สถานีอากาศพลังงานแสงอาทิตย์แบบขับเคลื่อนพลังงานแสงอาทิตย์(https://www.instructables.com/id/Solar-Powered-WiFi-Weather-Station/?utm_content=buffera44cb&utm_medium=social&utm_source=pinterest.com&utm_campaign=buffer)
สถานีอากาศพลังงานแสงอาทิตย์แบบขับเคลื่อนพลังงานแสงอาทิตย์
ใน Instructable นี้ฉันจะแสดงให้คุณเห็นวิธีการสร้างสถานีอากาศ WiFi ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมด้วยบอร์ด Wemos Wemos D1 Mini Pro มีขนาดเล็กฟอร์มแฟคเตอร์และปลั๊ก plug-and-play ที่หลากหลายทำให้เป็นทางออกที่ดีสำหรับ เริ่มต้นใช้โปรแกรม ESP8266 SoC อย่างรวดเร็ว เป็นวิธีการที่ไม่แพงในการสร้าง Internet สิ่งต่างๆ (IoT) และเข้ากันได้กับ Arduino
คุณสามารถหาโครงการทั้งหมดของฉันได้ที่: https://www.opengreenenergy.com/
สถานีอากาศใหม่มีคุณสมบัติดังนี้:
1. สถานีอากาศสามารถวัดได้: อุณหภูมิความชื้นความดันบรรยากาศความสูง
2. คุณสามารถตรวจสอบพารามิเตอร์สภาพอากาศข้างต้นจากสมาร์ทโฟนหรือจากเว็บ (ThingSpeak.com)
3. วงจรทั้งหมดพร้อมกับแหล่งจ่ายไฟจะถูกใส่เข้าไปในตู้พิมพ์ 3D
4. ช่วงของอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้นโดยใช้เสาอากาศภายนอก 3dBi ประมาณ 100 เมตร
ขั้นตอนที่ 1: อะไหล่และเครื่องมือที่จำเป็น
เครื่องมือที่ใช้:
ขั้นที่ 2: แหล่งจ่ายไฟ
แผนของฉันคือการปรับใช้สถานีสภาพอากาศในสถานที่ห่างไกล (บ้านไร่ของฉัน) เมื่อต้องการเรียกใช้สถานีสภาพอากาศอย่างต่อเนื่องจะต้องมีแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องมิฉะนั้นระบบจะไม่ทำงานวิธีที่ดีที่สุดในการให้พลังงานอย่างต่อเนื่องต่อวงจรคือ โดยใช้แบตเตอรี่ แต่หลังจากบางวันน้ำผลไม้แบตเตอรี่จะหมดและเป็นงานที่ยากมากที่จะไปที่นั่นและเรียกเก็บเงิน ดังนั้นวงจรชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์จึงเสนอให้ผู้ใช้พลังงานฟรีจากดวงอาทิตย์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่และใช้พลังงานของบอร์ด Wemos ฉันใช้แบตเตอรี่ 14450 Li Ion แทนที่จะเป็นแบตเตอรี่ 18650 เนื่องจากขนาดที่เล็กกว่าขนาดดังกล่าวมีขนาดเท่ากับ แบตเตอรี่ AA
แบตเตอรี่ถูกชาร์จจากแผงพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านโมดูลชาร์จ TP4056 โมดูล TP4056 มาพร้อมกับชิปป้องกันแบตเตอรี่หรือไม่มีชิพป้องกันฉันจะแนะนำให้ซื้อโมดูลที่มีชิปป้องกันแบตเตอรีไว้
เกี่ยวกับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ TP4056
โมดูล TP4056 เหมาะสำหรับการชาร์จเซลล์ LiPo ขนาด 3.7V 1 Ah หรือสูงกว่า ขึ้นอยู่กับเครื่องชาร์จ IC40 ของ IC และการป้องกันแบตเตอรี่แบบ DW01 IC โมดูลนี้จะให้กระแสไฟชาร์จ 1000 mA แล้วตัดเมื่อชาร์จเสร็จสิ้น นอกจากนี้เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 2.4V วงจรป้องกันจะตัดโหลดเพื่อป้องกันเซลล์จากแรงดันไฟฟ้านอกจากนี้ยังช่วยป้องกันแรงดันไฟฟ้าและการเชื่อมต่อขั้วต่อย้อนกลับ
