для окружающей среды. Устройство представляет собой визуально привлекательный белый контейнер размерами меньше, чем посудомоечная машина.

Принцип работы следующие – пищевые отходы укладываются в утилизатор через отверстие, которое потом закрывается крышкой. Мусор попадает в смешивающую камеру, где он перемешивается и измельчается. После этого отходы отправляются в камеру переработки, где они обрабатываются специальным составом. Эта смесь способствует быстрому разложению отходов. В итоге получается экологически чистое готовое удобрение, которое можно использовать в огороде. Полный рабочий цикл агрегат проходит за сутки.

Работает через приложение, в котором пользователь может запускать прибор, получать уведомление об окончании цикла, уточнять статус переработки.

Подобные устройства помогают разгрузить полигоны, сэкономить на транспортировке мусора и значительно улучшить экологическую ситуацию конкретного места.

Метеостанция Netatmo

Это гаджет имеет целый спектр различных задач. Он может определять качество воздуха, замерять его состав, в режиме реального времени выдавать метеорологическую сводку о состоянии окружающей среды в доме и за его пределами. В станцию встроены барометр, термометр, гигрометр. Прибор также умеет определять уровень шума.

Подключение беспроводное. В основном режиме метеостанция не взаимодействует со смартфоном или компьютером, она напрямую подключается к интернету и предает показания на сервер фирмы. Приложения получают информацию с этого сервера и выводят их на экран владельца. Есть возможность посмотреть, что показывают другие устройства рядом с пользователем.

Простой способ сделать мини-метеостанцию для дома

Чтобы узнать погоду на день или два уже давно не надо ориентироваться на народные приметы, достаточно просто открыть прогноз погоды в интернете на компьютере или смартфоне. Но все же куда интереснее самому стать немного предсказателем, собрав свой барометр. Наблюдать за его показаниями особенно нравится детям, которые увлеченно познают окружающий мир.

В природе животные и насекомые тонко чувствуют, когда меняется давление, а с ним и погода. Это для них необходимое условие выживания, так как нужно успеть вовремя спрятаться от дождя или, наоборот, отправляться за добычей. Метеостанция работает по тому же принципу.

Из чего собрать прибор

Сделать такое устройство нельзя без необходимых датчиков. Их можно приобрести готовые из серии электронного конструктора Ардуино, а можно и любых других производителей. Итак, для самоделки потребуются датчики:

• Температуры и влажности;
• Давления;
• Шкала прибора;
• Серво привод;
• Аккумулятор;
• Корпус для прибора.

Этого будет достаточно, чтобы мини-метеостанция определяла температуру воздуха, влажность и давление. Для монтажа еще понадобится микропроцессор Arduinonano, который будет управлять датчиками, провода и паяльник с припоем.

Чтобы облегчить задачу для измерения температуры и влажности можно воспользоваться уже готовым магазинным электронным термометром с выносным датчиком. Он показывает температуру с небольшой погрешностью, а влажность определяет несколько хуже, но для дома подойдет и такой.

Правила сборки

1. Подключение всех деталей осуществляется по этой схеме:Спаять датчики и микропроцессор можно монтажным проводом до 100мА.

2. Чтобы прибор работал долго, можно выпаять светодиод красного цвета, отвечающий за кнопку включения.

3. Внизу на плате находится стабилизатор напряжения, который также не требуется, поэтому одну ножку у него просто откусывают кусачками.

4. Барометр с транзистором прикрепляется на плату двойным скотчем. В зависимости от мощности аккумуляторной батареи метеостанция сможет работать более 6 месяцев.

5. Чтобы прибор заработал микропроцессор Ардуино нужно прошить. Скачать прошивку можно с официального сайта Ардуино. Для этого надо подключить процессор к компьютеру, найти на сайте папку с прошивкой и следовать инструкции.

6. На корпус метеостанции клеится распечатанная шкала давления. На ней сверлится отверстие под шестеренку серво привода.

7. Сам привод сажается на суперклей и для надежности заливается эпоксидным клеем.

8. Аккумулятор подключают в хорошую погоду. Нужно выждать четыре секунды и, когда серво привод перестанет вращаться, отключить батарею. К шестеренке привода нужно прикрутить стрелку.

Работает устройство так: при подключении аккумулятора стрелка прыгает вправо, потом три секунды показывает уровень зарядки, переходит на нулевую отметку и засыпает. Примерно через час накапливается информация, которая каждые 10 минут будет выдавать сведения об изменении давления.

Электронный термометр с показаниями влажности и температуры можно вставить в корпус, прорезав под него небольшое отверстие в коробке.

Вся станция убирается в защищенное от солнца место, чтобы не перегревать аккумулятор. О характере погоды судят по колебаниям стрелки. Если она находится в пределах от «-50» до «+50» на делениях шкалы, то вероятность перемены погоды мала. Ухудшения погоды (дождя или снега) стоит ждать, если стрелка уходит на «-150», а отклонение в настолько же в положительном диапазоне сулит ясную и солнечную погоду.

Arduino&Oregon или погодная станция своими руками

Не так давно ко мне в руки попал набор юного радиолюбителя Arduino и много разных проектов получили путевку в жизнь (или «в стол»), но дурная голова рукам покоя не дает до сих пор.
Благодаря удачному стечению обстоятельств случилось так, что в одном месте оказались:

• Arduino — 1 шт.
• Датчик для измерения температуры и влажности Oregon THGN132N — 2 шт.
• RF-kit (приемник и передатчик) на 433МГц — 1 шт.

Дополнительно к вышеперечисленному (исключительно для быстрого прототипирования) использовался Starter Kit от Seeed Studio (из него понадобился base shield, дисплей 16х2 с последовательным интерфейсом, модуль светодиода и соединительные кабели).

Фото для самых нетерпеливых:

Диапазон 433МГц широко используется в различных бытовых приборах — на этой частоте «общаются» автосигнализации, системы управления светом, погодные станции и т.п. Приемники и передатчики для этого дипазона широко доступны и стоят совсем недорого.

Датчиками THGN132N оснащаются многие погодные станции Oregon и их так же можно приобрести отдельно. Они позволяют измерять температуру и относительную влажность, работают в широком температурном диапазоне (-40.0°C до +70.0°C), при этом точность измерения температуры — 0.1°C. Стоимость невысока и определяется в большей степени жадностью продавцов.

Под крышкой батарейного отсека находится переключатель «каналов» — доступны 3 варианта.

Датчик один раз примерно в 40 секунд передает данные о своем состоянии.
Передача осуществляется с помощью «on-off-keying» (OOK) и Манчестерского кодирования на несущей частоте 433.92МГц.

Протокол для датчиков Oregon (и некоторых других) энтузиасты в большей степени разобрали, что позволило осуществить текущий проект.

Хватит теории, переходим к практике. Собираем тестовый стенд:

• К ардуино подключаем base shield,
• RF-приемник подключаем к D2 (будем использовать прерывания),
• Дисплейный модуль — к D11 и D12 (TX и RX соответственно),
• Модуль светодиода — к D13.

Я использовал комплектующие серии Grove — они все оснащены идентичными разъемами и предельно просто подключаются к соответствующим разъемам шилда.

Адаптированный скетч со страницы из предыдущей ссылки (там автор использовал «мегу», пришлось немного подправить код под свое железо) для моих датчиков показывал следующие данные:
OSV2 1A 2D 10 E3 20 07 88 04 3F 94
OSV2 1A 2D 20 08 8C 27 10 83 43 B6

Выяснилось, что (последовательно):
1A 2D — тип датчика (кстати, тут сразу вылезло некоторое несоответствие описания протокола и датчиков — этому коду соответствует другой набор датчиков, но это не помешало дальнейшей работе),
10 (20 для другого датчика) — номер канала передается в старших 4 битах (зависит от положения переключателя на датчике, принимает значения 1, 2, 4, при этом 4 соответствует 3 выбранному каналу),
E3 (08) — идентификатор конкретного датчика (?), но это значение может меняться после замены батарейки в датчике и нажатия кнопки Reset (расположена рядом с переключателем каналов и рекомендована к обязательному нажатию после замены батарейки).
Дальше содержится информация о состоянии батарейки (флаг того, что ее пора сменить) и данные, характерные для датчика: информация о текущей температуре и относительной влажности воздуха.

