DIY-Wetterstation mit digitalen Anzeigen. DIY-Desktop-Wetterstation auf ESP8266 mit WLAN-Unterstützung. Gesamtdiagramm der Wetterstation

Ich wollte eine eigene Wetterstation haben, die Messwerte von Sensoren an eine öffentliche Überwachungskarte überträgt (auf Google in 5 Sekunden durchsucht). Es stellte sich heraus, dass es nicht so schwierig ist, wie es scheint. Schauen wir uns an, was getan wurde.

Für diese Aktion habe ich mir einen Arduino Uno und ein Ethernet Shield w5100 dafür genommen. All dies wurde aus China bei Aliexpress bestellt.

Ich habe dort auch Sensoren bestellt: DHT22, DHT11, DS18B20, BMP280 (auch Gas- und Rauchsensoren sind geplant...)

Nachdem ich Foren, Google und Yandex durchsucht hatte, fand ich eine gute Version der Skizze – https://student-proger.ru/2014/11/meteostanciya-2-1/

Dort hat eine Person in den Kommentaren eine fertige Skizze mit Licht- und Gassensoren gepostet. Ich habe sie als Grundlage genommen.

In diesen Skizzen gab es keine Unterstützung für den 280. Drucksensor, wir haben mit dem Autor gesprochen, er hat 180 durch 280 ersetzt. Alles hat perfekt funktioniert (vielen Dank an ihn dafür)

Unten sehen Sie ein Beispiel für die endgültige Skizze, die ich erstellt habe.

IN dieser Moment Ich habe Sensoren angeschlossen:
DHT22 - 1 Stück.
DHT11 - 1 Stk.
BMP280 - 1 Stk.
DS18B20 - 2 Stk.

AUFMERKSAMKEIT! Vergessen Sie nicht, vor dem Hochladen der Skizze die MAC-Adresse des Geräts zu ändern, um andere nicht zu stören (nehmen Sie beispielsweise die Mac-Adresse Ihres Mobiltelefons und ändern Sie die letzten Buchstaben/Zahlen darin, was nicht „stört“) „Ihr lokales Netzwerk!

Ungefährer Anschlussplan (Bild aus dieser Skizze im Internet):

Aus technischen Gründen kann ich die Skizze hier nicht direkt posten. Ich habe es ins Archiv gelegt. Der Link dazu befindet sich in der Zeile oben.

Wie Sie sehen können, gibt es Messwerte, die ordnungsgemäß funktionieren. Ich werde beispielsweise ein paar Screenshots meiner Sensoren veröffentlichen:

In meiner Freizeit erinnerte ich mich an ein einfaches hausgemachtes Produkt, das ich in der Zeitschrift „Young Naturalist“ gesehen und in den Achtzigern des letzten Jahrhunderts hergestellt hatte.

Mit seiner Hilfe war es interessant, das Wetter vorherzusagen und die Genauigkeit der Messwerte am nächsten Tag zu beobachten.

Natürlich lohnt sich dieser Aufbau nicht mit messtechnischen Instrumenten zu vergleichen, aber als grobe Prognose ist er durchaus brauchbar.

Darüber hinaus ermöglicht ein solches System den Kindern, Fähigkeiten zur Beobachtung und Analyse natürlicher Phänomene zu entwickeln.

Daher beschreibe ich es in dem Artikel als Ratschlag für einen Heimwerker, daraus ein einfaches Barometer herzustellen die Glühbirne und Möglichkeiten, die empfangenen Informationen zu entschlüsseln. Das Textmaterial wird durch erläuternde Bilder, Fotos und Videos ergänzt.

So funktioniert ein selbstgebautes Barometer

Um das Wetter vorherzusagen, wird ein mit Glas einer Glühbirne bedeckter Raum mit einem kleinen Loch an der Oberseite verwendet. Dieser Behälter ist gefüllt mit reines Wasser. Es ist betroffen von:

• atmosphärischer Druck durch einen Schlitz im Glas;
• Luftfeuchtigkeit;
• Umgebungstemperatur.

Unter der komplexen Wirkung dieser Faktoren verdampft die Oberflächenschicht und es kondensiert Dampf im Inneren des Glaskolbens, ohne durch das Loch auszutreten. Anhand der Beschaffenheit des gebildeten Kondensats, seiner Form und Dichte beurteilen sie das bevorstehende Wetter und sagen den Zustand der Atmosphäre für die nächsten 12–24 Stunden oder etwas länger voraus.

notwendige Werkzeuge

Sie benötigen auf jeden Fall:

• ausgebrannte oder ganze Glühlampe;
• Schutzhandschuhe;
• Nadelfeile oder mit Diamantbohrer;
• ein Kristall Kaliumpermanganat oder ein Stück Blei aus einem Chemiebleistift – nicht immer.

Um eine Barometerhalterung herzustellen, benötigen Sie entweder Kleber oder einen Ständer.

Herstellungstechnologie

Den Händen werden Schutzhandschuhe angezogen. Sie schützen die Haut vor Schnitten und kleinen Glassplittern. Die Glühbirne ist zerbrechlich; bei versehentlicher übermäßiger Krafteinwirkung kann sie in kleine Fragmente zerfallen. Man sollte sehr sorgfältig damit arbeiten.

