Quyosh energiyali Wi -Fi ob -havo stantsiyasi V1.0: 19 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Bu yo'riqnomada men Wemos taxtasi bilan quyosh energiyali WiFi ob -havo stantsiyasini qanday qurishni ko'rsataman. Wemos D1 Mini Pro kichik form-faktorga ega va ulanish va qalqonlarning keng assortimenti uni ESP8266 SoC-ni dasturlashni tezda boshlash uchun ideal echimga aylantiradi. Bu narsalar Internetini (IoT) yaratishning arzon usuli va Arduino bilan mos keladi.

Siz mening yangi versiyamni ham ko'rishingiz mumkin- 3.0 ob-havo stantsiyasi.

Siz mening yangi versiyam-2.0 ob-havo stantsiyasini ham ko'rishingiz mumkin.

PCBWay -dan V2.0 tenglikni sotib olishingiz mumkin.

Siz mening barcha loyihalarimni https://www.opengreenenergy.com/ saytida topishingiz mumkin.

Yangi ob -havo stantsiyasi quyidagi xususiyatlarga ega:

1. Ob -havo stantsiyasi o'lchashi mumkin: harorat, namlik, barometrik bosim, balandlik

2. Siz yuqoridagi ob -havo parametrlarini Smartfon yoki Internet orqali kuzatishingiz mumkin (ThingSpeak.com)

3. Butun sxema quvvat manbai bilan birga 3D bosilgan korpus ichiga joylashtirilgan.

4. Qurilmaning diapazoni 3dBi tashqi antennasi yordamida yaxshilanadi. Bu taxminan 100 metr.

1 -qadam: ehtiyot qismlar va asboblar kerak

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 zaryadlovchi paneli (Amazon / Aliexpress)

3. Diod (Aliexpress)

4. BME 280 sensori (Aliexpress)

5. Quyosh paneli (Banggood)

6. teshilgan taxta (Banggood)

7. Vintli terminallar (Banggood)

8. tenglikni tenglashtirish (Banggood)

9. Li -ion batareyasi (Banggood)

10. AA batareya ushlagichi (Amazon)

11. 22 AWG sim (Amazon / Banggood)

12. Super elim (Amazon)

13. Kanal tasmasi (Amazon)

14. 3D bosma filament --PLA (GearBest)

Ishlatilgan asboblar:

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

2. Lehimlash temir (Amazon)

3. Yelimli qurol (Amazon)

4. Tel kesuvchi / striptizchi (Amazon)

2 -qadam: Elektr ta'minoti

Mening rejam - ob -havo stantsiyasini uzoqroq joyda (mening uyim) joylashtirish. Ob -havo stantsiyasini uzluksiz ishlatish uchun uzluksiz elektr ta'minoti bo'lishi kerak, aks holda tizim ishlamaydi. Zanjirni doimiy quvvat bilan ta'minlashning eng yaxshi usuli - bu batareyadan foydalanish. Ammo bir necha kundan keyin batareya sharbati tugaydi va u erga borib uni zaryad qilish juda qiyin ish. Shunday qilib, batareyalarni zaryad qilish va Wemos kartasini quvvatlantirish uchun quyoshdan zaryadsiz quyosh energiyasidan foydalanishga quyosh zaryadlovchi sxemasi taklif qilindi. Men kichikroq bo'lgani uchun 18650 batareyasi o'rniga 14450 Li-Ion batareyasini ishlatganman. Hajmi AA batareyasi bilan bir xil.

Batareya quyosh panelidan TP4056 zaryadlovchi moduli orqali quvvatlanadi. TP4056 moduli batareyadan himoya chipi bilan yoki himoya chipsiz keladi. Men batareyadan himoya chipini o'z ichiga olgan modulni sotib olishni maslahat beraman.

