Stesen Cuaca Lagi (Y.A.W.S.): 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Projek ini adalah rancangan saya di Weather Station yang pernah popular. Tambang saya didasarkan pada ESP8266, paparan OLED 0,96”dan array sensor persekitaran BME280. Stesen Cuaca nampaknya merupakan projek yang sangat popular. Tambang membezakan dirinya dari yang lain dengan menggunakan array sensor BME280 dan bukannya sensor suhu dan kelembapan DHT22 yang popular. BME280 mempunyai sensor suhu, kelembapan dan tekanan udara. Ia juga menggunakan antara muka I2C. Paparan OLED.96”yang digunakan juga I2C. Ia boleh dibeli sama ada I2C atau SPI atau kedua-duanya. Saya menggunakan versi I2C untuk memudahkan pendawaian. Dengan paparan OLED dan BME280 menggunakan I2C dan 3.3V, sangat mudah untuk membuat kabel 'Y' untuk menghubungkan kedua-dua peranti ke ESP8266. Semasa mengembangkan projek ini, saya menemui beberapa projek stesen cuaca di Internet yang menggunakan ESP8266, paparan OLED yang sama dan BME280. Jadi ini bukan idea yang asli, tetapi ini adalah pelaksanaan yang asli.

BME280 menyediakan data persekitaran dalam. Maklumat cuaca luar diperoleh dari OpenWeatherMap.org. Anda perlu mendaftar dengan OpenWeatherMap.org untuk mendapatkan kunci untuk mengakses data cuaca. Mereka menawarkan perkhidmatan percuma, itulah yang saya gunakan. Lihat langkah Cara mendapatkan Kunci OpenWeatherMap untuk arahan bagaimana mendapatkan kunci.

Pelayan masa NTP digunakan untuk mendapatkan waktu hari dan hari dalam seminggu.

Data cuaca, masa dan persekitaran dipaparkan pada paparan OLED. Setiap maklumat mempunyai skrin berformat sendiri. Skrin dipaparkan selama lima saat sebelum beralih ke yang lain. OpenWeatherMap.org diakses setiap lima belas minit untuk menyegarkan maklumat cuaca. BME280 dibaca kira-kira setiap lima puluh lima saat. Fon yang digunakan pada setiap layar disesuaikan secara automatik untuk menunjukkan semua maklumat dalam font yang paling besar.

ESP8266 juga disediakan untuk menjadi pelayan web. Semua maklumat cuaca dapat diakses menggunakan penyemak imbas dari telefon, tablet komputer anda. Salah satu skrin yang dipaparkan menunjukkan alamat IP pelayan web.

ESP8266 hadir dalam pelbagai bentuk dan saiz. Saya memilih GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2. Yang ini serasi sepenuhnya dengan ‘standard’ NodeMCU untuk modul mandiri ESP8266. Ia mempunyai pengatur 3.3V bersepadu, CH340 sebagai jambatan USB-ke-Serial dan litar automatik NodeMCU. Anda bebas menggunakan modul ESP8266-12 yang anda ada. Ketahuilah bahawa anda mungkin perlu menambahkan pengatur 3.3V atau litar lain untuk memprogramnya. Saya juga membina satu menggunakan Witty Cloud ESP8266. Ini membolehkan saya memasukkan semuanya ke dalam kubus berukuran 1.5 inci. Papan jambatan USB bawah terputus selepas pengaturcaraan. Saya menambahkan pin header sudut kanan ke lubang 3.3V pada papan Witty. Harness dibuat dengan dua shell empat pin, satu shell dua pin dan dua shell satu pin.