ขั้นตอนที่ 3: การวัดข้อมูลสภาพอากาศ
ในวันก่อนหน้านี้สภาพอากาศเช่นอุณหภูมิภายนอกความชื้นและความกดดันของบรรยากาศถูกวัดด้วยเครื่องมือแบบอะนาล็อกที่แยกกันคือเครื่องวัดอุณหภูมิเครื่องวัดความชื้นและบารอมิเตอร์ แต่วันนี้ตลาดถูกน้ำท่วมด้วยเซ็นเซอร์แบบดิจิตอลราคาถูกและมีประสิทธิภาพที่สามารถใช้วัดค่าพารามิเตอร์ทางสิ่งแวดล้อมได้หลากหลาย ตัวอย่างที่ดีที่สุดคือเซ็นเซอร์เช่น DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 เป็นต้น
ในโครงการนี้เราจะใช้เซ็นเซอร์ BMP 280
BMP 280:
BMP280 เป็นเซ็นเซอร์ที่มีความซับซ้อนซึ่งสามารถวัดความดันและอุณหภูมิได้อย่างถูกต้องแม่นยำ BME280 เป็นเซ็นเซอร์รุ่นใหม่จาก Bosch และมีการอัพเกรดเป็น BMP085 / BMP180 / BMP183 ด้วยเสียงรบกวนระดับต่ำที่ 0.25 เมตรและเวลาในการแปลงข้อมูลที่รวดเร็วเหมือนกัน
ข้อได้เปรียบของเซ็นเซอร์นี้ก็คือสามารถใช้ I2C หรือ SPI เพื่อการสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ สำหรับการเดินสายง่าย ๆ ผมจะแนะนำโดยใช้บอร์ดรุ่น I2C
ขั้นตอนที่ 4: การใช้เสาอากาศภายนอก (3dBi)
Wemos D1 Mini Pro คณะกรรมการมีเสาอากาศเซรามิก inbuilt พร้อมกับบทบัญญัติสำหรับการเชื่อมต่อเสาอากาศภายนอกเพื่อปรับปรุง range.Before ใช้เสาอากาศภายนอกคุณจะต้องเปลี่ยนเส้นทางสัญญาณเสาอากาศจากเสาอากาศในตัวเซรามิกกับซ็อกเก็ตภายนอก ซึ่งสามารถทำได้โดยการหมุนตัวต้านทานผิว Zero Ohm ขนาดเล็ก (0603) (บางครั้งเรียกว่าลิงค์)
จากนั้นต่อสแนปอินเทอร์เฟซ SMA ของเสาอากาศเข้ากับช่องเสียบสายอากาศขนาดเล็ก Wemos Pro
ขั้นตอนที่ 5: ประสานส่วนหัว
โมดูล Wemos มาพร้อมกับส่วนหัวต่างๆ แต่คุณต้องประสานตามความต้องการของคุณ
สำหรับโครงการนี้,
1. ประสานทั้งสองส่วนหัวชายกับบอร์ด Wemos D1 pro ขนาดเล็ก
2. ประสานหัวขา 4 ขาเข้ากับโมดูล BMP 280
หลังจากการบัดกรีส่วนหัวโมดูลจะมีลักษณะตามที่แสดงในภาพด้านบน
ขั้นตอนที่ 6: การเพิ่มส่วนหัวและเทอร์มินัล
ขั้นต่อไปคือการบัดกรีหัวกระดาษให้กับบอร์ดที่เจาะรู
1. วางกระดาน Wemos เหนือแผ่นกระดานเจาะรูและทำเครื่องหมายรอยเท้าพิมพ์แล้ววางส่วนหัวของผู้หญิงสองแถวไว้เหนือตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายไว้
2. จากนั้นประสานหัวขาไก่ 4 ขาตามที่แสดงในภาพ
3. เชื่อมต่อขั้วต่อสกรูสำหรับการต่อแบตเตอรี่
ขั้นที่ 7: ติดบอร์ดชาร์จไฟ:
ติดก๊อกสองข้างที่ด้านหลังของโมดูลชาร์จแล้ววางลงบนแผ่นกระดานตามที่แสดงในภาพในขั้นตอนการดูแลรักษาควรยึดบอร์ดไว้ในแนวเดียวกันเพื่อให้หลุมบัดกรีจับคู่ มีรูบอร์ดเจาะรู
การเพิ่มเทอร์มินัลสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ต่อแท่งสกรูเข้ากับพอร์ตไมโคร USB ของแท่นชาร์จ
คุณสามารถต่ออุปกรณ์นี้เข้ากับขั้นตอนก่อนได้เช่นกัน
ขั้นตอนที่ 8: แผนผังการเดินสายไฟ
ก่อนอื่นให้ตัดชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของสายไฟที่มีสีแตกต่างกันออกและขจัดฉนวนกันความร้อนที่ปลายทั้งสองด้าน