Из этого «разбора» для себя я выявил следующее: для метеостанции на ардуино можно задействовать существенно больше датчиков, нежели к заводской (например, для идентификации использовать комбинацию «тип датчика — канал», а не просто «канал» и т.п.), можно использовать не только те датчики, что вы приобрели самостоятельно, но и «соседские» (к сожалению, в моем радиоэфире были данные только от моих датчиков — у соседей или нет таких, или просто «не добивают»).

Теперь последние приготовления: для первого датчика выбираем 1 канал и отправляем его за окно на мороз, второму датчику назначаем 2 канал и оставляем пока жить при комнатной температуре. Датчики будем идентифицировать именно по каналу — для текущего случая этого более чем достаточно.

Немного программирования и готово:
На первой строке дисплея отображается текущая температура, относительная влажность и состояние батареи датчика за окном, на второй — то же самое, но для комнатного датчика. Светодиод, подключенный к ардуино моргает, когда приняты данные от какого-либо датчика (just for fun).

Дисплей из «стартового набора» одновременно обрадовал и разочаровал.
В «плюсах» — задействовано минимум цифровых выводов, в «минусах» — отсутствие поддержки кириллицы и в текущей версии библиотеки отсутствует возможность генерации своих символов (хотел нарисовать символы для «полной» и «пустой» батарейки).
Из-за последнего ограничения просмотрел доступные символы и подобрал два, подходящих для данного случая.
Результат виден на фото (у первого датчика установлена свежая батарейка, а во второй специально для теста был установлен почти разряженный элемент питания).

Небольшое замечание по дальности: в спецификации на орегоновские датчики заявлено, что они работают на расстоянии до 30 метров от базового блока.
В моем же случае (видимо из-за того, что качество RF-приемника или «загрязненность» эфира высока) система устойчиво работает при условии, что датчик находится на расстоянии до 5-7 метров (преграды в виде 1-2 стен тоже присутствуют). Надо будет при возможности приобрести приемник другого производителя и протестировать с ним.

Таким образом в «сухом остатке»:

• если у вас есть метеостанция (или датчики Oregon) их можно достаточно просто включить в систему домашней автоматизации без нарушения их штатной работы в составе заводской метеостанции,
• можно использовать не только свои, но и «соседские» датчики,
• несколько часов проведено с пользой и достигнут желаемый результат.

To-do:

• Добавить больше датчиков (уже готовы к подключению модули на DHT11, DHT22 (температура и влажность), BMP085 (температура и атмосферное давление).
• Подключить Ethernet-шилд с SD-картой и, использовав Google Chart Tools, сделать страничку с текущими значениями параметров и красивыми графиками (возможно, что веб-сервер придется городить где-нибудь на NAS, а ардуина будет только измерять и передавать серверу значения, но это уже совсем другая история).
• Задействовать RF-передатчик для управления люстрой (сейчас пока к ее оригинальному пульту другая ардуина подключена с помощью оптопар и «нажимает» кнопки на нем, но это тоже тема не для этого топика).

Ссылки по теме:

Автор: avstepanov

Источник

Сделайте свою собственную метеостанцию ​​Arduino!

Введение
Этот прочный комплект метеостанции Arduino включает анемометр, флюгер, ведро от дождя и датчик температуры и влажности Dh21. Он может передавать данные через последовательный или радиочастотный интерфейс. В этом руководстве будет показано, как собрать комплект метеостанции, как настроить базовую последовательную связь с Bluno M3 и как выводить показания данных через экран ЖК-дисплея. С этого момента вы можете продолжить набор и добавить свои собственные идеи.

Необходимые компоненты

Ссылки для покупок
Bluno M3 — Arduino STM32 ARM с Bluetooth 4.0
LCD12864 Экран для Arduino

Сборка
Вставьте полюс A в полюс B и поместите двойной рычаг на верхнюю часть полюса. Закрепите самонарезающим винтом

Возьмите один рычаг и удерживайте его за узел стойки перпендикулярно двойному рычагу. Возьмите фиксирующую пластину и держите за стыковочную сторону. Закрепите вместе 4 крепежными винтами M5 и гайками M5. Перед полной затяжкой переместитесь на желаемую высоту.

Если вы хотите использовать радиочастотный коммуникационный модуль, вам необходимо прикрепить дополнительный рычаг. Повторите шаги, как с первой рукой.

Пришло время добавить сенсорные модули. Сначала возьмем флюгер. Установите его на один из фитингов двойного рычага в сборе. Поместите гайку M3 в углубленное отверстие держателя и проденьте крепежный винт M3 в отверстие на противоположном конце и закрепите так, чтобы модуль надежно закрепился.

Мы можем установить модуль анемометра на противоположном конце двойного рычага.Как и раньше, установите модуль на формованный фитинг, поместите гайку M3 в выемку на сборке и надежно закрепите крепежным винтом M3.

На нижней стороне двойного рычага есть выемки для размещения кабелей.

Далее датчик дождя. Наденьте дождемер на штуцер с одним рычагом и закрепите снизу саморезом.

При желании вы также можете добавить модуль радиочастотного передатчика. Он устанавливается таким же образом, как и другие модули, путем установки его на фитинг рычага и завинчивания крепежного винта M3 с крестообразной головкой в ​​горизонтальном направлении через фитинг, удерживаемый на противоположной стороне гайкой M3.
(Примечание: в этот комплект нет РЧ-приемника!)

Затем нам нужно подключить кабели, чтобы можно было передавать данные. У анемометра самый короткий кабель. Подключите его к разъему на нижней стороне модуля флюгера.

Остальные длинные кабели необходимо подключить к плате управления погодным каналом. Кабель от флюгера подключается к «ветровому» разъему на плате погодной связи (это отпечатано на печатной плате рядом с разъемом). Кабель от датчика дождя подключается к разъему для дождя на плате погодной связи (опять же, это отмечено на плате).

На этом завершается сборочная часть учебника. При желании можно убрать лишние кабели с помощью прилагаемых стяжек. Есть также юбилейные зажимы, чтобы закрепить метеостанцию ​​на ее окончательном месте снаружи, но перед этим стоит подождать, пока не будут выполнены следующие несколько шагов.
Следующим шагом будет подключение платы управления к микроконтроллеру.

Электроника
Посетите страницу DFwiki
Вы найдете образец кода, который измеряет следующие переменные:
• Температура (C)
• Влажность (%)
• Направление ветра
• Средняя скорость ветра в минуту (м / с)
• Средняя скорость ветра за 5 минут (м / с)
• Осадки за 1 час (мм)
• Осадки за 24 часа (мм)
• Барометрическое давление (гПа)

Сделайте следующие подключения с панели Weather Link к ваш микроконтроллер:

Скопируйте и вставьте образец кода вики в Arduino IDE, а затем загрузите его в свой микроконтроллер.Вы можете просмотреть вывод на последовательном мониторе IDE. Показания следует распечатывать каждые полсекунды.

Это нормально, но неудобно и маловероятно, что ваша метеостанция будет привязана к вашему компьютеру во время использования, поэтому давайте добавим ЖК-экран к нашей настройке. Снимите всю проводку с микроконтроллером, а затем сложите экран ЖК-дисплея поверх него, а затем снова подключите провода к экрану, как и раньше.

Этот экран не только обеспечивает ЖК-интерфейс для вывода данных, но также добавляет дополнительные контакты ввода / вывода, если вы хотите добавить больше датчиков или исполнительных механизмов.

Теперь, когда …

Сделай сам Простая метеостанция

Запись и сбор данных о погоде лично — это весело. Уверен, вы тоже со мной согласитесь: если вы хотите знать, как сделать у себя дома метеостанцию ​​и самостоятельно составлять прогноз погоды, слава Богу.Вы попали в нужное место.

Сделать метеостанцию ​​может быть очень легко и просто, а также интересно. Просто вам нужно собрать несколько простых материалов, которые доступны в онлайн- или офлайн-магазинах. А затем вам нужно собрать их, чтобы предвидеть погодные условия, как метеоролог.

На простой метеостанции вы можете легко измерить температуру термометром, количество осадков — дождемером, давление воздуха — барометром, влажность — гигрометром и т. Д. Построить метеостанцию, собрав эти инструменты, очень легко и просто.