Dalam foto di atas, papan yang dipasang modul ESP8266 adalah papan litar yang saya kembangkan sebagai papan pemecah untuk ESP8266 dan ESP32. Ia akan menerima papan ESP8266 badan sempit NodeMCU, papan Witty Cloud ESP8266 atau papan ESP32 dari GEEKCREIT. Semua pin GPIO yang tersedia dipecahkan kepada tajuk untuk akses mudah. Saya mendapati bahawa kebanyakan papan pengembangan tidak pernah mempunyai pin dan pin tanah yang mencukupi. Setiap kali anda ingin melampirkan sesuatu, anda memerlukan sekurang-kurangnya pin ground dan paling kerap pin untuk menghidupkan peranti. Setiap baris pin GPIO disertakan dengan pin kuasa 3.3V dan pin ground. Saya menggunakan susun atur yang sama yang digunakan oleh Robotik Pertama, berkuasa di tengah. Saya suka susun atur ini kerana jika anda memasang sesuatu ke belakang anda tidak melepaskan asap ajaib. Papan ini mempunyai beberapa tambahan, sensor IR, suis tekan tombol dan LED tiga warna. Pelompat boleh digunakan untuk menyambung ke salah satu ciri ini. Sekiranya anda berminat dengan salah satu papan pelarian ESPxx ini, hubungi saya.

Langkah 1: Apa yang Anda Perlu:

1 - Papan sensor suhu, kelembapan dan tekanan BME280 I2C

Saya membeli tambang di Ebay dari China dengan harga sekitar $ 1.25 dengan penghantaran percuma. Juga terdapat dari Adafruit atau Sparkfun

Paparan 1 -.96 , 128x64, I2C OLED menggunakan pemacu SSD1306

Saya membeli tambang di Ebay dari China dengan harga sekitar $ 4.00. Tambang berwarna putih. Anda boleh menemui warna biru dan putih dengan luas warna kuning di atas. Sebilangannya dijual sebagai SPI dan I2C. Anda mungkin perlu menggerakkan beberapa perintang untuk memilih operasi I2C. Bahagian yang penting ialah ia menggunakan cip pemacu SD1306. Juga terdapat dari Adafruit.

1 - NodeMCU ESP8266-12 dengan CH340

Anda boleh menggunakan mana-mana modul ESP8266-12 yang anda mahukan. Saya lebih suka yang menggunakan jambatan CH340 USB-to-Serial. Terdapat serpihan cip jambatan FTDI dan SI palsu beberapa tahun yang lalu jadi saya tidak lagi mempercayai apa-apa selain CH340.

2 - DuPont 4 pin, tempurung 0.1 inci (2.54mm)

2 - DuPont 2 pin, tempurung 0.1 inci (2.54mm)

12 - Kelim wanita DuPont untuk wayar 22-28 awg

Saya mendapat tambang di Ebay. Anda juga boleh menggunakan Molex atau mana-mana jenama yang anda sukai. Pin berkerut atau IDC Pilihannya adalah milik anda. Hati-hati bahawa anda membeli pin yang betul untuk cengkerang anda. Mereka tidak bercampur dan padan. Anda juga boleh memasangkan wayar ke papan dan menghilangkan penyambungnya. Sekiranya anda menggunakan pin berkerut, anda memerlukan kelim. Jangan cuba kelim dengan sepasang tang. Ia tidak berfungsi.

Pek kuasa dinding minimum 1 - 5V, 1A.

Ini murah dan boleh didapati di Ebay. Dapatkan satu dengan penyambung USB mikro atau pasangan lain dengan papan ESP8266 anda.

Anda juga memerlukan lapan helai wayar 22-28 awg untuk menghubungkan semuanya bersama. Atau anda boleh memasukkan semuanya ke papan papan perf. Bergantung kepada kamu.

Saya telah memasukkan gambar tentang apa yang digunakan untuk membina Weather Station menggunakan Witty Cloud ESP8266. Satu gambar memperincikan di mana untuk menambahkan pin header sudut kanan untuk mengambil 3.3V. Salah satu cengkerang dua pin digantikan oleh cengkerang dua pin. Kabel tanah dan 3.3V dimasukkan ke dalam cengkerang satu pin.

Ikuti pautan ini untuk mendapatkan fail kod sumber dari repositori GitHub; ESP8266-Cuaca-Stesen. Folder zip atau folder kloning akan mempunyai folder WeatherStation yang mengandungi WeatherStation.ino dan BME280.h. Ini adalah fail kod sumber. Terdapat beberapa fail pdf juga. Fail pdf mempunyai maklumat yang hampir sama dengan arahan ini.