TP4056 batareya zaryadlovchi haqida

TP4056 moduli bitta hujayrali 3.7V 1 Ah yoki undan yuqori LiPo hujayralarini zaryad qilish uchun juda mos keladi. TP4056 IC va DW01 zaryadlovchini himoya qilish IC atrofida joylashgan bu modul 1000 mA zaryad oqimi beradi, keyin zaryadlash tugagandan so'ng uziladi. Bundan tashqari, batareya zo'riqishida 2,4 V dan pastga tushganda, IC himoya elementi yukni o'chirib qo'yadi, bu hujayrani kuchlanishdan himoya qiladi. Bundan tashqari, u haddan tashqari kuchlanish va teskari polaritli ulanishdan himoya qiladi.

3 -qadam: Ob -havo ma'lumotlarini o'lchash

Avvalgi kunlarda atrof -muhit harorati, namlik va barometrik bosim kabi ob -havo parametrlari alohida analog asboblar yordamida o'lchandi: termometr, gigrometr va barometr. Ammo bugungi kunda bozor atrof -muhitning turli parametrlarini o'lchash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan arzon va samarali raqamli sensorlar bilan to'lib toshgan. Eng yaxshi misollar - DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 va boshqalar.

Ushbu loyihada biz BMP 280 sensoridan foydalanamiz.

BMP 280:

BMP280 - barometrik bosim va haroratni aniq aniqlik bilan aniq o'lchaydigan murakkab sensor. BME280 - bu Bosch sensorlarining keyingi avlodi va BMP085/BMP180/BMP183 -ga yangilanish - past balandlikdagi shovqin 0,25 m va tez konversiya vaqti.

Sensorning afzalligi shundaki, u mikrokontroller bilan aloqa qilish uchun I2C yoki SPIdan foydalanishi mumkin. Oddiy simlarni ulash uchun men I2C versiyasini sotib olishni taklif qilaman.

4 -qadam: Tashqi antennadan foydalanish (3dBi)

Wemos D1 mini Pro taxtasida ichki keramik antenna va diapazonni yaxshilash uchun tashqi antennani ulash imkoniyati mavjud. Tashqi antennani ishlatishdan oldin, antenna signalini o'rnatilgan keramik antennadan tashqi rozetkaga yo'naltirishingiz kerak. Buni kichik sirt o'rnatish moslamasini (0603) nol Ohmli rezistorni (ba'zan bog'lanish deb ataladi) aylantirish orqali amalga oshirish mumkin.

Siz nol ohmli rezistorni aylantirish uchun Aleks Eames tomonidan tayyorlangan ushbu videoni ko'rishingiz mumkin.

Keyin antenna SMA ulagichini Wemos Pro mini antenna uyasiga joylashtiring.

5 -qadam: Sarlavhalarni lehimlang

Wemos modullari turli xil sarlavhalar bilan ta'minlangan, lekin siz uni sizning talabingizga muvofiq lehimlashingiz kerak.

Ushbu loyiha uchun, 1. Ikkita erkak sarlavhani Wemos D1 pro mini -platasiga lehimlang.

2. BMP 280 moduliga 4 pinli erkak boshini lehimlang.

Sarlavhalarni lehimlagandan so'ng, modul yuqoridagi rasmda ko'rsatilgandek ko'rinadi.

6 -qadam: Sarlavhalar va terminallarni qo'shish

Keyingi qadam, sarlavhalarni teshilgan taxtaga lehimlash.

1. Birinchidan, Wemos taxtasini teshilgan taxtaning ustiga qo'ying va oyoq izini belgilang. Keyin ikki qatorli ayol sarlavhalarini belgilangan joyga lehimlang.

2. Keyin rasmda ko'rsatilgandek 4 pinli ayol boshlarini lehimlang.

3. Batareyani ulash uchun lehim vintli terminallari.

7 -qadam: Zaryadlash panelini o'rnating:

Zaryadlash modulining orqa tomoniga kichik ikki tomonlama lentani yopishtiring va rasmda ko'rsatilgandek teshilgan taxtaga yopishtiring. O'rnatish paytida, taxtani lehim teshiklari teshilgan taxta teshiklari bilan mos keladigan tarzda tekislashga e'tibor berish kerak.

Quyosh paneli uchun terminal qo'shish

Zaryadlash kartasining mikro USB portining yonida vintli terminalni lehimlang.

Siz ushbu terminalni oldingi bosqichda lehimlashingiz mumkin.

