Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Электроника » Метеостанция с питанием от солнечной батареи

    Метеостанция с питанием от солнечной батареи

    Метеостанция с питанием от солнечной батареи

    В этой статье мастер поделится с нами своим опытом в изготовлении метеостанции. У метеостанции имеется встроенный энергоэффективный экран E-ink. Работает она от солнечной батареи. Имеет ряд датчиков и на основе их показаний умеет рассчитывать прогноз погоды.

    Ранее мастер уже собирал метеостанцию для мониторинга температуры в саду, где он держит черепах, и в теплице. Все это было объединено в одну сеть, в которой шло управление освещением и обогревом.

    За два года использования он выявил несколько недостатков у метеостанций:
    - Датчики DHT хороши для обучения / образования, но не для реального использования - измерение влажности очень плохое, значения в большинстве случаев 99% или датчики зависают.
    -Если подключение к Wi-Fi невозможно, устройство пытается повторно подключиться к сети, пока батарея не разрядится.
    -Нет необходимости использовать ретранслятор Wi-Fi.
    В новом устройстве мастер попытался учесть все недоработки.
    Устройство выполняет следующие функции:
    - измерение температуры, влажности и давления с помощью 2 датчиков BME280
    - расчет прогноза на основе измеренных данных
    - мониторинг заряда батареи
    - отображение температуры на 1,54- дюймовом черно-белом дисплее E-ink
    - питание от солнечной панели

    Инструменты и материалы:
    -Wemos D1 mini;
    -Зарядное устройство TP 4056;
    -Датчики BME280 - 2 шт;
    -Штыревые разъемы;
    -Винтовой зажим;
    -Резистор 100 кОм;
    -1,54-дюймовый ч / б дисплей с электронными чернилами;
    -18650 аккумулятор;
    -Солнечная панель 120x60 мм ;
    -3D-принтер;
    -4-жильный кабель;
    -Датчики DHT11 или DHT22;
    -2 резистора по 10 кОм;

    Шаг первый: датчики
    Мастер использовал 2 датчика bme280. Этот крошечный датчик очень интересный. Фактический размер датчика составляет всего 2x2 мм с коммутационной платой. Его легко подключить через I2C к порту на печатной плате.

    Датчики BME настроены с адресом по умолчанию 0x76, поэтому по умолчанию 2 датчика вместе не будут работать., нужно изменить на одном из них адрес.

    По умолчанию на плате контактные площадки 1 и 2 соединены. Чтобы изменить адрес нужно разорвать соединение (просто процарапав ножом дорожку) между 1 и 2 площадками и спаять 2 и 3 контактные площадки.
    Такие действия переназначат адрес на датчике на 0x77.

    Проводка внешнего датчика
    Для подключения датчика мастер использовал 3-метровый 4-жильный кабель. Припаял датчик с одной стороны, Установил его в корпус и установил в теплицу. Другой конец он припаял непосредственно к 4 штекерным разъемам, на плате.

    Подключение следующее:
    Плата (порт I2C) -> датчик
    3v3 -> VCC
    GND -> GND
    D1 -> SCL
    D2 -> SDA

    На эту плату можно дополнительно добавить следующие датчики:
    - датчик качества воздуха
    - датчик скорости ветра, датчик направления ветра и дождя
    - датчики серии DHT (порты S_INT и S_EXT уже есть на печатной плате)
    - датчик освещенности (аналог LDR)
    Все дополнительные датчики могут быть подключены к портам P1, P2, P3, P4.







    Шаг второй: дисплей
    Мастер добавил дисплей E-Ink, чтобы можно было проверять температуру локально на самой станции.
    Дисплеи E ink отличаются сверхнизким энергопотреблением. Им нужно питание, только чтобы обновить дисплей. В данном случае это только каждые 10 минут. В остальное время он не потребляет питание от аккумулятора.

    Мастер использовал 1,54-дюймовый черно-белый дисплей с разрешением 200x200 пикселей.
    Чтобы защитить дисплей он закрыл его прозрачным акрилом.




    Шаг третий: плата управления
    В этом проекте используется D1 mini pro, микроконтроллер на базе ESP-8266EX с 16 МБ флэш-памяти и разъемом для внешней антенны.
    Эти платы оснащены керамической антенной и разъемом для внешней антенны. Рядом с керамической антенной есть три контактные площадки, расположенные треугольником. По умолчанию к двум из них припаян резистор. Нужно распаять резистор и развернув его на 45 градусов припаять к другой контактной площадке. Т.е. резистор должен "смотреть" на разъем антенны.


    Шаг четвертый: питание
    Для питания устройства используется солнечная панель, аккумулятор, и модуль зарядки.
    Напряжение аккумулятора измеряется сетевым делителем напряжения. Если батарея ниже 3,3 В, esp переходит в спящий режим. ESP имеет встроенный резистор 220 кОм, поэтому нужно добавить резистор 100 кОм на печатной плате «R3».

    Так как esp переходит в режим глубокого сна между измерениями (каждые 15 минут), батарея будет работать более 50 дней без подключенной солнечной панели, а с батареей, пока не выйдет из строя аккумулятор.
    Мастер добавил винтовой зажим к печатной плате для подключения солнечной панели.