Langkah 2: Alat:

Setelah mencuba banyak jenama kelim, saya dapati Jurutera Jepun PA-21 atau PA-09 paling sesuai untuk kelim lelaki dan wanita DuPont. Ia boleh didapati di Ebay atau Amazon. Sama ada akan berfungsi untuk pin DuPont. PA-09 juga akan melakukan pin untuk penyambung JST yang biasa digunakan pada bateri LiPo. Berikut adalah pautan ke video mengenai cara menggunakan crimper Engineer dengan DuPont crimps; Cara menggunakan Crimpers PA-21

Instructables baru-baru ini mempunyai tutorial hebat menggunakan Werimli Tools SN-28B crimper dengan pin dan shell DuPont. Anda boleh melihatnya di sini; Buat Dupont Pin-Crimp yang baik SETIAP MASA!

Langkah 3: Buat Abah:

Harness pendawaian adalah kunci projek ini. Ia adalah kabel asas empat wayar ‘Y’. Di atas adalah gambar abah yang saya buat. Paparan OLED dan array sensor BME280 mempunyai pinout yang sama. Ini bermaksud bahawa dua cengkerang empat pin sama setelah memasukkan wayar berkerut. Saya membuat tali pinggang dengan wayar berkerut dua masuk ke dalam cengkerang dua pin yang melekat pada papan ESP8266. Anda boleh memilih untuk memasukkan wayar berkerut dua ke salah satu cangkang empat pin, menjadikannya seperti sambungan rantai daisy. Sama ada akan berfungsi.

1. Potong semua wayar anda sehingga panjang. Saya suka menggunakan warna yang berbeza untuk setiap wayar; merah untuk 3.3V, hitam untuk tanah, kuning untuk SCL dan hijau untuk SDA.
2. Jalur satu hujung setiap wayar kira-kira 0.1 inci.
3. Putar helai bersama-sama dan tambahkan kelim betina.
4. Setelah semua wayar mempunyai kelim di satu hujung, lepaskan semua wayar kira-kira 0.2 inci.
5. Putar helai dua wayar dengan warna yang sama bersama-sama.
6. Setelah dipusingkan, potong hingga kira-kira 0.1 inci dan tambahkan kelim betina.
7. Apabila semua pasangan wayar berkerut, inilah masanya untuk memasukkan hujung berkerut ke dalam cangkerang.
8. Dua cangkang empat pin disumbat, dari kiri ke kanan, dengan merah, hitam, kuning, hijau atau 3.3V, Gnd, SCL, SDA.
9. Salah satu shell dua pin mendapat wayar merah dan hitam.
10. Shell dua pin yang lain mendapat wayar kuning dan hijau.

Langkah 4: Petua:

Saya dapati bahawa semasa saya menggunakan wayar 28 awg dengan pin kelim, ia cenderung jatuh. Apa yang saya lakukan untuk mengelakkan ini adalah melucutkan hujung wayar dua kali lebih lama daripada biasa. Putar wayar yang terdedah bersama. Kemudian lipat wayar yang dipintal untuk menggandakan ketebalan. Sekarang semasa saya mengikatnya, wayar cukup tebal untuk menahannya dengan kuat.

Langkah 5: Sambungkan Semua Bersama:

1. Pasang cangkang empat pin ke dalam paparan OLED dan papan BME280.
2. Sejajarkan wayar merah dengan pin Vcc dan 3V3.
3. Pasang dua pin merah / hitam shell ke sepasang 3V3 (3.3V) dan pin GND pada papan ESP8266. Terdapat tiga tempat di papan di mana pin 3V3 dan GND bersesuaian. Elakkan pin Vin (5V) dan GND kerana ini akan mengeluarkan asap ajaib dari papan OLED dan BME280 anda. Pastikan wayar merah disambungkan ke pin 3V3.
4. Pasang shell dua pin kuning / hijau pada D1 dan D2 pada papan ESP8266. Kawat kuning (SCL) hendaklah berada di D1.

