Estació meteorològica alternativa: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Una altra estació meteorològica, sí, però d’un altre tipus!

Ja he publicat, vegeu un article anterior, una sonda que mesura la qualitat de l’aire.

L'estació aquí descrita inclou addicions i modificacions.

Funcions afegides:

• Mesurament de temperatura, humitat i pressió atmosfèrica (mòdul BME280).
• Mesurant la quantitat de pluja.

Canvis respecte al projecte anterior:

• Mesura de la tensió de la bateria.
• Carcassa compacta que engloba tots els elements.
• Canvis en el diagrama electrònic.

Recordatori dels objectius:

• Minimitzar el consum d'energia.
• Minimitzeu la connexió Wifi. (30 cada 30 minuts).
• Entorn segellat.
• Càrrega automàtica de la bateria.

La peculiaritat real rau en la sonda que mesura la quantitat de pluja. Es basa en una mesura capacitiva.

Pas 1: Principi de mesura de nivell capacitiu

El principi de mesura de nivell capacitiu es basa en la variació de capacitat d'un condensador. El conjunt es compon d’un tub metàl·lic i una vareta metàl·lica aïllada col·locada al centre del tub.

La vareta i la paret del tub formen un condensador, la capacitat del qual depèn de la quantitat d'aigua del tub: el tub de buit té una capacitat inferior i amb capacitat d'aigua augmentarà.

Un dispositiu electrònic mesura l’increment de la capacitat i genera un voltatge proporcional al nivell de l’aigua.

Rq: la barra estant aïllada sense corrent creua l’aigua.

Avaluació de les variables implicades

La superfície de recepció de l'embut és d'aproximadament 28 cm2. La del tub fa aproximadament 9 cm2 (1,4 metres quadrats). La proporció d’àrea és d’uns 3. Així doncs, un centímetre d’aigua a l’embut omplirà el tub de 3cm Aquesta multiplicació proporciona una precisió millor. En el cas del nostre muntatge, la capacitat mesurada és d’uns 100pF.

Calibratge:

Un cop acabat el muntatge, procedirem al calibratge amb un got de mesura. Procedirem cm per cm al nivell de l’embut. Ajustarem R8 i R13 per calibrar el valor mínim i màxim. (veure diagrama següent)

Pas 2: Esquema de muntatge de l'indicador de nivell d'aigua analògic

Aquest patró està inspirat en el lloc

El monoestable és un 555. L’amplada del pols del 555 és proporcional al nivell de l’aigua. R7 i C5 formen un filtre de pas baix per suavitzar el valor CC del tren d’impulsos.

El desplaçament de tensió a la sortida de 555 s’elimina en l’etapa diferencial formada per un amplificador quadruple LM324.

L'estació alimentada per 5V es va afegir un convertidor de tensió per produir 12V. Es tracta d’assegurar un funcionament òptim de l’indicador de nivell. El voltatge de sortida s’ajusta per proporcionar un màxim de 3,7 V a l’entrada de la placa de control.

Pas 3: Esquema de l'equip de direcció

El dispositiu està controlat per un mini controlador ESP8266 Wemos D1.

Admet els nivells de bateria i aigua:

L'entrada A0 admet fins a 3,3 V. S’utilitza alternativament per mesurar tensions.

Per a la bateria activant el port GPIO2 (D4).

Per al nivell de l'aigua activant el port GPIO14 (D5). L’activació d’aquest port dinamitza l’etapa de mesura capacitiva. Es tracta de limitar el consum d'energia.

La mesura de la qualitat de l’aire es realitza mitjançant l’energia del mòdul mitjançant el SDS011 GPIO15 (D8). L'entrada GPIO12 (D6) llegeix les dades de sèrie. Al mateix temps, el mòdul BME280 s’energia. La comunicació es fa mitjançant GPIO4 i GPIO5 (D1, D2) per tal de recuperar la temperatura, la humitat i la pressió atmosfèrica.

Finalment, la solenoide que drenarà la canonada al final del dia s'activa mitjançant GPIO13 (D7).

El controlador està programat amb EspEasy pel següent codi.

Pas 4: regla ESPEASY

a System # Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

deixem, 1, 0

endon

Al sistema # Wake do

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

deixem, 1, 0

endon

a Wifi # Desconnectat fer

si [VAR # 2] = 0

deixem, 2, 1

deixem, 3, 180

endif

endon

a Wifi # Connected do

// notificar 1, system_is_started

deixem, 2, 0

deixem, 3, 1800

endon

A SDS011 # PM10 feu

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]

endon

A les regles # Temporitzador = 1 fer // Nivell de bateria

deixem, 1, [TENS # A0]

deixem, 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 // apagueu la captura de tensió de la bateria

gpio, 14, 0 // activa la captura del nivell de l'aigua

timerSet, 2, 10

endon

A les regles # Temporitzador = 2 do // nivell de l'aigua

deixem, 1, [TENS # A0]

deixem, 1, [VAR # 1] -60

si% v1% <0

deixem, 1, 0

en cas contrari

deixem, 1, [VAR # 1] * 0,0625

endif

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

gpio, 14, 1 // desactiva la captura del nivell de l'aigua

timerSet, 3, 5

endon

A les regles # Temporitzador = 3 fer // purgar aigua

si% syshour% = 23 // 23h

si% sysmin%> = 30 //> 30mn

notificar 1, ecoulement

gpio, 15, 0 // apaga SDS

gpio, 13, 0 // activa la vàlvula de drenatge

temporitzador, 4, 240

en cas contrari

timerSet, 4, 5

endif

en cas contrari

timerSet, 4, 5

endif

endon

A les regles # Temporitzador = 4 fer // és hora de dormir

gpio, 13, 1 // apagueu la vàlvula de drenatge

profunditat,% v3%

endon

Pas 5: Disposició dels components en un tub de PVC

La sonda capacitiva, encara que no sigui complexa, mereix atenció perquè s’haurà de tractar el seu acabat i el seu ajust.

Les plaques de control i la sonda SDS011 estan muntades sobre un suport per tal de facilitar la seva introducció al tub de PVC.

Conclusió:

Aquest muntatge, com l'anterior, no representa cap dificultat particular per a les persones amb coneixement del programari Domoticz i ESPEasy.

Pot mesurar eficaçment

• La presència de partícules fines,
• Pressió atmosfèrica,
• El nivell d'humitat,
• Temperatura,
• L'alçada de la pluja,

I això a prop de casa vostra.

El projecte també presenta idees tècniques:

Control de potència mitjançant relé reed, transistor PNP o MOSFET. L’ús de GPIO2 i GPIO15. L’ús del port A0 mitjançant multiplexació. Programació (regla) del controlador ESP8266.

Projecte publicat també a https://dangasdiy.top/ (multilingüe)