Od dawna interesowały mnie pomiary warunków meteorologicznych w mojej miejscowości, pierwsza stacja meteorologiczna, którą zbudowałem około roku 2010, wykonana była na mikrokontrolerze Atmega32. Do komunikacji z światem wykorzystywała moduł LAN Wiznet 7010a. Stacja ta była oprogramowana w języku BASCOM. Projekt który chcę zaprezentować dzisiaj działa już od roku 2018 i został oprogramowany w środowisku Arduino. Stacja została podzielona na 2 moduły, pierwszy pomiarowy oparty jest na klonie Arduino Nano oraz drugi odbiorczy którego sercem jest ESP8266 NodeMCU v3, służy on również do wyświetlania aktualnych pomiarów na wyświetlaczu LED dot matrix o wymiarach 8x56 punktów.
Na pracach stolarskich się nie będziemy skupiać napiszę tylko że klatka meteorologiczna została wykonana z drewna sosnowego i umieszczona na wysokości 2 m.
Moduł Pomiarowy
Czujniki jakie zastosowałem to dwie sztuki DS18B20 pierwszy zajmuje się pomiarem temperatury przy gruncie na wysokości 5cm, drugi pełni rolę zapasowego czujnika temperatury na wypadek uszkodzenia się głównego czujnika BME280. Do pomiaru prędkości wiatru wykorzystuję wiatromierz firmy Maplin na jeden obrót wiatromierza przypadają 2 impulsy z kontaktronu który jest w nim zamontowany, producent dostarcza również odpowiedni wzór według którego można obliczyć rpm oraz prędkość wiatru w km/h.
Dane mierzone przez wiatromierz możemy podzielić na dwie wartości, pierwsza to chwilowa prędkość, druga prędkość w porywach, aby uśrednić wartości mierzone program zlicza impulsy z 5s a następnie dokonuje odpowiednich obliczeń. Zebrane dane przesyłane są do drugiego urządzenia poprzez moduły radiowe które działają na częstotliwości 433,92 MHz. W tym celu zastosowana została biblioteka RCSwitch. Każda mierzona wartość jest wysyłana jako osobna transmisja. aby rozróżnić pomiary z konkretnych czujników mierzona wartość mnożona jest przez 100 a następnie dodawana jest liczba 100 000 dla pierwszego czujnika, 200 000 dla drugiego itd. Przykład kodu który realizuje tę funkcję poniżej:
// temperatura sensor BME
codetosend = temp * 100 + (1 * 100000); mySwitch.send(codetosend, 24);
// wilgotnosc sensor BME
codetosend = hum * 100 + (2 * 100000); mySwitch.send(codetosend, 24);
Moduł Wewnętrzny
Obudowa, która idealnie nadawała się do implementacji wewnętrznego modułu pochodzi z tunera IPTV Motorola VIP1910-9. Przedni panel został wykonany z ciemnego półprzepuszczalnego plastiku który idealnie nadaje się do umieszczenia w nim wyświetlacza. Sercem urządzenia jest układ ESP8266. "Moduł wewnętrzny" został również wyposażony w czujnik temperatury oraz wilgotności DHT22, dodatkowo w celu prezentacji zmierzonych wartości dołączone zostało 7 szt. modułów wyświetlacza LED dot matrix z układem MAX7219. Do obsługi tej matrycy zastosowałem bibliotekę Max72xxPanel.h która współpracuje z biblioteką Adafruit_GFX.h w ten sposób nie byłem zmuszony implementować do rozwiązania własnych czcionek.
Matryca ta oprócz modułowej konstrukcji umożliwia również sterowaniem jasnością podświetlania, w tym celu aby uprzyjemnić użytkowanie w porach nocnych odbiornik został wyposażony w fotorezystor dzięki któremu potrafi określić natężenie oświetlenia otoczenia i odpowiednie ustawienie podświetlenia. Na wyświetlaczu w pierwszej kolejności wyświetlam aktualną godzinę oraz temperaturę wewnątrz pomieszczenia oraz wilgotność, po około jednej minucie wyświetlane są informacje odczytane z stacji meteo czyli temperatura wilgotność i ciśnienie, postanowiłem nie wyświetlać tutaj informacji dotyczących prędkości wiatru oraz temperatury przy gruncie. Decyzję tą podjąłem na podstawie użytkowania innego podobnego rozwiązania, akurat jak chcemy odczytać godzinę to wyświetlane są inne informacje. Dodatkowo w godzinach nocnych, które zostały ustawione w sztywnych ramach czasowych między 21:00 a 7:00 informacje odczytane z stacji meteo zostały okrojone tylko do temperatury.
W projekcie zostały zastosowane 2 rodzaje animacji pierwsza z nich, przesuwa tekst z prawej strony wyświetlacza na lewą, z możliwością zatrzymania
w interesujących momentach. Drugi rodzaj to pionowa animacja. Mikrokontroler również poprzez protokół NTP i bibliotekę time.h pobiera aktualną godzinę i datę.
Za odbiór danych z pierwszego układu odpowiedzialny jest moduł radiowy którego obsługą tak jak w poprzednim module zajmuje się biblioteka RCswitch. Poniżej fragment programu który demonstruje w jaki sposób odbierane i dekodowane są dane:
rc = mySwitch.getReceivedValue();
// czujnik temperatury powietrza BME280
if (abs(rc)>=50000&& abs(rc)<150000)
{
rc=(rc-100000)/100;
if (rc > -50 and rc < 60)
{
temp1 = rc;
Serial.print("Czujnik BME280 - temperatura: \t");
Serial.println(rc);
matrix.drawPixel(55,0,1);
matrix.write();
}
}
// czujnik wilgotności BME280
if (abs(rc)>=150000 && abs(rc)<250000)
{
rc=(rc-200000)/100;
if (rc > 5 and rc <= 100)
{
hum = rc;
Serial.print("Czujnik BME280 - wilgotnowsc: \t");
Serial.println(rc);
matrix.drawPixel(55,1,1);
matrix.write();
}
}
Dzięki zastosowaniu zewnętrznej anteny oraz odbiornika opartego na superheterodynie, zasięg w otwartym terenie to około 250 m.
Po odebraniu danych z pierwszego układu poprzez moduł radiowy następuje przekazanie ich do serwera z systemem Domoticz. Domoticz to bardzo lekki system automatyki domowej, który pozwala monitorować i konfigurować różne urządzenia, przełączniki, czujniki takie jak temperatura, opady deszczu, wiatr, promieniowanie ultrafioletowe (UV), zużycie energii elektrycznej, zużycie gazu, zużycie wody i wiele więcej. Wykresy dostępne są również na stronie www http://meteo.palowice.net
Poniżej film z działania odbiornika, smużenie animacji które występuje na filmiku ludzie oko nie rejestruje.
Gdyby kogoś interesował kod to również zamieszczam:
meteo.zip
Witam, Zgłaszam projekt DIY do akcji rabatowej