8 -qadam: ulanish sxemasi

Birinchidan, men turli rangdagi simlarning kichik bo'laklarini kesib, har ikki uchidan ham izolyatsiyani olib tashladim.

Keyin simlarni yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan sxematik sxema bo'yicha lehimlayman.

Wemos -> BME 280

3.3 V - -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 ulanishi

Quyosh paneli terminali -> + va - mikro USB porti yonida

Batareya terminali -> B+ va B -

Wemosning 5V va GND -> Chiqish+ va chiqish -

Eslatma: Quyosh paneliga ulangan diod (sxemada ko'rsatilgan) shart emas, chunki TP4056 moduli kirishda o'rnatilgan diodga ega.

9 -qadam: korpusni loyihalash

Bu men uchun eng ko'p vaqt talab qiladigan qadam edi. Men korpusni loyihalash uchun taxminan 4 soat sarfladim. Men uni loyihalash uchun Autodesk Fusion 360 dan foydalandim. Korpus ikki qismdan iborat: asosiy korpus va old qopqoq

Asosiy korpus, asosan, barcha komponentlarga mos kelish uchun yaratilgan. U quyidagi komponentlarni o'z ichiga olishi mumkin

1. 50x70 mm elektron platalar

2. AA batareyasi ushlagichi

3. 85,5 x 58,5 x 3 mm Quyosh paneli

4. 3dBi tashqi antenna

Thingiverse -dan.stl fayllarini yuklab oling

10 -qadam: 3D bosib chiqarish

Dizayn tugagandan so'ng, korpusni 3D bosib chiqarish vaqti keldi. Fusion 360 -da siz kesuvchi dastur yordamida modelni kesishingiz va bo'laklarga bosishingiz mumkin. Men modelni kesish uchun Cura -dan foydalandim.

Tananing barcha qismlarini chop etish uchun men Anet A8 3D printeridan va 1,75 mm yashil PLAdan foydalanardim. Asosiy korpusni bosib chiqarish uchun taxminan 11 soat, old qopqog'ini chop etish uchun esa 4 soat kerak bo'ldi.

Men sizga boshqa printerdan foydalanishni tavsiya qilaman - bu Creality CR - 10. Endi CR -10 mini versiyasi ham mavjud. Creality printerlari eng sevimli 3D printerlaridan biri.

Men 3D dizaynda yangi bo'lganim uchun dizaynim optimistik emas edi. Ishonchim komilki, bu muhofazani kamroq material yordamida bajarish mumkin (chop etish vaqti kamroq). Keyinchalik dizaynni yaxshilashga harakat qilaman.

Mening sozlamalarim:

Bosib chiqarish tezligi: 40 mm/s

Qatlam balandligi: 0,2

To'ldirish zichligi: 15%

Ekstruder harorati: 195 daraja

To'shak harorati: 55 daraja

11 -qadam: Quyosh paneli va batareyasini o'rnatish

Musbat terminalga 22 AWG qizil simni va quyosh panelining salbiy terminaliga lehimlang.

Ikkita simni asosiy korpus tomining teshiklariga joylashtiring.

Quyosh panelini mahkamlash uchun super elimdan foydalaning va uni to'g'ri yopishtirish uchun biroz bosib turing.

Issiq elim yordamida teshiklarni ichkaridan mahkamlang.

Keyin batareya ushlagichini korpusning pastki qismidagi uyaga joylashtiring.

12 -qadam: antennani o'rnatish

SMA ulagichidagi yong'oq va yuvish vositalarini burab qo'ying.

SMA ulagichini korpusdagi teshiklarga joylashtiring. Yuqoridagi rasmga qarang.

Keyin yuvgichlar bilan birga nonni torting.

Endi antennani SMA ulagichi bilan to'g'ri moslashtirish orqali o'rnating.

13 -qadam: O'chirish kartasini o'rnatish

Tortishuvlarni elektron kartaning 4 burchagiga o'rnating.

Korpusning 4 uyasiga super elim surting. Yuqoridagi rasmga qarang.

Keyin qarama -qarshilikni 4 uyasi bilan tekislang va joylashtiring. quritishga bir oz qoldiring.

