Nog een ander weerstation (Y.A.W.S.): 18 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Dit project is mijn kijk op het immer populaire weerstation. De mijne is gebaseerd op een ESP8266, een 0,96-inch OLED-scherm en een BME280-omgevingssensorarray. Weerstations lijken een zeer populair project te zijn. De mijne onderscheidt zich van de anderen door een BME280-sensorarray te gebruiken in plaats van de populaire DHT22-temperatuur- en vochtigheidssensor. De BME280 heeft een temperatuur-, vochtigheids- en luchtdruksensor. Het maakt ook gebruik van de I2C-interface. Het gebruikte OLED-scherm van 0,96 inch is ook I2C. Het kan worden gekocht als I2C of SPI of beide. Ik ging met de I2C-versie om de bedrading te vereenvoudigen. Met zowel het OLED-display als de BME280 die I2C en 3.3V gebruikt, was het heel eenvoudig om een 'Y'-kabel te maken om beide apparaten op de ESP8266 aan te sluiten. Tijdens het ontwikkelen van dit project kwam ik op internet meerdere weerstationprojecten tegen die de ESP8266, hetzelfde OLED-display en de BME280 gebruiken. Dit is dus geen origineel idee, maar een originele uitvoering.

De BME280 biedt interne omgevingsgegevens. Externe weersinformatie wordt verkregen van OpenWeatherMap.org. U moet zich aanmelden bij OpenWeatherMap.org om een sleutel te krijgen om toegang te krijgen tot de weergegevens. Ze bieden een gratis service, dat is wat ik heb gebruikt. Zie de stap Een OpenWeatherMap-sleutel verkrijgen voor instructies over het verkrijgen van een sleutel.

Een NTP-tijdserver wordt gebruikt om de tijd van de dag en de dag van de week te krijgen.

De weers-, tijd- en omgevingsgegevens worden weergegeven op het OLED-display. Elk stukje informatie heeft zijn eigen opgemaakte scherm. De schermen worden vijf seconden weergegeven voordat naar een andere wordt overgeschakeld. OpenWeatherMap.org wordt elk kwartier geopend om de weersinformatie te vernieuwen. De BME280 wordt ongeveer elke vijfenvijftig seconden uitgelezen. Het lettertype dat op elk scherm wordt gebruikt, wordt automatisch aangepast om alle informatie in een zo groot mogelijk lettertype weer te geven.

De ESP8266 is ook ingesteld als webserver. Alle weersinformatie is toegankelijk via een browser vanaf uw telefoon, tablet of computer. Een van de schermen die wordt weergegeven toont het IP-adres van de webserver.

De ESP8266 is er in verschillende soorten en maten. Ik kies een GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2. Deze is volledig compatibel met de NodeMCU 'standaard' voor zelfstandige ESP8266-modules. Het heeft een geïntegreerde 3.3V-regelaar, een CH340 als USB-naar-serieel brug en het NodeMCU auto-reset circuit. U bent vrij om elke ESP8266-12-module die u heeft te gebruiken. Houd er rekening mee dat u mogelijk een 3.3V-regelaar of andere circuits moet toevoegen om het te programmeren. Ik heb er ook een gebouwd met een Witty Cloud ESP8266. Het stelde me in staat om alles in een kubus van 1,5 inch te verpakken. Het onderste USB-bridgeboard wordt na het programmeren losgekoppeld. Ik heb een haakse header-pin toegevoegd aan het 3.3V-gat op het Witty-bord. Het harnas is gemaakt met twee vier-pins schalen, een twee-pins schaal en twee één-pins schalen.

