Күннен қуат алатын WiFi ауа райы станциясы V1.0: 19 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулықта мен Wemos тақтасы бар күн сәулесінен қуат алатын WiFi метеостанциясын қалай салу керектігін көрсетемін. Wemos D1 Mini Pro шағын форм-факторға ие және қосылатын және қалқандардың кең спектрі оны ESP8266 SoC бағдарламалауды тез бастау үшін тамаша шешім етеді. Бұл заттардың Интернетін (IoT) құрудың арзан әдісі және Arduino -мен үйлесімді.

Сіз сондай-ақ менің жаңа нұсқамды қарай аласыз- 3.0 ауа райы станциясы.

Сіз сондай-ақ менің жаңа нұсқамды-2.0 метеостанциясын қарай аласыз.

PCBWay -ден V2.0 ПХД сатып алуға болады.

Сіз менің барлық жобаларымды https://www.opengreenenergy.com/ сайтынан таба аласыз.

Жаңа метеорологиялық станция келесі мүмкіндіктерге ие:

1. Ауа райы станциясы өлшей алады: температура, ылғалдылық, барометрлік қысым, биіктік

2. Жоғарыда көрсетілген ауа райы параметрлерін смартфоннан немесе интернеттен бақылай аласыз (ThingSpeak.com)

3. Бүкіл схема қуат көзімен бірге 3D басып шығарылған корпусқа салынған.

4. Құрылғының диапазоны 3dBi сыртқы антеннасының көмегімен жақсарады. Ол шамамен 100 метр.

1 -қадам: Бөлшектер мен құралдар қажет

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 зарядтау тақтасы (Amazon / Aliexpress)

3. Диод (Aliexpress)

4. BME 280 сенсоры (Aliexpress)

5. Күн панелі (Banggood)

6. Перфорацияланған тақта (Banggood)

7. Бұрандалы терминалдар (Banggood)

8. ПХД бойынша келіспеушіліктер (Banggood)

9. Li Ion батареясы (Banggood)

10. AA батарея ұстағышы (Amazon)

11. 22 AWG сымы (Amazon / Banggood)

12. Super Glue (Amazon)

13. Құбыр таспасы (Amazon)

14. 3D басып шығаратын жіп --PLA (GearBest)

Қолданылатын құралдар:

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

2. Пісіру үтігі (Амазонка)

3. Желім пистолеті (Amazon)

4. Сым кескіш / стриппер (Amazon)

2 -қадам: Қуат көзі

Менің жоспарым - метеостанцияны шалғай жерде орналастыру (менің ферма үйім). Ауа райы станциясын үздіксіз іске қосу үшін үздіксіз қуат көзі болуы керек, әйтпесе жүйе жұмыс істемейді. Электр тізбегіне үздіксіз қуат берудің ең жақсы әдісі - батареяны пайдалану. Бірақ бірнеше күннен кейін аккумулятор шырыны таусылады, және оған бару және оны зарядтау өте қиын жұмыс. Батареяларды зарядтау және Wemos тақтасын қуаттандыру үшін күн сәулесінен бос энергияны пайдалану үшін күн зарядтау схемасы ұсынылды. Мен 18650 батареясының орнына 14450 Li-Ion батареясын қолдандым, себебі оның көлемі кішірек. Өлшемі AA батареясымен бірдей.

Батарея күн батареясынан TP4056 зарядтау модулі арқылы зарядталады. TP4056 модулі батареяны қорғайтын чиппен немесе қорғаныс чипсіз жеткізіледі. Мен батареяны қорғау чипі бар модульді сатып алуды ұсынамын.

TP4056 батарея зарядтағыш туралы

TP4056 модулі 3.7V 1 Ah немесе одан жоғары LiPo ұяшықтарын зарядтауға өте ыңғайлы. TP4056 IC және DW01 зарядтағыш IC қоршауына негізделген бұл модуль 1000 мА зарядтау тогын ұсынады, содан кейін зарядтау аяқталғаннан кейін ажыратылады. Сонымен қатар, батарея кернеуі 2,4 В төмен түссе, қорғаныс IC жүктемені өшіреді, бұл ұяшықты кернеуден қорғайды. Ол сондай -ақ шамадан тыс кернеуден және кері полярлық қосылудан қорғайды.