Im oberen Teil des Kolbens in der Nähe des Bodens muss eine Markierung angebracht werden Durchgangsloch mit einem Querschnitt von einem bis mehreren mm im Quadrat, nicht mehr. Es verbindet den inneren Hohlraum des Zylinders mit atmosphärischer Luft.

Möglichkeiten, ein Loch zu erzeugen

Aktenarbeit

Schneiden Sie mit der Seitenkante der Schneide vorsichtig ein Loch in das Glas des Kolbens.

Der Kraftaufwand muss kontrolliert werden: Es ist sehr leicht, einen großen Spalt zu schleifen oder zerbrechliches Glas zu beschädigen. Führen Sie die Arbeit über einem Behälter durch, in den Glasspäne fallen. Dadurch wird die Reinigung des Arbeitsplatzes sicherer.

Ein Loch in Glas bohren

Mit dieser Methode können Sie ein streng kalibriertes rundes Loch herstellen. Es erfordert jedoch praktische Kenntnisse in der Glasbearbeitung mit Bohrern kleinen Durchmessers. Sie können mit einer Bohrmaschine oder einem Schraubendreher arbeiten.

Ein normaler Metallbohrer sollte gut geschärft und der Bohrbereich markiert und gereinigt sein. Die Glühbirne muss sicher befestigt sein und die Bohrmaschine muss mit mittlerer Drehzahl betrieben und deren Wert schrittweise reduziert werden. Abweichungen des Bohrers von der Vertikalen sowie Druck sind nicht zulässig. Auch wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Kolbens.

Daher werden zum Bohren von Löchern spezielle Bohrer mit diamantbeschichteten Spitzen ausgewählt. Sie arbeiten sehr sorgfältig mit ihnen zusammen.

Den Kolben mit Wasser füllen

Etwas weniger als ein Drittel seines Innenvolumens muss durch ein ausgeschnittenes Loch in die Glühbirne gegossen werden.

Ein selbstgebautes Barometer aus einer Glühbirne ist grundsätzlich einsatzbereit. Zur Vereinfachung der Verwendung können Sie jedoch Folgendes tun:

• Färben Sie das Wasser im Gerät beispielsweise mit einer Kaliumpermanganatlösung. Kondenswasser wird besser sichtbar;
• Stellen Sie eine Aufhängevorrichtung oder einen Ständer bereit.

Über die Montage eines selbstgebauten Barometers

Die Montageeinheit des Gerätes ist für den Betrieb in zwei Varianten ausgelegt:

1. an einem Griff oder Haken hängend;
2. dauerhafte Installation auf einer Fensterbank.

Aufhängeöse

Benutzen Sie ein Stück Kupferdraht, biegen Sie es zu einer Schleife und verlöten Sie die freien Enden im Inneren des Basiskontakts.

Es bleibt nur noch, das selbstgebaute Barometer an den vorbereiteten Haken oder Griff zu hängen.

Stand

Sie können einen Verschluss mit passendem Durchmesser aus einer Kosmetik- oder Waschmittelflasche verwenden.

Darin wird eine Glühbirne eingeklebt oder auf andere zugängliche Weise befestigt, beispielsweise auf Plastilin oder Kitt. so was hausgemachtes Design Es ist praktisch, das Gerät an einem beliebigen freien Ort auf der Fensterbank zu platzieren.

Die wichtigste Sicherheitsbedingung besteht darin, den Zugang zum Gerät für kleine Kinder und Haustiere zu beschränken, da diese die Glasflasche leicht umstoßen oder zerbrechen können.

So entschlüsseln Sie Informationen und verwenden das Gerät

Kondensationsüberwachung

Die folgende Tabelle hilft Ihnen, den Feuchtigkeitszustand in der Flasche zu analysieren und damit das Wetter vorherzusagen.

Diese Tabelle kann auf einem Drucker ausgedruckt und in der Nähe des selbstgebauten Geräts platziert werden. Es ist nicht notwendig, sich alle diese Informationen zu merken. Wenn Kinder an einem Meteorologiespiel teilnehmen, beginnen sie sehr schnell, alle Informationen im Gedächtnis zu behalten.

Betriebsmerkmale

Sie müssen lediglich in einem beheizten Raum ein selbstgebautes Barometer verwenden. Bei Minustemperaturen gefrieren Wasser und Kondensat einfach. Stellen Sie es auf ein Fenster oder eine Fensterbank. Es empfiehlt sich, die Installation auf der Nordseite des Gebäudes vorzunehmen. Man geht davon aus, dass dies genauere Messwerte liefert.

Dies lässt sich nur dadurch erklären, dass ein solches Fenster weniger der Hitze durch Sonnenstrahlen ausgesetzt ist, in einem kälteren Teil des Hauses funktioniert und die Wetterbedingungen draußen genauer nachbildet.

Über die Genauigkeit der Messwerte

Unser Körper reagiert wie alle Lebewesen auf Wetteränderungen. Sie wird insbesondere durch Luftdruck und Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Da sie sich nicht sofort, sondern schrittweise ändern, ist es möglich, dies vorherzusagen.

