Күн энергиясы менен иштеген WiFi Weather Station V1.0: 19 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Бул Нускамада мен сизге Wemos тактасы менен күн энергиясы менен иштеген WiFi аба ырайынын станциясын кантип курууну көрсөтөм. Wemos D1 Mini Pro кичинекей форма-факторго ээ жана плагин менен ойноочу калканчтардын кеңири спектри аны ESP8266 SoC программалоону тез баштоо үчүн идеалдуу чечимге айландырат. Бул нерселердин Интернетин (IoT) куруунун арзан ыкмасы жана Arduino менен шайкеш келет.

Сиз ошондой эле менин жаңы версиямды карасаңыз болот- 3.0 Аба ырайы бекети.

Сиз ошондой эле менин жаңы версиямды карай аласыз-2.0 Аба ырайы бекети.

Сиз PCBWayден V2.0 ПХБ сатып ала аласыз.

Менин бардык долбоорлорумду https://www.opengreenenergy.com/ сайтынан таба аласыз.

Жаңы Аба ырайы бекети төмөнкүдөй өзгөчөлүктөргө ээ:

1. Аба ырайы станциясы өлчөй алат: температура, нымдуулук, барометрдик басым, бийиктик

2. Жогорудагы аба ырайынын параметрлерин Смартфонуңуздан же Интернеттен көзөмөлдөй аласыз (ThingSpeak.com)

3. Электр энергиясы менен бирге бүт схема 3D басылган корпустун ичине салынат.

4. Аппараттын диапазону 3dBi тышкы антеннасын колдонуу менен жакшыртылган. Бул болжол менен 100 метр.

1 -кадам: Бөлүктөр жана инструменттер талап кылынат

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 кубаттоочу тактасы (Amazon / Aliexpress)

3. Диод (Aliexpress)

4. BME 280 сенсору (Aliexpress)

5. Күн панели (Banggood)

6. Перфорацияланган такта (Banggood)

7. Бурамалуу терминалдар (Banggood)

8. PCB карама -каршылыктары (Banggood)

9. Li Ion Battery (Banggood)

10. AA батарея кармагычы (Amazon)

11. 22 AWG зымы (Amazon / Banggood)

12. Супер клей (Amazon)

13. Түтүк тасмасы (Amazon)

14. 3D басып чыгаруу жипчеси -PLA (GearBest)

Колдонулган куралдар:

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

2. Паяльник (Амазонка)

3. Желим курал (Амазонка)

4. Wire Cutter / Stripper (Amazon)

2 -кадам: Электр менен камсыздоо

Менин планым - Аба ырайы станциясын алыскы жерге жайгаштыруу (менин фермам). Аба ырайын үзгүлтүксүз иштетүү үчүн үзгүлтүксүз электр энергиясы болушу керек, антпесе система иштебейт. Районго үзгүлтүксүз энергия берүүнүн эң жакшы жолу - бул батареяны колдонуу. Бирок бир нече күндөн кийин батарейканын ширеси түгөнөт, ал жакка барып заряддоо чындыгында оор жумуш. Ошентип, батарейкаларды кубаттоо жана Wemos тактасын иштетүү үчүн күндөн акысыз энергияны колдонуучуга күн заряддоо схемасы сунушталган. Мен кичинекей болгондуктан 18650 батареясынын ордуна 14450 Li-Ion батареясын колдондум. Көлөмү AA батарейкасы менен бирдей.

Батарея күн панелинен TP4056 заряддоо модулу аркылуу заряддалат. TP4056 модулу батареяны коргоочу чип менен же коргоо чипсиз келет. Мен батарейканы коргоочу чипи бар модулду сатып алууну сунуштайм.

TP4056 Батарея кубаттагычы жөнүндө

TP4056 модулу 3.7V 1 Ah же андан жогору LiPo клеткаларын заряддоо үчүн идеалдуу. TP4056 заряддагыч IC жана DW01 батареясын коргоочу ICдин тегерегинде негизделген бул модуль 1000 мА кубаттуулуктагы токту сунуштайт, андан кийин заряддоо бүткөндө өчүрүлөт. Мындан тышкары, батареянын чыңалуусу 2.4Вдан төмөн түшүп кеткенде, коргоочу IC клетканы чыңалуудан коргоо үчүн жүктү кесип салат. Ал ошондой эле ашыкча чыңалуудан жана тескери полярдык байланыштан коргойт.

