Rangkaian stasiun cuaca di Arduino uno. Stasiun cuaca rumah di Arduino dan mengirimkan data ke "Pemantauan Rakyat"

Suatu hari, saat berjalan-jalan di kota, saya melihat toko elektronik radio baru yang dibuka. Ketika saya memasukinya, saya menemukannya jumlah besar Perisai untuk Arduino karena Saya punya Arduino Uno di rumah dan Arduino Nano Segera muncul ide untuk bermain-main dengan pemancar sinyal dari jarak jauh. Saya memutuskan untuk membeli paling banyak pemancar murah dan penerima pada 433 MHz:

Pemancar sinyal.

Penerima sinyal.

Setelah menuliskan sketsa sederhana transmisi data (contoh diambil dari sini), ternyata perangkat transmisi mungkin cukup cocok untuk mengirimkan data sederhana, seperti suhu, kelembapan.

Pemancar mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:
1. Model: MX-FS - 03V
2. Jangkauan (tergantung keberadaan benda penghalang): 20-200 meter
3. Tegangan operasi: 3,5 -12V
4. Dimensi modul: 19*19 mm
5. Modulasi sinyal: AM
6. Daya pemancar: 10mW
7. Frekuensi: 433 MHz
8. Panjang antena eksternal yang dibutuhkan: 25cm
9. Mudah dihubungkan (hanya tiga kabel): DATA; VCC; Bumi.

Karakteristik modul penerimaan:
1. Tegangan operasi: DC 5V
2. Saat ini: 4mA
3. Frekuensi pengoperasian: 433,92 MHz
4. Sensitivitas: - 105dB
5. Dimensi modul: 30*14*7 mm
6. Diperlukan antena eksternal: 32 cm.

Internet mengatakan bahwa jangkauan transmisi informasi pada 2Kb/detik dapat mencapai hingga 150m. Saya belum memeriksanya sendiri, tetapi di apartemen dua kamar diterima di mana-mana.

Perangkat keras stasiun cuaca rumah

Setelah beberapa kali percobaan, saya memutuskan untuk menghubungkan sensor suhu, kelembaban dan pemancar ke Arduino Nano.

Sensor suhu DS18D20 terhubung ke Arduino sebagai berikut:

1) GND ke minus mikrokontroler.
2) DQ melalui resistor pull-up ke ground dan ke pin D2 Arduino
3) Vdd hingga +5V.

Modul pemancar MX-FS - 03V ditenagai tegangan 5 Volt, output datanya (ADATA) dihubungkan ke pin D13.

Terhubung ke Arduino Uno layar LCD dan barometer BMP085.

Diagram koneksi ke Arduino Uno

Penerima sinyal terhubung ke pin D10.

Modul BMP085 - sensor digital tekanan atmosfer. Sensor ini memungkinkan Anda mengukur suhu, tekanan, dan ketinggian di atas permukaan laut. Antarmuka koneksi: I2C. Tegangan suplai sensor 1,8-3,6 V

Modul terhubung ke Arduino dengan cara yang sama seperti perangkat I2C lainnya:

VCC - VCC (3,3V);
GND - GND;
SCL - ke keluaran analog 5;
SDA - ke pin analog 4.

Biaya yang sangat rendah
Daya dan I/O 3-5 V
Penentuan kelembaban 20-80% dengan ketelitian 5%.
Deteksi suhu 0-50 derajat. dengan akurasi 2%.
Frekuensi polling tidak lebih dari 1 Hz (tidak lebih dari sekali setiap 1 detik)
Dimensi 15.5mm x 12mm x 5.5mm
4 pin dengan jarak pin 0,1".

DHT memiliki 4 pin:

Vcc (catu daya 3-5V)
Data keluar - Keluaran data
Tidak digunakan
Umum

Terhubung ke D8 Arduino.

Perangkat lunak bagian dari stasiun cuaca rumah

Modul transmisi mengukur dan mengirimkan suhu setiap 10 menit.