3 -қадам: Ауа райы деректерін өлшеу

Алғашқы күндері ауа температурасы қоршаған орта температурасы, ылғалдылық және барометрлік қысым сияқты бөлек аналогты құралдармен өлшенді: термометр, гигрометр және барометр. Бірақ бүгінде нарық әр түрлі экологиялық параметрлерді өлшеуге болатын арзан және тиімді цифрлық сенсорларға толы. Ең жақсы мысалдар DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 және т.

Бұл жобада біз BMP 280 датчигін қолданамыз.

BMP 280:

BMP280 - барометрлік қысым мен температураны өте дәл өлшейтін күрделі сенсор. BME280 - бұл Bosch сенсорларының жаңа буыны және BMP085/BMP180/BMP183 -ке жаңарту - төмен биіктіктегі шу 0,25 м және конверсия уақыты бірдей.

Бұл сенсордың артықшылығы - ол микроконтроллермен байланыс үшін I2C немесе SPI қолдана алады. Қарапайым сымдар үшін мен I2C тақтасын сатып алуды ұсынамын.

4 -қадам: Сыртқы антеннаны қолдану (3dBi)

Wemos D1 mini Pro тақтасында кіріктірілген керамикалық антенна бар, сонымен қатар диапазонды жақсарту үшін сыртқы антеннаны қосуға болады. Сыртқы антеннаны қолданар алдында антенна сигналын кіріктірілген керамикалық антеннадан сыртқы розеткаға қайта бағыттау қажет. Мұны шағын беткі бекіткішті (0603) нөлдік резисторды (кейде сілтеме деп те атайды) айналдыру арқылы жасауға болады.

Сіз нөлдік резисторды айналдыру үшін Алекс Эймс жасаған бұл бейнені көре аласыз.

Содан кейін антеннаның SMA қосқышын Wemos Pro шағын антенна ұясына бекітіңіз.

5 -қадам: тақырыптарды дәнекерлеу

Wemos модульдері әр түрлі тақырыптармен келеді, бірақ сіз оны сіздің талабыңызға сәйкес дәнекерлеуіңіз керек.

Бұл жоба үшін, 1. Wemos D1 pro шағын тақтасына екі еркек тақырыпты дәнекерлеңіз.

2. BMP 280 модуліне 4 істікшелі ерлер колонкасын дәнекерлеңіз.

Тақырыптарды дәнекерлегеннен кейін модуль жоғарыдағы суретте көрсетілгендей болады.

6 -қадам: Тақырыптар мен терминалдарды қосу

Келесі қадам - тақырыптарды перфорацияланған тақтаға дәнекерлеу.

1. Алдымен Wemos тақтасын перфорацияланған тақтаның үстіне қойып, ізді белгілеңіз. Содан кейін екі қатардағы әйелдер тақырыптарын белгіленген орынға дәнекерлеңіз.

2. Содан кейін суретте көрсетілгендей 4 істікшелі аналық бастарын дәнекерлеңіз.

3. Батареяларды қосуға арналған дәнекерленген бұрандалы терминалдар.

7 -қадам: Зарядтау тақтасын орнатыңыз:

Зарядтау модулінің артқы жағына екі жақты таспаның кішкене бөлігін жабыстырыңыз, содан кейін суретте көрсетілгендей перфорацияланған тақтаға жабыстырыңыз. Монтаждау кезінде тақтаны дәнекерлеу тесіктері перфорацияланған тақтай тесіктерімен сәйкес келетін етіп туралауға мұқият болу керек.

Күн панеліне терминал қосу

Зарядтау тақтасының микро USB портының жанында бұрандалы терминалды дәнекерлеңіз.

Сіз бұл терминалды алдыңғы қадамда да дәнекерлей аласыз.

8 -қадам: Сымдардың диаграммасы

Алдымен мен түрлі түсті сымдардың кішкене бөліктерін кесіп, екі ұшындағы оқшаулауды алып тастадым.

Содан кейін мен сымдарды жоғарыдағы суретте көрсетілгендей схемаға сәйкес дәнекерлеймін.