В этой статье я расскажу, как сделать простую метеостанцию ​​дома, с помощью которой вы можете легко записывать и собирать данные о погоде самостоятельно.

Подробнее…

Чтобы построить простую персональную метеостанцию, вам нужно собрать несколько инструментов. К ним относятся электроника, оборудование и некоторые другие вещи. Все эти инструменты легко получить в любом онлайн- или офлайн-магазине, так что не паникуйте.Давайте познакомим вас с необходимым оборудованием.

Arduino Uno: Это качественная плата микроконтроллера, которая имеет 14 контактов для цифрового выхода и входа, шесть аналоговых входов и кварцевый кристалл с частотой 16 МГц. Он также имеет USB-соединение, кнопку сброса, разъем питания и заголовок ICSP. Arduino Uno содержит все, что важно для поддержки микроконтроллера.

Arduino Ethernet Shield W5100: Он подключает ваш Arduino Uno к Интернету.И эта конкретная модель основана на чипе Wiznet W5100, который предлагает сеть, способную поддерживать до четырех подключений одновременно.

Датчик температуры: В основном используется для измерения температуры и влажности с помощью платы Arduino. Датчик температуры DHT11 очень популярен для личного использования, потому что он очень дешев и обеспечивает отличную производительность.

Датчик давления BMP180: Затем вам понадобится датчик для измерения атмосферного давления.Я бы порекомендовал датчик BMP 180 от Basch, это лучшее недорогое решение для датчиков и простое в использовании решение.

Просто подключите датчик к Arduino Uno и загрузите библиотеку BMP180 Arduino вместе с примером кода для расчета температуры, давления и высоты. Затем установите библиотеку и пример диаграммы. После этого вы легко получите точные данные о температуре и давлении.

ИК-модуль: Для управления устройством без вмешательства человека вам понадобится ИК-датчик.Обычно он состоит из ИК-светодиода и фотодиода.

Магнитный датчик: Небольшой чип под названием HMC5883L позволит вам измерить направление и величину магнитного поля Земли.

Ленточный кабель: Чтобы создать метеостанцию, вам также потребуется интегрировать различное крошечное оборудование друг с другом. А ленточный кабель позволит вам выполнять множество подключений. Ленточный кабель — это плоский и тонкий кабель, состоящий из нескольких кабелей малого сечения, расположенных параллельно друг другу.

Адаптер постоянного тока 9 В: Адаптер необходим для подачи электроэнергии на вашу Arduino. На рынке доступно множество видов адаптеров, и вы можете использовать любые из них по своему усмотрению. Если вы хотите узнать мое мнение, я бы порекомендовал адаптер постоянного тока на 9 В.

Чтобы сделать экран Стивенсона, вам понадобятся деревянная доска, фанера и железный штатив для установки метеостанции. Вам также понадобятся трубы из ПВХ, пластиковые стаканчики для изготовления анемометра, шарикоподшипник и контактные кольца, корпус SMPS и длинный кабель Ethernet.

Кроме того, вам лучше сохранить все возможные инструменты для ваших электронных проектов. Эти разные инструменты включают отвертку, универсальный нож, гаечный ключ, инструмент для зачистки проводов, увеличительное стекло, электродрель, малярную кисть, молоток, измерительную ленту, фонарик и т. Д.

Да, это обычные инструменты, которые необходимы для любого электронного проекта. Я уверен, что большинство из них в вашем распоряжении.

На этом этапе мы начнем создавать различные аппаратные средства для нашей метеостанции.

Во-первых, вам нужно построить экран Стивенсона. Это самая важная конструкция на метеостанции.

Stevenson — это специально разработанный белый деревянный ящик, в котором находятся некоторые погодные инструменты, такие как барометр, термометр, гигрометр и т. Д.

Экран Стивенсона в основном защищает инструменты от прямых солнечных лучей, а также обеспечивает надлежащую циркуляцию воздуха.

Одна важная вещь, которую вы должны знать — сделайте экран Стивенсона из дерева, чтобы предотвратить передачу и поглощение тепла.А для отражения солнечного света лучше покрасить в белый цвет.

При установке экрана Стивенсона поместите его на поверхность, которая плохо проводит тепло. Вы можете разместить его на траве, а не на бетонном грунте. Это предотвратит отвод тепла от бетонного грунта. Вы также можете разместить его на высоте 1 метра над землей.

На этом этапе вам потребуется 1,5 метра 2-дюймовой трубы из ПВХ, 2-дюймового тройника, 2-дюймового редуктора, полудюймовой трубы из ПВХ, полудюймового L-образного изгиба и небольшого полудюймового L-образного изгиба.

Для поддержки трубы из ПВХ вы можете использовать старый штатив. Если у вас старый телескоп, вы можете легко использовать этот штатив, если хотите. Имейте в виду, что штатив должен быть из стали, чтобы удерживать вашу станцию.

Чтобы разместить ваш Ardunio вместе с его экраном Ethernet, вы можете использовать старый SMPS. Я рекомендую старые вещи, чтобы сэкономить вам некоторые счета.

Внутри SMPS достаточно места. Вы можете легко добавить вентилятор, чтобы он выглядел еще лучше.

Построим анемометр и флюгер.

Анемометр — это обычный инструмент для измерения скорости воздушного потока. Сделать анемометр очень легко и просто.

Анемометр может быть изготовлен с использованием пластиковых стаканчиков. Прикрепите чашки к трубе, которая соединяется с контактным кольцом и пластиковым кольцом.

Теперь вам нужно подключить ИК-датчик для обнаружения и записи каждого вращения.Простой энкодер-ротатор поможет вам подсчитать обороты.

Флюгер считается первым используемым метеорологическим прибором. Основная задача прибора — определять направление ветрового потока.

Вы можете подсоединить флюгер к пластиковой трубе, на которой крепится анемометр. Затем вы должны прикрепить датчик магнитометра в хвостовой части флюгера. Это указывало бы на направление ветрового потока.

И анемометр, и флюгер подсоединяются к L-образному колену.И вы можете подключить их через трубу из ПВХ, чтобы добраться до Arduino.

Вы должны подключить датчик DHT11 и датчик BMP 180 к плате Arduino. Два датчика расположены внутри экрана Стивенсона, и вы можете подключить их за пределами коробки с помощью ленточного кабеля.

Пришло время подключить ИК-датчик анемометра и датчик магнитометра, HMC588L.Для этого следует использовать ленточный кабель.

Если вы не можете найти ИК-датчик и датчик магнитометра, поищите ИК-датчик на анемометре и датчик магнитометра в хвостовой части флюгера.

И ваша метеостанция готова!

Хотя мы завершили строительство метеостанции, мы все еще можем поработать на этом этапе. Я назвал этот шаг «Эстетика».

Да, мы поработаем, чтобы станция выглядела потрясающе.

Выберите нужный цвет и раскрасьте станцию ​​так, как вам нравится. Используйте здесь свое творчество. Я не собираюсь диктовать вам этот вопрос.

Заключение

Поздравляем! Надеюсь, вам удачно построили метеостанции. Разве это не очень просто и интересно? Я же говорил!

Тем не менее, вы можете легко установить эту метеостанцию ​​в любом месте. Просто убедитесь, что все погодные датчики вашей станции подвергаются воздействию соответствующих погодных элементов.

После завершения процесса установки вы можете начать сбор данных и делать прогнозы. Удачи!

Метеостанция Arduino: пошаговое руководство

Группа инженеров по обучению

Команда опытных инженеров, делящихся знаниями со всем миром

является ведущей командой в индустрии микроконтроллеров с более чем 13 лет опыта в обучении и выполнении практических проектов.

Мы стремимся использовать весь наш практический опыт на этих курсах. Вместо поверхностных знаний — мы углубимся в тему и дадим вам точный — пошаговый план того, как приручить простые, а также сложные темы в легких и легко усваиваемых видеороликах небольшого размера.

Эти реальные знания позволяют легко усваивать знания, и вы можете сразу же применять их в своей жизни и проектах.