Di bawah ini adalah programnya:

/* Sketsa versi 1.0 Kirim suhu setiap 10 menit. */ #include #include #include #define ONE_WIRE_BUS 2 //Pin untuk menghubungkan sensor Dallas OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasSensor suhu(&oneWire); Alamat Perangkat di dalam Termometer; void setup(void) ( //Serial.begin(9600); vw_set_ptt_inverted(true); // Diperlukan untuk DR3100 vw_setup(2000); // Mengatur baud rate (bit/s) sensor.begin(); if (! sensor .getAddress(insideThermometer, 0)); printAddress(insideThermometer); sensor.setResolution(insideThermometer, 9); //Serial.print("Temp C : "); //Serial.println(tempC); //Pembentukan data untuk pengiriman int number = tempC; char simbol = "c"; //Simbol layanan untuk menentukan bahwa ini adalah sensor String strMsg = "z"; strMsg += simbol; strMsg += " "; strMsg += " "; strMsg.toCharArray(msg, 255); / Tunggu hingga transfer selesai penundaan(200); ; J<= 6; j++) { sensors.requestTemperatures(); printTemperature(insideThermometer); delay(600000); } } //Определение адреса void printAddress(DeviceAddress deviceAddress) { for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) { if (deviceAddress[i] < 16); //Serial.print("0"); //Serial.print(deviceAddress[i], HEX); } }

Perangkat penerima menerima data, mengukur tekanan dan suhu di dalam ruangan dan mengirimkannya ke layar.

#termasuk #termasuk LCD LiquidCrystal(12, 10, 5, 4, 3, 2); #termasuk sensor dht11; #tentukan DHT11PIN 8 #termasuk #sertakan BMP085 dps = BMP085(); panjang Suhu = 0, Tekanan = 0, Ketinggian = 0; void setup() ( Serial.begin(9600); vw_set_ptt_inverted(true); // Diperlukan untuk DR3100 vw_setup(2000); // Mengatur kecepatan penerimaan vw_rx_start(); // Memulai pemantauan siaran lcd.begin(16, 2) ; Wire.begin(); penundaan(1000); //lcd.setCursor(14,0); //lcd.write(0)); ( uint8_t buf; // Buffer untuk pesan uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN ; // Panjang buffer if (vw_get_message(buf, &buflen)) // Jika pesan diterima ( // Mulai parsing int i; // Jika pesan tidak ditujukan kepada kami , keluar jika (buf != "z") ( return; ) char command = buf; // Perintahnya ada di indeks 2 // Parameter numerik dimulai di indeks 4 i = 4; // Karena transmisinya adalah karakter demi karakter, maka Anda perlu mengonversi set karakter menjadi angka while (buf[i] != " ") ( angka *= 10; angka += buf[i] - "0"; i++; ) dps.getPressure(&Pressure); getTemperature(&Suhu); //Serial.print(perintah);

lcd.cetak("T=");
lcd.setCursor(2,0);
lcd.print(angka);
lcd.setCursor(5,0);
lcd.cetak("P=");

lcd.print(Tekanan/133.3);

lcd.print("mmH");

lcd.cetak("T=");	lcd.print(Suhu*0,1);	lcd.cetak("H=");	//penundaan(2000);
int chk = sensor.baca(DHT11PIN);
switch (chk) ( case DHTLIB_OK: //Serial.println("OK"); break; case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM: //Serial.println("Checksum error"); break; case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT: //Serial.println("Waktu habis error"); break; default: //Serial.println("Kesalahan tidak diketahui"); break; ) ) )	P.S. Di masa depan saya berencana untuk menambahkan yang berikut ini:	1	- sensor kelembaban ke pemancar, ulang algoritma transmisi data
- Sensor untuk mengukur kecepatan dan arah angin.	- tambahkan tampilan lain ke perangkat penerima.	1	- sensor kelembaban ke pemancar, ulang algoritma transmisi data
- transfer penerima dan pemancar ke mikrokontroler terpisah.	Di bawah ini adalah foto kejadiannya:	1	- sensor kelembaban ke pemancar, ulang algoritma transmisi data
Daftar elemen radio	Penamaan	1	- sensor kelembaban ke pemancar, ulang algoritma transmisi data
Jenis
switch (chk) ( case DHTLIB_OK: //Serial.println("OK"); break; case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM: //Serial.println("Checksum error"); break; case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT: //Serial.println("Waktu habis error"); break; default: //Serial.println("Kesalahan tidak diketahui"); break; ) ) )	Denominasi	1	- sensor kelembaban ke pemancar, ulang algoritma transmisi data
Kuantitas		1	- sensor kelembaban ke pemancar, ulang algoritma transmisi data
- transfer penerima dan pemancar ke mikrokontroler terpisah.

Catatan Toko menghilangkan satu-satunya hal yang tersisa waktu luang. Itu sebabnya saya sudah lama tidak membuat apa pun dan saya ingin sekali melakukan sesuatu. Kesempatan ini muncul, anehnya, di universitas. Ini bulan September di luar jendela, tahun ke-4 dan kursus desain sirkuit yang akan datang. Kami diberitahu bahwa kursus dapat dilakukan dalam dua variasi: kertas dan perangkat keras.

