Günəş Enerjili WiFi Hava İstasyonu V1.0: 19 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu Təlimat kitabında, Wemos lövhəsi ilə Günəş enerjisi ilə işləyən WiFi Hava İstasyonu qurmağı sizə göstərəcəyəm. Wemos D1 Mini Pro, kiçik bir forma faktoruna və geniş bir tak-istifadə qalxanlarına malikdir, bu, ESP8266 SoC-ni proqramlaşdırmağa tez başlamaq üçün ideal bir həll halına gətirir. Əşyalar İnterneti (IoT) qurmağın ucuz bir yoludur və Arduino ilə uyğun gəlir.

Yeni versiyama da baxa bilərsiniz- 3.0 Hava İstasyonu.

Yeni versiyam-2.0 Hava İstasyonuna da baxa bilərsiniz.

PCBWay -dən V2.0 PCB ala bilərsiniz.

Bütün layihələrimi https://www.opengreenenergy.com/ saytında tapa bilərsiniz.

Yeni Hava İstasyonu aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

1. Hava İstasyonu ölçə bilər: Temperatur, Rütubət, Barometrik Təzyiq, Yüksəklik

2. Yuxarıdakı hava parametrlərini Smartfonunuzdan və ya internetdən izləyə bilərsiniz (ThingSpeak.com)

3. Bütün dövrə enerji təchizatı ilə birlikdə 3D çaplı bir korpusun içərisinə qoyulur.

4. Cihazın diapazonu bir 3dBi xarici antenna istifadə edərək genişləndirilir. Təxminən 100 metrdir.

Addım 1: Lazım olan hissələr və alətlər

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 Şarj Kartı (Amazon / Aliexpress)

3. Diod (Aliexpress)

4. BME 280 sensoru (Aliexpress)

5. Günəş Paneli (Banggood)

6. Delikli lövhə (Banggood)

7. Vida Terminalları (Banggood)

8. PCB qarşıdurmaları (Banggood)

9. Li İon Batareya (Banggood)

10. AA Batareya Tutacağı (Amazon)

11. 22 AWG teli (Amazon / Banggood)

12. Super Yapışqan (Amazon)

13. Kanal Bantı (Amazon)

14. 3D çap filamenti -PLA (GearBest)

İstifadə olunan alətlər:

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

2. Havya (Amazon)

3. Yapışqan Tabancası (Amazon)

4. Tel kəsici / soyucu (Amazon)

Addım 2: Enerji təchizatı

Planım Hava İstasyonunu uzaq bir yerə (təsərrüfat evim) yerləşdirməkdir. Hava Stansiyasını davamlı olaraq işlətmək üçün davamlı bir enerji təchizatı olmalıdır, əks halda sistem işləməyəcək. Dövrəyə davamlı enerji verməyin ən yaxşı yolu batareya istifadə etməkdir. Ancaq bir neçə gün sonra batareya suyu tükənəcək və ora gedib onu doldurmaq həqiqətən də çətin bir işdir. Beləliklə, batareyaları doldurmaq və Wemos lövhəsini işə salmaq üçün istifadəçilərə günəşdən azad olan bir günəş şarj dövrəsi təklif edildi. Daha kiçik olduğuna görə 18650 batareyası yerinə 14450 Li-Ion batareya istifadə etdim. Ölçüsü AA batareyası ilə eynidir.

Batareya, Günəş panelindən TP4056 şarj modulu vasitəsilə doldurulur. TP4056 modulu batareya qoruyucu çiplə və ya qoruyucu çipsiz gəlir. Batareya qoruma çipi olan bir modul satın almağı məsləhət görürəm.

TP4056 Batareya Şarj Cihazı haqqında

TP4056 modulu, tək hüceyrəli 3.7V 1 Ah və ya daha yüksək LiPo hüceyrələrini doldurmaq üçün idealdır. TP4056 şarj cihazı IC və DW01 batareya qorunması IC ətrafında qurulmuş bu modul 1000 mA şarj cərəyanı təqdim edəcək və sonra şarj tamamlandıqda kəsiləcək. Bundan əlavə, batareya gərginliyi 2.4V -dən aşağı düşdükdə, qoruma IC hüceyrəni gərginlikdən qorumaq üçün yükü kəsəcək. Həm də həddindən artıq gərginlikdən və əks polarite əlaqəsindən qoruyur.