3 -кадам: Аба ырайы маалыматтарын өлчөө

Мурунку күндөрдө аба ырайынын параметрлери чөйрөнүн температурасы, нымдуулугу жана барометрдик басымы өзүнчө аналогдук аспаптар менен өлчөнгөн: термометр, гигрометр жана барометр. Бирок бүгүнкү күндө рынок ар кандай экологиялык параметрлерди өлчөө үчүн колдонула турган арзан жана эффективдүү санарип сенсорлорго толуп калды. Мыкты мисалдар DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 сыяктуу ж.б.

Бул долбоордо биз BMP 280 сенсорун колдонобуз.

BMP 280:

BMP280 - бул барометрдик басым менен температураны акылга сыярлык тактык менен өлчөгөн татаал сенсор. BME280 - бул Boschтун кийинки муундагы сенсорлору жана BMP085/BMP180/BMP183 модернизациясы - 0,25 м бийиктиктеги ызы -чуу жана ошол эле тез өзгөртүү убактысы.

Бул сенсордун артыкчылыгы микроконтроллер менен байланыш үчүн I2C же SPIди колдоно алат. Жөнөкөй оңой өткөргүчтөр үчүн I2C версия тактасын сатып алууну сунуштайм.

4 -кадам: Тышкы антеннаны колдонуу (3dBi)

Wemos D1 mini Pro тактасында диапазонду жакшыртуу үчүн тышкы антеннаны туташтыруу үчүн камтылган керамикалык антенна бар. Тышкы антеннаны колдонуудан мурун, антенна сигналын камтылган керамикалык антеннадан тышкы розеткага өзгөртүү керек. Бул кичинекей жер үстүндөгү (0603) Zero Ohm каршылыгын (кээде шилтеме деп аталат) айлантуу аркылуу жасалышы мүмкүн.

Сиз нөлдүк резисторду айлантуу үчүн Алекс Эамес тарабынан жасалган бул видеону көрө аласыз.

Андан кийин антенна SMA коннекторун Wemos Pro мини антенна уячасына салыңыз.

5 -кадам: Аталыштарды баштоо

Wemos модулдары ар кандай аталыштар менен келет, бирок сиз аны талабыңызга жараша ширетишиңиз керек.

Бул долбоор үчүн, 1. Wemos D1 pro мини тактасына эки эркектин башын кошуңуз.

2. BMP 280 модулуна 4 пин эркектин башын кошуңуз.

Аталыштарды кошкондон кийин модуль жогорудагы сүрөттө көрүнөт.

6 -кадам: Аталыштарды жана терминалдарды кошуу

Кийинки кадам - баштарды тешилген тактага ширетүү.

1. Биринчиден, Wemos тактасын тешилген тактанын үстүнө коюп, изин белгилеңиз. Андан кийин белгиленген аялдаманын үстүнө аялдардын баш катарын эки катарга коюңуз.

2. Андан кийин сүрөттө көрсөтүлгөндөй 4 төөнөгүч аялдын башын ширетүү.

3. Батареяны туташтыруу үчүн ширетүүчү винт терминалдары.

7 -кадам: Заряддоо тактасын орнотуңуз:

Заряддоо модулунун арт жагына кичинекей эки тараптуу лента чаптап, анан сүрөттө көрсөтүлгөндөй тешилген тактага чаптаңыз. Монтаждоодо тактайдын тегизделишине, ширетүүчү тешиктер тешилген тешик тешиктерине дал келгидей кылып кам көрүү керек.

Күн панелине терминал кошуу

Заряддоо тактасынын микро USB портунун жанына бурамалуу терминалды туташтырыңыз.

Бул терминалды мурунку этапта да ширете аласыз.

Step 8: Wiring диаграммасы

Алгач ар кандай түстөгү зымдардын кичинекей бөлүктөрүн кесип, эки четинен жылуулоону алып салам.

Анан мен зымдарды жогоруда сүрөттө көрсөтүлгөндөй схемалык схемага ылайык ширетем.