    Шаг пятый: печатная плата
    Печатная плата содержит следующие детали:
    Винтовые клеммы
    Модуль TP4056
    держателя батареи 18650
    Wemos D1 мини
    перемычка JP2 - для включения / выключения глубокого сна
    Перемычка JP1 - не используется
    Порт E-INK
    Порт S_INT и S_EXT + резисторы (R1 + R2) для дополнительных датчиков DHT.
    U4 Порт для встроенного BME280
    Порт I2C для внешнего BME280 и порты P1; P2; P3; P6 для дополнительных датчиков
    Переключатель для включения / выключения esp.



    Шаг шестой: корпус
    Для метеостанции мастер напечатал корпус на 3D-принтере. Параметры корпуса следующие:
    - Подходит для солнечной панели размером 120x60 мм с винтовыми клеммами.
    - Толстая стенка между солнечной панелью и печатной платой поглощает тепло.
    - Дополнительная пластина с направляющими для печатной платы.
    - Вентиляционные отверстия сбоку, спереди и снизу.
    - Выход для внешнего датчика.
    - 2-х створчатая передняя дверца с креплением для дисплея и быстрым доступом к электронике.
    - напечатан PLA-нитью

    Настройки печати следующие:
    Нить: PLA 1,75
    Скорость печати: 90 мм / с
    Температура экструдера: 200 ° C
    Температура слоя: 60 ° C
    Заполнение: 15%
    Время печати: 10 часов для ящика и 1,5 часа для передней двери
    Файлы для печати можно скачать ниже.
    case.stl - основной корпус
    front.stl - передняя дверь 2 части
    pcb_mount.stl отдельная пластина для крепления печатной платы.
    pcb_pins.stl 3 штифта для монтажа печатной платы и датчика
    bme sensor_housing.stl - корпус для датчика







    Шаг седьмой: код
    Код можно скачать по этой ссылке.
    Базовые функции кода следующие (упрощенная версия):
    Каждые 15 минут esp просыпается от глубокого сна
    проверяет батарею -> если выше 3,3 В - подключается к Wi-Fi -> MQTT - инициализация датчиков - измерение температуры, влажности, давления от внутреннего датчика - рассчитывает точку росы, тенденцию, прогноз - измеряет температуру, влажность от внешнего датчика - рассчитывает точку росы для большей точности (внешний датчик)
    Далее отображает значения на дисплее.
    Изменить настройки можно в файле скетча settings.h Там находятся все необходимые для работы настройки.
    Wi-Fi имя и пароль
    IP-адрес и пароль брокера MQTT
    Язык (для прогноза) и настройки NTP-сервера
    если вы хотите изменить темы MQTT, вы можете сделать это в самом скетче.

    Мастер использовал следующие сервисы:
    -> Mosquitto mqtt (обрабатывает все сообщения)
    -> telegraf (собирает данные)
    -> Influx DB (хранит все данные)
    -> Grafana (визуализирует)
    Как это работает.
    серверная часть - станция публикует темы (temp1, humi1, ...) брокеру (mosquitto)
    - telegraf подключается (подписывается) к определенным темам брокера и отправляет их в базу данных
    - база данных хранит все значения и является источником данных для Grafana для создания панели мониторинга и визуализации данных.
    Установка всех этих сервисов на компьютер, который работает 24/7, занимает много времени, может вызвать ошибки и привести к высоким расходам на электроэнергию. Вместо компьютера мастер устанавливает программы на
    Raspberry.



    Все готово, осталось только закрепить устройство в нужном месте, рядом с теплицей, и установить в теплице датчик.
    На дисплее будут отображаться данные с двух датчиков, из сада и из теплицы. Так же данные можно посмотреть на интернет-сервисе.



    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

    Самодельный аккумулятор из консервной банки и примеры его практического применения

    Карманный импульсный преобразователь с 12 в 220В малой мощности

    0
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    0
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    0
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 0.0 из 10 (голосов: 0 / История оценок)

    Добавить комментарий

    18 комментариев
    Pronin
    У них в англ. есть сеть из ниток. Завязанных узлами.
    А есть из резисторов. Наверно так понятней и автору и кухаркам
    Там задействованы R  =27k, 33k,  100k,  220k (и калькулятор для расчета)
    sergeyp
    Цитата: Korolev
    Я конкретно о сетевом делителе напряжения!

       Про сети как- бы сказал уже... всё. А то бредень какой-то выходит :-)))
    Korolev
    sergeyp,
    Имхо, с диапазоном напряжений, измеряемым встроенным АЦП микроконтроллера.. ))) 
    Я конкретно о сетевом делителе напряжения! Подчёркиваю, не о сетевой передаче данных, не о сетевом маркетинге, и даже не о делителе напряжения на резисторах, я конкретно о сетевом делителе напряжения! smile
    sergeyp
    Цитата: Korolev
    А с чем у нас ассоциируется не сама сеть, а делитель её напряжения?