Periksa semula sambungan anda. Sekiranya semuanya kelihatan baik maka anda sudah bersedia untuk menaikkan papan ESP8266.

Langkah 6: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap

Anda memerlukan kunci API untuk mengakses laman web OpenWeatherMap.org untuk mendapatkan maklumat cuaca semasa. Beberapa langkah seterusnya memperincikan cara mendaftar dengan OpenWeatherMap.org dan mendapatkan kunci API.

Ikuti pautan ini ke OpenWeatherMap.org.

Klik pada API berhampiran bahagian tengah bahagian atas laman web.

Langkah 7: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Langgan

Di sebelah kiri, di bawah Data cuaca semasa, klik butang Langgan.

Langkah 8: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Dapatkan Kunci API

Klik pada Get APIkey dan Mula di ruangan Percuma.

Langkah 9: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Mendaftar

Klik pada butang Daftar di bawah Cara mendapatkan kunci API (APPID).

Langkah 10: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Buat Akaun

Isi semua bidang. Setelah selesai, tandai kotak centang Saya setuju dengan Syarat Perkhidmatan dan Dasar Privasi. Kemudian klik pada butang Buat Akaun.

Periksa e-mel anda untuk mendapatkan mesej dari OpenWeatherMap.org. E-mel akan mempunyai kunci API anda. Anda perlu menyalin kunci API ke dalam kod sumber untuk Weather Station untuk mendapatkan cuaca semasa.

Perkhidmatan percuma OpenWeatherMap.org mempunyai beberapa batasan. Yang paling utama ialah anda tidak dapat mengaksesnya lebih kerap daripada sekali setiap sepuluh minit. Ini tidak boleh menjadi masalah kerana cuaca tidak berubah dengan cepat. Batasan lain ada kaitan dengan maklumat yang ada. Sebarang langganan berbayar akan memberikan maklumat cuaca yang lebih terperinci.

Langkah 11: Siapkan Arduino IDE:

Pengembangan program dilakukan dengan menggunakan Arduino IDE Versi 1.8.0. Anda boleh memuat turun Arduino IDE terkini di sini; Arduino IDE. Laman web Arduino mempunyai petunjuk yang sangat baik mengenai cara memasang dan menggunakan IDE. Sokongan untuk ESP8266 boleh dipasang di Arduino IDE dengan mengikuti arahan yang diberikan oleh pautan ini: ESP8266 Addon to Arduino. Di laman web, klik butang "Klon atau Muat turun" dan pilih "Muat turun Zip". Fail ReadMe.md mempunyai petunjuk mengenai cara menambahkan sokongan ESP8266 ke Arduino IDE. Ini adalah fail teks biasa yang boleh anda buka dengan penyunting teks mana pun.

Papan ESP8266 terdapat dalam pelbagai saiz, bentuk dan menggunakan cip jambatan USB-ke-Serial yang berbeza. Saya lebih suka papan yang menggunakan cip jambatan CH340. Beberapa tahun yang lalu FTDI, SI dan yang lain bosan dengan klon murah yang mengaku menjadi bahagian mereka. Pembuat cip menukar kod pemacu mereka untuk hanya berfungsi dengan bahagian asli mereka sendiri. Ini mengakibatkan banyak kekecewaan kerana orang ramai mendapati bahawa jambatan USB-ke-Serial tidak lagi berfungsi. Sekarang beberapa hari saya hanya berpegang pada jambatan USB-ke-Serial berasaskan CH340 untuk mengelakkan membeli papan yang mungkin atau tidak berfungsi. Walau apa pun, anda perlu mencari dan memasang pemacu yang betul untuk cip jambatan yang digunakan di papan anda. Ini adalah pautan ke laman rasmi untuk pemandu CH340; CH341SER_EXE.