Мэйз -> 280

3.3 V - -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 туташуусу

Solar Panel терминалы -> + жана - микро USB портунун жанында

Батарея терминалы -> B+ жана B-

Wemosтун 5V жана GND -> Out+ жана Out-

Эскертүү: Күн панелине туташкан диод (схемада көрсөтүлгөн) талап кылынбайт, анткени TP4056 модулу киргизилген диоддо бар.

9 -кадам: Корпусту долбоорлоо

Бул мен үчүн эң көп убакытты талап кылган кадам болду. Мен корпустун дизайнын иштеп чыгуу үчүн 4 сааттай убакыт короттум. Мен аны иштеп чыгуу үчүн Autodesk Fusion 360 колдондум. Корпус эки бөлүктөн турат: башкы корпус жана алдыңкы капкак

Негизги корпус негизинен бардык компоненттерге ылайыкташтырылган. Ал төмөнкү компоненттерди жайгаштыра алат

1. 50x70 мм схемасы

2. AA батарея кармагыч

3. 85.5 x 58.5 x 3 мм Күн панели

4. 3dBi тышкы антенна

Thingiverseден.stl файлдарын жүктөп алыңыз

10 -кадам: 3D басып чыгаруу

Дизайн бүткөндөн кийин, корпусту 3D басып чыгарууга убакыт келди. Fusion 360та сиз макияжды басып, кескич программасын колдонуу менен моделди кесип аласыз. Мен моделди кесүү үчүн Кураны колдондум.

Дененин бардык бөлүктөрүн басып чыгаруу үчүн Anet A8 3D принтерин жана 1.75 мм жашыл PLAны колдондум. Негизги корпусту басып чыгарууга 11 сааттай, алдыңкы капкагын басып чыгарууга 4 сааттай убакыт кетти.

Мен сиз үчүн башка принтерди колдонууну сунуштайм - бул Creality CR - 10. Азыр CR -10дун мини версиясы да бар. Creality принтерлери менин эң жакшы көргөн 3D принтерлердин бири.

Мен 3D дизайнында жаңы болгондуктан, менин дизайным оптимисттик болгон жок. Бирок мен ишенем, бул корпусту азыраак материалдарды колдонуу менен жасаса болот (басып чыгаруу убактысы аз). Дизайнды кийинчерээк жакшыртууга аракет кылам.

Менин жөндөөлөрүм:

Басып чыгаруу ылдамдыгы: 40 мм/с

Катмар бийиктиги: 0.2

Толтуруу тыгыздыгы: 15%

Экструдердин температурасы: 195 градус С.

Төш температурасы: 55 градус С.

11 -кадам: Күн панелин жана батареяны орнотуу

Оң панелге 22 AWG кызыл зымын жана күн панелинин терс терминалына кара зымды туташтырыңыз.

Эки зымды негизги корпустун чатырындагы тешиктерге салыңыз.

Күн панелин оңдоо үчүн супер клейди колдонуңуз жана аны туура байланыштыруу үчүн бир аз басыңыз.

Тешиктерди ичине ысык клей менен жабыңыз.

Андан кийин батарея кармагычты корпустун астындагы оюкка салыңыз.

12 -кадам: Антеннаны орнотуу

SMA туташтыргычындагы гайкаларды жана шайбаларды чыгарыңыз.

SMA туташтыргычын корпуста каралган тешиктерге салыңыз. Жогорудагы сүрөттү караңыз.

Андан кийин гайканы жуугучтар менен бирге тартыңыз.

Эми антеннаны SMA туташтыргычы менен туура тегиздөө аркылуу орнотуңуз.

13 -кадам: Райондук тактаны орнотуу

Страфтарды схеманын 4 бурчуна орнотуңуз.

Корпустагы 4 оюкка супер клей сүйкөп коюңуз. Жогорудагы сүрөттү караңыз.

Андан кийин карама -каршылыкты 4 уячасы менен тегиздеп, жайгаштырыңыз. аны кургатуу үчүн бир аз калтырыңыз.

14 -кадам: Алдыңкы капкакты жабыңыз

Алдыңкы капкакты басып чыгаргандан кийин, ал негизги корпуска такыр туура келбеши мүмкүн, эгер андай болсо, анда аны кумдуу кагаз менен капталына кумдап салыңыз.