Um sie zu verfolgen, verwenden Meteorologen:

Wir verzerren alle diese Prozesse erheblich.

Historisch gesehen begann man, den Begriff „Barometer“ als ein Gerät zu verstehen, das es ermöglichte, das Wetter anhand von Änderungen des Luftdrucks vorherzusagen. Dies wurde durch die Anwendung von Bezeichnungen wie „Klar“, „Trocken“, „Regen“ und anderen Naturphänomenen auf der Aneroidskala erleichtert.

Dies ist eine eher vereinfachte Vorstellung von der Vorhersage meteorologischer Ereignisse, aber selbst diese Ebene gehört uns. selbstgemachtes Gerät wird Folgendes nicht vollständig abdecken können:

• der atmosphärische Druck im Kolben ändert sich geringfügig, wenn er durch Gebäudestrukturen und Öffnungen strömt;
• Die Messwerte werden durch die Bedingungen der feuchten Raumumgebung beeinflusst, die durch das Lüftungssystem erzeugt werden.

Darüber hinaus sind sie in letzter Zeit im Alltag weit verbreitet. Außerdem regulieren sie die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen und beeinflussen die Funktion eines selbstgebauten Barometers.

Allerdings auch unter Berücksichtigung dieser Bedingungen Sommerzeit Sie können das Wetterverhalten zuverlässig mit einer Genauigkeit von bis zu 70 % vorhersagen. Im Winter sinkt dieser Wert aufgrund der Erwärmung, jedoch nicht kritisch.

In jedem Fall ist es immer mit professionellen Berechnungen meteorologischer Programme im Internet vergleichbar und kann dazu genutzt werden, Kindern Beobachtungsgabe zu vermitteln und eine Vorliebe für die Analyse komplexer Naturphänomene zu entwickeln.

Dies sollte nicht vernachlässigt werden, denn die Herstellung eines selbstgebauten Barometers ist nicht schwierig, es dauert etwa zehn Minuten. Kinder werden Ihre Arbeit zu schätzen wissen, wenn sie eine pädagogische Spielzeugbasis in Form einer aufmerksamkeitsstarken Heimwetterstation erhalten.

Jetzt schlage ich vor, sich das Video des Besitzers MrSam0delkin „Barometer aus einer Glühbirne“ anzusehen.

LEITFADEN ZUM EIGENEN ERSTELLEN EINER EINFACHEN HEIMWETTERSTATION

Wenn Ihr Computer den ganzen Tag oder 24 Stunden am Tag eingeschaltet ist, können Sie damit Ihre Heimwetterstation bedienen. Ziel ist es, eine einfache und kostengünstige Wetterstation zu schaffen, die einen Personal Computer (PC) nutzt. Der PC fungiert als Leser, Verarbeiter und Sender der gemessenen meteorologischen Daten an die Meteopost-Website. Die Kommunikation zwischen Computer und Messgerät erfolgt über ein 1-Wire-Netzwerk.

Zusammensetzung des Messkomplexes
1. Persönlicher Computer Mit Betriebssystem Windows XP und höher und das Vorhandensein eines freien COM-Ports.
2. Adapter für COM-Port (1wire - RS232-Konverter)
3. 4-adriges Twisted-Pair-Ethernet-Kabel, die Länge sollte vom COM-Port bis zur Messeinheit ausreichend sein
4. 5V-Stromversorgung Gleichstrom mit guter Spannungsstabilisierung
5. Messgerät (im Freien installiert)
6. PC-Software - Anwendung „Wetterstation“.

OPTION Nr. 1 – EIN SENSOR

Betrachten wir zunächst die einfachste Option – eine Wetterstation mit einem Temperatursensor. Eine zusätzliche Stromversorgung (Pos. 4) ist hierfür nicht erforderlich. Und das System ist sehr vereinfacht. Der Adapter für den COM-Port (Pos. 2) kann nach diesem Schema gefertigt werden. Der Adapter besteht aus zwei Zenerdioden bei 3,9 V und 6,2 V, zwei Schottky-Dioden und einem Widerstand.

Adapterdiagramm für COM-Port

Adapter im D-SUB-Gehäuse

Der Lötbereich des Kabels und des Temperatursensors, einschließlich der Sensoranschlüsse, muss gut vor Feuchtigkeit geschützt werden. Am besten verwenden Sie Kleber auf Polyurethanbasis.

Wasserdichte Sensorleitungen

Dieses System ermöglicht eine Temperaturüberwachung mit einer Genauigkeit von Zehntel Grad. In diesem Fall wird im Anwendungsfenster ein Diagramm der Lufttemperatur über der Zeit angezeigt und das Taskleistensymbol zeigt immer die aktuelle Temperatur an. Mit der Anwendung können Sie das Messintervall festlegen.

KOSTEN FÜR RADIOTEILE - nicht mehr als 50 UAH.