Addım 3: Hava Məlumatlarının Ölçülməsi

Əvvəlki günlərdə ətraf mühitin temperaturu, rütubət və barometrik təzyiq kimi hava parametrləri ayrı analoq alətlərlə ölçülürdü: termometr, higrometr və barometr. Ancaq bu gün bazar, ətraf mühitin müxtəlif parametrlərini ölçmək üçün istifadə edilə bilən ucuz və səmərəli rəqəmsal sensorlar ilə doludur. Ən yaxşı nümunələr DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 və s.

Bu layihədə BMP 280 sensorundan istifadə edəcəyik.

BMP 280:

BMP280, barometrik təzyiqi və temperaturu ağlabatan dəqiqliklə çox dəqiq ölçən inkişaf etmiş bir sensordur. BME280, Bosch -un yeni nəsil sensorlaridir və 0.25m aşağı hündürlükdə səs -küyə və eyni sürətli çevrilmə müddətinə malik BMP085/BMP180/BMP183 -ə yüksəltməsidir.

Bu sensorun üstünlüyü, mikro nəzarətçi ilə əlaqə qurmaq üçün ya I2C ya da SPI istifadə edə bilməsidir. Sadə asan məftillər üçün I2C versiya lövhəsi almağı təklif edərəm.

Addım 4: Xarici Antenadan istifadə (3dBi)

Wemos D1 mini Pro lövhəsi, diapazonu yaxşılaşdırmaq üçün xarici bir anten bağlamaq üçün təchiz edilmiş bir daxili keramika antenasına malikdir. Xarici antenanı istifadə etməzdən əvvəl, antena siqnalını daxili keramika antenindən xarici yuvaya yönləndirməlisiniz. Bu, kiçik səth montajını (0603) Sıfır Ohm müqavimətini (bəzən bağlantı adlandırırlar) döndərməklə edilə bilər.

Sıfır ohm müqavimətini döndərmək üçün Alex Eames tərəfindən hazırlanan bu videoya baxa bilərsiniz.

Sonra anten SMA konnektorunu Wemos Pro mini anten yuvasına yapışdırın.

Addım 5: Başlıqları lehimləyin

Wemos modulları müxtəlif başlıqlarla gəlir, ancaq tələbinizə uyğun olaraq lehimləməlisiniz.

Bu layihə üçün, 1. İki kişi başlığını Wemos D1 pro mini lövhəyə lehimləyin.

2. BMP 280 moduluna 4 pinli kişi başlığını lehimləyin.

Başlıqları lehimlədikdən sonra modul yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi görünəcək.

Addım 6: Başlıqlar və terminallar əlavə edin

Növbəti addım başlıqları delikli lövhəyə lehimləməkdir.

1. Əvvəlcə Wemos lövhəsini delikli lövhənin üzərinə qoyun və ayaq izini qeyd edin. Sonra iki sıra qadın başlıqları qeyd olunan mövqedə lehimləyin.

2. Sonra şəkildə göstərildiyi kimi 4 pinli dişi başlıqları lehimləyin.

3. Batareya bağlantısı üçün lehim vintli terminallar.

Addım 7: Şarj lövhəsini quraşdırın:

Şarj modulunun arxa tərəfinə kiçik bir cüt tərəfli lent yapışdırın və sonra şəkildə göstərildiyi kimi delikli lövhəyə yapışdırın. Quraşdırma zamanı lövhənin delikli taxta delikləri ilə üst -üstə düşməsi üçün lövhəni hizalamaq lazımdır.

Günəş Paneli üçün terminal əlavə olunur

Şarj kartının mikro USB portunun yaxınlığında bir vintli terminali lehimləyin.

Bu terminalı əvvəlki mərhələdə də lehimləyə bilərsiniz.