Selama 5 tahun, makalah di universitas kami dilakukan berdasarkan prinsip “ambil yang lama dan satukan.” Pendekatan ini tidak cocok untuk saya karena sifatnya yang rutin, jadi saya langsung memilih kursus perangkat keras. Mikrokontroler Arduino diusulkan sebagai inti mata kuliah karena kemudahan pembelajarannya. Setelah menentukan jenis kursus, masih ada satu pertanyaan lagi: apa sebenarnya yang harus dilakukan. Karena saya belum mempunyai pengalaman dalam pemrograman mikrokontroler, saya segera membuka Google dan mulai mempelajari proyek-proyek yang ada. Ada banyak proyek, beberapa di antaranya cukup sederhana, ada pula yang cerdik (pemindai 3D, misalnya), namun sebagian besar tidak memiliki proyek. aplikasi praktis. Dan saya hanya menginginkan sesuatu yang tidak tergeletak di rak dan mengumpulkan debu. Setelah perjalanan setengah jam ke dunia Arduino, saya menjadi tertarik dengan topik stasiun cuaca rumah, dan proyek tersebut tampaknya tidak terlalu sulit untuk diterapkan (yang terutama menarik perhatian pendatang baru).

Beginilah topik kursus dipilih dan seiring berjalannya waktu sepertinya tidak ada masalah.

Seleksi Komponen

Melihat-lihat proyek yang berbeda, saya menyadari bahwa Nano atau bahkan ProMini, tapi tetap memilih Arduino Uno dengan harapan saya ingin pemrograman untuk Arduino dan akan mengimplementasikan beberapa proyek lagi di masa depan. Saya belum pernah memegang besi solder di tangan saya sebelumnya, jadi untuk memudahkan pengembangan saya memutuskan untuk juga membeli Sensor Shield v4.

Lebih detailnya

Biayanya berkontribusi koneksi cepat sensor, modul, motor servo, antarmuka Serial dan I2C, dan juga menampilkan semua port pengontrol faktor bentuk Duemilanova/Uno (juga dapat dihubungkan ke seri mega, tetapi dengan batasan dan konsekuensi berikutnya). Mendukung perisai lain di atasnya.

Saya memilih sensor berikut sebagai sumber data meteorologi:

Saya telah memutuskan sensornya. Tapi apa hubungannya dengan data yang berasal dari sensor? Saya memutuskan untuk menampilkannya. Saya menginginkan gambar berwarna, jadi saya segera membuang solusi monokrom. Setelah beberapa menit mencari, saya terpilih tampilan TFT ST7735 berukuran 1,8 inci.

Lebih detailnya

Karena layar menggunakan protokol SPI 4-kawat untuk komunikasi dan memiliki buffer bingkai beralamat piksel sendiri, layar ini dapat digunakan dengan segala jenis mikrokontroler. Layar 1,8 inci memiliki piksel warna 128x160. Ada juga slot kartu memori microSD Oleh karena itu, Anda dapat dengan mudah mendownload yang full color gambar raster dari FAT16/FAT32 sistem file kartu microSD.

Spesifikasi:

Diagonal layar - 1,8 inci, resolusi 128x160 piksel, warna 18-bit (262.144 warna)
Pengontrol dengan pengalamatan piksel bawaan dari buffer memori video
Slot microSD internal - menggunakan lebih dari 2 jalur digital
Kompatibel dengan 3.3 dan 5V
Dimensi: 34 mm x 56 mm x 6,5 m

Pemrograman Pengontrol Arduino

Setelah kami memutuskan komponen untuk stasiun cuaca, kami akan mulai memprogram pengontrolnya. Untuk Firmware Arduino lingkungan yang digunakan Pengembangan Arduino IDE. Juga menggunakan perpustakaan dari Adafruit.

Sebelum beralih ke sketsa, mari kita lihat fungsinya:

Pembacaan diambil dari sensor setiap 10 detik dan hanya indikator yang berubah dibandingkan pengukuran sebelumnya yang diperbarui di layar
Transfer data yang diterapkan melalui Pelabuhan COM