OPTION Nr. 2 – VIER SENSOREN

Eine komplexere Wetterstation mit vier Sensoren: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht, Druck. Da nur der Temperatursensor digital und der Rest analog ist, verwendet das System einen Vierkanal-DS2450-ADC. Dieser ADC unterstützt das 1-Draht-Protokoll. Die Schaltung benötigt eine zusätzliche Stromquelle. Die Stromquelle muss eine hohe Spannungsstabilität bieten. Da die oben beschriebene Schaltung des Adapters jedoch einen Nachteil hat – die Unmöglichkeit, eine Verbindung zu Sensoren herzustellen externe Quelle Aufgrund der fehlenden realen Masse (-) der Stromversorgung verwenden wir eine andere Adapterschaltung. Dieser Adapter passt auch in das Gehäuse des D-SUB COM-Port-Steckers. Jetzt gibt es drei Drähte im Kabel: Masse (-), +5V und Daten.

Adapterschaltung für COM-Port mit externer Stromversorgung

Der Schaltkreis der Messeinheit lässt sich problemlos auch auf einem Steckbrett herstellen. Du musst nur geben Besondere Aufmerksamkeit wasserdichte Kontakte. Am einfachsten ist es, Paraffin zu schmelzen und es mit einem Pinsel auf alle freien Stellen des Brettes aufzutragen. Wenn die Platine nicht vor Wasser geschützt ist, kommt es zu Spannungslecks und vielen Messfehlern. In unserem Fall beeinflussen bereits Hundertstel Volt die Ergebnisse erheblich.

Messblockdiagramm

Die Messeinheit muss so in einem Gehäuse untergebracht werden, dass Platine und Sensoren vor direkter Einwirkung von Niederschlag und Sonneneinstrahlung geschützt sind. Für diese Zwecke ist eine Box aus dichtem Schaumstoff gut geeignet. In den Wänden des Kastens (Boden und Wand auf der Schattenseite) müssen Sie weitere Löcher für die Belüftung bohren. Es empfiehlt sich, die Innenwände der Box zum zusätzlichen Schutz vor Infrarotstrahlung mit Aluminiumfolie abzudecken, da es sonst zu Fehlern bei der Temperaturmessung kommt. Alle Sensoren außer Licht sind direkt auf der Platine platziert. Der Lichtsensor (Fotowiderstand) wird über Drähte von der Platine entfernt und in das Loch im Boden des Schaumstoffgehäuses eingebaut. So dass die Sensoroberfläche nach unten zeigt. In diesem Fall fällt kein Niederschlag auf den Sensor und dieser ist insbesondere im Winter vor Vereisung geschützt. Zur Abdichtung muss der Lichtsensor beispielsweise mit transparentem Kleber auf Polyurethanbasis behandelt werden (Silikondichtstoff hat den Test nicht bestanden, es leckte Strom). Behandeln Sie umfassend (!) die lichtempfindliche Zone des Fotowiderstands. Füllen Sie die Sensorleitungen mit Kleber und stecken Sie sie in ein Isolierrohr. Löten Sie die Enden der Leitungen an eine kleine Platine. Und löten Sie die Drähte von der Messeinheit an diese Platine. Füllen Sie die Lötstellen mit Paraffin. Andernfalls kann es bei starkem Regen und Wind dazu kommen, dass die Wetterstation nicht mehr funktionsfähig ist und Sie sie zerlegen und alles trocknen müssen. Über einen Stecker kann das Gerät mit dem Kabel verbunden werden. Sie müssen jedoch einen speziellen feuchtigkeitsbeständigen Stecker verwenden – das System funktioniert auch unter schwierigen Wetterbedingungen.

Wenn Sie das Gehäuse außerhalb des Fensters eines Hochhauses platzieren müssen (eine Montage auf einem Ständer in Bodennähe ist nicht möglich), muss das Gehäuse so weit wie möglich von der Hauswand entfernt werden eine Klammer. Andernfalls führt die Erwärmung der Luft von der Wand zu stark verzerrten Temperaturdaten. In einem Privathaus ist es natürlich besser, eine echte Wetterkabine zu bauen. Wir müssen darauf achten, dass das Gehäuse sicher befestigt ist, sonst können starke Windböen unsere Struktur abreißen.

Messeinheit auf Halterung

Die Ausgangsspannung des Netzteils (PSU) sollte zwischen 4,8 und 5,3 V liegen. Das Aufladen über ein altes Telefon funktioniert auch. Wenn das Netzteil jedoch keinen Stabilisator hat, müssen Sie diesen zum Netzteil hinzufügen, weil Für die Messgenauigkeit ist das Vorhandensein einer stabilen Spannung sehr wichtig. Mit einem Tester kann man zumindest prüfen, ob sich am Ausgang des Netzteils Zehntel oder Hundertstel Volt ändern. Sprünge im Zehntel-Volt-Bereich sind nicht erlaubt. Einfaches Schema Der 5-V-Stabilisator ist unten dargestellt. Der Stromversorgungseingang kann zwischen 7 und 17 V liegen. Der Ausgang beträgt etwa 5 V. Danach müssen Sie unser Kabel (das zum Messgerät führt) an die Stromversorgung anschließen und die Spannung mit einem Tester am anderen Ende des Kabels messen. Aufgrund des Kabelwiderstands kann diese Spannung etwas niedriger sein als direkt am Netzteilausgang. Diese gemessene Spannung muss in den Anwendungseinstellungen als „Sensorversorgungsspannung“ eingetragen werden.