Алдыңкы капкакты негизги корпустагы оюктарга жылдырыңыз.

Аны камсыз кылуу үчүн астындагы скотчту колдонуңуз.

15 -кадам: Программалоо

Wemos D1ди Arduino китепканасы менен колдонуу үчүн, Arduino IDEди ESP8266 тактасы колдоосу менен колдонуу керек болот. Эгер сиз муну жасай элек болсоңуз, Sparkfun бул окуу куралын ээрчүү менен Arduino IDEге ESP8266 Board колдоосун оңой орното аласыз.

Төмөнкү жөндөөлөр артыкчылыктуу:

PU Frequency: 80MHz 160MHz

Flash Өлчөмү: 4M (3M SPIFFS) - 3M Файл системасынын өлчөмү 4M (1M SPIFFS) - 1M Файл системасынын өлчөмү

Жүктөө ылдамдыгы: 921600 bps

Blynk колдонмосу үчүн Arduino коду:

Уйку режими:

ESP8266 - бул абдан кубаттуу ачка түзмөк. Эгер сиз долбооруңуздун батарейкасы бир нече сааттан ашык иштешин кааласаңыз, анда сизде эки вариант бар:

1. Чоң батареяны алыңыз

2. Затты акылдуулук менен уктатуу.

Эң жакшы тандоо - экинчи вариант. Терең уйку функциясын колдонуудан мурун, Wemos D0 пини баштапкы абалга келтирүү үчүн туташтырылышы керек.

Кредит: Бул "tim Rowledge" Instructables колдонуучусунун бири тарабынан сунушталган.

Көбүрөөк энергия үнөмдөө опциясы:

Wemos D1 Miniде кичинекей LED бар, ал такта иштетилгенде күйөт. Бул көп энергия керектейт. Андыктан, ошол LEDди бир кычкач менен тактан сууруп алыңыз. Бул уйкунун агымын кескин төмөндөтөт.

Эми аппарат бир эле Li-Ion батарейкасы менен көпкө иштей алат.

#аныктоо BLYNK_PRINT Serial // Муну басып чыгарууну өчүрүү жана мейкиндикти үнөмдөө үчүн комментарий жазыңыз #кошуу #кошуу

#include "Seeed_BME280.h" #include BME280 bme280; // Сиз Alyt Токенин Blynk колдонмосунан алышыңыз керек. // Проект Орнотууларына өтүңүз (гайка сүрөтчөсү). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // Сиздин WiFi грамоталарыңыз. // Ачык тармактар үчүн сырсөздү "" деп коюңуз. char ssid = "SSID"; char pass = "PASS WORD"; void setup () {Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); Serial.begin (9600); if (! bme280.init ()) {Serial.println ("Түзмөк катасы!"); }} void loop () {Blynk.run (); // алуу жана басып чыгаруу температуралары float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Temp:"); Serial.print (temp); Serial.println ("C"); // Цельсий бирдиги, анткени оригиналдуу arduino Blynk.virtualWrite (0, темп) спикалдык символдорду колдобойт; // виртуалдык пин 0 Blynk.virtualWrite (4, темп); // виртуалдык пин 4 // атмосфералык басымдын маалыматтарын алып, басып чыгарыңыз = bme280.getPressure (); // Па калкып чыгуучу р = басым/100,0; // hPaдагы басым Serial.print ("Басым:"); Serial.print (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // виртуалдык пин 1 // алуу жана басып чыгаруу бийиктиги маалыматтары калкыма бийиктик = bme280.calcAltitude (басым); Serial.print ("Бийиктик:"); Serial.print (бийиктик); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, бийиктик); // виртуалдык пин 2 // нымдуулук маалыматын алуу жана басып чыгаруу нымдуулук = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Нымдуулук:"); Serial.print (нымдуулук); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, нымдуулук); // виртуалдык пин 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // deepSleep убактысы микросекунддар менен аныкталат. }

16 -кадам: Blynk тиркемесин жана китепканасын орнотуңуз

Blynk - бул Arduino, Rasberry, Intel Edison жана башка көптөгөн жабдыктарды толук көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берген колдонмо. Бул Android жана iPhone менен шайкеш келет. Азыр Blynk колдонмосу бекер жеткиликтүү.