280. Қатерлі ісік

3.3 V - -> Вин

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 қосылымы

Күн панелінің терминалы -> + және - микро USB порты жанында

Батарея терминалы -> B+ және B-

Wemos 5V және GND -> Шығу+ және шығу-

Ескертпе: күн батареясына жалғанған диод қажет емес (схемада көрсетілген), TP4056 модулінде кірістірілген диод бар.

9 -қадам: корпусты жобалау

Бұл мен үшін ең көп уақытты қажет ететін қадам болды. Мен корпусты жобалауға шамамен 4 сағат жұмсадым. Мен оны жасау үшін Autodesk Fusion 360 қолдандым. Корпус екі бөліктен тұрады: негізгі корпус және алдыңғы қақпақ

Негізгі корпус негізінен барлық компоненттерге сәйкес келетін етіп жасалған. Ол келесі компоненттерді орналастыра алады

1. 50х70 мм схемасы

2. АА батарея ұстағыш

3. 85,5 x 58,5 x 3 мм күн панелі

4. 3dBi сыртқы антеннасы

Thingiverse.stl файлдарын жүктеңіз

10 -қадам: 3D басып шығару

Дизайн аяқталғаннан кейін корпусты 3D басып шығару уақыты келді. Fusion 360 -та сіз кескіш бағдарламалық жасақтаманы қолданып, үлгіні нұқып, модельдеуге болады. Мен модельді кесу үшін Cura қолдандым.

Мен дененің барлық бөліктерін басып шығару үшін Anet A8 3D принтерін және 1,75 мм жасыл PLA қолдандым. Негізгі корпусты басып шығаруға шамамен 11 сағат, ал алдыңғы мұқабаны басып шығару үшін шамамен 4 сағат қажет болды.

Мен сізге басқа принтерді қолдануды ұсынамын - бұл Creality CR - 10. Енді CR -10 шағын нұсқасы да бар. Creality принтерлері - менің сүйікті 3D принтерімнің бірі.

Мен 3D дизайнында жаңа болғандықтан, менің дизайн оптимистік болмады. Бірақ мен сенімдімін, бұл қоршауды аз материалды (аз басып шығару уақыты) қолдану арқылы жасауға болады. Мен кейінірек дизайнды жақсартуға тырысамын.

Менің параметрлерім:

Басып шығару жылдамдығы: 40 мм/с

Қабат биіктігі: 0,2

Толтыру тығыздығы: 15%

Экструдер температурасы: 195 градус

Төсек температурасы: 55 градус С.

11 -қадам: Күн панелі мен батареяны орнату

Оң жақ терминалға 22 AWG қызыл сымын, ал күн панелінің теріс терминалына қара сымды дәнекерлеңіз.

Екі сымды негізгі қоршау корпусының төбесіндегі тесіктерге салыңыз.

Күн панелін бекіту үшін супер желімді қолданыңыз және оны дұрыс жабыстыру үшін біраз уақыт басыңыз.

Ыстық желім көмегімен тесіктерді ішкі жағынан тығыздаңыз.

Содан кейін батарея ұстағышын корпустың төменгі жағындағы ұяға салыңыз.

12 -қадам: Антеннаны орнату

SMA коннекторындағы гайкалар мен шайбаларды бұрап алыңыз.

SMA коннекторын корпуста берілген тесіктерге салыңыз. Жоғарыдағы суретті қараңыз.

Содан кейін гайканы шайбалармен бірге тартыңыз.

Енді антеннаны SMA коннекторымен дұрыс туралау арқылы орнатыңыз.

13 -қадам: Электр тақтасын орнату

Бекіткіштерді схеманың 4 бұрышына орнатыңыз.

Корпустағы 4 ойыққа супер желім жағыңыз. Жоғарыдағы суретке қараңыз.

Содан кейін тұрақтылықты 4 слотпен теңестіріп, оны орналастырыңыз. кептіру үшін біраз қалдырыңыз.

14 -қадам: Алдыңғы қақпақты жабыңыз

Алдыңғы қақпақты басып шығарғаннан кейін, ол корпустың негізгі корпусына мүлдем сәйкес келмеуі мүмкін, егер олай болса, оны құм қағазбен жағына тегістеңіз.

