Alternatief weerstation: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Een ander weerstation, ja, maar van een ander soort!

Ik heb al gepubliceerd, zie een vorig artikel, een sonde die de luchtkwaliteit meet.

Het hier beschreven station bevat toevoegingen en wijzigingen.

Toegevoegde functies:

• Meten van temperatuur, vochtigheid en atmosferische druk (module BME280).
• Het meten van de hoeveelheid regen.

Wijzigingen ten opzichte van het vorige project:

• Meting van de accuspanning.
• Compacte behuizing die alle elementen omvat.
• Wijzigingen in het elektronische schema.

Herinnering aan de doelstellingen:

• Minimaliseer het stroomverbruik.
• Minimaliseer de wifi-verbinding. (30s elke 30 minuten).
• Verzegelde omgeving.
• Automatisch opladen van de batterij.

De echte eigenaardigheid zit hem in de sonde die de hoeveelheid regen meet. Het is gebaseerd op een capacitieve meting.

Stap 1: Principe van capacitieve niveaumeting

Het principe van capacitieve niveaumeting is gebaseerd op de variatie in capaciteit van een condensator. Het geheel bestaat uit een metalen buis en een geïsoleerde metalen staaf die in het midden van de buis is geplaatst.

De staaf en de wand van de buis vormen een condensator, waarvan de capaciteit afhankelijk is van de hoeveelheid water in de buis: De vacuümbuis heeft een lagere capaciteit en met water zal de capaciteit toenemen.

Een elektronisch apparaat meet de capaciteitstoename en wekt een spanning op die evenredig is met het waterpeil.

Rq: Omdat de staaf geïsoleerd is, gaat er geen stroom door het water.

Evaluatie van betrokken variabelen

Het ontvangende oppervlak van de trechter is ongeveer 28 cm2 (4,3 vierkante inch). Die van de buis is ongeveer 9 cm2 (1,4 vierkante inch). De oppervlakteverhouding is ongeveer 3. Dus een centimeter water op de trechter vult de buis met 3 cm. Deze vermenigvuldiging zorgt voor een betere nauwkeurigheid. In het geval van onze montage is de gemeten capaciteit ongeveer 100pF.

Kalibratie:

Zodra de montage is voltooid, gaan we over tot de kalibratie met een maatglas. We gaan cm voor cm ter hoogte van de trechter. We zullen R8 en R13 aanpassen om de minimum- en maximumwaarde te kalibreren. (zie volgend schema)

Stap 2: Schema voor het monteren van de analoge waterniveau-indicator

Dit patroon is geïnspireerd op de site

De monostabiel is een 555. De pulsbreedte van de 555 is evenredig met de waterstand. R7 en C5 vormen een laagdoorlaatfilter om de DC-waarde van de pulstrein af te vlakken.

De spanningsoffset aan de uitgang van 555 wordt geëlimineerd in de differentiële trap gevormd door een quad-versterker LM324.

Het station werd gevoed door 5V en er werd een spanningsomvormer toegevoegd om 12V te produceren. Dit om een optimale werking van de niveau-indicator te garanderen. De uitgangsspanning is aangepast om maximaal 3,7 V te leveren aan de ingang van de besturingskaart.

Stap 3: Schema van de stuuruitrusting

Het apparaat wordt bestuurd door een ESP8266 Wemos D1 minicontroller.

Ondersteunt batterij- en waterstanden:

De A0-ingang ondersteunt tot 3,3 V. Het wordt afwisselend gebruikt om spanningen te meten.

Voor de batterij door de GPIO2-poort (D4) te activeren.

Voor het waterniveau door de GPIO14-poort (D5) te activeren. Activering van deze poort activeert de capacitieve meettrap. Dit om het stroomverbruik te beperken.

Het meten van de luchtkwaliteit wordt gedaan door de module te bekrachtigen door de SDS011 GPIO15 (D8). De GPIO12-ingang (D6) leest de seriële gegevens. Tegelijkertijd wordt de BME280-module bekrachtigd. De communicatie verloopt via GPIO4 en GPIO5 (D1, D2) om de temperatuur, vochtigheid en atmosferische druk te herstellen.

Tenslotte wordt het magneetventiel dat aan het eind van de dag de leiding zal leegpompen geactiveerd door GPIO13 (D7).

De controller is geprogrammeerd met EspEasy door de volgende code.

Stap 4: ESPEASY-regel

op systeem#Boot do gpio, 15, 1

gpi, 13, 1

gpio, 2, 0

gpi, 14, 1

timerSet, 1, 20

laat, 1, 0

eindigt op

Op systeem#Wake do

gpi, 15, 1

gpi, 13, 1

gpio, 2, 0

gpi, 14, 1

timerSet, 1, 20

laat, 1, 0

eindigt op

op wifi#Verbinding verbroken do

als [VAR#2]=0

laat, 2, 1

laat, 3, 180

stop als

eindigt op

op Wifi#Verbonden do

// informeer 1, system_is_started

laat, 2, 0

laat, 3, 1800

eindigt op

Op SDS011#PM10 doen:

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]

eindigt op

Op Regels#Timer=1 doen // Batterijniveau

laat, 1, [TENS#A0]

laat, 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 // accuspanningsregistratie uitschakelen

gpio, 14, 0 // waterstandregistratie inschakelen

timerSet, 2, 10

eindigt op

Op Regels#Timer=2 doe // waterniveau

laat, 1, [TENS#A0]

laat, 1, [VAR#1]-60

als %v1%<0

laat, 1, 0

anders

laat, 1, [VAR#1]*0.0625

stop als

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

gpio, 14, 1 // waterstandregistratie uitschakelen

timerSet, 3, 5

eindigt op

Op Regels#Timer=3 do // water zuiveren

als %syshour%=23 // 23h

als %sysmin%>=30 // >30mn

melden 1, eculement

gpio, 15, 0 // SDS uitschakelen

gpio, 13, 0 // aftapkraan inschakelen

timerSet, 4, 240

anders

timerSet, 4, 5

stop als

anders

timerSet, 4, 5

stop als

eindigt op

Op Regels#Timer=4 doe // het is tijd om te slapen

gpio, 13, 1 // aftapkraan uitschakelen

diepe slaap, %v3%

eindigt op

Stap 5: Componentenrangschikking in een PVC-buis

De capacitieve sonde, ook al is deze niet ingewikkeld, verdient aandacht omdat de afwerking en de afstelling ervan moeten worden behandeld.

Besturingskaarten en de SDS011-sonde zijn op een steun gemonteerd om het inbrengen in de PVC-buis te vergemakkelijken.

Conclusie:

Deze assembly vormt, net als de vorige, geen bijzondere moeilijkheid voor mensen met kennis van Domoticz en ESPEasy software.

Het kan effectief meten:

• De aanwezigheid van fijne deeltjes,
• Luchtdruk,
• De vochtigheidsgraad,
• Temperatuur,
• De regenhoogte,

En dit dicht bij huis.

Het project komt ook met technische ideeën:

Vermogensregeling door reed-relais, PNP- of MOSFET-transistor. Het gebruik van GPIO2 en GPIO15. Het gebruik van poort A0 door multiplexen. Programmering (regel) van de ESP8266-controller.

Project ook gepubliceerd op https://dangasdiy.top/ (meertalig)