Группа инженеров по обучению занимается программированием и микроконтроллерами с 2007 года .Мы участвовали во многих проектах. За эти годы мы получили хорошее представление о потребностях студентов и преподавателей. Мы стремимся делиться с вами всеми нашими коллективными знаниями. По состоянию на 2018 год мы уже обучили более 250k ТЫСЯЧ студентов, из них .

В настоящее время у нас более 100+ курсов по Удеми

Педагог и автор «Образовательной инженерии».

Ашраф — педагог, инженер мехатроники, любитель электроники и программирования, производитель .Он создает онлайн-видеокурсы на канале EduEng на YouTube (более 4 миллионов просмотров, более 20 тысяч подписчиков) и автор четырех книг о микроконтроллерах.

В качестве главного инженера по вопросам образования с 2007 года в компании Educational Engineering Team, которую он основал, миссия Ашрафа заключается в изучении новых тенденций и технологий, а также в обучении мира и его улучшении.

Педагогическая инженерия предлагает образовательные курсы и учебные курсы, статьи, уроки и онлайн-поддержку для любителей электроники, любителей программирования, любителей микроконтроллеров, студентов STEM и учителей STEM.

Эта команда также работает в качестве инженеров-фрилансеров, помогая многим студентам в их дипломных проектах и ​​предоставляя рекомендации и консультации многим студентам на протяжении многих лет, чтобы помочь им начать свою карьеру.

Основной навык Ашрафа заключается в пошаговом объяснении сложных понятий с помощью видео и текста. Обладая более чем 11-летним опытом преподавания в высших учебных заведениях, Ашраф разработал простой, но всеобъемлющий и информативный стиль обучения, который ценят студенты со всего мира.

Его страсть к микроконтроллерам и программированию и, в частности, к миру Arduino, микроконтроллеров PIC, Rasberry Pi руководила его личным развитием и своей работой через образовательную инженерию.

Онлайн-курсы Ashraf помогли более 250 000 человек со всего мира стать лучше и сделать отличную карьеру в отрасли.

Группа инженеров по обучению предлагает курс по

Проектирование схем, моделирование и изготовление печатных плат

Arduino, микроконтроллер PIC и Raspberry Pi

Программирование на C, Python и других языках программирования

Промышленное программирование и автоматизация ПЛК

3D-дизайн и моделирование

ESP и IoT World

Для получения дополнительной информации воспользуйтесь ссылками на странице профиля, чтобы подписаться на группу инженеров по обучению и последние инновации Ashraf.

Наука о домашнем хозяйстве | Цифровое обучение

В это время года погода бывает непредсказуемой. В этом упражнении учащиеся исследуют различные типы метеорологических инструментов и сделают дома мини-метеостанцию ​​в комплекте с анемометром, барометром и флюгером. Но сначала давайте посмотрим, что эти инструменты говорят нам о погоде.

Погода — это состояние воздуха или атмосферы в определенное время и в определенном месте.Он описывает уровень жары или холода, влажности или сухости, штиля или шторма, облачности или ясности. Метеорологи — это ученые, которые изучают условия земной атмосферы, чтобы делать прогнозы и помогать нам разобраться в погоде. Они используют такие инструменты, как анемометры, барометр и флюгер, чтобы изучать различные условия, влияющие на погоду.

Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра. Скорость ветра важна при прогнозировании погодных условий, поскольку ветер переносит тепло и влагу из одного места в другое.Анемометры используются совместно с флюгерами.

Погода лопасти измеряют направление ветра или его источник — север, юг, восток или запад.

Барометр измеряет давление воздуха, когда воздух поднимается или опускается в атмосфере. Когда воздух поднимается вверх, создается низкое давление, которое может вызвать облака, дождь или шторм. По мере того, как воздух опускается, давление увеличивается, что обычно приводит к безветренной погоде.

Теперь, когда мы немного больше разбираемся в этих погодных приборах, приступим к их созданию.Вы можете выбрать один погодный инструмент или построить все три!

Это упражнение займет от 10 до 30 минут на подготовку и предоставит от 30 минут до часа учебного времени. Он лучше всего подходит для учащихся начальной и средней школы.

Сделай сам Анемометр

Материалы:

• 5 маленьких бумажных стаканчиков (лучше всего подойдут чашки на 3 унции)
• Ножницы или дырокол
• Клейкая лента
• 2 соломинки

• 1 карандаш с ластиком
• Канцелярская кнопка или маленький гвоздь
• Пустая бутылка для воды или чашка (необязательно)
• Вес бутылки (песок, грязь, мелкие камни и т. Д.)) (необязательно)

Направления:

1. С помощью дырокола или ножниц проделайте одно отверстие в стенке 4 чашек (примерно на ½ дюйма ниже края чашек). Осторожно: будьте осторожны при использовании ножниц.
2. С помощью дырокола или ножниц проделайте 4 равномерно расположенных отверстия в пятой чашке (примерно на дюйма ниже края чашки). Это будет центр вашего анемометра.
3. Вставьте две соломинки в отверстия центральной чашки, чтобы получилась буква «X».
   
4. Используйте скотч, чтобы надежно прикрепить остальные 4 чашки к концам соломинок, убедившись, что все чашки направлены в правильном направлении.Постарайтесь, чтобы чашки были равномерно отделены от центральной чашки.
   
5. Ножницами или острым карандашом осторожно проделайте отверстие в нижней части центральной чашки и протолкните конец карандаша с ластиком через дно чашки до тех пор, пока он не встретится с крестиком. Вставьте булавку через центр «X» в ластик; это ось вращения. Прокрутите булавку и карандаш несколько раз, чтобы убедиться, что они легко двигаются.
6. Дополнительно: чтобы создать основу для анемометра, наполните пустую бутылку с водой или чашку грузом и поместите центральный дюбель в середину емкости.
   
7. Чтобы использовать анемометр, поместите его в таком месте, где на него будет легко попадать ветер. Вы можете подуть воздух или использовать вентилятор, чтобы проверить анемометр. Хотите откалибровать анемометр? Попросите родителей или опекуна отвезти вас по улице со скоростью 10 миль в час. Поднесите анемометр к окну и посчитайте, сколько раз он вращается за 30 секунд. В дальнейшем вы можете использовать это число для расчета скорости ветра. Например, если ваш анемометр совершил 10 вращений за 30 секунд в машине, позже, если вы посчитаете 10 вращений за 30 секунд, это означает, что скорость ветра составляет 10 миль в час!

DIY Weather V ane

Материалы:

• 2 бумажные тарелки
• Глина для лепки

• Вес для тарелок (песок, грязь, мелкие камни и т. Д.))
• Клей (лучше всего подходит горячий клей, но вы также можете использовать обычный клей для рукоделия)
• Ножницы
• Линейка
• Картон или другой прочный материал

• Пластиковая или бумажная соломка
• Новый карандаш
• Штифт или маленький гвоздь

Направления:

1. Чтобы сделать основу флюгера, поместите небольшой шар формовочной глины в середину одной тарелки и положите маленькие камни или другой груз вокруг остальной части тарелки.Проделайте маленькое отверстие во второй пластине (достаточно большое, чтобы через него прошел карандаш). Переверните пластину вверх дном и приклейте ее к нижней пластине.
2. Вырежьте 4 маленьких треугольника (со сторонами около 2 дюймов) и пометьте каждый буквами N, S, E, W. Это будут ваши направления. Приклейте их к краям основы так, как если бы вы их видели на компасе.
   
3. Сделайте две одинаковые маленькие прорези на каждом конце соломинки. Это будет использовано для изготовления стрелки флюгера.
4. Чтобы сделать конец стрелки, вырежьте из картона 4-дюймовый треугольник, затем отрежьте кончик треугольника, чтобы получилась трапеция.Прикрепите его к прорези на одном конце соломинки с помощью ленты или клея.
5. Чтобы сделать стрелку на конце стрелки, вырежьте из картона трехдюймовый треугольник. Прикрепите его к прорези на противоположном конце стрелки, используя скотч или клей.
   
6. Вставьте карандаш в основу и сильно вдавите в пластилин. Конец ластика должен быть направлен вверх.
7. Расположите соломенную стрелку так, чтобы она находилась по центру ластика карандаша, и с помощью булавки соедините середину соломинки с ластиком карандаша.Поверните его несколько раз, чтобы убедиться, что он легко поворачивается.
8. Чтобы использовать флюгер, поместите его в таком месте, где на него будет легко попадать ветер. Используйте компас (или приложение для телефона с компасом), чтобы правильно расположить направления на флюгере. Указатель стрелки укажет направление ветра.
   