Алдыңғы қақпақты негізгі корпустағы ойықтарға сырғытыңыз.

Оны бекіту үшін төменгі жағында жабысқақ таспаны қолданыңыз.

15 -қадам: Бағдарламалау

Wemos D1 -ді Arduino кітапханасымен пайдалану үшін сізге ESP8266 тақтасы бар Arduino IDE пайдалану қажет. Егер сіз мұны әлі жасамаған болсаңыз, Sparkfun осы оқулықты орындау арқылы Arduino IDE -ге ESP8266 Board қолдауын оңай орнатуға болады.

Келесі параметрлерді таңдаған жөн:

PU жиілігі: 80 МГц 160 МГц

Флэш өлшемі: 4M (3M SPIFFS) - 3M Файлдық жүйенің өлшемі 4M (1M SPIFFS) - 1М Файлдық жүйенің өлшемі

Жүктеу жылдамдығы: 921600 bps

Blynk қосымшасы үшін Arduino коды:

Ұйқы режимі:

ESP8266 - бұл өте қуатты құрылғы. Егер сіздің жобаңыз батареяның бірнеше сағаттан артық жұмыс істеуін қаласаңыз, сізде екі нұсқа бар:

1. Үлкен батареяны алыңыз

2. Затты ақылды түрде ұйықтатыңыз.

Ең жақсы таңдау - екінші нұсқа. Ұйықтау мүмкіндігін пайдаланбас бұрын, Wemos D0 түйреуішін қалпына келтіру түйреуішіне қосу керек.

Несие: Мұны Instructables пайдаланушысының бірі «tim Rowledge» ұсынды.

Қуатты үнемдеудің қосымша нұсқасы:

Wemos D1 Mini шағын тақтасы бар, ол тақтаға қуат қосылғанда жанады. Ол көп энергия жұмсайды. Ендеше, светодиодты тақтайдан қысқышпен тартып алыңыз. Бұл ұйқының ағымын күрт төмендетеді.

Енді құрылғы жалғыз Li-Ion батареясымен ұзақ уақыт жұмыс жасай алады.

#BLYNK_PRINT сериясын анықтаңыз // Басып шығаруды өшіру және кеңістікті үнемдеу үшін түсініктеме беріңіз #қосу #қосу

#«Seeed_BME280.h» қосу #BME280 bme280 қосу; // Сіз Blynk қосымшасында Auth Token алуыңыз керек. // Жоба параметрлеріне өтіңіз (жаңғақ белгісі). char auth = «3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx»; // Сіздің WiFi тіркелгі деректеріңіз. // Ашық желілер үшін құпия сөзді «» қойыңыз. 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 («Құрылғы қатесі!»); }} void loop () {Blynk.run (); // алу және басып шығару температурасы float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print («Temp:»); Serial.print (temp); Serial.println («C»); // Цельсий бірлігі, себебі түпнұсқалық arduino Blynk.virtualWrite спецификалық таңбаларын қолдамайды (0, temp); // виртуалды түйреу 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // виртуалды түйреуіш 4 // атмосфералық қысым деректерін алу және басып шығару өзгермелі қысым = bme280.getPressure (); // Па флоаттағы қысым p = қысым/100,0; // hPa қысым Serial.print («Қысым:»); Serial.print (p); Serial.println («hPa»); Blynk.virtualWrite (1, p); // виртуалды түйреуіш 1 // биіктік деректерін алу және басып шығару float биіктігі = bme280.calcAltitude (қысым); Serial.print («Биіктік:»); Serial.print (биіктік); Serial.println («m»); Blynk.virtualWrite (2, биіктік); // виртуалды түйреуіш 2 // ылғалдылық деректерін алу және басып шығару float ылғалдылық = bme280.getHumidity (); Serial.print («Ылғалдылық:»); Сериялық баспа (ылғалдылық); Serial.println («%»); Blynk.virtualWrite (3, ылғалдылық); // виртуалды түйреуіш 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // терең ұйқы уақыты микросекундтарда анықталады. }

16 -қадам: Blynk қосымшасы мен кітапханасын орнатыңыз

Blynk - бұл Arduino, Rasberry, Intel Edison және тағы басқа жабдықты толық басқаруға мүмкіндік беретін қосымша. Ол Android және iPhone -мен үйлесімді. Дәл қазір Blynk қосымшасы ақысыз қол жетімді.

