Сегодня, чтобы собрать рабочий прототип базовой домашней метеостанции не нужно обладать сильными навыками программирования (в нашем случае и подавно) или схемотехники. Достаточно умения «гуглить» и толики желания сделать что-то своими руками. В этом материале я расскажу и покажу, как за вечер собрать домашнюю метеостанцию с подключением к сети. Базовый бюджет - всего 10 долларов.
Текст может содержать и наверняка содержит грамматические, орфографические, пунктуационные и другие виды ошибок, включая смысловые. Я всячески прошу читателей указывать на эти ошибки и поправлять меня посредством личных сообщений.
Базовый набор комплектующих
Основой нашего будущего устройства является отладочная плата NodeMCU на базе модуля ESP8266. Я взял ее на , но при желании вы можете поискать оную и на других площадках.
Для соединения модулей можно использовать ($0.9) или беспаечную с набором соединительных проводов ($3.74).
Подключение и настройка
Несмотря на доступные 4 вывода, подключается наш датчик всего по 3 проводам: питание +5В (1 вывод), земля (4) и линия передачи данных (2). Питание для датчика берем либо с пина VUSB, либо с 3V, если первого на вашей плате не оказалось. Линию данных подключаем к порту GPIO14 (пин D5).
Напомню, что навыков программирования в нашем случае не нужно абсолютно никаких. Прошивку для модуля будем генерировать с помощью сайта , автором которого является Максим Малкин, также известный по проекту домашней автоматизации . Для начала попросту регистрируемся на WIFi-IoT и подтверждаем почту.
Перед сборкой прошивки необходимо подготовить приобретенный модуль к работе и очистить его от возможного предустановленного китайского ПО. Для этого нам понадобится рабочий USB-microUSB кабель и компьютер или виртуальная машина с Windows. После регистрации на сайте вы попадете на англоязычную страницу " " с пояснениями по подготовке модуля к работе. Скачивайте файлы с ПО из первых двух пунктов инструкции.
Теоретически, после подключения модуля к компьютеру, Windows должна сама отыскать драйвера и установить их. На случай, если этого не произойдет, попробуйте идентифицировать на плате микросхему (отличается большим количеством «ножек») возле microUSB порта. Вероятнее всего это будут или (драйвера к ним доступны по ссылкам).
После установки драйверов повторно подключаем нашу плату к компьютеру и запускаем программу NodeMCU Flasher, которую скачали ранее. В выпадающим списке выбираем присвоенный нашему устройству COM-порт. Скорее всего он будет один, в противном случае его номер можно уточнить в диспетчере устройств Windows. Во вкладке Config указываем расположение загруженного ранее blank-файла с расширением.bin.
После данных манипуляций модуль готов к загрузке прошивки, которую нам еще предстоит скомпоновать. Идем в и отмечаем необходимые нам пункты:
- «DHT22» - это наш датчик температуры и влажности;
- «Время и NTP» - для отображения времени в веб-интерфейсе;
- «Настройки по умолчанию». Нажимаем шестеренку возле этого пункта и вводим логин и пароль от точки доступа, к которой будет подключен модуль. Остальные пункты пока не трогаем.
Нажимаем клавишу «Скомпилировать» внизу страницы и на выходе получаем готовое к установке ПО. Скачиваем одним файлом.
Далее повторяется процесс с прошивкой blank-файла, только вместо него выбираем уже загруженную на компьютер прошивку. После завершения процесса полностью перезагружаем модуль (отключаем и подключаем заново USB-кабель) и отправляемся в админ-панель роутера в поисках модуля. Так как мы не использовали предварительное присвоение статического IP, роутер должен сам выдать ему адрес. Напомню, что админ-панель обычно находится по адресу 192.168.0.1 или 192.168.1.1. Моему модулю роутер выдал адрес 192.168.1.142. После перехода по этому IP попадаем в веб-интерфейс нашей метеостанции. Предварительно необходимо будет ввести стандартный логин «esp8266» и пароль «0000» во всплывающем окне.
Теперь нужно указать модулю к какому порту подключен датчик, чтобы первый смог считывать его показания. Делается это на странице «Hardware». Соответствующей отметкой активируем первый датчик, а в строке GPIO указываем 14-й порт. Произойдет инициализация и на главной странице интерфейса появится отображение температуры и влажности. Ура!
 |  |
Напоследок не забудьте на странице «Main» изменить пароль для входа в систему и часовой пояс для отображения времени. Также необходимо перевести модуль на статический IP-адрес (кнопка внизу страницы), чтобы после перезагрузки роутера ваша метеостанция не «потерялась». Если разбираетесь в настройках своего роутера, то лучше сделать бессрочную аренду IP-адреса для модуля, вместо установки статического IP.