Op de bovenstaande foto is het bord waarop de ESP8266-module is aangesloten een printplaat die ik heb ontwikkeld als een breakout-bord voor de ESP8266 en ESP32. Het accepteert de NodeMCU-compatibele ESP8266-kaarten met smalle behuizing, de Witty Cloud ESP8266-kaart of een ESP32-kaart van GEEKCREIT. Alle beschikbare GPIO-pinnen zijn uitgebroken in headers voor gemakkelijke toegang. Ik heb ontdekt dat de meeste ontwikkelborden nooit genoeg stroom- en aardingspinnen hebben. Elke keer dat u iets wilt bevestigen, heeft u minimaal een aardingspin nodig en meestal een pin om het apparaat van stroom te voorzien. Elke rij GPIO-pinnen wordt vergezeld door een 3,3V-stroompin en een aardingspin. Ik gebruik dezelfde lay-out die First Robotics gebruikt, kracht in het midden. Ik vind deze lay-out leuk, want als je iets achterstevoren aansluit, laat je de magische rook niet vrij. Het bord heeft een aantal extra's, een IR-sensor, een drukknopschakelaar en een driekleurige LED. Jumpers kunnen worden gebruikt om verbinding te maken met een van deze functies. Als u geïnteresseerd bent in een van deze ESPxx breakout boards, neem dan contact met mij op.

Stap 1: Wat heb je nodig:

1 – BME280 I2C temperatuur-, vochtigheids- en druksensorkaart

Ik kocht de mijne op Ebay uit China voor ongeveer $ 1,25 met gratis verzending. Ook verkrijgbaar bij Adafruit of Sparkfun

1 -.96”, 128x64, I2C OLED-scherm met SSD1306-stuurprogramma

Ik kocht de mijne op Ebay uit China voor ongeveer $ 4,00. De mijne is wit. Je kunt blauw en wit vinden met een gebied van geel bovenop. Sommige worden verkocht als SPI en I2C. Mogelijk moet u enkele weerstanden verplaatsen om I2C-werking te selecteren. Het belangrijkste is dat het de SD1306-stuurprogrammachip gebruikt. Ook verkrijgbaar bij Adafruit.

1 – NodeMCU ESP8266-12 met CH340

U kunt elke gewenste ESP8266-12-module gebruiken. Ik geef de voorkeur aan degenen met de CH340 USB-naar-serieel brug. Een paar jaar geleden was er een uitbarsting van nep-FTDI- en SI-bridgechips, dus ik vertrouw niets anders meer dan de CH340.

2 – DuPont 4-pins, 0,1 inch (2,54 mm) pitch-shells

2 – DuPont 2-pins, 0,1 inch (2,54 mm) pitch-shells

12 – DuPont vrouwelijke crimps voor 22-28 awg draad

Ik koop de mijne op Ebay. U kunt ook Molex gebruiken of een ander merk dat u verkiest. Gekrompen pinnen of IDC De keuze is aan u. Wees voorzichtig dat u de juiste pinnen voor uw schelpen koopt. Ze zijn niet mix en match. Je kunt ook gewoon de draden aan de borden solderen en de connectoren verwijderen. Als u de gekrompen pinnen gebruikt, heeft u een krimptang nodig. Probeer niet te krimpen met een tang. Het werkt niet.

1 – 5V, 1A minimale wandvoeding.

Deze zijn goedkoop en verkrijgbaar op Ebay. Koop er een met een micro-USB-connector of wat dan ook past bij je ESP8266-bord.

Je hebt ook acht stukken 22-28 awg-draad nodig om alles met elkaar te verbinden. Of je kunt het gewoon allemaal op een stuk perfboard aansluiten. Het is aan jou.

Ik heb een foto bijgevoegd van wat werd gebruikt om het weerstation te bouwen met behulp van een Witty Cloud ESP8266. Een afbeelding geeft aan waar u een haakse header-pin moet toevoegen aan de pick-up 3.3V. Een van de twee pinshells wordt vervangen door twee eenpinshells. Aard- en 3,3V-draden zijn in de eenpins-shells gestopt.

Volg deze link om de broncodebestanden uit de GitHub-repository te halen; ESP8266-Weerstation. De zip-map of gekloonde map heeft een WeatherStation-map die WeatherStation.ino en BME280.h bevat. Dit zijn de broncodebestanden. Er zijn ook verschillende pdf-bestanden. De pdf-bestanden hebben vrijwel dezelfde informatie als deze instructable.