Typische Spannungsreglerschaltung

KOSTEN FÜR KOMPONENTEN FÜR DIE WETTERSTATION

Ungefähre Kosten für Funkkomponenten (Preise 2015 im Laden).
1. Temperatursensor ds18b20 - 25 UAH
2. ADC ds2450 - 120 UAH
3. Fotowiderstand LDR07 - 6 UAH
4. Feuchtigkeitssensor HIH-5030 - 180 UAH
5. Drucksensor MPX4115A - 520 UAH.
GESAMT: 850 UAH oder 37$

Die restlichen Elemente kosten insgesamt nicht mehr als 50 UAH; die Stromversorgung kann beispielsweise über ein altes „Ladegerät“ für Ihr Telefon erfolgen.

Markierung von Funkelementen

SOFTWARE FÜR WETTERSTATION

Wir haben eine Anwendung für Windows entwickelt, die wir jedem, der eine solche Wetterstation bauen möchte, kostenlos zur Verfügung stellen. Damit können Sie das Wetter auf Ihrem PC überwachen.

PC-Anwendungsfenster

In der Taskleiste wird die Lufttemperatur angezeigt

Die Anwendung kann alle gemessenen Daten an unseren „Meteopost“-Server senden und auf einer speziellen Seite (Beispiel) können Sie alle Wetterdaten über einen PC-Browser anzeigen. Die Seite ist auch für einen Mobiltelefonbrowser angepasst.

Screenshot des Mobiltelefonbrowsers

ABSCHLUSS
Sie können die Kosten für Teile sparen, wenn Sie diese bei den Chinesen auf AliExpress kaufen. Es ist möglich, eine Wetterstation ohne alle Sensoren, mit Ausnahme des Temperatursensors, aufzubauen. Unser ADC hat noch einen freien Eingang, sodass er auch ein Signal vom Windsensor empfangen kann. Aber da wir in der Stadt sind, haben wir einfach keine Möglichkeit, einen solchen Sensor zu installieren und zu testen. In städtischen Gebieten wird es keine ausreichende Messung der Windgeschwindigkeit und -richtung geben. Wege selbstgemacht Windgeschwindigkeitssensoren werden von vielen Enthusiasten im Netz ausführlich beschrieben. Der Werkssensor ist ziemlich teuer.

Ein Funkamateur mit durchschnittlichen Fähigkeiten kann eine solche Wetterstation zusammenbauen. Um es noch einfacher zu machen, können Sie die Leiterplatte nicht auslegen, sondern durch Oberflächenmontage auf einem Steckbrett zusammenbauen. Getestet - es funktioniert.

Wir haben versucht, eine zugängliche, kostengünstige Wetterstation zu schaffen. Hierzu wird im System insbesondere ein Computer eingesetzt. Wenn Sie es ausschließen, müssen Sie eine zusätzliche Anzeigeeinheit, eine Datenübertragungseinheit zum Netzwerk usw. herstellen, was den Preis erheblich erhöht. Beispielsweise kostet die mittlerweile beliebte „Netatmo Weather Station“ mit ähnlichen Messparametern etwa 4.000 UAH (200 US-Dollar).

Wir sind bereit, jedem, der eine solche Wetterstation bauen möchte, mit Beratung zu helfen. Wir stellen Ihnen auch die nötige Software zur Verfügung und binden Ihre Station an unsere Website an.

Aus den herumliegenden Teilen habe ich beschlossen, eine kleine Wetterstation zu bauen. Es dauerte zwei Wochenendtage, die Firmware für den Controller zusammenzustellen und zu schreiben. Ein paar weitere Tage verbrachten wir damit, den Rest der Software zu schreiben, zu testen und zu debuggen. Die aktuelle Version der Wetterstation misst Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck, es besteht eine Verbindung mit einem Computer über einen USB-Anschluss und die Stromversorgung erfolgt über denselben, die Notstromversorgung erfolgt über eine 9-V-Batterie. Die Daten werden auf dem LCD angezeigt. Es gibt noch eine Uhr. Da ich keinen passenden Quarz fand (und ihn aus Prinzip nicht kaufen wollte), synchronisierte ich die Uhrzeit mit dem Computer.

Dieses Projekt ist absolut nicht kommerziell, daher können das Wetterstationsdiagramm, die Controller-Firmware und die gesamte erforderliche Software heruntergeladen werden. Firmware-Quellcode.

Die Station wird auf einem Steckbrett zusammengebaut. Bitten Sie daher nicht um eine Zeichnung der Leiterplatte.

Folgende Hauptkomponenten wurden verwendet:
ATMega8 - Controller
MPX4115A – Drucksensor
HIH-4000 - Feuchtigkeitssensor
DS18B20 - Temperatursensor
WH1602A – Anzeige

Ich habe LCD-auf-PLED-Technologie verwendet, vielleicht gewöhnliche wie WH1602A. Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren werden draußen in einer Schutzbox platziert.