จากนั้นฉันจะต่อสายตามแผนภาพ Schematic ดังที่แสดงไว้ในภาพด้านบน
Wemos -> BME 280
3.3 V - -> Vin
GND -> GND
D1 -> SCL
D2 -> SDA
การเชื่อมต่อ TP4056
แผงเซลล์แสงอาทิตย์เทอร์มินัล -> + และ - ใกล้พอร์ตไมโคร USB
Battery Terminal -> B + และ B-
5V และ GND ของ Wemos -> Out + และ Out-
หมายเหตุ: ไดโอดที่เชื่อมต่อกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (แสดงในแผนภาพ) ไม่จำเป็นต้องเป็นโมดูล TP4056 มีอยู่ในตัวไดโอดที่อินพุท
ขั้นตอนที่ 9: การออกแบบ Enclosure
นี่เป็นขั้นตอนที่ต้องเสียเวลามากที่สุดสำหรับฉันฉันใช้เวลาประมาณ 4 ชั่วโมงในการออกแบบตู้ ฉันใช้ Autodesk Fusion 360 เพื่อออกแบบ ตู้มีสองส่วนคือส่วนหลักและฝาครอบด้านหน้า
ตัวถังหลักได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เหมาะกับชิ้นส่วนทั้งหมด สามารถรองรับส่วนประกอบต่อไปนี้ได้
1. แผงวงจรขนาด 50x70 มม
2. ที่วางแบตเตอรี่ AA
3. แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 85.5 x 58.5 x 3 มม
4 เสาอากาศภายนอก 3dBi
ดาวน์โหลดไฟล์. stl จากThingiverse
ขั้นตอนที่ 10: การพิมพ์ 3D
หลังจากเสร็จสิ้นการออกแบบแล้วก็ถึงเวลาที่จะพิมพ์ 3D สิ่งที่แนบมาใน Fusion 360 คุณสามารถคลิกที่ทำและตัดชิ้นงานโดยใช้ซอฟท์แวร์ตัดชิ้นส่วนฉันใช้ Cura เพื่อตัดชิ้นงาน
ฉันใช้เครื่องพิมพ์Anet A8 3D และ 1.75 มม. PLA สีเขียวเพื่อพิมพ์ส่วนต่างๆของร่างกายทั้งหมด ใช้เวลาในการพิมพ์เนื้อหาหลักประมาณ 11 ชั่วโมงและพิมพ์หน้าปกประมาณ 4 ชั่วโมง
ผมขอจะแนะนำให้ใช้เครื่องพิมพ์อื่นสำหรับคุณที่เป็นCreality CR - 10 ตอนนี้มีCR-10รุ่นเล็กๆ ด้วยเช่นกันเครื่องพิมพ์ความคืบหน้าที่เป็นเครื่องพิมพ์ 3D ที่ฉันชอบ
เนื่องจากฉันเป็นคนใหม่ในการออกแบบ 3D การออกแบบของฉันไม่ได้เป็นแง่ดี แต่ฉันมั่นใจว่าตู้นี้สามารถทำโดยการใช้วัสดุที่มีน้ำหนักน้อยลง (พิมพ์น้อยลง) ฉันจะพยายามปรับปรุงการออกแบบในภายหลัง
การตั้งค่าของฉันคือ:
ความเร็วในการพิมพ์: 40 มม. / วินาที
ความสูงของชั้น: 0.2
ความหนาแน่น: 15%
อุณหภูมิของ extruder: 195 องศาเซลเซียส
อุณหภูมินอน: 55 องศาเซลเซียส
ขั้นตอนที่ 11: การติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่
ต่อสายไฟสีแดง 22 AWG เข้ากับขั้วบวกและสายสีดำไปยังขั้วลบลบของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ใส่สายไฟสองเส้นเข้ากับรูในหลังคาของตัวถังหลัก
ใช้กาวซูเปอร์เพื่อแก้ไขแผงโซลาร์เซลล์และกดบางเวลาสำหรับการยึดเกาะที่เหมาะสม
ปิดผนึกหลุมจากภายในโดยใช้กาวร้อน
จากนั้นใส่ที่ยึดแบตเตอรี่เข้ากับช่องที่ด้านล่างของตู้
ขั้นตอนที่ 12: การติดตั้งเสาอากาศ
คลายเกลียวหัวเทียนและเครื่องซักผ้าเข้ากับขั้วต่อ SMA
ใส่ขั้วต่อ SMA เข้ากับรูที่จัดมาให้ในตู้ดูภาพด้านบน
จากนั้นให้ขันน็อตพร้อมกับเครื่องซักผ้า
ตอนนี้ติดตั้งเสาอากาศโดยให้สอดคล้องกับขั้วต่อ SMA
ขั้นที่ 13: การติดตั้งแผงวงจร