Sketsa

#termasuk // perpustakaan untuk komunikasi dengan perangkat I2C #include // Pustaka inti untuk semua sensor #include // perpustakaan untuk BMP180 #include // Pustaka grafis inti #include // Pustaka khusus perangkat keras #include // perpustakaan untuk komunikasi dengan perangkat SPI #termasuk "dht.h" // perpustakaan untuk DHT #define DHT22_PIN 2 // menghubungkan pin data DHT22 ke 2 pin digital #define TFT_CS 10 // menghubungkan pin CS dari TFT ke 10 pin digital #define TFT_RST 9 // sambungkan pin RST TFT ke 9 pin digital // Anda juga dapat menghubungkan ini ke reset Arduino // dalam hal ini, setel #define pin ini ke 0! #define TFT_DC 8 // sambungkan pin DC TFT ke 8 pin digital Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST); //inisialisasi TFT #define TFT_SCLK 13 // sambungkan pin SCLK TFT ke 13 pin digital #define TFT_MOSI 11 // sambungkan pin MOSI TFT ke 11 pin digital dht DHT; Adafruit_BMP085_Unified bmp = Adafruit_BMP085_Unified(10085); //inisialisasi BMP180 int bmpFlag = 0; struct ( uint32_t total; uint32_t oke; uint32_t crc_error; uint32_t time_out; uint32_t connect; uint32_t ack_l; uint32_t ack_h; uint32_t tidak diketahui; ) stat = ( 0,0,0,0,0,0,0,0); // struct untuk status dht void setup(void) ( Serial.begin(9600); Serial.println("Meteo Test"); Serial.println(""); if(!bmp.begin()) // periksa koneksi untuk BMP180 ( Serial.print("Ups, tidak ada BMP180 terdeteksi ... Periksa kabel atau I2C ADDR!"); bmpFlag = 1; ) tft.initR(INITR_BLACKTAB); // Inisialisasi TFT dan isi dengan warna hitam tft.fillScreen ; (ST7735_BLACK); tft.setRotation(tft.getRotation() + 1); tft.setTextSize(1.5); // penundaan untuk memastikan bahwa TFT telah diinisialisasi ) // data terakhir yang diukur float oldTemperature = 0 , oldAltitude = 0 , oldPressure = 0, oldDHTHumidity = 0, oldDHTTemperature; = 0 || !event.pressure) // perbarui data ( tft.fillRect(0, 30, 160, 6, ST7735_BLACK); tft.setCursor(0, 30); tft.setTextColor(ST7735_RED); printValue("INISIALISASI BMP KESALAHAN", 0 , "", true ) else ( if(event.pressure != oldPressure) ( tft.fillRect(0, 30, 160, 7, ST7735_BLACK); tft.setCursor(0, 30); tft.setTextColor(ST7735_RED) ; printValue ("Tekanan", peristiwa.tekanan, " hPa", benar); oldPressure = peristiwa.tekanan = benar ) if(suhu != oldTemperature) ( tft.fillRect(0, 38, 160, 7, ST7735_BLACK ); tft.setCursor (0, 38); tft.setTextColor(ST7735_WHITE); printValue("Suhu", " C", benar); oldTemperature = suhu; tft.fillRect(0, 46, 160, 7, ST7735_BLACK); (0, 46); tft.setTextColor(ST7735_BLUE); printValue("Ketinggian", ketinggian, " m", benar); wasUpdate = true; 54, 160, 7, ST7735_BLACK);tft.setCursor(0, 54);

Saatnya merakit bodi

Kondisi utama dari kursus ini adalah prototipe yang berfungsi dalam bentuk yang rapi. Oleh karena itu, saya harus membeli rumah dan, berbekal file, memasukkan stasiun cuaca ke dalam rumah dengan cara apa pun.

Kasing ini dibeli dari toko elektronik radio lokal.

Bingkai

(Kasing di foto sedikit berbeda. Saya punya tutup transparan)

Kemudian, dengan menggunakan file, lubang dibuat untuk mengeluarkan sensor dan memasok daya. Saya memutuskan untuk memindahkan sensor ke luar, karena saat menguji sistem tanpa casing, saya melihat bagian belakang layar menjadi sangat panas, yang akan mempengaruhi suhu di dalam casing.

Perumahan dengan bukaan untuk sensor dan daya

Karena saya harus menyolder kaki ke 2 sensor dan saya membakar trek di salah satunya, saya memutuskan untuk tidak mencobai nasib dan tidak menyolder kabel ke sensor (saya akan berlatih pada hal lain), dan agar koneksi agar lebih atau kurang dapat diandalkan, saya memutuskan untuk memundurkan pita listrik.

Sistem sebelum “dimasukkan” ke dalam housing

Karena casingnya jauh lebih besar daripada Arduino (tidak ada yang lebih kecil), saya harus menyediakan penyangga agar papan tidak bergerak di dalam casing. Juga, sebuah gambar dipotong dari busa, dan di dalamnya ada persegi panjang untuk layar untuk menyembunyikan bagian dalam kasing. Saya tidak punya lem super, jadi saya harus menggunakan selotip dua sisi.