An den Computer anschließen

Der Anschluss an einen USB-Anschluss erfordert eine gesonderte Beschreibung.

Im Prinzip hätte man es auch an den COM-Port anschließen können, das wäre einfacher gewesen. Aber er ist für mich beschäftigt. Es gibt keine Wahl – USB. Da die Station von Grund auf zusammengebaut wurde, wurde ein herumliegender CA-42-Kabelstumpf verwendet, um ein Mobiltelefon an einen Computer anzuschließen. Der Stecker zum Mobiltelefon ist weg, aber das Ende, das die Verbindung zum Computer herstellt, bleibt bestehen. Dieser Anschluss selbst enthält bereits einen Chip für einen USB-Anschluss, und der Ausgang ist ein Standard-UART, wie er in verwendet wird Mobiltelefone Und genau richtig für den Controller, also löten wir die Drähte direkt, ohne Signalwandler. Nach der Installation der Treiber für dieses Kabel erscheint ein virtueller COM-Port. Als nächstes können wir uns mit einem beliebigen Programm, zum Beispiel HyperTerminal, mit unserer Wetterstation verbinden. Die Kabelbelegung gebe ich nicht konkret an, da die Kabel unterschiedlich sind und sich unterscheiden können. Sie müssen 3 Drähte TX, RX, GND verwenden. Höchstwahrscheinlich wird es nicht möglich sein, das Gerät über ein Kabel mit Strom zu versorgen. Ich habe den unnötigen USB-Anschluss genommen und ihn über einen anderen USB-Anschluss mit Strom versorgt.

Um Befehle von der Kommandozeile aus senden und eine Antwort von einer Wetterstation empfangen zu können, wurde das Programm getfromcom.exe geschrieben.

Die Wetterstation versteht nur zwei Befehle:

AGOV – Gibt aktuelle Sensorwerte zurück.

SETTIME [Zeit in Sekunden seit Tagesbeginn] – der Befehl stellt die Uhrzeit in der Wetterstation ein

Um Daten zu erhalten, führen Sie getfromcom.exe COM6 AGOV aus

Um die Uhrzeit einzustellen, führen Sie getfromcom.exe COM6 „SETTIME 72565“ aus.

COM6 - Port.
72565 – Anzahl der Sekunden seit Tagesbeginn.

Prozessautomatisierung

Jetzt können Sie die Daten auslesen, mit einem beliebigen Programm verarbeiten, an den gewünschten Ort senden und die Uhrzeit der Wetterstation synchronisieren. Ich habe dies mit der Skriptsprache PHP gemacht. Erstens ist es schnell und Sie können das Skript jederzeit schnell korrigieren und müssen nicht suchen, wo es hingehört Quelle. Zweitens arbeite ich ständig mit PHP. Sie können Ihr Programm jedoch in jeder für Sie geeigneten Sprache schreiben. Damit PHP funktioniert, müssen Sie es natürlich herunterladen (http://www.php.net/downloads.php) und auf Ihrem Computer installieren. Unter Windows ist dies problemlos möglich. Das Skript getfromcom.php wird aus der Datei get_data.bat gestartet, fragt die Wetterstation ab, verarbeitet die Daten und sendet sie über das Skript get_data.php an den HTTP-Server. Wir werden etwas später über Skripte auf dem Server sprechen.

Schlafmodus eines funktionierenden Computers

Mein Computer befindet sich im Ruhemodus. Es wacht alle 3 Stunden auf, fragt die Wetterstation ab, sendet Daten an den Server und schläft wieder ein (Sie müssen es nicht ausschalten – was auch immer für Sie bequemer ist). Das geht so: Im Taskplaner wird die Batchdatei get_data.bat zur Ausführung angegeben und die Option „Computer zum Ausführen dieser Aufgabe aufwecken“ gesetzt.

Mit dem Befehl fShutdown.exe /hibernate geht der Rechner in den Ruhezustand
Nun wird der Computer zur angegebenen Zeit aufwachen und get_data.bat ausführen

Funktionen von get_data.bat

Mannschaften:

devcon.exe aktiviert PCIVEN_10EC
Ping 127.0.0.1
RASPHONE -d Setilite

Sie stellen eine Netzwerkverbindung her und verbinden das VPN mit meinem Internetprovider.

ping 127.0.0.1 - also habe ich die nötige Pause gemacht.

Dementsprechend deaktivieren wir es mit den Befehlen:

RASPHONE -h Setilite
devcon.exe deaktiviert PCIVEN_10EC

Bei Ihnen wird alles anders sein, deshalb sind diese Zeilen in der Datei auskommentiert.

Nach dem Aufwachen aus dem Ruhezustand begann der Computer zu glauben, dass der COM-Port von einem anderen Programm belegt sei. Ich musste den virtuellen COM-Port mit dem Befehl devcon.exe restart „USBVid_6547&PID_0232“ neu starten.
Sie erhalten eine andere Geräte-ID.