Stap 2: Gereedschap:

Na veel merken crimpers te hebben geprobeerd, ontdekte ik dat de Japanse Engineer PA-21 of PA-09 het beste werkt voor de mannelijke en vrouwelijke krimptangen van DuPont. Het is beschikbaar op Ebay of Amazon. Beide zullen werken voor de DuPont-pinnen. De PA-09 zal ook de pinnen doen voor de JST-connectoren die vaak worden gebruikt op LiPo-batterijen. Hier is een link naar een video over het gebruik van de Engineer-krimptangen met DuPont-krimptangen; Hoe PA-21 Crimpers te gebruiken?

Instructables had onlangs een geweldige tutorial over het gebruik van de Weierli Tools SN-28B-crimpers met DuPont-pinnen en -schalen. Je kunt het hier bekijken; Maak ELKE KEER een goede Dupont Pin-Crimp!

Stap 3: Maak het harnas:

De kabelboom is de sleutel tot dit project. Het is een standaard vierdraads 'Y'-kabel. Hierboven zie je een foto van het harnas dat ik heb gemaakt. Het OLED-display en de BME280-sensorarray hebben dezelfde pinout. Dit betekent dat de twee vierpolige hulzen identiek zijn na het inbrengen van de gekrompen draden. Ik heb mijn harnas gemaakt met de dubbel gekrompen draden die in de twee twee-pins schelpen gaan die aan het ESP8266-bord zijn bevestigd. Je zou er in plaats daarvan voor kunnen kiezen om de dubbel gekrompen draden in een van de vier-pins hulzen te stoppen, waardoor het als een daisy chain-verbinding wordt. Ofwel zal werken.

1. Knip al je draden op lengte. Ik gebruik graag verschillende kleuren voor elke draad; rood voor 3.3V, zwart voor aarde, geel voor SCL en groen voor SDA.
2. Strip het ene uiteinde van elke draad ongeveer 0,1 inch.
3. Draai de strengen samen en voeg een vrouwelijke plooi toe.
4. Zodra alle draden aan het ene uiteinde een krimp hebben, stript u alle draden ongeveer 0,2 inch.
5. Draai de strengen van twee draden van dezelfde kleur samen.
6. Eenmaal gedraaid, trim tot ongeveer 0,1 inch en voeg een vrouwelijke plooi toe.
7. Wanneer alle draadparen zijn gekrompen, is het tijd om de gekrompen uiteinden in de schalen te steken.
8. De twee vier-pins shells zijn gevuld, van links naar rechts, met rood, zwart, geel, groen of 3.3V, Gnd, SCL, SDA.
9. Een van de twee pinshells krijgt de rode en zwarte draden.
10. De andere twee-pins schaal krijgt de gele en groene draden.

Stap 4: Tip:

Ik ontdekte dat wanneer ik 28 awg-draad gebruik met de krimppinnen, ze de neiging hebben om eraf te vallen. Wat ik doe om dit te voorkomen is om het uiteinde van de draad twee keer zo lang te strippen als normaal. Draai de blootliggende draden samen. Vouw vervolgens de gedraaide draad dubbel om de dikte te verdubbelen. Als ik het nu krimp, is de draad dik genoeg om stevig vast te houden.

Stap 5: Verbind alles met elkaar:

1. Steek de vier-pins schelpen in het OLED-scherm en de BME280-kaarten.
2. Lijn de rode draad uit met de Vcc- en 3V3-pinnen.
3. Sluit de tweepolige rood/zwarte behuizing aan op een paar 3V3 (3,3V) en GND-pinnen op het ESP8266-bord. Er zijn drie plaatsen op het bord waar 3V3- en GND-pinnen aan elkaar grenzen. Vermijd de Vin (5V) en GND-pinnen, omdat deze de magische rook van je OLED- en BME280-borden vrijgeven. Zorg ervoor dat de rode draad is aangesloten op de 3V3-pin.
4. Sluit de geel/groene tweepins shell aan op D1 en D2 op het ESP8266-bord. De gele draad (SCL) moet op D1 zitten.