Addım 8: Bağlama Şeması

Əvvəlcə müxtəlif rəngli tellərin kiçik parçalarını kəsdim və hər iki ucunda izolyasiyanı çıxardım.

Sonra yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi telləri Şematik sxemə görə lehimləyirəm.

Wemos -> BME 280

3.3 V -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 Əlaqəsi

Günəş Paneli terminalı -> + və - mikro USB portunun yaxınlığında

Batareya Terminalı -> B+ və B-

Wemosun 5V və GND -> Çıxış+ və Çıxış -

Qeyd: Günəş panelinə bağlı olan diod (sxematik şəkildə göstərilmişdir) TP4056 modulunun girişində qurulmuş diod olduğu üçün tələb olunmur.

Addım 9: Kassanın dizaynı

Bu mənim üçün ən çox vaxt aparan addım idi. Mənzili hazırlamaq üçün təxminən 4 saat vaxt sərf etdim. Dizayn üçün Autodesk Fusion 360 istifadə etdim. Korpus iki hissədən ibarətdir: əsas gövdə və ön qapaq

Əsas gövdə əsasən bütün komponentlərə uyğun olaraq hazırlanmışdır. Aşağıdakı komponentləri yerləşdirə bilər

1. 50x70 mm ölçü lövhəsi

2. AA batareya tutacağı

3. 85,5 x 58,5 x 3 mm Günəş Paneli

4. 3dBi xarici antenası

Thingiverse -dən.stl fayllarını yükləyin

Addım 10: 3D çap

Dizayn tamamlandıqdan sonra, korpusu 3D çap etmə vaxtıdır. Fusion 360 -da bir dilimləmə proqramından istifadə edərək modeli vurub modeli dilimləyə bilərsiniz. Modeli kəsmək üçün Cura istifadə etdim.

Bütün bədən hissələrini çap etmək üçün Anet A8 3D printer və 1.75 mm yaşıl PLA istifadə etdim. Əsas gövdəni çap etmək üçün təxminən 11 saat, ön qapağı çap etmək üçün təxminən 4 saat vaxt sərf etdim.

Sizin üçün başqa bir printerdən istifadə etməyi məsləhət görürəm - bu Creality CR - 10. İndi CR -10 -un mini versiyası da mövcuddur. Creality printerləri ən sevdiyim 3D printerlərdən biridir.

3D dizaynda yeni olduğum üçün dizaynım optimist deyildi. Ancaq əminəm ki, bu örtük daha az material (daha az çap vaxtı) istifadə etməklə edilə bilər. Daha sonra dizaynı yaxşılaşdırmağa çalışacağam.

Ayarlarım belədir:

Çap Sürəti: 40 mm/s

Lay hündürlüyü: 0.2

Doldurma sıxlığı: 15%

Ekstruderin İstiliyi: 195 ° C

Yataq temperaturu: 55 ° C

Addım 11: Günəş Paneli və Batareyanın Qurulması

Müsbət terminala 22 AWG qırmızı tel və Günəş panelinin mənfi terminalına lehimləyin.

İki teli əsas korpus gövdəsinin damındakı deliklərə daxil edin.

Günəş Panelini düzəltmək üçün super yapışqan istifadə edin və düzgün yapışdırmaq üçün bir müddət basın.

Delikləri içəridən isti yapışqan ilə bağlayın.

Sonra batareya tutucusunu korpusun altındakı yuvaya daxil edin.

Addım 12: Antenin quraşdırılması

SMA konnektorundakı qoz -fındıqları və yuyucuları sökün.

SMA konnektorunu korpusda verilən deliklərə daxil edin. Yuxarıdakı şəklə baxın.

Sonra yuyucularla birlikdə qozu sıxın.

İndi antenanı SMA konnektoru ilə uyğunlaşdıraraq quraşdırın.

Addım 13: Dövrə lövhəsinin quraşdırılması

Qarşılaşmaları dövrə lövhəsinin 4 küncünə quraşdırın.

Qutunun 4 yuvasına super yapışqan tətbiq edin. Yuxarıdakı şəklə baxın.

Sonra 4 yuva ilə qarşıdurmanı hizalayın və yerləşdirin. qurutmaq üçün bir az buraxın.

