Алтернативна метеорологична станция: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Друга метеорологична станция, да, но от друг вид!

Вече публикувах, вижте предишна статия, сонда, която измерва качеството на въздуха.

Описаната тук станция включва допълнения и модификации.

Добавени функции:

• Измерване на температура, влажност и атмосферно налягане (модул BME280).
• Измерване на количеството дъжд.

Промени от предишния проект:

• Измерване на напрежението на акумулатора.
• Компактен корпус, който обхваща всички елементи.
• Промени в електронната диаграма.

Напомняне за целите:

• Минимизирайте консумацията на енергия.
• Минимизирайте Wifi връзката. (30 секунди на всеки 30 минути).
• Запечатана среда.
• Автоматично зареждане на батерията.

Истинската особеност се крие в сондата, която измерва количеството дъжд. Той се основава на капацитивно измерване.

Стъпка 1: Принцип на измерване на капацитивно ниво

Принципът на измерване на капацитивно ниво се основава на промяната в капацитета на кондензатора. Монтажът се състои от метална тръба и изолиран метален прът, поставен в центъра на тръбата.

Пръчката и стената на тръбата образуват кондензатор, чийто капацитет зависи от количеството вода в тръбата: Вакуумната тръба има по -малък капацитет и с капацитет на водата ще се увеличи.

Електронно устройство измерва увеличаването на капацитета и генерира напрежение, пропорционално на нивото на водата.

Rq: Изолираният прът не преминава през водата.

Оценка на включените променливи

Приемната повърхност на фунията е приблизително 28 cm2 (4,3 кв. Инча). Тази на тръбата е около 9 см2 (1,4 кв. Инча). Съотношението на площта е около 3. Така че един сантиметър вода върху фунията ще запълни тръбата с 3 см. Това умножение осигурява по -добра точност. В случай на монтаж, измереният капацитет е около 100pF.

Калибриране:

След като монтажът приключи, ще преминем към калибрирането с измервателно стъкло. Ще продължим см по см на нивото на фунията. Ще настроим R8 и R13, за да калибрираме минималната и максималната стойност. (вижте следната диаграма)

Стъпка 2: Схема на монтиране на аналоговия индикатор за нивото на водата

Този модел е вдъхновен от сайта

Моностабилният е 555. Ширината на импулса на 555 е пропорционална на нивото на водата. R7 и C5 образуват нискочестотен филтър, за да изгладят DC стойността на импулсната верига.

Изместването на напрежението на изхода 555 се елиминира в диференциалния етап, образуван от четириядрен усилвател LM324.

Станцията, захранвана от 5V, е добавен преобразувател на напрежение, за да се произведе 12V. Това е за да се осигури оптимална работа на индикатора за ниво. Изходното напрежение се регулира, за да осигури максимум 3,7 V на входа на платката за управление.

Стъпка 3: Диаграма на кормилното оборудване

Устройството се управлява от мини контролер ESP8266 Wemos D1.

Поддържа нивата на батерията и водата:

Входът A0 поддържа до 3.3V. Използва се последователно за измерване на напрежения.

За батерията чрез активиране на GPIO2 порта (D4).

За нивото на водата чрез активиране на порта GPIO14 (D5). Активирането на този порт захранва капацитивния измервателен етап. Това е за ограничаване на консумацията на енергия.

Измерването на качеството на въздуха се извършва чрез захранване на модула от SDS011 GPIO15 (D8). Записът GPIO12 (D6) чете серийните данни. В същото време модулът BME280 се захранва. Комуникацията се осъществява чрез GPIO4 и GPIO5 (D1, D2) с цел възстановяване на температурата, влажността и атмосферното налягане.

Накрая соленоидният клапан, който ще източи тръбата в края на деня, се активира от GPIO13 (D7).

Контролерът е програмиран с EspEasy по следния код.

Стъпка 4: ESPEASY правило

на System#Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

нека, 1, 0

ендон

На System#Wake do

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

нека, 1, 0

ендон

на Wifi#Прекъснат do

ако [VAR#2] = 0

нека, 2, 1

нека, 3, 180

endif

ендон

на Wifi#Свързан do

// уведомявам 1, system_is_started

нека, 2, 0

нека, 3, 1800

ендон

На SDS011#PM10 направете

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=76&nvalue=0&svalue=%rssi%

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=63&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM10]

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=62&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM25]

ендон

On Rules#Timer = 1 do // Ниво на батерията

нека, 1, [TENS#A0]

нека, 1, [VAR#1]*0,004

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=60&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 2, 1 // изключете улавянето на напрежението на батерията

gpio, 14, 0 // включете улавянето на нивото на водата

timerSet, 2, 10

ендон

На Правила#Таймер = 2 do // ниво на водата

нека, 1, [TENS#A0]

нека, 1, [VAR#1] -60

ако %v1 %<0

нека, 1, 0

иначе

нека, 1, [VAR#1]*0,0625

endif

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=68&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 14, 1 // изключете улавянето на нивото на водата

timerSet, 3, 5

ендон

На Правила#Таймер = 3 do // прочистване на вода

ако %syshour %= 23 // 23h

ако %sysmin %> = 30 //> 30mn

уведомявам 1, изключване

gpio, 15, 0 // изключване на SDS

gpio, 13, 0 // включете дренажния вентил

timerSet, 4, 240

иначе

timerSet, 4, 5

endif

иначе

timerSet, 4, 5

endif

ендон

По Правила#Таймер = 4 do // е време за сън

gpio, 13, 1 // изключете дренажния вентил

дълбок сън, %v3 %

ендон

Стъпка 5: Подреждане на компоненти в PVC тръба

Капацитивната сонда, дори и да не е сложна, заслужава внимание, защото нейното завършване и нейното регулиране ще трябва да бъдат третирани.

Контролните платки и сондата SDS011 са монтирани на опора, за да се улесни въвеждането им в PVC тръбата.

Заключение:

Този монтаж, подобно на предишния, не представлява особена трудност за хората, които познават софтуера Domoticz и ESPEasy.

Той може ефективно да измерва

• Наличието на фини частици,
• Атмосферно налягане,
• Нивото на влажност,
• Температура,
• Височината на дъжда,

И това е близо до вашия дом.

Проектът идва и с технически идеи:

Контрол на мощността чрез тръстиково реле, PNP или MOSFET транзистор. Използването на GPIO2 и GPIO15. Използването на порт A0 чрез мултиплексиране. Програмиране (правило) на контролера ESP8266.

Проектът също е публикуван на https://dangasdiy.top/ (многоезичен)