Controleer uw verbindingen dubbel. Als alles er goed uitziet, ben je klaar om het ESP8266-bord van stroom te voorzien.

Stap 6: Hoe krijg ik een OpenWeatherMap-sleutel

U hebt een API-sleutel nodig om toegang te krijgen tot de OpenWeatherMap.org-website om actuele weersinformatie te verkrijgen. De volgende paar stappen beschrijven hoe u zich aanmeldt bij OpenWeatherMap.org en een API-sleutel krijgt.

Volg deze link naar OpenWeatherMap.org.

Klik op API in het midden van de bovenkant van de webpagina.

Stap 7: Hoe u een OpenWeatherMap-sleutel kunt krijgen, abonneren?

Klik aan de linkerkant onder Actuele weergegevens op de knop Abonneren.

Stap 8: Een OpenWeatherMap-sleutel verkrijgen, API-sleutel ophalen

Klik op Get APIkey en Start in de kolom Gratis.

Stap 9: Hoe u een OpenWeatherMap-sleutel kunt krijgen, aanmelden

Klik op de knop Aanmelden onder Hoe krijg ik een API-sleutel (APPID).

Stap 10: Hoe krijg ik een OpenWeatherMap-sleutel, maak een account aan?

Vul alle velden in. Als u klaar bent, vinkt u het selectievakje Ik ga akkoord met de servicevoorwaarden en het privacybeleid aan. Klik vervolgens op de knop Account aanmaken.

Controleer uw e-mail voor een bericht van OpenWeatherMap.org. De e-mail bevat uw API-sleutel. U moet de API-sleutel naar de broncode van het weerstation kopiëren om het huidige weer te verkrijgen.

De gratis service OpenWeatherMap.org heeft enkele beperkingen. Het belangrijkste is dat u er niet vaker dan eens in de tien minuten toegang toe kunt krijgen. Dit hoeft geen probleem te zijn, want het weer verandert niet zo snel. De andere beperkingen hebben te maken met de beschikbare informatie. Elk van de betaalde abonnementen biedt meer gedetailleerde weersinformatie.

Stap 11: Stel de Arduino IDE in:

Programma-ontwikkeling werd gedaan met behulp van de Arduino IDE versie 1.8.0. Je kunt hier de nieuwste Arduino IDE downloaden; Arduino-IDE. De Arduino-website heeft uitstekende aanwijzingen voor het installeren en gebruiken van de IDE. Ondersteuning voor de ESP8266 kan worden geïnstalleerd in de Arduino IDE door de instructies op deze link te volgen: ESP8266 Add-on voor Arduino. Klik op de webpagina op de knop "Kloon of download" en selecteer "Zip downloaden". Het ReadMe.md-bestand bevat instructies voor het toevoegen van ESP8266-ondersteuning aan de Arduino IDE. Het is een gewoon tekstbestand dat u met elke teksteditor kunt openen.

ESP8266-kaarten zijn er in alle maten en vormen en gebruiken verschillende USB-naar-serieel bridge-chips. Ik geef de voorkeur aan de boards die de CH340 bridge-chip gebruiken. Een paar jaar geleden werden FTDI, SI en anderen moe van goedkope klonen die beweerden hun onderdelen te zijn. De chipmakers hebben hun drivercode gewijzigd om alleen met hun eigen originele onderdelen te werken. Dit zorgde voor veel frustratie toen mensen ontdekten dat de USB-naar-Seriële bruggen niet meer werkten. Tegenwoordig blijf ik gewoon bij de op CH340 gebaseerde USB-naar-serieel bruggen om te voorkomen dat ik boards koop die wel of niet werken. In ieder geval moet je de juiste driver vinden en installeren voor de bridge-chip die op je board wordt gebruikt. Dit is een link naar de officiële site voor de CH340-stuurprogramma's; CH341SER_EXE.