Paus ikan ajaib-yuda

Pasang tutupnya, sambungkan daya dan tunggu.

Stasiun cuaca yang telah selesai di dalam gedung

Setelah menampilkan hasilnya di layar, kami mengidentifikasi kesalahan yang tidak menyenangkan dalam mengukur kelembapan: DHT22 dengan rajin menghasilkan angka 99,90% (sangat jarang 1,00%). Mari kita mulai mencari tahu apa masalahnya. Hal pertama yang kita lakukan adalah melihat output nilai ke port COM. Segalanya tampak baik-baik saja. Setelah beberapa kali isi ulang, pembongkaran dan pemasangan kembali casing, muncul ide untuk mencari jawabannya di Google. Seperti yang diharapkan, Google Rusia tidak mengatakan sesuatu yang berguna. OKE. Kami mulai mencari dalam bahasa Inggris dan di salah satu forum kami menemukan orang-orang dengan masalah serupa. Empat halaman pertama diskusi tidak memberikan sesuatu yang berguna, tetapi pada halaman kelima kita menemukan jawaban atas pertanyaan kita:

Sensor kelembapan dapat dengan mudah terpengaruh oleh gas yang salah atau paparan IIRC dengan kelembapan tinggi dalam waktu yang sangat lama. Di datasheet terdapat prosedur cara “reset” sensor, Anda bisa mencobanya.

Satu-satunya pertanyaan yang tersisa adalah kapan dan bagaimana saya berhasil merusak DHT22. Namun waktunya sudah dekat untuk mengambil tugas kuliah, jadi saya meninggalkan solusi untuk masalah ini untuk nanti.

Kata penutup

Kursus telah berlalu. Stasiun cuaca telah ditunda tanpa batas waktu hingga semua tailing di universitas ditutup. Namun, kami harus kembali ke stasiun cuaca lebih awal dari yang saya kira. Kebetulan pada pertengahan bulan November saya berpindah tempat kerja dan di tim baru saya bertemu dengan orang-orang yang tertarik dengan platform Arduino dan sejenisnya. Oleh karena itu, ketertarikan saya terhadap platform ini, tanpa sempat menenangkan diri, kembali berkobar. Saya mengeluarkan stasiun cuaca saya, menghubungkannya ke komputer dan ingat bahwa saya mengimplementasikan transfer data dari Arduino melalui port COM. Dan kemudian muncul ide untuk menulis sebuah program yang menerima data melalui port COM dari Arduino dan mengirimkan data ini ke pemantauan publik

Arduino

Tambahkan tag Seperti kebanyakan pekerja, mengerjakan proyek sendiri hanya menghabiskan waktu luang yang tersisa. Itu sebabnya saya sudah lama tidak membuat apa pun dan saya ingin sekali melakukan sesuatu. Anehnya, peluang ini muncul di universitas. Ini bulan September di luar jendela, tahun ke-4 dan kursus desain sirkuit yang akan datang. Kami diberitahu bahwa kursus dapat dilakukan dalam dua variasi: kertas dan perangkat keras.

Selama 5 tahun, makalah di universitas kami dilakukan berdasarkan prinsip “ambil yang lama dan satukan.” Pendekatan ini tidak cocok untuk saya karena sifatnya yang rutin, jadi saya langsung memilih kursus perangkat keras. Mikrokontroler Arduino diusulkan sebagai inti mata kuliah karena kemudahan pembelajarannya. Setelah menentukan jenis kursus, masih ada satu pertanyaan lagi: apa sebenarnya yang harus dilakukan. Karena saya belum mempunyai pengalaman dalam pemrograman mikrokontroler, saya segera membuka Google dan mulai mempelajari proyek-proyek yang ada. Ada banyak proyek, beberapa di antaranya cukup sederhana, ada pula yang cerdik (pemindai 3D, misalnya), namun sebagian besar tidak memiliki aplikasi praktis. Dan saya hanya menginginkan sesuatu yang tidak tergeletak di rak dan mengumpulkan debu. Setelah perjalanan setengah jam ke dunia Arduino, saya menjadi tertarik dengan topik stasiun cuaca rumah, dan proyek tersebut tampaknya tidak terlalu sulit untuk diterapkan (yang terutama menarik perhatian pendatang baru).

Beginilah topik kursus dipilih dan seiring berjalannya waktu sepertinya tidak ada masalah.