Прототип готов, теперь перейдя по установленному IP-адресу можно посмотреть температуру и влажность в месте, где вы установили датчик.
Подключение метеостанции к сервису метрик Thingspeak.com
Но просто смотреть температуру не интересно. Необходима визуализация данных, чтобы можно было проследить какие-то тенденции в изменении показаний. Для этого регистрируемся в сервисе метрик и в своем профиле создаем новый канал.
На открывшееся странице заполняем название канала, отмечаем первых два поля field и записываем туда значения «temp» (первое поле) и «humidity / temp» (второе).
Теперь снова займемся модулем. В конструкторе прошивок в дополнение ко всем предыдущим отметкам добавляем «Thingspeak.com», компилируем прошивку и прошиваем по аналогии. К сожалению, все настройки на модуле придётся произвести заново, т.к. OTA-обновления с сохранением оных доступны только в платной версии ПО (цена вопроса всего 100 рублей на модуль).
Возвращаемся на страницу созданного нами канала в сервисе и открываем вкладку «Api Keys». Нам понадобится код из поля «Write Api Key». Его нужно скопировать и вставить в соответствующее поле на странице «Servers» в веб-интерфейсе нашей метеостанции, предварительно не забыв установить отметку на «Enable send.».
Показания будут отправляться каждые 5 минут. А выглядеть это в итоге будет следующим образом:
Внешний вид графиков поддается редактированию, так что вы вольны творить! :)
Итоги
Наверное кто-то спросит: «Почему итоговый результат отличается от представленного на приведенной выше и заглавной картинках?». Как минимум потому, что информации в этом материале новичкам в теме точно хватит на вечер-другой, а подключение дисплея и барометра потребуют наличия базовых навыков пайки и соответствующего оборудования. Если вы заинтересованы в дальнейшем совершенствовании метеостанции и моих заметках по этой теме, то обязательно напишите об этом в комментариях. Советую также периодически заглядывать в , где, возможно, материалы по данной тематике будут появляться раньше.
- Эта "метеостанция своими руками" предназначена для работы в походных условиях, а не внутри и снаружи помещения, как сказано вначале статьи. Батарейки, собственный экран. Гораздо проще и удобней было бы использовать для этого ноутбук.
- Не могу скачать прошивки:(Можете запостить в другом месте? или замылить на allmail@ mail.ru
- Довольно все замудренно и дороговато.
- Согласен, что замудренно, но полюбому получается сопостовимо (по деньгам) с китайскими погодниками, а устройство рекомендую рассматривать как один из "кубиков" умного дома, чуточку поправив прошивку данные можно передавать по RS232 например на ПК используемый как фоторамка-центр управления дома или КПК.
- К стати прошива и исходники нормально скачиваются с англоязычной странички проекта
- Смутно представляю, для чего такая сложность в быту. Самая крутая станция не даст прогноза сравнимого с тем, что дает космическая съемка. Разве что - в походах в такую глушь, где нет ни мобильного ни радио-интернета. И то врядли: все серьезные компании, у которых жизнь может от погоды зависеть, (планеристы, альпинисты) имеют спутниковый навигатор, а значит - и выход на прогноз.
- Так это устройство не дает прогноза, а выводит на экран текущие значения параметров погоды. И основное назначение ее не походное, а, к примеру, измерение параметров в теплице и передача ее в дом. Кстати, начало статьи можно перевести и следующим образом: "Погодная станция с измерением давления, относительной влажности, внутренним и отдаленным наружным измерением температуры" , где не говорится о помещении.
- Схема немного мудреная, но интересная и найдет применение в быту и производстве, для отслеживания параметров помещений, для автоматизации каких-либо процессов.
- Доброе время суток! Укого есть скачанные файлы печатки и прошивки, скиньте, пожалуйста форум,или на [email protected] . Заранее благодарен!
- Ну,если,ни у кого нет файлов прошивки и печатной платы, то скажите - какой КРЕТИН удалил все ети файлы?
- Советую успокоиться, такое ощущение, что весь мир Вам по гроб чем-то обязан. См. страницу первоисточника http://www.elxproject.com/elx/news.php?readmore=36
- У меня уже года два такая с беспроводным датчиком температуры и влажности.