14 -qadam: Old panelni yoping

Old panelni bosib chiqargandan so'ng, u asosiy korpusga to'liq mos kelmasligi mumkin, agar shunday bo'lsa, uni yon tomondan qumli qog'oz bilan silliqlang.

Old qopqoqni asosiy korpusdagi uyalarga suring.

Uni mustahkamlash uchun pastda yopishqoq lentani ishlating.

15 -qadam: Dasturlash

Wemos D1 -ni Arduino kutubxonasida ishlatish uchun Arduino IDE -ni ESP8266 boshqaruv paneli yordamida ishlatishingiz kerak bo'ladi. Agar siz hali buni qilmagan bo'lsangiz, Sparkfun -ning ushbu qo'llanmasidan foydalanib, Arduino IDE -ga ESP8266 Board qo'llab -quvvatlashini osongina o'rnatishingiz mumkin.

Quyidagi sozlamalar afzalroqdir:

PU chastotasi: 80 MGts 160 MGts

Flash hajmi: 4M (3M SPIFFS) - 3M Fayl tizimining o'lchami 4M (1M SPIFFS) - 1M Fayl tizimining o'lchami

Yuklash tezligi: 921600 bps

Blynk ilovasi uchun Arduino kodi:

Uyqu rejimi:

ESP8266 - bu juda kuchli quvvatga ega qurilma. Agar siz loyihangiz batareyadan bir necha soatdan ko'proq vaqt davomida zaryadsizlanishini xohlasangiz, sizda ikkita variant bor:

1. Katta batareyani oling

2. Narsani aql bilan uxlatib qo'ying.

Eng yaxshi variant - bu ikkinchi variant. Chuqur uyqu funksiyasidan foydalanishdan oldin, Wemos D0 pinini Reset piniga ulash lozim.

Kredit: Buni Instructables foydalanuvchilardan biri "tim Rowledge" taklif qilgan.

Quvvatni tejashning qo'shimcha variantlari:

Wemos D1 Mini -da kichik diodli LED bor, u taxta quvvat olganda yonadi. Bu juda ko'p quvvat sarflaydi. Shunday qilib, faqat LEDni taxtadan qisqich bilan tortib oling. Bu uyqu oqimini keskin pasaytiradi.

Endi qurilma bitta Li-Ion batareyasi bilan uzoq vaqt ishlashi mumkin.

#BLYNK_PRINT Serialini aniqlang // Bosib chiqarishni o'chirish va joyni tejash uchun buni sharhlang #o'z ichiga #include

#clude "Seeed_BME280.h" #BME280 bme280 ni o'z ichiga oladi; // Siz Blynk ilovasida avtorizatsiya tokenini olishingiz kerak. // Loyiha sozlamalariga o'ting (yong'oq belgisi). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // Sizning WiFi hisob ma'lumotingiz. // Ochiq tarmoqlar uchun parolni "" ga o'rnating. 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 ("Qurilma xatosi!"); }} void loop () {Blynk.run (); // olish va bosib chiqarish harorati float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Harorat:"); Serial.print (temp); Serial.println ("C"); // Selsiy uchun birlik, chunki asl arduino Blynk.virtualWrite (0, temp) tezkor belgilarini qo'llab -quvvatlamaydi; // virtual pin 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // virtual pin 4 // atmosfera bosimi ma'lumotlarini olish va chop etish float bosimi = bme280.getPressure (); // Pa floatdagi bosim p = bosim/100,0; // hPa bosim Serial.print ("Bosim:"); Ketma -ket chop etish (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // virtual pin 1 // balandlik ma'lumotlarini olish va chop etish balandligi = bme280.calcAltitude (bosim); Serial.print ("Balandlik:"); Ketma -ket chop etish (balandlik); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, balandlik); // virtual pin 2 // namlik ma'lumotlarini olish va chop etish namlik namligi = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Namlik:"); Ketma -ket bosma (namlik); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, namlik); // virtual pin 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // chuqur uyqu vaqti mikrosaniyalarda aniqlanadi. }

16 -qadam: Blynk ilovasi va kutubxonasini o'rnating

Blynk - bu Arduino, Rasberry, Intel Edison va boshqa qo'shimcha qurilmalarni to'liq boshqarish imkonini beruvchi dastur. Bu Android va iPhone bilan mos keladi. Hozir Blynk ilovasi bepul.