De ESP8266 heeft geen speciale I2C-hardware. Alle I2C-stuurprogramma's voor de ESP8266 zijn gebaseerd op bit-banging. Een van de betere ESP8266 I2C-bibliotheken is de brzo_I2C-bibliotheek. Het is in assembler geschreven voor de ESP8266 om het zo snel mogelijk te maken. De OLED-weergavebibliotheek die ik gebruik, gebruikt de brzo_I2C-bibliotheek. Ik heb code toegevoegd om toegang te krijgen tot de BME280-sensorarray met behulp van de brzo_I2C-bibliotheek.

U kunt de OLED-bibliotheek hier downloaden: ESP8288-OLED-SSD1306 Bibliotheek.

U kunt de brzo_I2C-bibliotheek hier downloaden: Brzo_I2C-bibliotheek.

Beide bibliotheken moeten in uw Arduino IDE worden geïnstalleerd. De Arduino-website bevat instructies voor het installeren van zip-bibliotheken in de IDE: Zip-bibliotheken installeren.

Tip: Na het installeren van het ESP8266-kaartenpakket en de bibliotheken, sluit u de Arduino IDE en opent u deze opnieuw. Dit zorgt ervoor dat de ESP8266-kaarten en -bibliotheken in de IDE verschijnen.

Stap 12: Selecteer uw bord:

Open de Arduino-IDE. Als je dit nog niet hebt gedaan, installeer dan de ESP8266-add-on, de brzo_i2c-bibliotheek en de OLED-stuurprogrammabibliotheek.

Klik op "Extra" in de bovenste menubalk. Scroll naar beneden in het vervolgkeuzemenu naar waar het zegt "Bord:". Schuif naar het vervolgkeuzemenu " Board Manager" en scrol omlaag naar; " NodeMCU 1.0 (ESP-12E-module) ". Klik erop om het te selecteren. Laat alle andere instellingen op hun standaardwaarde staan.

Stap 13: Selecteer de seriële poort:

Klik op "Extra" in de bovenste menubalk. Scroll naar beneden in het vervolgkeuzemenu naar de plaats waar "Poort" staat. Selecteer de poort die geschikt is voor uw computer. Als uw poort niet wordt weergegeven, is uw bord niet aangesloten of heeft u de driver voor uw bridge-chip niet geladen of was uw bord niet aangesloten toen u de Arduino IDE opende. Eenvoudige oplossing is om de Arduino IDE te sluiten, je board aan te sluiten, ontbrekende stuurprogramma's te laden en vervolgens de Arduino IDE opnieuw te openen.

Stap 14: WeatherStation.ino

Je kunt de downloadknoppen hierboven gebruiken of deze link naar GitHub volgen om de broncode te verkrijgen; ESP8266-Weerstation.

De bestanden WeatherStation.ino en BME280.h moeten in dezelfde map staan. De mapnaam moet overeenkomen met de naam van het.ino-bestand (zonder de.ino-extensie). Dit is een Arduino-vereiste.

Stap 15: Bewerk WeatherStation.ino

Klik op "Bestand" in de bovenste menubalk. Klik op "Openen". Zoek in het dialoogvenster Bestand openen de map WeatherStation en selecteer deze. U zou twee tabbladen moeten zien, één voor WeatherStation en één voor BME280.h. Als u niet over beide tabbladen beschikt, heeft u de verkeerde map geopend of heeft u beide bestanden niet gedownload of heeft u ze niet in de juiste map opgeslagen. Probeer het opnieuw.

U moet het bestand WeatherStation.ino bewerken om de SSID en het wachtwoord voor uw WiFi-netwerk toe te voegen. kijk rond regel 62 voor het volgende;

// plaats hier de SSID en het wachtwoord voor uw WiFi-netwerk

const char* ssid = "yourssid"; const char* wachtwoord = "wachtwoord";

Vervang " yourssid " door de SSID van uw WiFi-netwerk.