ติดตั้ง standoffs ที่ 4 มุมของแผงวงจร
ใช้กาวซูเปอร์ที่ช่องใส่ 4 กรงในตู้ ดูภาพด้านบน
จากนั้นจัดแนวขัดแย้งกับช่อง 4 ช่องและวางทิ้งไว้ให้แห้ง
ขั้นที่ 14: ปิดฝาครอบด้านหน้า
หลังจากพิมพ์ฝาครอบด้านหน้าแล้วอาจไม่เหมาะกับตัวถังหลักหากเป็นเช่นนั้นให้ใช้ทรายป่นทรายด้านข้าง
เลื่อนฝาครอบด้านหน้าเข้ากับช่องเสียบในตัวเครื่องหลัก
เพื่อความปลอดภัยให้ใช้เทปพันสายที่ด้านล่าง
ขั้นตอนที่ 15: การเขียนโปรแกรม
ในการใช้ Wemos D1 กับห้องสมุด Arduino คุณจะต้องใช้ Arduino IDE กับ ESP8266 board support หากคุณยังไม่ได้ทำคุณสามารถติดตั้ง ESP8266 Board เพื่อสนับสนุน Arduino IDE โดยทำตามบทแนะนำนี้โดย Sparkfun
การตั้งค่าต่อไปนี้เป็นที่ต้องการ:
ความถี่ PU:
80MHz 160MHz
80MHz 160MHz
ขนาด Flash: 4M (3M SPIFFS) - 3M ขนาดไฟล์ระบบ 4M (1M SPIFFS) - 1M ขนาดไฟล์
ความเร็วในการอัปโหลด: 921600 bps
รหัส Arduino สำหรับ Blynk App:
โหมดสลีป:
ESP8266 เป็นอุปกรณ์ที่น่าหิวมาก หากคุณต้องการให้โครงการของคุณใช้แบตเตอรี่นานเกินสองชั่วโมงคุณมีสองทางเลือก:
1. รับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่
2. ใส่ใจสิ่งสำคัญในการนอนหลับ
ทางเลือกที่ดีที่สุดคือตัวเลือกที่สองก่อนที่จะใช้คุณลักษณะ deepsleep ต้องต่อ PIN ของ Wemos D0 กับขา Reset
ตัวเลือกประหยัดพลังงานเพิ่มเติม:
Wemos D1 Mini มีไฟ LED ขนาดเล็กที่สว่างเมื่อใช้พลังงานจากบอร์ดใช้พลังงานมากดังนั้นเพียงแค่ดึง LED ออกจากบอร์ดด้วยคีมคู่ มันจะลดลงอย่างมากการนอนหลับในปัจจุบันลง
ตอนนี้อุปกรณ์สามารถทำงานได้เป็นเวลานานด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเดี่ยว
#define BLYNK_PRINT Serial // แสดงความคิดเห็นเพื่อปิดใช้พิมพ์และประหยัดเนื้อที่ <br> # include <ESP8266WiFi.h> #include <BlynkSimpleEsp8266.h> </ p> <p> #include "Seeed_BME280.h" #include <Wire.h> BME280 bme280; // คุณควรได้รับ Auth Token ใน Blynk App // ไปที่การตั้งค่าโครงการ (ไอคอนอ่อนนุช) char auth [] = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // ข้อมูลรับรอง Wi-Fi ของคุณ ตั้งรหัสผ่านเป็น "" สำหรับเครือข่ายแบบเปิด char ssid [] = "SSID"; char pass [] = "PASS WORD"; การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); Serial.begin (9600); ถ้า (! bme280.init ()) { Serial.println ("Device error!"); } } void loop () { Blynk.run (); / / รับอุณหภูมิและการพิมพ์ float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print ("Temp:"); Serial.print (ชั่วคราว); Serial.println ("C"); // หน่วยสำหรับเซลเซียสเนื่องจาก arduino ต้นฉบับไม่สนับสนุนสัญลักษณ์ที่สำคัญ Blynk.virtualWrite (0, temp); // ขาเสมือน 0 Blynk.virtualWrite (4, temp); // พินเสมือน 4 / / รับและพิมพ์ข้อมูลความดันบรรยากาศ แรงดันลอย = bme280.getPressure (); แรงดันใน Pa float p = ความดัน / 100.0; // ความดันใน