Serverskripte:

Nun zu den Skripten auf dem Server. Skript, das Daten empfängt: get_data.php
Das Skript speichert Daten in der Datei pogoda.log. Tatsächlich werden die Daten auch an die MySQL-Datenbank gesendet. Der Einfachheit halber werden wir jedoch in Betracht ziehen, nur mit einer Datei zu arbeiten. Beim Empfang der Daten prüft das Skript, ob die IP-Adresse des Absenders geeignet ist. Zulässige Adressen sind in der Datei ip_allow.lst aufgeführt. Daten von einem „fremden“ Absender werden nicht akzeptiert.

(Chrono-Thermo-Hygro-Barometer)

Wie das berühmte Lied sagt: „Das Wichtigste ist das Wetter im Haus ...“. Mit Wetter meinte der Autor natürlich den Geisteszustand der unter einem Dach lebenden Ehepartner. Wenn wir diesen Satz jedoch wörtlich nehmen, bedeutet dies, dass unter dem Dach neben der geistigen Behaglichkeit auch klimatische Behaglichkeit herrschen sollte. Das vorgeschlagene Gerät bietet Messung und Anzeige an LED-Anzeige Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit im Raum, Luftdruck und aktuelle Uhrzeit.

Die Station ist mit einem Bewegungssensor ausgestattet, der sie einschaltet, wenn eine Person im Erfassungsbereich des Sensors erscheint. In diesem Modus können Sie den Energieverbrauch senken und galvanische Batterien als Stromquelle verwenden. Darüber hinaus lässt sich dieser Modus bequem im Schlafzimmer nutzen – das ausgeschaltete Display der Station irritiert Sie nicht durch sein Leuchten. In diesem Fall reicht es zum Einschalten der Station aus, Ihre Hand oder Ihren Fuß zu bewegen.

Das Erscheinungsbild der Station ist in den Abbildungen (Abbildung 1 und Abbildung 2) dargestellt.

Bild 1.
Erscheinungsbild des Bahnhofs

Figur 2.
Außenansicht des Bahnhofs (Rückseite)

Nachfolgend finden Sie ein Video, das den Betrieb der Station demonstriert:

Elektrischer Schaltplan.

Der elektrische Schaltplan ist in Abbildung 3 dargestellt.

Figur 3.
Elektrischer Schaltplan.

Die Station ist auf einem ATmega8-Mikrocontroller aufgebaut. Die R1C1-Kette sorgt beim Einschalten für den anfänglichen Reset (Reset) des Mikrocontrollers. Die In-Circuit-Programmierung des MK erfolgt über den XP3-Anschluss „SPI Programmer“.
Sicherungen des MK ATmega8: HIGH=0xD9, LOW=0xE4.

Die Anzeige verwendet eine vierstellige 7-Segment-Anzeige vom Typ CL5642BN mit einer gemeinsamen Anode und einem Zweipunkt-Trennzeichen („:“) für Stunden und Minuten. Die Kathoden der Anzeigesegmente sind über Begrenzungswiderstände mit dem MK verbunden. Der MK bietet eine dynamische Anzeige durch abwechselndes Einschalten der Transistorschalter VT3...VT6.

Der Chronometer ist auf einem DS1307-Mikroschaltkreis gemäß dem Standardschaltkreis aufgebaut. Die Ganggenauigkeit der Uhr ist gewährleistet Quarzresonator Y1 mit einer Frequenz von 32768Hz. Bei fehlender Hauptstromversorgung (5 Volt) wird die Kontinuität der Uhr durch eine Notstromquelle auf Basis einer galvanischen Zelle CR2032 (3 Volt) gewährleistet. Die Interaktion des MK mit dem DS1307-Chip erfolgt über den TWI (I2C)-Bus. Die TWI-Busleitungen werden durch die Widerstände R20, R21 zur VCC2-Stromversorgung „hochgezogen“. Die Einstellung der Stunden und Minuten erfolgt über die Tasten SA1 („Hours+“), SA2 („Minutes+“), SA3 („Set“). Halten Sie in diesem Fall zu Beginn des Zyklus der Datenanzeige auf dem Display die Taste „Setup“ gedrückt. Durch Drücken oder langes Drücken der Tasten „Stunden+“ oder „Minuten+“ wird die Chronometerzeit eingestellt. Wenn die „Set“-Taste losgelassen wird, schreibt der DS1307 IC die auf dem Display angezeigten Stunden und Minuten in die entsprechenden Zellen und die Sekundenzelle schreibt den Wert 0. Auf diese Weise können Sie die Zeit genau mit der externen Referenz synchronisieren Zeitquellen (zum Beispiel von Rundfunksendern oder Fernsehen).

Auch die Barometerplatine BMP180 ist an den TWI-Bus angeschlossen. Das Geräteprogramm liest die vom Hersteller eingestellten Kalibrierkoeffizienten aus und berücksichtigt diese bei der Berechnung des Atmosphärendrucks.

Die Temperaturmessung erfolgt durch den DHT11-Sensor. Der MK steuert den Sensor über eine serielle, einadrige, bidirektionale Schnittstelle. Die Schnittstellenleitung wird durch den Widerstand R19 zur VCC2-Stromversorgung „hochgezogen“.