Vervang "wachtwoord" door de toegangscode voor uw WiFi-netwerk.

U moet ook uw OpenWeatherMap-sleutel en de postcode waar u woont toevoegen. Kijk rond lijn 66 voor het volgende;

// plaats hier uw OpenWeatherMap.com-sleutel en de postcode

const char* owmkey = "jouwsleutel"; const char* owmzip = "jouw zip, land";

Vervang " yourkey " door de sleutel verkregen van OpenWeatherMap.org.

Vervang " yourzip, country " door uw postcode en land. Uw postcode moet worden gevolgd door een komma en uw land ("10001, us").

Vervolgens moet u uw tijdzone instellen en zomertijd (DST) in-/uitschakelen. Kijk rond lijn 85 voor het volgende;

// Ruwe tijd die wordt geretourneerd, is in seconden sinds 1970. Om aan te passen voor tijdzones aftrekken

// het aantal seconden verschil voor uw tijdzone. Negatieve waarde zal // tijd aftrekken, positieve waarde zal tijd toevoegen #define TZ_EASTERN -18000 // aantal seconden in vijf uur #define TZ_CENTRAL -14400 // aantal seconden in vier uur #define TZ_MOUTAIN -10800 // aantal seconden in drie uur #define TZ_PACIFIC -7200 // aantal seconden in twee uur

// Pas de tijd aan voor uw tijdzone door TZ_EASTERN te wijzigen in een van de andere waarden.

#define TIMEZONE TZ_EASTERN // verander dit in je tijdzone

Er is een groep #define-instructies die de tijdverschuiving voor verschillende tijdzones definiëren. Als uw tijdzone daar is, vervangt u "TZ_EASTERN" in de "TIMEZONE"-definitie. Als uw tijdzone niet wordt vermeld, moet u er een maken. De NTP-server geeft tijd als Greenwich Mean Time. U moet een aantal uren (in seconden) optellen of aftrekken om op uw lokale tijd te komen. Kopieer gewoon een van de " #define TZ_XXX"-instructies en wijzig vervolgens de naam en het aantal seconden. Wijzig vervolgens "TZ_EASTERN" in uw nieuwe tijdzone.

U moet ook beslissen om de zomertijd al dan niet te gebruiken. Om DST uit te schakelen, vervangt u de "1" door een "0" in de volgende regel;

#define DST 1 // stel in op 0 om zomertijd uit te schakelen

Indien ingeschakeld, zal DST de tijd automatisch een uur vooruit- of vertragen, indien van toepassing.

Stap 16: Upload de code naar uw ESP8266

Klik op het cirkelvormige naar rechts wijzende pijlpictogram dat zich net onder "Bewerken" in de bovenste menubalk bevindt. Dit zal de code compileren en uploaden naar je bord. Als alles correct is gecompileerd en geüpload, moet na een paar seconden het OLED-display oplichten en het verbindingsbericht verschijnen.

Stap 17: Hoe u de website met weergegevens kunt bekijken

De afbeelding hierboven toont de webpagina die door het weerstation wordt bediend. U kunt het openen met uw pc, telefoon of tablet. Open gewoon een browser en typ het IP-adres van het weerstation in als de URL. Het IP-adres van het weerstation wordt weergegeven op een van de schermen van het weerstation. Klik op Pagina vernieuwen om de informatie bij te werken.

Stap 18: Gefeliciteerd, u bent klaar

Dat is het. U zou nu een werkend weerstation moeten hebben. Uw volgende stap zou kunnen zijn om een behuizing te ontwerpen en te maken voor uw weerstation. Of misschien wilt u nog een paar schermen toevoegen om gevoelstemperatuur, dauwpunt, zonsopgang- of zonsondergangtijden of een grafiek van luchtdrukveranderingen weer te geven of het weer te voorspellen met behulp van barometrische druk. Veel plezier en geniet ervan.