Сделай сам Барометр

Материалы:

• Стеклянная банка с широким горлышком (банка каменщика, чистая банка соуса для пасты и т. Д.)

• Большой воздушный шар
• Прочная резинка или шнурок
• 2 соломинки или тонкий деревянный дюбель
• Лист бумаги
• Изолента или клей

• Зубочистка
• Картон (по желанию)

Указания:

1. Отрежьте горлышко воздушного шара и растяните его. открытие стеклянной банки.Чем плотнее посадка, тем лучше. С помощью резинки или веревки плотно закрепите баллон на банке. Мы не хотим, чтобы воздух попадал внутрь или выходил.
2. Чтобы сделать указку, осторожно вставьте одну соломинку в другую, чтобы получилась прочная длинная соломка, или используйте тонкий деревянный дюбель. Заклейте скотчем или приклейте к одному концу зубочистку. Более длинная соломинка даст нам лучшие размеры.
3. Другой конец соломинки скотчем или приклейте к середине шарика. Клей, как правило, работает лучше, просто держите соломинку на месте, пока клей не высохнет.
4. Приклейте лист бумаги к стене или сделайте подставку для бумаги из картона. Расположите барометр в помещении так, чтобы зубочистка касалась листа бумаги. Отметьте на бумаге линию, указав место попадания указателя. Регулярно проверяйте свой барометр. Если стрелка идет вверх, это означает более высокое давление, а если опускается — это более низкое давление.
   
5. Если вы хотите откалибровать барометр, проверьте свои местные барометрические показания в Интернете. Ежедневно делайте измерения на домашнем барометре, пока не начнете получать хороший набор измерений на своем листе.Показание 30 дюймов считается нормальным. Для достижения наилучших результатов старайтесь, чтобы температура в вашем доме была одинаковой каждый раз, когда вы снимаете показания.

Как это работает?

Когда вы поместили шар над банкой, вы задержали воздух внутри банки. Этот воздух имеет определенное давление, которое в то время было равно давлению воздуха в остальной атмосфере. Когда давление воздуха в атмосфере изменяется, это вызывает изменение давления на воздушном шаре, в результате чего стрелка перемещается.Когда давление в атмосфере увеличивается, воздушный шар опускается вниз, в результате чего стрелка поднимается вверх. Если давление в атмосфере снизится, воздушный шар может расшириться, в результате чего стрелка опустится.

Как приспособиться к ученикам младшего и старшего возраста

Предложите молодым ученикам притвориться метеорологами и попрактиковаться в чтении приборов, прогнозирующих погоду, в их собственном сегменте погодных новостей. Посмотрите это видео с PBS об облаках. Спросите юных учеников, какие облака они видят на небе во время своих прогнозов погоды.

Для учащихся старшего возраста: изучите другие типы погодных инструментов, такие как дождемеры, термометры и гигрометры, чтобы добавить их на свою метеостанцию. Следите за показаниями вашего прибора в течение 2-3 недель. Какие погодные условия вы замечаете? Хотите вывести вашу метеостанцию ​​на новый уровень? Изучите возможности использования электроники, такой как Arduinos, для создания собственной высокотехнологичной метеостанции. В Arduino есть сборник различных погодных проектов своими руками, которые помогут вам начать!

Метеостанция Arduino (обновлено в 2019 г.)

Мы иногда используем партнерские ссылки в нашем контенте.Это вам ничего не будет стоить, но поможет нам компенсировать расходы на оплату труда нашей команды писателей. Вы можете поддержать нас прямо на BuyMeACoffee. Спасибо!

Недавно я поделился учебными пособиями по использованию датчика BME280 и OLED-дисплея с Arduino. Я рекомендую вам проверить это, если вы еще этого не сделали. В этой статье мы сделаем комнатную метеостанцию ​​Arduino. Раньше мы делали простую метеостанцию ​​без датчиков. Но для этого проекта мы будем использовать Arduino nano, датчик BME280 и OLED-дисплей, а также макетную плату и перемычки для прототипирования.

Когда вы соберете материалы для этого проекта, давайте начнем со сборки схемы.

Сборка схемы метеостанции Arduino

Мы будем использовать I2C для связи, так что это очень простая проводка. См. Принципиальную схему ниже.

Подключение очень простое, мы используем 4 провода для соединения всех компонентов. Просто подключите все заземления (GND) вместе и VDD / VIN к 3,3 В. Затем подключите SDA и SCL к A4 и A5 соответственно.Это все, что касается связей. Вот изображение схемы на макетной плате.

После создания схемы пора ее запрограммировать.

Программа метеостанции Arduino

Теперь пора создать новый набросок. Откройте IDE Arduino. Вам нужно объединить код датчика BME280 и вывести показания на OLED-дисплей. Хотя всегда лучше попрактиковаться в написании кода самостоятельно, мы включили несколько примеров кода ниже.

После успешной загрузки кода в Nano вы заметите, что OLED загорится и начнет отображать температуру, давление и влажность.

Улучшения и модификации

Мы можем улучшить этот прототип, сделав схему более постоянной. Для этого можно все припаять на перфокарт. Я использовал Arduino Pro Mini для схемы перфорированной платы, потому что она имеет небольшие размеры и низкое энергопотребление. Подключения такие же, как у Nano. Просто убедитесь, что вы проверили схему распиновки, прежде чем завершить работу с проводами. Вот несколько фотографий сборки.

Вы заметите, что этот прототип невелик, но наверху есть дополнительное место.Это было сделано намеренно, потому что мне нужно было достаточно места для добавления других датчиков в будущем. Дизайн зависит от того, что вы планируете делать. Я питал все от литий-ионного аккумулятора 3,7 В.

Это руководство было разработано, чтобы дать вам обзор электроники и кодирования для вашей собственной метеостанции Arduino. В следующем уроке я планирую добавить в этот проект еще несколько функций и расскажу, как разработать индивидуальный корпус.

Надеюсь, вам понравилась эта статья и вы узнали что-то новое.Если у вас есть вопросы или вы столкнулись с какими-либо проблемами, не стесняйтесь спрашивать в разделе комментариев ниже.

Наконец, если вы увлекаетесь робототехникой, не забудьте почитать мою электронную книгу «Mini WiFi Robot».

Поддержка такого содержания

Метеостанция Wi-Fi на солнечных батареях, работающая на солнечных батареях,

Вместо того, чтобы покупать имеющуюся в продаже метеостанцию ​​с ограниченной функциональностью, Дебасиш применил свои навыки мастера и сделал свою собственную, используя все навороты.

Конечно, вы можете спросить Google или Alexa о погоде, чтобы узнать, что надеть на день, но что делать, если вам нужны более точные данные о погоде в том месте, где вы живете? В наши дни доступно множество доступных коммерческих устройств, однако они становятся намного дороже, если вы хотите измерить больше, чем просто температуру и влажность, или когда вы хотите получить доступ к данным о погоде через Интернет.

Используя свой 3D-принтер, знания электроники и производителя печатных плат, Дебасиш создал собственную метеостанцию ​​с датчиками на солнечной энергии и возможностью подключения к Wi-Fi для доступа к данным о погоде из приложения на своем смартфоне.

Мы связались с Дебасишем, чтобы узнать больше о его проекте.

Мы действительно впечатлены вашей метеостанцией, Дебасиш. Прежде чем мы углубимся в подробности, расскажите нашим читателям немного о себе.

Я инженер-электрик и производитель из Индии. Обычно я занимаюсь проектированием в компании Power Plant в течение своей дневной работы и занимаюсь электроникой в ​​ночное время и по выходным. Я также являюсь блоггером, ютубером и автором на многих платформах, таких как Instructables, Hackaday и hackster.io и др.

Это был Instagram, где мы впервые обнаружили вас и интересные сообщения о вашей постройке метеостанции. Поздравляем вас с прекрасными каналами YouTube и Instructable. Почти 100 тысяч подписчиков на YouTube и более 10 миллионов просмотров на Instructables. Впечатляющий! Что вы можете посоветовать нашим читателям, которые хотят самостоятельно заняться созданием контента?