ESP8266 tidak mempunyai perkakasan I2C khusus. Semua pemacu I2C untuk ESP8266 berdasarkan bit-banging. Salah satu perpustakaan ESP8266 I2C yang lebih baik adalah perpustakaan brzo_I2C. Ia ditulis dalam bahasa pemasangan untuk ESP8266 untuk membuatnya secepat mungkin. Perpustakaan paparan OLED yang saya gunakan menggunakan perpustakaan brzo_I2C. Saya menambah kod untuk mengakses array sensor BME280 menggunakan perpustakaan brzo_I2C.

Anda boleh mendapatkan perpustakaan OLED di sini: Perpustakaan ESP8288-OLED-SSD1306.

Anda boleh mendapatkan perpustakaan brzo_I2C di sini: Perpustakaan Brzo_I2C.

Kedua-dua perpustakaan perlu dipasang di Arduino IDE anda. Laman web Arduino mempunyai petunjuk mengenai cara memasang perpustakaan zip ke dalam IDE di sini: Cara Memasang Zip Perpustakaan.

Petua: Setelah memasang pakej papan dan perpustakaan ESP8266, tutup Arduino IDE dan buka semula. Ini akan memastikan bahawa papan dan perpustakaan ESP8266 akan muncul di IDE.

Langkah 12: Pilih Papan Anda:

Buka Arduino IDE. Sekiranya anda belum melakukannya, pasang addon ESP8266, perpustakaan brzo_i2c dan perpustakaan pemacu OLED.

Klik pada "Tools" pada bar menu atas. Tatal ke bawah menu lungsur ke tempat yang tertera "Papan:". Luncur ke menu lungsur "Pengurus Papan" dan tatal ke bawah ke; "NodeMCU 1.0 (Modul ESP-12E)". Klik padanya untuk memilihnya. Biarkan semua tetapan lain pada nilai lalai mereka.

Langkah 13: Pilih Port Serial:

Klik pada "Tools" di bar menu atas. Tatal ke bawah menu drop down ke tempat yang tertera "Port". Pilih port yang sesuai untuk komputer anda. Sekiranya port anda tidak muncul, papan anda tidak dipasang atau anda belum memuatkan driver untuk chip jambatan anda atau papan anda tidak dipasang semasa anda membuka Arduino IDE. Pembaikan mudah adalah dengan menutup Arduino IDE, pasangkan papan anda, muatkan pemacu yang hilang kemudian buka semula Arduino IDE.

Langkah 14: WeatherStation.ino

Anda boleh menggunakan butang Muat turun di atas atau mengikuti pautan ini ke GitHub untuk mendapatkan kod sumber; ESP8266-Cuaca-Stesen.

Fail WeatherStation.ino dan BME280.h perlu berada dalam folder yang sama. Nama folder mesti sepadan dengan nama fail.ino (tanpa pelanjutan.ino). Ini adalah syarat Arduino.

Langkah 15: Edit WeatherStation.ino

Klik pada "Fail" pada bar menu atas. Klik "Buka". Di kotak dialog Buka Fail cari folder WeatherStation dan pilih. Anda mesti melihat dua tab, satu untuk WeatherStation dan satu untuk BME280.h. Sekiranya anda tidak mempunyai kedua-dua tab maka anda membuka folder yang salah atau anda tidak memuat turun kedua-dua fail tersebut atau anda tidak menyimpannya di folder yang betul. Cuba lagi.

Anda perlu mengedit fail WeatherStation.ino untuk menambahkan SSID dan kata laluan untuk rangkaian WiFi anda. lihat garis 62 untuk perkara berikut;

// letakkan SSID dan kata laluan untuk rangkaian WiFi anda di sini

const char * ssid = "yourssid"; const char * password = "kata laluan";

Ganti "yourssid" dengan SSID rangkaian WiFi anda.

Ganti "kata laluan" dengan kata laluan untuk rangkaian WiFi anda.