Addım 14: Ön qapağı bağlayın

Ön qapağı çap etdikdən sonra, əsas korpus gövdəsinə mükəmməl uyğun olmaya bilər, əgər belədirsə, bir tərəfi qum kağızı ilə zımpara edin.

Ön qapağı əsas gövdədəki yuvalara sürüşdürün.

Bunu təmin etmək üçün altındakı yapışan bantdan istifadə edin.

Addım 15: Proqramlaşdırma

Wemos D1 -dən Arduino kitabxanası ilə istifadə etmək üçün ESP8266 lövhə dəstəyi olan Arduino IDE -dən istifadə etməlisiniz. Hələ bunu etməmisinizsə, Sparkfun bu təlimatını izləyərək ESP8266 Board dəstəyini Arduino IDE -yə asanlıqla quraşdıra bilərsiniz.

Aşağıdakı parametrlərə üstünlük verilir:

PU tezliyi: 80MHz 160MHz

Flash Ölçüsü: 4M (3M SPIFFS) - 3M Fayl sistemi ölçüsü 4M (1M SPIFFS) - 1M Fayl sistemi ölçüsü

Yükləmə sürəti: 921600 bps

Blynk Tətbiqi üçün Arduino Kodu:

Yuxu rejimi:

ESP8266 olduqca ac bir cihazdır. Layihənizin bir neçə saatdan artıq bir müddətdə batareya ilə işləməsini istəyirsinizsə, iki seçiminiz var:

1. Böyük bir batareya alın

2. Ağılla Şeyi yatdırın.

Ən yaxşı seçim ikinci seçimdir. Dərin yuxu xüsusiyyətindən istifadə etməzdən əvvəl, Wemos D0 pinini Sıfırlama pininə qoşmaq lazımdır.

Kredit: Bu, Instructables istifadəçisi "tim Rowledge" tərəfindən təklif edilmişdir.

Daha çox Enerji Qənaəti Seçimi:

Wemos D1 Mini, lövhəyə enerji verildikdə yanan kiçik bir LED -ə malikdir. Çox güc sərf edir. Beləliklə, bir LED kəlbətinlə lövhədən çıxarın. Yuxu axını kəskin şəkildə azalacaq.

İndi cihaz tək Li-ion batareyası ilə uzun müddət işləyə bilər.

#BLYNK_PRINT Serialını təyin edin // Çapları deaktiv etmək və yerdən qənaət etmək üçün bunu şərh edin #daxil edin #daxil edin

#include "Seeed_BME280.h" #BME280 bme280 daxil et; // Blynk Tətbiqində Doğrulama Tokenini almalısınız. // Layihə Ayarlarına gedin (qoz işarəsi). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // WiFi etimadnaməniz. // Açıq şəbəkələr üçün şifrəni "" olaraq təyin edin. 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 ("Cihaz xətası!"); }} boşluq döngəsi () {Blynk.run (); // almaq və çap temperaturları float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Temp:"); Serial. çap (temp); Serial.println ("C"); // Celsius vahidi, çünki orijinal arduino Blynk.virtualWrite (0, temp) spesifik simvollarını dəstəkləmir; // virtual pin 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // virtual pin 4 // atmosfer təzyiqi məlumatlarını almaq və çap etmək float təzyiq = bme280.getPressure (); // Pa şamandırasındakı təzyiq p = təzyiq/100.0; // hPa təzyiq Serial.print ("Təzyiq:"); Serial. çap (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // virtual pin 1 // hündürlük məlumatlarını əldə edin və çap edin yüksəklik = bme280.calcAltitude (təzyiq); Serial.print ("Hündürlük:"); Serial. çap (yüksəklik); Serial.println ("m"); Blynk.virtualWrite (2, yüksəklik); // virtual pin 2 // rütubət məlumatlarını almaq və çap etmək nəm = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Rütubət:"); Serial çap (rütubət); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, rütubət); // virtual pin 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // dərin yuxu vaxtı mikrosaniyələrdə təyin olunur. }

Addım 16: Blynk Tətbiqini və Kitabxanasını quraşdırın

Blynk, Arduino, Rasberry, Intel Edison və daha çox cihaz üzərində tam nəzarət etməyə imkan verən bir tətbiqdir. Həm Android, həm də iPhone ilə uyğun gəlir. Hal -hazırda Blynk tətbiqi pulsuzdur.