Siz ilovani quyidagi havoladan yuklab olishingiz mumkin

1. Android uchun

2. Iphone uchun

Ilovani yuklab olgandan so'ng uni smartfonga o'rnating.

Keyin kutubxonani Arduino IDE -ga import qilishingiz kerak.

Kutubxonani yuklab oling

Ilovani birinchi marta ishga tushirganingizda, elektron pochta manzili va parolni kiritish uchun tizimga kirishingiz kerak. Yangi loyiha yaratish uchun ekranning yuqori o'ng burchagidagi "+" belgisini bosing. Keyin nom bering.

"ESP8266" maqsadli uskunasini tanlang, so'ng o'zingizga avtorizatsiya tokenini yuborish uchun "Elektron pochta" ni bosing-bu sizga kodda kerak bo'ladi.

17 -qadam: boshqaruv panelini yarating

Boshqaruv paneli turli xil vidjetlardan iborat. Vidjetlarni qo'shish uchun quyidagi amallarni bajaring:

Boshqaruv panelining asosiy ekraniga kirish uchun "Yaratish" tugmasini bosing.

"Vidjet qutisi" ni olish uchun yana "+" tugmasini bosing.

Keyin 4 o'lchagichni torting.

Grafiklarni bosing, yuqorida ko'rsatilgandek sozlash menyusi ochiladi.

Siz "Harorat" nomini o'zgartirishingiz kerak, Virtual Pin V1 -ni tanlang, so'ngra diapazonni 0 -50dan o'zgartiring. Xuddi shunday, boshqa parametrlar uchun ham qiling.

Nihoyat, grafikni torting va o'lchagich sozlamalarida bo'lgani kabi takrorlang. Boshqaruv panelidagi oxirgi rasm yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan.

Rangni Ismning o'ng tomonidagi doira belgisini bosish orqali ham o'zgartirish mumkin.

18 -qadam: Sensor ma'lumotlarini ThingSpeak -ga yuklash

Birinchidan, ThingSpeak -da hisob yarating.

Keyin ThingSpeak hisob qaydnomangizda yangi kanal yarating. Yangi kanalni qanday yaratishni toping

1 -maydonni harorat, 2 -maydonni namlik va 3 -maydonni bosim sifatida to'ldiring.

ThingSpeak hisob qaydnomangizda "Kanal" va keyin "Mening kanalim" -ni tanlang.

Kanal nomini bosing.

"API kalitlari" yorlig'ini bosing va "API kalitini yozish" ni nusxalash.

Solar_Weather_Station_ThingSpeak kodini oching. Keyin SSID va parolingizni yozing.

"WRITE API" ni nusxa ko'chirilgan "API yozish kaliti" bilan almashtiring.

Kerakli kutubxona: BME280

Kredit: bu kod men tomonidan yozilmagan. Men buni plukalar tomonidan YouTube videosida berilgan havoladan oldim.

19 -qadam: Yakuniy test

Qurilmani quyosh nuri tushadigan joyga qo'ying, TP 4056 zaryadlovchi modulidagi qizil chiroq yonadi.

1. Blynk App Monitoring:

Blynk loyihasini oching. Agar hamma narsa tartibda bo'lsa, siz o'lchagichning ishlashini ko'rasiz va grafik harorat ma'lumotlarini chizishni boshlaydi.

2. ThingSpeak monitoringi:

Birinchidan, Thingspeak Chanel -ni oching.

Ma'lumot jadvallarini ko'rish uchun "Xususiy ko'rish" yoki "Umumiy ko'rish" yorlig'iga o'ting.

Mening ko'rsatmalarni o'qiganingiz uchun tashakkur.

Agar sizga mening loyiham yoqsa, baham ko'rishni unutmang.

2017 yilgi mikrokontrolderlar tanlovining birinchi sovrini