Большое спасибо. Я всегда делаю проекты, которые могут помочь людям в нашем обществе. Поэтому я всегда стараюсь изо всех сил писать контент или делать видео на YouTube таким образом, чтобы любой читатель, не имеющий технических знаний, также мог легко понять его и воссоздать его со своими собственными настройками.

Я бы посоветовал сосредоточиться на конкретной области, которая вам действительно нравится или которой вы увлечены. Вы можете потратить на этот проект много часов без разочарования и усталости.

Мы думаем, что это также качественное и подробное объяснение проектов, которыми вы делитесь. Замечательно, что такие производители, как вы, готовы делиться знаниями с другими. Что изначально заинтересовало вас электроникой?

С детства мне всегда было любопытно снести свои игрушки и старые электронные гаджеты, чтобы посмотреть, что внутри них.Хотя я не могу точно вспомнить возраст, я могу угадать, когда мне было от 9 до 10 лет, но настоящая добыча начинается с 2014 года.

Однажды вечером я искал в Интернете проект по декоративному освещению для моей гостиной, а затем я нашел несколько инструкций на светодиодном кубе 8x8x8. Вы не можете поверить в это, я даже не мог уснуть той ночью, потому что это коснулось моего сердца, и я представлял, как это будет выглядеть, когда это будет работать успешно. На следующий день я заказал стартовый комплект Arduino в интернет-магазине и начал свое творческое путешествие.Но настоящая проблема началась только с того дня, все проекты, которые я нашел на светодиодном кубе, выполняются микроконтроллерами Arduino или AVR. В то время я не знал термина «Arduino», но я был полон решимости узнать об Arduino и создать свой собственный светодиодный куб. Итак, я начал читать множество руководств и смотреть видео на YouTube «Как начать работу с Arduino», чтобы собрать свои знания. После месяца борьбы я получил определенную уверенность в том, что приступил к изготовлению светодиодного куба 8x8x8, и с большим количеством тепла и попыток мне удалось сделать это за 15 дней.

Это был мой фундамент для создания реальных проектов в области электроники, я много узнал о том, как паять, как делать макетные схемы, как программировать Arduino и многое другое.

В наши дни мы избалованы выбором стартовых комплектов Arduino. Что послужило мотивацией для создания вашей собственной метеостанции и что отличает эту версию V3.0 от тех, которые вы разработали в прошлом?

Я увлечен работой в области возобновляемых источников энергии и изменения климата.Поэтому я всегда люблю делать проекты по солнечной энергии, мониторингу окружающей среды и переработке отходов.

Обладая ограниченными знаниями, я сначала начал создавать простую метеостанцию ​​(версия 1.0) на перфорированной доске, которая может отслеживать температуру, влажность, давление и высоту, и отправлять данные в Интернет, чтобы я мог отслеживать их из веб-браузер и смартфон. Но, к счастью, этот простой дизайн метеостанции был принят многими людьми по всему миру, что побудило меня сделать индивидуальную печатную плату для моей метеостанции с дополнительными портами для подключения еще нескольких датчиков (версия 2.0). Метеостанция версии 2.0 также стала популярной и выиграла множество конкурсов, что заставило меня задуматься об обновлении и, наконец, остановилось на версии 3.0. Метеостанция версии 3.0 более мощная и профессиональная, чем мои предыдущие версии метеостанций, потому что:

• Используется более мощный микроконтроллер (ESP32)
• Дополнительные порты для подключения различных погодных датчиков, таких как (скорость ветра, направление ветра, осадки, УФ-индекс, уровень люкс, и добавить внешний датчик температуры).
• Возможность подключения газового датчика (BME680) для контроля качества воздуха.
• Схема блока питания более устойчива и надежна, чем у более старой версии.
• Более мощная солнечная панель (1,25 Вт)
• Он может быть развернут во многих приложениях с использованием всепогодного корпуса, таких как прогноз погоды, интеллектуальное сельское хозяйство, домашняя автоматизация, умный город, строительная площадка и многие другие.

Это наглядно демонстрирует, что производитель всегда учится и находит лучшие способы улучшить свои проекты.Не могли бы вы дать нам общий обзор проекта и того, как он работает?

Весь проект основан на отладочной плате ESP32, которая питается от литий-ионного аккумулятора 18650. Аккумулятор заряжается от солнечной панели через модуль зарядного устройства (TP4056).

Параметры окружающей среды измеряются датчиками погоды и обрабатываются ESP32, затем обработанные данные загружаются в облако для мониторинга на различных платформах.

Я разработал индивидуальную печатную плату для этого проекта.Он разработан таким образом, что вы можете удобно интегрировать различные комбинации датчиков в соответствии с вашими фактическими потребностями.

PCB выглядит фантастически. Отличная работа. Какие погодные параметры вы измеряете и какие модули использовали?

В настоящее время метеостанция состоит из следующих модулей:

• Внутренняя температура (BME280)
• Влажность (BME280)
• Барометрическое давление (BME280)
• Внешняя температура (DS18B20)
• Скорость ветра (метеометр Sparkfun)
• Направление ветра (метеометр Sparkfun)
• Дождемер (метеомер Sparkfun)
• УФ-индекс (SI1145)
• Lux Level (Bh2750)

Люксметр Bh2750 и датчик температуры, барометрического давления и влажности BME280.

DS18B20 Датчик температуры и GY1145 для УФ-индекса.

Обратите внимание: вы можете подключить датчик газа (BME680) вместо BME280 для контроля температуры, влажности, барометрического давления и качества воздуха.

Замечательно, что производители могут поставлять модули флюгера и датчиков отдельно, вместо того, чтобы покупать всю систему метеостанции. Могут ли производители сделать свои собственные?

Я купил комплект метеометров Sparkfun, который включает датчики ветра и дождя.Но я уверен, что датчик ветра и дождя можно приобрести отдельно в интернет-магазинах вроде Алиэкспресс.

Да, конечно, производители могут создавать свои собственные датчики ветра и дождя, используя небольшое количество электронных компонентов и детали, напечатанные на 3D-принтере. На Thingiverse доступно множество проектов с открытым исходным кодом.

По какой причине вы выбрали модуль ESP32?

Мои основные причины использования ESP32:

1. Дополнительное ядро ​​процессора, более быстрый Wi-Fi и многое другое GPIO
2. Дополнительная память RTC
3. Более высокое разрешение АЦП (12 бит)
4. Сверхнизкое энергопотребление в режиме глубокого сна

Вы можете подробнее рассказать о аккумуляторной батарее и схеме зарядки.Какие конструктивные особенности нужно учитывать при выборе аккумулятора, зарядного модуля и солнечной панели?

ВЫБОР АККУМУЛЯТОРА:

Выбранная батарея должна обеспечивать желаемое напряжение и ток, необходимые для цепи. ESP32 требует входного напряжения около 3,3 В и потребляет около 240 мА (когда модуль WiFi, ядра обработки и модуль Bluetooth включены). Я выбрал литий-ионный аккумулятор 18650, который идеально подходит, так как обеспечивает напряжение в диапазоне 2.8-4,2 В и может выдавать желаемый ток.

ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА:

Схема зарядного устройства разработана с учетом следующих факторов:

1. Должен иметь алгоритм зарядки с постоянным током и постоянным напряжением
2. Может обеспечить требуемый зарядный ток. Рекомендуемая скорость заряда литий-ионного аккумулятора составляет от 0,5 ° C до 1C (C = емкость аккумулятора)
3. Оснащен соответствующей схемой защиты

Я использовал модуль зарядного устройства TP4056 в своем проекте метеостанции, который дешевле и обеспечивает все перечисленные выше 3 функции.

ВЫБОР СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ:

Солнечная панель выбирается с учетом следующих факторов:

НАПРЯЖЕНИЕ: Напряжение солнечной панели должно быть выше, чем напряжение полностью заряженной батареи (4,2 В). Согласно спецификации TP4056, входное напряжение должно составлять 5-6 В, поэтому я выбрал солнечную панель на 5 В.