Колдонмону төмөнкү шилтемеден жүктөп алсаңыз болот

1. Android үчүн

2. Iphone үчүн

Колдонмону жүктөп алгандан кийин, аны смартфонуңузга орнотуңуз.

Андан кийин китепкананы Arduino IDEге импорттоо керек.

Китепкананы жүктөп алыңыз

Колдонмону биринчи жолу иштеткенде, сиз электрондук почта дарегин жана сырсөздү киргизүү үчүн киришиңиз керек. Жаңы долбоор түзүү үчүн дисплейдин жогорку оң жагындагы "+" белгисин басыңыз. Анан атын кой.

"ESP8266" максаттуу аппараттык жабдууну тандап, анан "E-mail" баскычын чыкылдатып, өзүңүзгө авторизациялоочу токенди жөнөтүңүз-сизге бул код керек болот

17 -кадам: Даш тактасын жасаңыз

Куралдар тактасы ар кандай виджеттерден турат. Виджеттерди кошуу үчүн төмөнкү кадамдарды аткарыңыз:

"Түзүү" баскычын чыкылдатып, башкы панелдин экранына өтүңүз.

Андан кийин, "Виджет кутучасын" алуу үчүн дагы "+" баскычын басыңыз.

Андан кийин 4 өлчөгүчтү сүйрөңүз.

Графиктерди чыкылдатыңыз, ал жогоруда көрсөтүлгөндөй орнотуулар менюсун ачат.

Сиз "Температура" атын өзгөртүшүңүз керек, Virtual Pin V1ди тандап, андан кийин диапазонду 0 -50гө чейин өзгөртүңүз. Ошо сыяктуу эле, башка параметрлер үчүн жасаңыз.

Акырында, графикти сүйрөп, ченегич орнотуулардагыдай эле процедураны кайталаңыз. Акыркы панелдин сүрөтү жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөн.

Атынын оң жагындагы тегерек сөлөкөтүн басуу менен түсүн да өзгөртө аласыз.

18 -кадам: Сенсордук маалыматтарды ThingSpeakке жүктөө

Биринчиден, ThingSpeak боюнча каттоо эсебин түзүңүз.

Андан кийин ThingSpeak эсебиңизде жаңы канал түзүңүз. Кантип жаңы канал түзүүнү табыңыз

1 -талааны температура, 2 -талааны нымдуулук жана 3 -талааны басым катары толтуруңуз.

ThingSpeak эсебиңизде "Каналды", андан кийин "Менин Каналымды" тандаңыз.

Каналыңыздын атын чыкылдатыңыз.

"API ачкычтары" өтмөгүн чыкылдатып, "API ачкычын жазуу" көчүрүү

Solar_Weather_Station_ThingSpeak кодун ачыңыз. Андан кийин SSID жана Сырсөзүңүздү жазыңыз.

"WRITE API" дегенди "API API ачкычын жазуу" менен алмаштырыңыз.

Керектүү китепкана: BME280

Кредит: Бул кодду мен жазган эмесмин. Мен муну YouTube видеосунда плукалар аркылуу берилген шилтемеден алдым.

19 -кадам: Акыркы тест

Аппаратты күндүн нуруна койгула, TP 4056 заряддоо модулунун кызыл чырагы күйүп калат.

1. Blynk App мониторинги:

Blynk долбоорун ачыңыз. Эгерде баары ойдогудай болсо, анда сиз өлчөгүчтүн жашаарын байкайсыз жана график температура маалыматын түзө баштайт.

2. ThingSpeak Мониторинги:

Биринчиден, Thingspeak Chanel'иңизди ачыңыз.

Андан кийин "Жеке кароо" өтмөгүнө же "Коомдук көрүнүш" өтмөгүнө өтүп, маалымат диаграммаларын көрүңүз.

Менин көрсөтмөмдү окуганыңыз үчүн рахмат.

Эгерде менин долбоорум сизге жакса, аны менен бөлүшүүнү унутпаңыз.

Микроконтроллер конкурсунда биринчи сыйлык 2017