Für den sparsamen Verbrauch der Batterieenergie sorgt ein Mikrocontroller am meisten seiner Zeit befindet sich im Tiefschlaf („Power-Down“). In diesem Fall schaltet der MK vor dem Einschlafen alle an VCC2 angeschlossenen Messsensoren (Chronometer, Luftdrucksensor, Feuchtigkeits- und Temperatursensor) ab. Die Abschaltung der Sensoren erfolgt durch Schalter an den Transistoren VT1 und VT2.

Um den MK aufzuwecken, ist im Stationskreis ein Bewegungssensor HC-SR501 enthalten. Seine Aufgabe besteht darin, MK aus dem Schlafzustand zu bringen. Bei Auslösung sendet der Sensor ein Signal an den MK, der sich selbst aufweckt und die peripheren Sensoren (Chronometer, Luftdrucksensor, Feuchtigkeits- und Temperatursensor) mit VCC2-Strom versorgt. Der Schlüssel am Transistor VT7 sorgt für die Umkehrung des Bewegungssensorsignals zur Koordination mit dem MK. Mit dem Bewegungsschalter können Sie den Bewegungssensor deaktivieren, um den Akku weiter zu schonen. In diesem Fall kann ein alternativer Befehl zum Aufwecken des MK durch Drücken der Schaltfläche „Installieren“ gegeben werden.

Die Station wird über zwei alternative Arten von Quellen mit Strom versorgt: über drei AA-Batterien oder über den USB-Bus mit einem 5-Volt-Netzteil. Um zwischen den Stromquellen zu wechseln, müssen Sie den „Power“-Schalter auf eine der Positionen „USB“ oder „Batterie“ stellen. Bei Batteriebetrieb beträgt der Stromverbrauch der Station im Schlafmodus maximal 200 μA, was bei einer Batteriekapazität von 2000 mAh einem Dauerbetrieb von 10.000 Stunden (mehr als einem Jahr) entspricht.

Bei der Auswahl einer Netzwerkstromquelle ist zu berücksichtigen, dass der Spitzenstromverbrauch der Station (während der Messung und bei eingeschalteter Anzeige) 100 mA nicht überschreitet. Daher können Sie nahezu jedes Ladegerät verwenden.

Bei der Stromversorgung über einen USB-Bus ist es manchmal sinnvoll sicherzustellen, dass die Sensoren ständig Werte messen und die Daten auf dem Display anzeigen. Stellen Sie dazu den Schalter „Display“ auf die Position „Ein“. In diesem Fall wird der MK nicht in den Ruhezustand versetzt.

Leiterplatten.

Leiterplatten werden im Dip Trace-Programm entworfen. Sie bestehen aus einseitiger Glasfaserfolie. Die Position der Teile auf der Hauptplatine ist in der Abbildung dargestellt (Abbildung 4). In der Abbildung sind die Jumper auf der Montageseite durch farbige gestrichelte Linien hervorgehoben. Die Leiterplatte von der Gleisseite ist in der Abbildung dargestellt (Abbildung 5).

Figur 4.
Leiterplatte (Seitenansicht der Funkkomponenten).

Abbildung 5.
Leiterplatte (Ansicht von unten, spiegelbildlich).

Die Tasten und Schalter des Stationsbedienfelds sind auf einer separaten Leiterplatte installiert (Abbildung 6 und Abbildung 7).

Abbildung 6.
Leiterplatte des Control Panels (Draufsicht).

Abbildung 7.
Leiterplatte des Control Panels (Blick von den Gleisen).

Die Buchse zum Anschließen des USB-Kabels ist auf einer separaten, bei AliExpress gekauften Platine installiert (Abbildung 8).

Abbildung 8.
Platine mit USB-Buchse.

Installation.

Die Station ist im Gehäuse einer Universalbox für Kabelkanäle „Promrukav“ - IP42 montiert; 400V; Polystyrol GOST R 50827.1-2009 TU 3464-001-97341529-2012 Artikel 40-0460.

Auf der Vorderseite des Gehäuses befinden sich Fenster für das Display und den Bewegungssensor. Auf der Rückseite des Gehäuses befinden sich ein DHT11-Feuchtigkeits- und Temperatursensor sowie Tasten und Schalter für das Bedienfeld.

Batterie – drei AA-1,5-Volt-Zellen, jeweils in einer speziellen Halterung – einer „Krippe“ untergebracht.

Die Platzierung der Funkkomponenten auf der Leiterplatte ist in der Abbildung dargestellt (Abbildung 9).

Abbildung 9.
Aussehen der Platzierung der Teile auf der Platine.

Das Archiv zum Artikel „CTBH.rar“ enthält:

1. Ordner CTBH – Projektdateien in C in der Atmel Studio 7-Umgebung.
2. CTBH.dch – elektrischer Schaltplan im Dip Trace-Format.
3.CTBH.dip - Leiterplatte Geräte im Dip-Trace-Format.
4. CTBH_Buttons.dip – Leiterplatte des Bedienfelds im Dip-Trace-Format.
5. CTBH.hex – Bootdatei für MK.

Viel Glück bei Ihrer Kreativität und alles Gute!

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