ТОК: Ток солнечной панели должен быть достаточным для обеспечения ежедневного потребления энергии в экстремальных погодных условиях.Я выбрал солнечную панель 250 мА, что намного превышает дневное энергопотребление моей метеостанции.

РАЗМЕР: Если солнечная панель должна быть установлена ​​на корпусе, то размер также важен. Вы должны выбрать его в соответствии с размером вашего корпуса. Я выбрал солнечную панель размером 110 x 69 мм для своего проекта метеостанции.

Спасибо за подробное объяснение. Не могли бы вы вкратце рассказать о режиме глубокого сна для наших читателей, которые не знакомы с этой функцией?

ESP32 — действительно энергоемкое устройство.Если мы хотим работать от батареи, мы должны снизить энергопотребление. Для этого мы будем использовать режим глубокого сна, который является наиболее энергоэффективным вариантом для чипа ESP. Это позволяет вам перевести ESP32 в спящий режим, что экономит заряд батареи. Вы можете регулярно активировать ESP, чтобы проводить измерения и публиковать их.

В режиме глубокого сна ЦП, большая часть ОЗУ и все цифровые периферийные устройства отключены. Единственные части микросхемы, на которые остается питание, — это контроллер RTC, периферийные устройства RTC (включая сопроцессор ULP) и память RTC (медленная и быстрая).Чип потребляет от 0,15 мА (если включен сопроцессор ULP) до 10 мкА.

Как вы подходили к проектированию печатной платы и с какими проблемами, если таковые имеются, вам пришлось столкнуться, чтобы получить идеальное решение. Вам нужно было сделать много итераций, чтобы получить правильную печатную плату?

Сначала я сделал прототип на перфорированной плате, затем протестировал схему. После успешной работы над прототипом я начал процесс проектирования печатной платы. Основная проблема, с которой я столкнулся при проектировании, — это поиск нужных частей из библиотеки.Я уже сделал 2 итерации, чтобы дойти до окончательной печатной платы. В моей первой итерации я сделал несколько ошибок, например, использовал неправильные пакеты для разъема RJ11, силовые дорожки были очень тонкими, а размеры монтажных отверстий были неправильными.

На мой взгляд, всегда полезно просто взять распечатку схемы платы и попытаться разместить компоненты над площадками для пайки, чтобы убедиться, что все подходит. Это значительно сократит ваше время на разработку продукта по прототипу.

Хороший совет. Мы также предложили ту же технику в наших руководствах по EAGLE, чтобы избежать необходимости делать много итераций печатной платы. По какой причине был выбран LDO (стабилизатор с малым падением напряжения) для необходимого выхода 3,3 В?

Для всех линейных регуляторов требуется входное напряжение, по крайней мере, на некоторую минимальную величину, превышающую желаемое выходное напряжение. Эта минимальная величина называется падением напряжения. По этой причине, когда напряжение батареи упадет примерно до 3,7 В, линейный регулятор напряжения не сможет поддерживать требуемое напряжение (3.3V) для запуска ESP32.

Решением вышеупомянутой проблемы является использование регулятора с малым падением напряжения или LDO-регулятора. Регулятор с малым падением напряжения или стабилизатор LDO — это линейный регулятор постоянного тока, который может регулировать выходное напряжение, даже когда напряжение питания очень близко к выходному напряжению, и имеет сверхнизкий ток покоя.

Мы заметили, что один из компонентов — это устройство для поверхностного монтажа. У вас есть какие-нибудь советы, как припаять их к печатной плате для производителя, который раньше этого не делал?

TVS-диод — единственный компонент типа SMD, который я использовал в своем проекте.У меня также не было большого опыта пайки SMD-компонентов, но я знаю несколько основных советов, которые я регулярно использовал. Советы перечислены ниже:

1. Начните с нанесения флюса на все контактные площадки на печатной плате.
2. Нанесите припой на одну из угловых площадок микросхемы.
3. Установите и выровняйте чип с помощью пинцета.
4. Удерживайте микросхему на месте, касаясь угловой площадки наконечником паяльника, чтобы припой расплавил контакт и площадку вместе.
5. Продолжите пайку в противоположном углу, нанеся немного припоя на жало паяльника, а затем одновременно коснувшись контактной площадки печатной платы и штифта. Сделайте это для всех выводов микросхемы, один за другим.
6. После того, как все контакты припаяны, следует внимательно осмотреть паяные соединения под микроскопом.

Как вы приступили к написанию кода? Это была ваша собственная работа или вам нужно было переделать код другого производителя?

Обычно я пишу свой собственный индивидуальный код, но когда крайний срок проекта очень короткий, я переделываю код другого производителя.Я всегда чувствую себя очень счастливым использовать существующий код и изменять его в соответствии с моими собственными требованиями и отдавать должное автору. Я считаю, что это главная сила сообщества открытого исходного кода, и я всегда этим пользуюсь.

Продолжая тему программного обеспечения, мы видим, что вы можете отслеживать статистику погоды на телефоне или в веб-браузере. Какие приложения вы выбрали для их отображения? Их легко настроить?

Я использовал приложение Blynk для мониторинга погодных параметров на смартфоне и ThingSpeak для веб-браузера.

Это действительно очень просто настроить, вы можете сделать это за несколько минут. Чтобы упростить приложение Blynk, я создал QR-код для своего проекта, чтобы пользователи могли создать клон моего проекта, отсканировав QR-код.

Приветствуем многих наших создателей, в том числе и вас самих, которые бескорыстно делятся своими знаниями и проектами с другими. Где нашим читателям лучше всего получить доступ к другим ресурсам, чтобы сделать проект метеостанции для себя?

Полная документация по проекту доступна на Instructables.Читатели могут получить к нему доступ, чтобы сделать свои собственные, и могут задать вопросы, если они столкнутся с какими-либо трудностями в процессе сборки.

Что касается частей вашего проекта, напечатанных на 3D-принтере, какое программное обеспечение для дизайна вы выберете, какой принтер и какие материалы вы использовали, и что вы посоветуете нашим читателям, которые хотят напечатать свои собственные?

Я использую Autodesk Fusion 360 для проектирования всех своих 3D-печатных деталей. Мне лично нравятся 3D-принтеры Creality, потому что они дешевы, имеют очень хорошее качество сборки и пользуются большой поддержкой сообщества.

Я использовал PLA-нить для печати большинства деталей, напечатанных на 3D-принтере, потому что она очень проста в использовании. Я бы рекомендовал использовать нити ABS или PTEG для наружного использования.

Какие проблемы вам пришлось преодолеть, чтобы ваша сборка заработала?

В процессе сборки я столкнулся со многими проблемами, но самые важные перечислены здесь:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАБИЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ: Сначала я использовал стабилизатор напряжения AMS1117, чтобы получить 3,3 В с выхода батареи, но он был очень нестабильным.Позже я заменил его на LDO MCP1700.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЖИМА ГЛУБОКОГО СНА: Программное обеспечение метеостанции использует два прерывания для измерения скорости ветра и осадков. Во время глубокого сна эти две функции не работают должным образом. Я все еще работаю над этой проблемой, чтобы оптимизировать энергопотребление.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРАВИЛЬНОГО КОРПУСА: Вначале я разработал простой корпус для сохранения печатной платы, который выглядел бы достойно, но не служил своей цели.Корпус выполнен из PLA-нити зеленого цвета, из-за чего тепло, поглощаемое солнцем и верхней солнечной панелью, вызывает локальный нагрев внутренних частей, что приводит к ошибочным показаниям датчика.

После нескольких исследований я обнаружил, что экран Стивенсона является подходящим корпусом для размещения датчиков погоды, поскольку он защищает датчики от осадков и прямого теплового излучения от внешних источников, при этом позволяя воздуху свободно циркулировать вокруг них. Мой друг Глен из Новой Зеландии очень помог мне сделать экран Стивенсона профессионального уровня для V3.0 Метеостанция.

Версия 1 и версия 2 метеостанции.

Мы читаем, что экран Стивенсона также называют укрытием для инструментов. Вы довольны своим проектом или планируете его расширять?

Да, у меня есть план реализовать связь LoRa на большом расстоянии (около 3-5 км), чтобы устройство можно было развернуть в очень удаленном месте. Я также сделаю свои собственные датчики ветра и дождя на 3D-принтере.

