Легкая автоматизация на основе ESP8266

Проект "Метеостанция"


Показатели

  • Температура контроллера
  • Температура воздуха
  • Влажность воздуха
  • Давление атмосферы
  • Освещенность
  • УФ-индекс
  • Температура земли
  • Кол-во осадков
  • Скорость ветра
  • Направление ветра

Устройства

  • Охлаждение контроллера


Материалы проекта

В основе проекта лежит контроллер типа Arduino, но более компактный и функциональный. Рекомендуемый вариант платы - Wemos D1 mini,  где используется чип ESP8266. В проекте определены:

  • SelfTemp - датчик температуры DS18B20 для контроля температуры устройства. Используется 1-Wire подключение.
  • AirHum, AirTemp, AirPress - модуль BME280 для замеров температуры, влажности и атмосферного давления. Подключается по I2С-шине.
  • SunLight - модуль BH1750 для измерения мощности светового потока. Подключается по I2С-шине.
  • SunUva - модуль VEML6070 для измерения мощности UVA-спектра (ультрафиолетового излучения). Подключается по I2С-шине.
  • GndTemp - датчик температуры DS18B20 для измерения температуры почвы. Используется 1-Wire подключение.
  • AirRain (AirRainCnt, AirRainFlow) - дискретный датчик для определения количества осадков. Использует подсчет прерываний.
  • AirWind (AirWindCnt, AirWindFlow, AirWindSpeed)- дискретный датчик для определения скорости ветра. Использует подсчет прерываний.
  • AirVane (AirVaneRaw, AirVaneDir) - аналоговый датчик измерения направления ветра. Максимальное напряжение сигнала до 3.2V
  • SelfFan - управление вентилятором (U=5V, Imax=200mA) для охлаждения устройства.

Внимание! Предложенная схема является типовой и может быть модернизирована согласно Ваших предпочтений и требований. Вам необязательно использовать все компоненты указанные в схеме и подключать их! Аналогично, Вы можете использовать этот проект не по прямому назначению, заменяя устройства и компоненты на какие-либо другие. 

Данный вариант схемы предусматривает установку на плате компактного блока питания Hi-Link 5V 3Вт.

Для определения направления ветра датчик AirVaneDir с аналоговым выходом. Каждое направление кодируется соответствующим напряжением. Например, как на этой схеме:

 

Этот датчик калибруется после загрузки микропрограммы в контроллер. Сначала надо открыть страницу "Report", затем медленно сделать полный оборот флюгера, обновляя при этом каждый раз страницу. В результате Вы получите набор значений AirVaneRaw, которые будут соответствовать каждому направлению (допустимая точность +/-5). Затем переходим на страницу "Option" и в поле "Param" сохраняем через пробел полученные значения, которые должны идти в следующей последовательности: N, NNE, NE, ENE, E, ESE, SE, SSE, S, SSW, SW, WSW, W, WNW, NW, NNW. Проверить показания можно на странице "Report". Переменная AirVaneCode будет содержать значения соответствия, например "N=807 NNE=424 NE=480 ENE=88 E=102 ESE=69 SE=197 SSE=133 S=301 SSW=260 SW=649 WSW=619 W=964 WNW=848 NW=906 NNW=726", а переменная AirVaneList будет содержать текущие измерения - какие направления были зафиксированы и сколько времени (секунд). Показатель AirVaneDir - формируется как результирующий максимальный.

Перечень компонентов проекта
# Обозначение Кол-во Тип Модель Описание
U1 1 шт Модуль WeMos D1 mini WiFi board with 4MB flash based on ESP-8266EX
BME280
1 штМодульBME280 I2CTemperature Humidity Pressure Sensor
BH17501 штМодульBH1750 I2CLight Intensity Sensor BH1750
VEML60701 штМодульVEML6070 I2CUV Light Sensor
SelfTemp,
GndTemp
2 штДатчикDS18B201-wire digital temperature sensor, TO-92
D11 штДиод1N40071000V 1A General Purpose Rectifier Diode, DO-41
Q1 5 шт Транзистор 2N3904 0.2A Ic, 40V Vce, Small Signal NPN Transistor, TO-92
R1 1 шт Резистор 4K7 Resistor 0.25W, THT, DIN 0207
R2, R3, R83 штРезистор10KResistor 0.25W, THT, DIN 0207
R4, R5, R93 штРезистор20KResistor 0.25W, THT, DIN 0207
R105 штРезистор1KResistor 0.25W, THT, DIN 0207
J1, J22 штРазъемMKDS 1,5/2-5.08
KF301-2P
Way Screw Terminal Block 17.5A 5.08mm
J131 штКоннекторB2B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
J3, J4, J6, J7, J125 штКоннекторB3B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
J5, J8, J113 штКоннекторB4B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
PS11 штБлок питанияHLK-PM01AC-DC 220V to 5V 
SelfFan?ВентиляторMX-3010Радиальный вентилятор 30x30x10мм, 5В 150мА
AirRain,
AirWind,
AirVane
?МетеодатчикиWeather Sensor AssemblyИспользуется принцип прерывания сигнала, например датчик Холла или геркон. Можно приобрести готовый комлект Wind / Rain Sensor Assembly или изготовить самостоятельно.


Опасно! Напряжение 220В опасно для жизни и может вызвать пожар! 

Универсально! Разработанная схема предусматривает как размещение на плату элементов, так и отказ от них. Например, Вы можете использовать только прямой цифровой вывод для соответствующего устройства или датчика и самостоятельно собрать исполнительную схему, либо же, Вы можете разместить на плате предложенные компоненты - блок реле, оптроны, транзисторы и т.п. и таким образом получить полностью готовый проект. Кроме прямых цифровых выводов, на плату добавлены дополнительные разъемы 5V, 3.3V, GND для питания внешних модулей. 

Датчик контроля температуры модуля SelfTemp, может быть размещен прямо на плате без подключения через разъем.

Корпус для BME280

Защитный корпус для датчика температуры и влажности BME280.

Скачать STL-модель 



Обсуждения, отзывы, вопросы