Tətbiqi aşağıdakı linkdən yükləyə bilərsiniz

1. Android üçün

2. Iphone üçün

Proqramı yüklədikdən sonra onu smartfonunuza quraşdırın.

Sonra kitabxananı Arduino IDE -yə daxil etməlisiniz.

Kitabxananı yükləyin

Tətbiqi ilk dəfə işlədərkən, bir e -poçt ünvanı və şifrə daxil etmək üçün daxil olmalısınız. Yeni bir layihə yaratmaq üçün ekranın sağ üst tərəfindəki "+" işarəsini vurun. Sonra adını verin.

"ESP8266" hədəf aparatını seçin, sonra özünüzə bu təsdiq nişanını göndərmək üçün "E-poçt" düyməsini basın-kodda sizə lazım olacaq

Addım 17: Dash Board hazırlayın

İdarəetmə Paneli müxtəlif vidjetlərdən ibarətdir. Vidjetlər əlavə etmək üçün aşağıdakı adımları yerinə yetirin:

Əsas Pano ekranına daxil olmaq üçün "Yarat" düyməsini basın.

Sonra "Widget Box" almaq üçün yenidən "+" düyməsini basın.

Sonra 4 Göstəricini çəkin.

Qrafikləri vurun, yuxarıda göstərildiyi kimi bir ayarlar menyusu açılacaqdır.

"Temperatur" adını dəyişdirməlisiniz, Virtual Pin V1 -i seçin, sonra aralığı 0 -50 -dən dəyişdirin. Eynilə digər parametrlər üçün də edin.

Nəhayət, bir qrafiki sürükləyin və ölçü parametrlərində olduğu kimi eyni proseduru təkrarlayın. Son paneldəki şəkil yuxarıdakı şəkildə göstərilmişdir.

Adın sağ tərəfindəki dairə simgesini tıklayaraq rəngi də dəyişə bilərsiniz.

Addım 18: Sensor məlumatlarını ThingSpeak -a yükləyin

Əvvəlcə ThingSpeak -də bir hesab yaradın.

Sonra ThingSpeak hesabınızda yeni bir kanal yaradın. Yeni Kanal necə yaradılacağını tapın

Sahə 1 -i temperatur, sahə 2 -ni rütubət və sahəni təzyiq kimi doldurun.

ThingSpeak hesabınızda "Kanal" və sonra "Kanalım" seçin.

Kanalınızın adını vurun.

"API Açarları" sekmesini vurun və "Yazı API Açarını" kopyalayın

Solar_Weather_Station_ThingSpeak kodunu açın. Sonra SSID və Şifrənizi yazın.

"WRITE API" ni kopyalanan "API Açarını Yaz" ilə əvəz edin.

Tələb olunan kitabxana: BME280

Kredit: Bu kod mənim tərəfimdən yazılmayıb. Bunu YouTube videosunda plukalar tərəfindən verilən linkdən aldım.

Addım 19: Son Test

Cihazı günəş işığının üzərinə qoyun, TP 4056 şarj modulundakı qırmızı led yanacaq.

1. Blynk App Monitorinqi:

Blynk layihəsini açın. Hər şey qaydasındadırsa, ölçü cihazının yaşayacağını və qrafikin temperatur məlumatlarını çəkməyə başladığını görəcəksiniz.

2. ThingSpeak Monitorinqi:

Əvvəlcə Thingspeak Chanelinizi açın.

Sonra Məlumat Qrafiklərini görmək üçün "Şəxsi Görünüş" sekmesine və ya "İctimai Baxış" sekmesine keçin.

Təlimatımı oxuduğunuz üçün təşəkkürlər.

Layihəmi bəyəndinizsə, paylaşmağı unutmayın.

2017 -ci il Mikrokontroller Müsabiqəsində birinci mükafat