Отлично. Раньше мы немного повеселились с LoRa и достигли этих расстояний. Можем ли мы представить себе, что вы работаете над другими проектами сейчас, когда ваша метеостанция работает?

У меня в голове много интересных проектов, некоторые из них перечислены ниже:

• Тестер емкости аккумулятора V3.0
• Мониторинг выработки солнечной фотоэлектрической энергии
• Измеритель солнечной освещенности
• Портативный солнечный генератор V2.0
• Моя персонализированная Power Wall

Мы не знаем, где вы, возможно, найдете время для этого, но мы будем с интересом наблюдать за этим.

Вы также можете найти Дебасиша в Интернете по телефону:

https://www.youtube.com/OpenGreenEnergy/

https://www.instructables.com/member/opengreenenergy/

Создание собственной персональной метеостанции — легкий ветерок

Более 12 000 общедоступных метеостанций разбросаны по США, что кажется большим количеством, пока вы не поймете, что более 180 000 человек используют свои собственные устройства для отслеживания погоды из дома.Эти личные метеостанции, соединенные вместе, каждая из которых представляет собой набор датчиков размером с тостер, установленных на столбе, обеспечивают самые точные прогнозы погоды в стране. «Данные о погоде в вашем доме обычно отличаются от данных в ближайшем аэропорту или даже от метеостанции вашего соседа на улице», — говорит Кари Стренфель, метеоролог Weather Underground, веб-сайта, который объединяет эти данные, собранные гражданами, и представляет их как гипер- локализованные прогнозы доступны каждому. «Чем больше данных мы получаем для наших моделей погоды, тем точнее могут быть наши прогнозы.»

За 200–500 долларов вы можете присоединиться к этой группе по наблюдению за погодой. Вы можете построить личную метеостанцию ​​(PWS на жаргоне) самостоятельно, используя детали, доступные в Интернете от таких поставщиков, как Adafruit и Ambient Weather. Базовая структура — это столб, корпус для электроники и материнская плата для работы шоу. Да, вам нужно достаточно знаний, чтобы заставить материнскую плату работать. Но быстрое распространение простых инструментов для iOS, Android и настольных компьютеров означает, что практически любой, обладающий небольшой технической хваткой, может сделай это.

Вы хотите быть уверены, что покупаете правильное оборудование, поэтому сделайте заметки:

Brains and Body

«Arduino и Particle Photon — хорошие материнские платы», — говорит Дэн Фейн, сотрудник Weather Underground и один из наиболее плодовитых PWS сообщества. строители. «Я считаю, что Raspberry Pi немного перегружен, и его труднее работать от батареи».

Fein рекомендует монтировать материнскую плату в водонепроницаемом контейнере, а затем устанавливать его в хорошо вентилируемый пластиковый корпус. В большем корпусе находится большинство датчиков, и вы прикрутите его к одной стороне мачты, в нескольких футах от вершины.Вентиляция гарантирует, что измеряемый воздух внутри корпуса имеет ту же температуру, что и окружающий воздух. «Корпус обычно вносит наибольший вклад в точность станции, — говорит Фейн, — больше, чем качество датчиков.

Температура

Большинство потребительских термометров имеют герметичные дисплеи, которые вы никогда не увидите, когда они находятся на метеостанции, и они могут быть раздражающе громоздкими при установке в корпус. Вместо этого поищите термометр размером с монету, который вставляется в материнскую плату.Вы можете сделать его водонепроницаемым, если у вас хорошо разбирается в паяльнике или обжиме, но сэкономьте время и купите что-нибудь вроде модифицированного, водонепроницаемого DS18B20 от Adafruit. Он должен выглядеть как кабель с толстым штырем из нержавеющей стали на одном конце. Это та часть, которая будет измерять размеры, поэтому установите штифт внутри вентилируемого корпуса, но за пределами водонепроницаемого корпуса материнской платы, и подключите другой конец к материнской плате. Стренфель говорит, что ваше жилище играет важную роль в поддержании стабильности датчика: «Главное, что ему нужен экран от солнечного излучения, чтобы защитить термометр от солнца.Если на датчик попадают прямые солнечные лучи, он будет слишком горячим ».

Влажность

Гигрометр — это полимерный датчик, который поглощает воду из окружающего воздуха. Электрический ток, протекающий через него, замедляется по мере того, как вода впитывается в него, поэтому он измеряет относительную влажность, отслеживая, насколько быстро через нее проходит электричество. Вы можете купить комбинированный датчик термометра / гигрометра. В противном случае установите его рядом с термометром внутри корпуса, но за пределами водонепроницаемого корпуса материнской платы, и подключите его к материнской плате.Два датчика должны быть расположены близко, чтобы они измеряли одну и ту же небольшую пробу воздуха. Это позволяет комбинировать показания для расчета других данных, например точки росы.

Давление воздуха

Не используйте аналоговый барометр и купите цифровой, в котором используется электронный датчик давления. Когда атмосферное давление увеличивается, весь этот воздух давит на него, посылая электрический сигнал на материнскую плату. Отслеживание изменений атмосферного давления помогает прогнозировать штормы и движение холодного и теплого фронтов.Подключите этот датчик непосредственно к материнской плате внутри водонепроницаемого контейнера или рядом с термометром и гигрометром в вентилируемом корпусе.

Rainfall

Купите автономный датчик дождя. Дождь собирается в самопрокидывающийся поддон, который опорожняется, когда в него наливается 0,01 дюйма воды. Каждый раз, когда она опорожняется, датчик посылает сигнал на вашу материнскую плату, поэтому, если она опускается 100 раз, это означает, что это дюйм дождя. Отмеренная дождевая вода стекает из нижней части датчика и падает на землю.Прикрутите его к столбу напротив корпуса и обеспечьте беспрепятственный обзор неба. Мусор может зацепить свободно раскачивающиеся провода и порвать их в плохую погоду, поэтому протяните кабель вдоль крепления датчика дождя, вдоль противоположного крепления корпуса, в корпус и до материнской платы.

Скорость и направление ветра

Есть три типа анемометров, которые стоит покупать: трехчашечные, пропеллерные и звуковые. Ветер раскручивает чашки или пропеллер для измерения скорости ветра и вращает лопасть, определяющую направление ветра.«Судя по тому, что я видел, пропеллерный анемометр обычно более точен, чем чашечный анемометр», — говорит Стренфель. Звуковые типы с меньшей вероятностью сломаются или замерзнут, потому что у них нет движущихся частей, но большинство из них стоит более 1000 долларов. Что бы вы ни купили, прикрутите его к верхней части шеста.

Wi-Fi

Сейчас 2016 год, и в Particle Photon, Raspberry Pi 3 и некоторых Arduinos (например, Arduino Yún) есть встроенный Wi-Fi, поэтому не беспокойтесь ни о чем, требующем дополнительных подключаемых беспроводных модулей.Что бы вы ни выбрали, подключите его к монитору, ноутбуку, планшету или смартфону и следуйте инструкциям по подключению станции к домашнему Wi-Fi. Отключите, когда закончите. Вам нужно сделать это только один раз, если вы не купите новый маршрутизатор или не измените пароль маршрутизатора.

Размещение

Установите станцию ​​на естественной поверхности (например, траве) на расстоянии не менее 100 футов от мощеных поверхностей — дорог, тротуаров, проездов — и вдали от стен или деревьев, которые отбрасывают тени на корпус, блокируют дождь. от попадания в дождемер или защитите ветер от ударов анемометра.Вы можете поставить его на крышу, но держите подальше от темной черепицы. Убедитесь, что корпус станции находится на высоте не менее пяти футов над землей или крышей и что в пределах пяти футов от датчика дождя нет ничего другого. Анемометр должен быть самым высоким объектом поблизости. Если он на высоте 30-35 футов над уровнем земли, отлично. Вот еще несколько рекомендаций.

Power

Солнечная батарея — это проще всего. Стремитесь к панели мощностью от 3 до 6 Вт. Батареи емкостью от 2000 до 6000 мАч должно хватить, чтобы выдержать короткие пасмурные зимние дни.Поскольку солнечная панель может помешать оборудованию вашей станции, установите ее отдельно на крыше или на отдельной подставке, а затем проложите кабель питания к материнской плате.