Alternativní meteorologická stanice: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Ano, další meteorologická stanice, ale jiného druhu!

Již jsem publikoval, viz předchozí článek, sondu, která měří kvalitu ovzduší.

Zde popsaná stanice obsahuje dodatky a úpravy.

Přidané funkce:

• Měření teploty, vlhkosti a atmosférického tlaku (modul BME280).
• Měření množství deště.

Změny oproti předchozímu projektu:

• Měření napětí baterie.
• Kompaktní pouzdro, které zahrnuje všechny prvky.
• Změny v elektronickém diagramu.

Připomenutí cílů:

• Minimalizujte spotřebu energie.
• Minimalizujte připojení Wifi. (30 s každých 30 minut).
• Utěsněné prostředí.
• Automatické nabíjení baterie.

Skutečná zvláštnost spočívá v sondě, která měří množství deště. Je založen na kapacitním měření.

Krok 1: Princip kapacitního měření hladiny

Princip kapacitního měření hladiny je založen na kolísání kapacity kondenzátoru. Sestava se skládá z kovové trubky a izolované kovové tyče umístěné ve středu trubky.

Tyč a stěna trubice tvoří kondenzátor, jehož kapacita závisí na množství vody v trubici: Vakuová trubice má nižší kapacitu a vodní kapacita se zvýší.

Elektronické zařízení měří nárůst kapacity a generuje napětí úměrné hladině vody.

Rq: Izolovaný prut neprochází vodou žádný proud.

Vyhodnocení zahrnutých proměnných

Přijímací plocha trychtýře je přibližně 28 cm2 (4,3 čtverečních palců). Trubice má asi 9 cm2 (1,4 sq in). Poměr ploch je asi 3. Takže centimetr vody na trychtýři naplní zkumavku 3 cm Toto násobení poskytuje lepší přesnost. V případě naší montáže je naměřená kapacita asi 100 pF.

Kalibrace:

Jakmile je montáž dokončena, přistoupíme ke kalibraci odměrkou. Na úrovni trychtýře budeme postupovat cm po cm. Upravíme R8 a R13 pro kalibraci minimální a maximální hodnoty. (viz následující diagram)

Krok 2: Schéma montáže analogového indikátoru hladiny vody

Tento vzor je inspirován webem

Monostabilní je 555. Šířka pulzu 555 je úměrná hladině vody. R7 a C5 tvoří nízkoprůchodový filtr pro vyhlazení stejnosměrné hodnoty sledu pulzů.

Offset napětí na výstupu 555 je eliminován v diferenciálním stupni tvořeném čtyřnásobným zesilovačem LM324.

Stanice je napájena 5V a byl přidán měnič napětí pro výrobu 12V. To má zajistit optimální provoz indikátoru hladiny. Výstupní napětí je upraveno tak, aby na vstupu řídicí desky poskytovalo maximum 3,7 V.

Krok 3: Schéma řídicího zařízení

Zařízení je ovládáno mini ovladačem ESP8266 Wemos D1.

Podporuje stav baterie a vody:

Vstup A0 podporuje až 3,3V. Používá se střídavě k měření napětí.

Pro baterii aktivací portu GPIO2 (D4).

Pro hladinu vody aktivací portu GPIO14 (D5). Aktivace tohoto portu napájí kapacitní měřicí stupeň. To má omezit spotřebu energie.

Měření kvality vzduchu se provádí napájením modulu SDS011 GPIO15 (D8). Položka GPIO12 (D6) čte sériová data. Současně je modul BME280 pod napětím. Komunikace probíhá pomocí GPIO4 a GPIO5 (D1, D2) za účelem obnovení teploty, vlhkosti a atmosférického tlaku.

Nakonec je elektromagnetický ventil, který na konci dne vypustí potrubí, aktivován GPIO13 (D7).

Řídicí jednotka je naprogramována pomocí programu EspEasy pomocí následujícího kódu.

Krok 4: Pravidlo ESPEASY

na System#Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

TimerSet, 1, 20

nechť, 1, 0

endon

Na System#Wake do

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

TimerSet, 1, 20

nechť, 1, 0

endon

na Wifi#Odpojeno dělat

pokud [VAR#2] = 0

nechť, 2, 1

nechť, 3, 180

endif

endon

na Wifi#Připojeno do

// upozornění 1, system_is_started

nechť, 2, 0

dejme tomu, 3, 1800

endon

Na SDS011#PM10 do

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]

endon

Podle pravidel#Časovač = 1 do // Úroveň baterie

let, 1, [TENS#A0]

nechť, 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 // vypněte snímání napětí baterie

gpio, 14, 0 // zapne snímání vodní hladiny

časový spínač, 2, 10

endon

Na pravidlech#Časovač = 2 do // vodní hladina

let, 1, [TENS#A0]

nechť, 1, [VAR#1] -60

pokud %v1 %<0

nechť, 1, 0

jiný

nechť, 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 // vypnout snímání hladiny vody

Timer Set, 3, 5

endon

Na pravidlech#Časovač = 3 do // čištění vody

pokud %syshour %= 23 // 23h

pokud %sysmin %> = 30 //> 30 mil

oznámit 1, ekologické

gpio, 15, 0 // vypnout SDS

gpio, 13, 0 // zapněte vypouštěcí ventil

Timer Set, 4, 240

jiný

TimerSet, 4, 5

endif

jiný

TimerSet, 4, 5

endif

endon

Podle pravidel#Časovač = 4 do // je čas spát

gpio, 13, 1 // vypněte vypouštěcí ventil

hluboký spánek, %v3 %

endon

Krok 5: Uspořádání součástí v PVC trubce

Kapacitní sonda, i když není složitá, si zaslouží pozornost, protože její povrch a její nastavení bude muset být ošetřeno.

Řídicí desky a sonda SDS011 jsou namontovány na podpěře, aby se usnadnilo jejich zavedení do PVC trubky.

Závěr:

Tato sestava, stejně jako předchozí, nepředstavuje žádné zvláštní potíže pro lidi se znalostí softwaru Domoticz a ESPEasy.

Může efektivně měřit

• Přítomnost jemných částic,
• Atmosférický tlak,
• Úroveň vlhkosti,
• Teplota,
• Výška deště,

A to blízko vašeho domova.

Projekt také přichází s technickými nápady:

Řízení výkonu jazýčkovým relé, tranzistorem PNP nebo MOSFET. Použití GPIO2 a GPIO15. Použití portu A0 multiplexováním. Programování (pravidlo) ovladače ESP8266.

Projekt také zveřejněn na https://dangasdiy.top/ (vícejazyčný)