Сіз қосымшаны төмендегі сілтемеден жүктей аласыз

1. Android үшін

2. Iphone үшін

Бағдарламаны жүктегеннен кейін оны смартфонға орнатыңыз.

Содан кейін сіз кітапхананы Arduino IDE -ге импорттауыңыз керек.

Кітапхананы жүктеу

Қолданбаны бірінші рет іске қосқанда, сіз электрондық пошта мекенжайы мен құпия сөзді енгізу үшін жүйеге кіруіңіз керек. Жаңа жоба жасау үшін дисплейдің жоғарғы оң жағындағы «+» белгісін басыңыз. Содан кейін оны атаңыз.

«ESP8266» мақсатты аппараттық құралын таңдаңыз, содан кейін өзіңізге растау белгісін жіберу үшін «E-mail» түймесін басыңыз-бұл сізге кодта қажет болады.

17 -қадам: Бақылау тақтасын жасаңыз

Бақылау тақтасы әртүрлі виджеттерден тұрады. Виджеттерді қосу үшін келесі әрекеттерді орындаңыз:

Басқару тақтасының негізгі экранына кіру үшін «Жасау» түймесін басыңыз.

Содан кейін «виджет қорабын» алу үшін «+» түймесін қайта басыңыз.

Содан кейін 4 өлшеуішті сүйреңіз.

Графиктерді нұқыңыз, ол жоғарыда көрсетілгендей параметрлер мәзірін ашады.

Сіз «Температура» атауын өзгертуіңіз керек, V1 виртуалды түйреуішті таңдаңыз, содан кейін диапазонды 0 -50 -ден өзгертіңіз. Басқа параметрлер үшін де солай жасаңыз.

Ақырында, диаграмманы сүйреп, өлшеуіш параметрлеріндегі процедураны қайталаңыз. Бақылау тақтасының соңғы суреті жоғарыдағы суретте көрсетілген.

Атаудың оң жағындағы шеңбер белгішесін басу арқылы түсін өзгертуге болады.

18 -қадам: сенсорлық деректерді ThingSpeak -ке жүктеу

Алдымен ThingSpeak -те тіркелгі жасаңыз.

Содан кейін ThingSpeak есептік жазбаңызда жаңа арна жасаңыз. Жаңа арнаны қалай жасау керектігін табыңыз

1 -өрісті температура, 2 -өрісті ылғалдылық және 3 -өрісті қысым ретінде толтырыңыз.

ThingSpeak есептік жазбаңызда «Арна», содан кейін «Менің арна» таңдаңыз.

Арна атауын нұқыңыз.

«API кілттері» қойындысын нұқыңыз және «API кілтін жазу» көшіріңіз

Solar_Weather_Station_ThingSpeak кодын ашыңыз. Содан кейін SSID мен құпия сөзді жазыңыз.

«WRITE API» орнына көшірілген «Write API кілтін» ауыстырыңыз.

Қажетті кітапхана: BME280

Несие: Бұл кодты мен жазған жоқпын. Мен мұны YouTube видеосындағы плукалар берген сілтемеден алдым.

19 -қадам: Қорытынды тест

Құрылғыны күн сәулесі түсетін жерге қойыңыз, TP 4056 зарядтау модулінің қызыл шамы жанады.

1. Blynk App Monitoring:

Blynk жобасын ашыңыз. Егер бәрі жақсы болса, онда сіз өлшегіш өмір сүретінін байқайсыз және график температура туралы мәліметтерді жаза бастайды.

2. ThingSpeak мониторингі:

Алдымен Thingspeak Chanel ашыңыз.

Содан кейін «Жеке көрініс» қойындысына немесе «Жалпыға ортақ қарау» қойындысына өтіп, деректер диаграммасын қараңыз.

Менің нұсқаулықты оқығаныңыз үшін рахмет.

Егер сізге менің жобам ұнап жатса, бөлісуді ұмытпаңыз.

Микроконтроллерлер байқауының 2017 жылғы бірінші жүлдесі