- Да нет, никто мне ничем не обязан. За резкость,конечно, извиняюсь - просто был я по етой ссылке.Такое впечатление по етой ссылке создалось,что я, просто категорически обязан зарегиться в Face Book, а ето "сильно" раздражает.Скачать не получилось. Просьба - если укого есть, скачанный архивчик - скинте,пожалуйста, если не трудно, на форум. Заранее благодарю. P.S Я так думаю, форумы,кроме основной функции, так же существуюти для того,что бы избавлять людей от подобного геморроя - просмотра дибильной рекламы и принудительной регистрации в соцсетях и.т.д
- Пожалуйста, архив во вложении. Схемы, печатки, исходники, прошивки. Не стоит принимать "близко к сердцу", но на будущее вам - не стоит сразу ругаться и возмущаться. Я, как и многие форумчане, прекрасно понимают, что вам нужна какая-то инфа, файлы, схемы и возможно даже очень срочно нужны, но не всегда вы это получаете моментально. Я видел вашу просьбу в сообщении от 28.07.2013, но ответить или чем-то помочь до сегодня не мог (может и других пользователь форума похожая ситуация) Если бы админ быстренько не вмешался, то возможно, что в ваш адрес посыпались бы высказывания и слова "определенной направленности", а дальше "цепная реакция" с ругней, и в итоге обсуждение (тема) разрастается не по делу и остается очень плохое мнение о форуме в целом... Удачи! Если чего, спрашивайте, поможем чем сможем!
- Добрый день VADZZ! Благодарю за архивчик!
Температурные датчики применяются в составе охранных сигнализаций или систем типа "Умный дом". Основная их функция – контроль температуры в помещении. Купить GSM датчик температуры следует тогда, когда появляется необходимость сбора информации и отправки ее на центральный прибор сигнализации. В системах "Умный дом" прибор позволяет узнавать информацию о климате внутри помещения, что влияет на автоматическое включения или выключения электроприборов. GSM-контроль помещения, неотъемлемой частью которого является сигнализация с термодатчиками, позволяет максимально эффективно экономить время и деньги владельца. Достаточно приобрести и установить SIM-карту, и подключить датчик к электрической розетке.
Для чего нужны GSM термометры?
- Для удаленного управления всеми типами нагревательных приборов (электрические, газовые или твердотопливные котлы);
- Для контроля обогревателей (кондиционер, инфракрасные обогреватели, теплые полы и другие);
- Для сбора информации о температуре и влажности воздуха.
Если верить отзывам специалистов о GSM термометрах и сигнализациях с термодатчиками, то можно сделать вывод, что системы контроля и регулирования температуры – наиболее современные способы управления климатом помещения. Это не только отопление или кондиционирование, но и возможность проводить фильтрацию воздуха и увлажнять его.
Почему стоит купить GSM термометр и сигнализацию с термодатчиками?
- Возможность в любое время получить всю информацию о температурном режиме. Большинство моделей могут контролироваться через приложения на Android/iOS, что дает возможность в режиме реального времени собрать данные и использовать их;
- Прибор может выполнять десятки задач в автоматическом или полуавтоматическом режимах, избавляя пользователя от необходимости вручную контролировать температурные и климатические переменные;
- Цена на GSM датчик температуры кажется совсем низкой, если учитывать все возможные пути экономии электроэнергии, воды, газа, которые достигаются использованием устройства;
- В случае достижения температуры критической отметки (которую Вы сами настраиваете) датчик сообщит об этом путем отправки СМС сообщения. Кроме того, настройка и контроль прибора может осуществляться с помощью СМС-команд.
В данной статье представлен проект автономной погодной станции, работающей в режиме реального времени. Устройство собирает аналоговые или цифровые данные и отсылает их на веб-сервер посредством GPRS-канала связи. Если приспособить для нее солнечную батарею и аккумулятор, то станцию можно сделать полностью автономной. Устройство поддерживает 3 аналоговых или цифровых входа. Сердцем схемы является микроконтроллер PIC16F877A. Микроконтроллер также взаимодействует с GSM/GPRS модулем SIM900
или SIM300
, который располагается на обратной стороне печатной платы.
Изначально, устройство проектировалось для измерения ветрового потока, чтобы в дальнейшем собрать базу данных по мощности ветрового потока для разных местоположений. В дальнейшем это позволит выбрать наиболее оптимальное месторасположение ветрогенератора .
Данные на веб-сервер передаются при помощи обычного GET запроса. Это наиболее простой метод передачи данных. На github находятся исходники кода, в них нет ничего сложного.
Принципиальная схема GSM-модуля:
В качестве GSM-модуля я выбрал популярный SIM900/300. Он подключается при помощи UART и взаимодействие с ним происходит при помощи AT-команд. Напряжение питание модуля составляет 3.6В. К модулю подключается внешняя антенна. В модуль встроен контроллер зарядного устройства, что очень полезно при использовании аккумуляторов и солнечной панели или ветрогенератора для их подзарядки.
В схеме используется индикаторный светодиод LED1, который показывает статус GSM (мигает). Включение/выключение модуля производится кнопкой S3.