Anda juga perlu menambahkan kunci OpenWeatherMap dan poskod di tempat anda tinggal. Lihat garis 66 untuk perkara berikut;

// letakkan Kunci OpenWeatherMap.com anda dan kod pos di sini

const char * owmkey = "yourkey"; const char * owmzip = "yourzip, negara";

Ganti "yourkey" dengan kunci yang diperoleh dari OpenWeatherMap.org.

Gantikan "yourzip, country" dengan poskod dan negara anda. Poskod anda harus diikuti dengan koma dan negara anda ("10001, kami").

Seterusnya anda harus menetapkan zon waktu anda dan mengaktifkan / melumpuhkan waktu penjimatan siang (DST). Lihat garis 85 untuk perkara berikut;

// Masa mentah yang dikembalikan adalah dalam beberapa saat sejak tahun 1970. Untuk mengurangkan zon waktu tolak

// perbezaan bilangan saat untuk zon waktu anda. Nilai negatif akan // tolak masa, nilai positif akan menambah masa #tentukan TZ_EASTERN -18000 // bilangan saat dalam lima jam #tentukan TZ_CENTRAL -14400 // bilangan detik dalam empat jam #tentukan TZ_MOUTAIN -10800 // bilangan saat dalam tiga jam #tentukan TZ_PACIFIC -7200 // bilangan saat dalam dua jam

// Laraskan masa untuk zon waktu anda dengan menukar TZ_EASTERN ke salah satu nilai lain.

#tentukan TIMEZONE TZ_EASTERN // ubah ini ke zon waktu anda

Terdapat sekumpulan pernyataan #define yang menentukan jangka masa untuk pelbagai zon waktu. Sekiranya zon waktu anda ada maka ganti "TZ_EASTERN" dalam definisi "TIMEZONE". Sekiranya zon waktu anda tidak disenaraikan, maka anda perlu membuatnya. Pelayan NTP memberikan masa sebagai Greenwich Mean Time. Anda mesti menambah atau mengurangkan beberapa jam (dalam beberapa saat) untuk tiba pada waktu tempatan anda. Cukup salin salah satu pernyataan "#define TZ_XXX" kemudian tukar nama dan bilangan saat. Kemudian ubah "TZ_EASTERN" ke zon waktu baru anda.

Anda juga harus memutuskan untuk menggunakan waktu Penjimatan Siang atau tidak. Untuk melumpuhkan DST, ganti "1" dengan "0" pada baris berikut;

#define DST 1 // tetapkan ke 0 untuk melumpuhkan waktu penjimatan siang

Apabila diaktifkan, DST secara automatik akan maju atau menangguhkan masa dengan satu jam apabila sesuai.

Langkah 16: Muat naik Kod ke ESP8266 Anda

Klik pada ikon anak panah menghadap ke kanan yang berada tepat di bawah "Edit" di bar menu atas. Ini akan mengumpulkan kod dan memuat naiknya ke papan anda. Sekiranya semuanya menyusun dan memuat naik dengan betul, setelah beberapa saat, paparan OLED akan menyala dan mesej penyambung akan muncul.

Langkah 17: Cara Melihat Laman Web Data Cuaca

Gambar di atas menunjukkan laman web yang dilayan oleh Weather Station. Anda boleh mengaksesnya menggunakan PC, telefon atau tablet anda. Cukup buka penyemak imbas dan taipkan alamat IP dari Weather Station sebagai URL. Alamat IP Stesen Cuaca ditampilkan di salah satu layar Stesen Cuaca. Klik Refresh Page untuk mengemas kini maklumat.

Langkah 18: Tahniah, Anda Selesai

Iaitu ia. Anda sekarang mesti mempunyai Stesen Cuaca yang berfungsi. Langkah seterusnya anda mungkin adalah merancang dan membuat casing untuk menempatkan Stesen Cuaca anda. Atau mungkin anda ingin menambahkan beberapa lagi skrin untuk menunjukkan kesejukan angin, titik embun, waktu matahari terbit atau terbenam atau grafik perubahan tekanan barometrik atau meramalkan cuaca menggunakan tekanan barometrik. Selamat mencuba dan bergembira.