hPa Serial.print ("ความดัน:"); Serial.print (P); Serial.println ( "hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // พินเสมือน 1 // รับและพิมพ์ข้อมูลระดับความสูง ลอยสูง = bme280.calc ความสูง (ความดัน); Serial.print ("ความสูง:"); Serial.print (สูง); Serial.println ( "ม."); Blynk.virtualWrite (2, ความสูง); // virtual pin 2 // รับและพิมพ์ข้อมูลความชื้น ความชื้นสัมพัทธ์ = bme280.getHumidity (); Serial.print ("ความชื้น:"); Serial.print (ความชื้น); Serial.println ( "%"); Blynk.virtualWrite (3, ความชื้น); // virtual pin 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); / / deepSleep เวลามีการกำหนดไว้ใน microseconds }
ขั้นตอนที่ 16: ติดตั้ง Blynk App และ Library
Blynk เป็นแอปพลิเคชันที่ช่วยให้สามารถควบคุม Arduino, Rasberry, Intel Edision และฮาร์ดแวร์อื่น ๆ อีกมากมายเข้ากันได้กับทั้ง Android และ iPhone ในขณะนี้แอป Blynk มีให้ใช้ฟรี
คุณสามารถดาวน์โหลดแอพได้จากลิงค์ต่อไปนี้
1. สำหรับAndroid
2. สำหรับIphone
หลังจากดาวน์โหลดแอปแล้วให้ติดตั้งในสมาร์ทโฟน
จากนั้นคุณจะต้องนำเข้าไลบรารีไปยัง Arduino IDE ของคุณ
ดาวน์โหลดไลบรารี
เมื่อคุณเรียกใช้แอพพ์เป็นครั้งแรกคุณต้องลงชื่อเข้าใช้เพื่อป้อนที่อยู่อีเมลและรหัสผ่าน คลิกที่ "+" ที่ด้านบนขวาของจอแสดงผลเพื่อสร้างโครงการใหม่จากนั้นตั้งชื่อ
เลือกฮาร์ดแวร์เป้าหมาย "ESP8266" จากนั้นคลิก "E-mail" เพื่อส่งโทเค็นการตรวจสอบดังกล่าวไปให้ตัวคุณเอง - คุณจะต้องใช้รหัสดังกล่าวในรหัส
ขั้นที่ 17: สร้าง Dash Board
แดชบอร์ดประกอบด้วยวิดเจ็ตต่างๆหากต้องการเพิ่มวิดเจ็ตให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
คลิก "สร้าง" เพื่อเข้าสู่หน้าแดชบอร์ดหลัก
จากนั้นกด "+" อีกครั้งเพื่อรับ "Widget Box"
จากนั้นลาก 4 เครื่องวัด
คลิกที่กราฟจะปรากฏเมนูการตั้งค่าดังที่แสดงไว้ด้านบน
คุณต้องเปลี่ยนชื่อ "อุณหภูมิ" เลือก Virtual Pin V1 แล้วเปลี่ยนช่วงจาก 0 -50 ทำเหมือนกันสำหรับพารามิเตอร์อื่น ๆ
สุดท้ายลากกราฟและทำซ้ำขั้นตอนเดียวกับการตั้งค่ามาตรวัดภาพแดชบอร์ดสุดท้ายจะปรากฏในภาพด้านบน
คุณสามารถเปลี่ยนสีได้ด้วยการคลิกไอคอนรูปวงกลมที่ด้านขวาของชื่อ
ขั้นตอนที่ 18: อัพโหลดข้อมูลเซนเซอร์ไปยัง ThingSpeak
สร้างบัญชีผู้ใช้ ThingSpeak ก่อน
จากนั้นสร้างช่องใหม่ในบัญชี ThingSpeak ของคุณ
ค้นหาวิธีสร้างช่องใหม่
ค้นหาวิธีสร้างช่องใหม่
เติมฟิลด์ 1 เป็นอุณหภูมิฟิลด์ 2 เป็นความชื้นและฟิลด์ 3 เป็นความดัน
ในบัญชี ThingSpeak ของคุณเลือก "ช่อง" และ "ช่องของฉัน"
คลิกชื่อช่องของคุณ
คลิกที่ปุ่ม "API Keys" และคัดลอก "Write API Key"
เปิดรหัสSolar_Weather_Station_ThesSpeak จากนั้นเขียน SSID และรหัสผ่านของคุณ
แทนที่ "WRITE API" ด้วย "คีย์ API การเขียน" ที่คัดลอกไว้
ห้องสมุดที่ต้องการ: BME280
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น