Примечание 1. Во время разработки проекта, модуль SIM300 перестал выпускаться и его заменили более новым SIM900. Приведённая выше схема разработана для SIM300, для модуля SIM900 будут убраны некоторые элементы между модулем и SIM-картой (см. даташиты).
Примечание 2. Переключатель S3 предназначен для включения/выключения GSM-модуля, однако он может быть заменен транзистором, подсоединенным к выводу микроконтроллера. Это позволит включать или выключать GSM-модуль командой с МК. Это более правильное схемотехническое решение.
Примечание 3. Модуль работает правильно при напряжении >4В, приложенному к пину Vbat.
Схема погодной станции с МК PIC 16F877A:
Итак, основной является микроконтроллер PIC 16F877A работающий на частоте 16МГц. МК питается Vbat как и GSM-модуль. Пины RA0,1,2 используются как аналоговые входы. Входное напряжение с данных пинов преобразовывается при помощи внутр. АЦП с Vref=3.1В, которое получается при помощи стабилитрона на 3.1В. На разъемы входов также выводится Vbat и GND для питания внешних датчиков (при необходимости). Транзистор Q3 (BC547) используется для ШИМ-управления яркостью LCD-экрана. Кнопка S4 используется для сброса микроконтроллера, а R1 как подтягивающий pull-up резистор. В устройстве также используется разъем PIC-ICSP для обеспечения возможности внутрисхемного программирования.
16×2 экранчик LCD HD44780:
LCD-экран используется для отображение статусной информации. В схеме используется переключатель Power-LCD для выключения подсветки экрана, что экономит энергопотребление схемы. Также, выход с переключателя подключается к микроконтроллеру LCD-INT, чтобы МК знал когда LCD включается (в микроконтроллере происходит процедура инициализации LCD для вывода на него информации). Благодаря этому, можно отключать и подключать LCD-модуль во время работы основной схемы погодной станции.
Немного фотографий устройства:
Проект на github (последняя версия прошивки, файлы печатных плат, PDF и др.)
Принцип работы
Собранные данные с датчика скорости и направления ветра и других сенсоров передаются контроллером без проводов по сети GPRS на наш или Ваш сервер в сети Интернет, где их можно просматривать в режиме реального времени и скачивать в виде полного архива.
Основные функции
Сбор, накопление и передача метеоданных на сервер в сети Интернет ежеминутно.
Сбор и передача на сервер уровня напряжения входного питания.
Вход для подключения нормальнозамкнутого датчика встроенной сигнализации / оповещателя о событии.
Стоимость эксплуатации
Стоимость GPRS трафика в месяц около 100 рублей.
Контроллер не требует обслуживания. Имеет два уровня противодействия сбоям в работе.
Контроллер имеет промышленный стандарт качества проектирования и изготовления с учетом влаго- пыле- термо- устойчивости.
Измеряемые величины
GPRS Анемометр:
- температура (без радиационной защиты от солнца)
GPRS Метеостанция:
Cкорость и направление ветра
- температура
- атмосферное давление
- влажность
Точность
Направление ветра - 16 секторов
Скорость ветра - от 0 до 66 м/с - 5%
Атмосферное давление - 2%
Влажность - 2%
Температура - 2%
Условия эксплуатации
Рабочая температура от - 40 до +60 градусов цельсия.
Устройства предназначены для уличной или комнатной установки.
Электропитание
Два входа питания с приоритетом:
Вход - 5 вольт от внешнего сетевого блока питания или USB.
Техническая поддержка
Всем покупателям оказывается полная техническая и гарантийная поддержка.
Гарантия 1 год
Комплектация
1. Датчик скорости и направления ветра Davis с крепежом для мачты.
2. Блок сбора и передачи данных с сенсорами.
3. Блок питания 220/USB
4. Все необходимые провода.
5. Место на сервере для просмотра и накопления данных.
6. Помощь в наладке и ввод в эксплуатацию.
7. Помощь в создании Вашего сайта для сбора и накопления данных.
Дополнительные функции (не входят в стандартную поставку)
2-ой вход 5 - 30 вольт от солнечной батареи или внешнего аккумулятора / блока питания. (ОПЦИЯ)
Дублирование собранной информации на встроенной карточке памяти стандарта micro SD.
Передача данных на компьютер по кабелю на значительные расстояния.
Стандарт подключения к компьютеру - интерфейсы RS232 или USB.
Подключение к контроллеру второго анеморумбометра.
Подключение к контроллеру датчика оборотов и встроенный тахометр.
Конфигурирование входов контроллеров как частотомеров и вольтмеров для подключения другого оборудования, к примеру профессиональных анемометров с аналоговыми выходами.
Встроенный подогрев для расширения нижнего диапазона рабочей температуры.
С Уважением,
коллектив компании.