       Имхо, с диапазоном напряжений, измеряемым встроенным АЦП микроконтроллера.. )))
    Korolev
    sergeyp,
    Но у нас сеть ассоциируется с другим... ))) 
    А с чем у нас ассоциируется не сама сеть, а делитель её напряжения? dontknow  

    sergeyp
    Цитата: Pronin
    Нет там никакой СЕТИ.

       Ага, нет, как же - нетворк! Бортовая сеть метеостанции! Как в автомобиле, ох уж ети аглицкие навороты! ))) Но у нас сеть ассоциируется с другим... )))
    Pronin
     Ребяты. Этто англ. язык такой. Да еще поданный на невысоком (бытовом) уровне. Нет там никакой СЕТИ. dontknow
    Это не первая уже модификация "Метеостанции". На предыдущей показано схематично подключение с контролем питания от аккума. Там уже испльзуется "скетч" с контролем по пиранию. И подгоняется резисторами.
    Поэтому вольный перевод мысли автора - " Напряжение аккумулятора измеряется с помощью жмени резисторов, спаянных по схеме делителя напряжения.Схема в предыдущей статье."

    Korolev
    pogranec,
    Именно торговой-))) 
    Ага, там и без нас напряжения хватает, и делиться они не намерены! А вот прямо сейчас, мне по телеку Прокопенко чё-то про какие-то нейронные сети впарить пытается! smile

    sergeyp
    Цитата: pogranec
    я предлагаю другой вариант

       Вот перевод Гугла: Напряжение аккумулятора измеряется сетевым делителем напряжения.
       Предлагаю: Напряжение аккумулятора измеряется делителем напряжения.
       )))
    pogranec Автор
    Korolev,
    Какой сети? Торговой?
    Именно торговой-)))
    но уж если ты продолжаешь настаивать
    Я не продолжаю настаивать, я предлагаю другой вариант перевода.
    Battery voltage is measured with a voltage divider network.



    sergeyp
    Цитата: Korolev
    Вот именно! Контроллер контролирует, мониторит, но не измеряет!

       Спорить не стану, для этого надо просмотреть скетч, как именно он это делает, а я в этих делах имею лишь общие понятия... )))
    Korolev
    sergeyp,
    Возможно и просто контролирует менее 3,3 В, но ведь передаёт в составе других данных состояние заряда батареи?
    Вот именно! Контроллер контролирует, мониторит, но не измеряет! И контролирует он не напряжение аккумулятора 3,3 В, и не состояние его заряда, а напряжение в точке соединения резисторов делителя. yes
    pogranec,
    Может так правильней ... Напряжение батареи измеряется с помощью делителя напряжения сети
    Ну, про измерение я уже писал, но уж если ты продолжаешь настаивать на своём варианте, то будь так добр, объясни мне бестолковому, что есть "делитель напряжения сети"? Какой сети? Торговой? Электрораспределительной? nea
     

    sergeyp
    Цитата: pogranec
    Может так

       Просто: с помощью делителя. Там ведь далее именно про делитель 220\100 кОм сказано... А эта сеть только всё путает.. имхо. Королёв, верно? )))
    pogranec Автор
    sergeyp,Korolev,
    Может так правильней.
    Напряжение батареи измеряется с помощью делителя напряжения сети.

    sergeyp
    Цитата: Korolev
    Контроллер - контролирует, а не измеряет

       Возможно и просто контролирует менее 3,3 В, но ведь передаёт в составе других данных состояние заряда батареи? И у него есть АЦП но это только имхо..
    Устройство выполняет следующие функции:
    ......
    - мониторинг заряда батареи
    В этом проекте используется D1 mini pro, микроконтроллер на базе ESP-8266EX
    Напряжение аккумулятора измеряется сетевым делителем напряжения. Если батарея ниже 3,3 В, esp переходит в спящий режим. ESP имеет встроенный резистор 220 кОм, поэтому нужно добавить резистор 100 кОм на печатной плате «R3».
    Так как esp переходит в режим глубокого сна между измерениями (каждые 15 минут), батарея будет работать более 50 дней без подключенной солнечной панели, а с батареей, пока не выйдет из строя аккумулятор.
    Каждые 15 минут esp просыпается от глубокого сна
    проверяет батарею -> если выше 3,3 В - подключается к Wi-Fi ->
       Может, нужно было просто выбросить это слово для ясности... )))

    Korolev
    sergeyp,
    измеряет контроллер- (ч-з делитель) а результат передаёт в сеть... 
    Контроллер - контролирует, а не измеряет уровень напряжения. А в тексте какой-то "сетевой делитель напряжения"! smile

    sergeyp
    Цитата: Korolev
    Не понял, чем измеряется напряжение аккумулятора?

       Ну, как-бы: измеряет контроллер- (ч-з делитель) а результат передаёт в сеть..., если оставить начало и конец фразы, получится именно так... )))
    Korolev
    Нужно распаять резистор и развернув его на 45 градусов припаять к другой контактной площадке 
    Судя по фото, там все 90 градусов. yes
    Напряжение аккумулятора измеряется сетевым делителем напряжения 
    Не понял, чем измеряется напряжение аккумулятора? dontknow


    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии