Как сделать метеостанцию. Цифровая комнатная метеостанция

Представляю еще один проект на основе микроконтроллера AVR Atmega8. На этот раз будем конструировать комнатную метеостанцию. В устройстве применяется два датчика - DHT11 и BMP180. Первый мы будем использовать в качестве измерителя влажности воздуха, а второй в качестве измерителя атмосферного давления, а также, раз уж он имеет более точный термодатчик, то и в качестве термометра для измерения температуры в комнате. В итоге с помощью этой схемы можно отслеживать основные параметры погоды, так сказать. Если добавить датчики скорости и направления воздушных потоков, то данную схему можно будет переквалифицировать в наружнюю метеостанцию. Тем не менее сейчас рассмотрим только комнатный вариант.

Схема устройства:

Как можно было судить выше, сердцем схемы является микроконтроллер Atmega8. Данный контроллер можно использовать в любом корпусе - DIP-28 или TQFP-32, не имеет значения, только собственные предпочтения или особенности изготавливаемой печатной платы. Резистор R3, подтягивающий плюс питания к выводу PC6, предотвращает самопроизвольный перезапуск микроконтроллера в случае каких-либо случайных наводок на схему. Далее в качестве индикатора измеряемых параметров используется жидко кристаллический экран на две строки по шестнадцать символов в каждой - SC1602. Данный ЖК экранчик изготовлен на базе контроллера HD44780, поэтому данную модель можно заменить на другую на этом же контроллере или может быть совместимую с ним. Подсветка в данном варианте схемы на ЖК дисплее организована через выводы "А" и "К" (то есть анод и катод подсветки - дисплей имеет дополнительные выводы для подключения подсветки). Однако, просто подключить питание к этим выводам будет не правильно, нужно подключать 5 вольт через резистор ограничивающий ток, чтобы не сжечь подсветку. По схеме это резистор R1, его номинал составляет 22 Ом, чем больше номинал, тем менее ярко будет подсвечиваться дисплей. Номинал менее 22 Ом не рекомендую использовать, так как может появиться риск вывода из строя подсветки экрана при длительном использовании.

Питается вся схема от простого модуля питания на силовом трансформаторе. Переменное напряжение выпрямляется четырьмя диодами VD1 - VD4 марки 1N4007, пульсации сглаживаются конденсаторами C1 и C2. Номинал конденсатора C2 можно увеличить до 1000 - 4700 мкФ. Четыре выпрямительных диода можно заменить одним диодным мостом. Трансформатор применен марки BV EI 382 1189 - преобразует 220 вольт переменного тока в 9 вольт переменного тока. Мощность трансформатора составляет 4,5 Вт, этого вполне достаточно и еще с запасом. Такой трансформатор можно заменить любым другим силовым трансформатором, подходящим для Вас. Либо данный питающий модуль схемы заменить на импульсный источник напряжения, можно собрать схему обратноходового преобразователя либо применить иже готовый блок питания от телефона, например - все это дело вкусов и потребностей. Выпрямленное напряжение с трансформатора стабилизируется на микросхеме линейного стабилизатора L7805 , ее можно заменить на отечественный аналог пяти вольтового линейного стабилизатора КР142ЕН5А, либо применить другу микросхему стабилизатора напряжения в соответствии с подключением ее в схеме (например LM317 или импульсные стабилизаторы LM2576, LM2596, MC34063 и так далее). Далее 5 вольт стабилизируются другой микросхемой - AMS1117 в исполнении, дающей на выходе 3,3 вольта. Это напряжение используется для питания датчика атмосферного давления BMP180 в соответствии с документацией. Стабилизатор напряжения AMS1117 можно также заменить на исполнение ADJ (AMS1117ADJ) - то есть регулируемый вариант, задать необходимое напряжение при таком выборе необходимо будет при помощи двух резисторов, подключаемых к микросхеме в соответствии с даташитом на нее. Самым экономичным вариантом замены этой микросхемы стабилизатора будет замена ее на стабилитрон на нужное напряжение (параметрический стабилизатор на стабилитроне). Номиналы конденсаторов в обвязках микросхем стабилизаторов напряжения можно варьировать в широких пределах в области взятого порядка.

Как было указано выше, в качестве датчиков были использованы DHT11 и BMP180:

DHT11 используется в схеме только как датчик влажности воздуха, данные датчик передает контроллеру через второй вывод, подтянутый резистором R8, к плюсу питания. Номинал этого резистора можно варьировать до 10 кОм. На фото использованы два резистора по 2,7 кОм, соединенных последовательно. Вывод 3 датчика не используется вовсе, выводы 1 и 4 используются для подключения питания. Датчик DHT11 выбран в соответствии с оптимальным соотношением цена / функционал - для комнатных условий самый лучший вариант, для применения на улице лучше подойдет DHT21 в корпусе более предназначенном для применения на улице.

Датчик BMP180 используется как термометр и как датчик атмосферного давления. Он выбран для измерения температуры, потому что в отличие от DHT11, он измеряет температуру окружающей среды с точностью до 0,1 градуса. BMP180 требует питания в 3,3 вольта, а микроконтроллер питается от 5 вольт. Именно для питания этого датчика и используется дополнительный стабилизатор VR2 на AMS1117. Также для надежной передачи данных от датчика к контроллеру нужно согласовать уровни I2C протокола передачи, который используется. Для этой цели применена микросхема согласования уровней PCA9517 компании NXP. Резисторы R4 - R7 необходимы для работы I2C интерфейсов микросхем. С их помощью на выводах микросхем образуются сигналы логического нуля и единицы.

Подтягивающие резисторы постоянно держат логическую единицу на линиях данных I2C. На время логического нуля микросхема проваливает напряжение, созданное подтягивающим резистором на землю, соответственно напряжение на линии становится уровня логического нуля. Номиналы этих резисторов не должны быть слишком маленькими, иначе микросхема или датчик могут не справиться с проваливанием линии на ноль. Также не желательно ставить очень большие номиналы, чтобы потенциал логической единицы устанавливался надежно на линиях данных I2C.

На картинке выше представлена диаграмма работы I2C интерфейса датчика атмосферного давления BMP180.

Номиналы можно варьировать от 2,2 кОм до 10 кОм. При сборке схемы был использован китайский модуль на базе датчика BMP180. Такой модуль содержит все необходимое для работы с датчиком - стабилизатор напряжения на 3,3 вольта, конденсаторы необходимые в обвязке датчика и стабилизатора, а также pull-up резисторы (подтягивающие к плюсу питания), необходимые для работы по I2C.

Также в схеме предусмотрена кнопка сброса микроконтроллера, подключенная к выводу PC6 - reset, замыкающая этот вывод на землю при необходимости сброса. Все резисторы постоянного сопротивления по схеме используются мощностью 0,25 Вт или можно использовать в варианте SMD типоразмера 1206. Также конденсаторы емкостью 100 нФ можно использовать в SMD типоразмера 0805 или 1206.

Устройство, собранное по традиции на макетной печатной плате для микроконтроллера Atmega8 на фото ниже:

Для программирования микроконтроллера Atmega8 для данного устройства необходимо знать конфигурацию фьюз битов:

Микроконтроллер работает от внутреннего генератора на 8 МГц. Для программирования использовался программатор перепрошитый в AVR doper (STK500).

К статье прилагается прошивка для микроконтроллера на комнатную метеостанцию, документация на датчик атмосферного давления BMP180, исходный код прошивки микроконтроллера, а также небольшое видео, демонстрирующее работоспособность схемы (изменение показаний на дисплее вызывает мокрая салфетка, накрывающая датчик влажности и прикосновение пальца к датчику давления и температуры).

Список радиоэлементов

Недавно мой коллега устраивал небольшую научную выставку.
Мой учитель попросил меня представить какой-нибудь проект по электронике студентам в колледже. У меня было два дня, чтобы придумать что-то интересное и достаточно простое.

Так как погодные условия здесь достаточно переменчивы, а температура колеблется в диапазоне 30-40°С, я решил сделать домашнюю метеостанцию.

В чем заключаются функции погодной станции для дома?
Метеостанция на Ардуино с дисплеем – устройство, собирающее данные о погоде и условиях окружающей среды с помощью множества датчиков.

Обычно это следующие датчики:

• ветра
• влажности
• дождя
• температуры
• давления
• высоты

Моя цель – сделать портативную настольную метеостанцию своими руками.

Она должна уметь определять следующие параметры:

• температуру
• влажность
• давление
• высоту

Шаг 1: Покупаем нужные компоненты

• DHT22 , датчик температуры и влажности.
• BMP180 , датчик давления.
• Припой
• Однорядный разъем на 40 выходов

Из оборудования вам понадобятся:

• Паяльник
• Плоскогубцы для носоупоров
• Провода

Шаг 2: Датчик температуры и влажности DHT22

Для измерения температуры используются разные датчики. Популярностью пользуются DHT22, DHT11, SHT1x

Я объясню, чем они отличаются друг от друга, и почему я использовал именно DHT22.

Датчик AM2302 использует цифровой сигнал. Этот датчик работает на уникальной системе кодировки и сенсорной технологии, поэтому его данные надежны. Его сенсорный элемент соединен с 8-битным однокристальным компьютером.

Каждый сенсор этой модели термокомпенсированный и точно откалиброванный, коэффициент калибровки находится в однократно программируемой памяти (ОТР-память). При чтении показаний сенсор будет вызывать коэффициент из памяти.

Маленький размер, низкое потребление энергии, большое расстояние передачи (100 м) позволяют AM2302 подходить почти ко всем приложениям, а 4 выхода в один ряд делают монтаж очень простым.

Давайте рассмотрим плюсы и минусы трех моделей датчиков.

DHT11

Плюсы: не требует пайки, самый дешевый из трех моделей, быстрый стабильный сигнал, дальность свыше 20 м, сильная интерференция.
Минусы: Библиотека! Нет вариантов разрешения, погрешность измерений температуры +/- 2°С, погрешность измерений уровня относительной влажности +/- 5%, неадекватный диапазон измеряемых температур (0-50°С).
Области применения: садоводство, сельское хозяйство.

DHT22

Плюсы: не требует пайки, невысокая стоимость, сглаженные кривые, малые погрешности измерений, большой диапазон измерений, дальность больше 20 м, сильная интерференция.
Минусы: чувствительность могла быть выше, медленное отслеживание температурных изменений, нужна библиотека.
Области применения: изучение окружающей среды.

SHT1x

Плюсы: не требует пайки, сглаженные кривые, малые погрешности измерений, быстрое срабатывание, низкое потребление энергии, автоматический режим сна, высокая стабильность и согласованность данных.
Минусы: два цифровых интерфейса, погрешность в измерении уровня влажности, диапазон измеряемых температур 0-50°С, нужна библиотека.
Области применения: эксплуатация в суровых условиях и в долгосрочных установках. Все три датчика относительно недорогие.

Соединение

• Vcc – 5В или 3,3В
• Gnd – с Gnd
• Data – на второй вывод Arduino

Шаг 3: Датчик давления BMP180

BMP180 – барометрический датчик атмосферного давления с I2C-интерфейсом.
Барометрические датчики атмосферного давления измеряют абсолютное значение окружающего воздуха. Этот показатель зависит от конкретных погодных условий и от высоты над уровнем моря.

У модуля BMP180 имелся 3,3В стабилизатор на 662кОм, который я, по собственной глупости, случайно взорвал. Пришлось делать обводку питания напрямую к чипу.

Из-за отсутствия стабилизатора, я ограничен в выборе источника питания – напряжение выше 3,3В разрушит датчик.
У других моделей может не быть стабилизатора, обязательно проверяйте его наличие.

Схема соединения датчика и шины I2C с Arduino (nano или uno)

• SDA — A4
• SCL — A5
• VCC — 3.3V
• GND – GND

Давайте немного поговорим о давлении, и его связи с температурой и высотой.

Атмосферное давление в любой точке непостоянно. Сложное взаимодействие между вращением Земли, наклоном Земной оси, приводит к появлению множества областей высокого и низкого давления, что, в свою очередь, приводит к ежедневной смене погодных условий. Наблюдая за изменением давления, вы можете сделать краткосрочный прогноз погоды.

Например, падение давления обычно означает дождливую погоду или приближение грозы (приближение области низкого давления, циклона). Поднимающееся давление обычно означает сухую ясную погоду (над вами проходит область высокого давления, антициклон).

Атмосферное давление также изменяется с высотой. Абсолютное давление в базовом лагере на Эвересте (5400 м над уровнем моря) ниже, чем абсолютное давление в Дели (216 м над уровнем моря).

Так как показатели абсолютного давления изменяются в каждой локации, мы будем обращаться к относительному давлению, или давлению на уровне моря.

Измерение высоты

Среднее давление на уровне моря 1013,25 ГПа (или миллибар). Если подняться над атмосферой, это значение упадет до нуля. Кривая этого падения вполне понятна, поэтому вы можете сами вычислить высоту над уровнем моря, используя следующее уравнение: alti=44330*

Если вы примите давление на уровне моря 1013,25 Гпа как р0, решением уравнения будет ваша текущая высота над уровнем моря.

Меры предосторожности

Не забывайте, что датчику BMP180 нужен доступ к окружающей атмосфере, чтобы иметь возможность считывать давление воздуха, не помещайте датчик в закрытый корпус. Небольшого вентиляционного отверстия будет вполне достаточно. Но и слишком открытым его не оставляйте – ветер будет сбивать показания давления и высоты. Продумайте защиту от ветра.

Защитите от нагревания. Для измерения давления необходимы точные температурные показания. Постарайтесь защитить датчик от перепадов температуры и не оставляйте его вблизи источников высоких температур.

Защитите от влаги. Датчик BMP180 чувствителен к уровню влажности, постарайтесь предотвратить возможное попадание воды на датчик.

Не ослепите датчик. Неожиданностью стала чувствительность силикона в датчике к свету, который может попасть на него через отверстие в крышке чипа. Для максимально точных измерений постарайтесь защитить датчик от окружающего света.

Шаг 4: Собираем прибор

Устанавливаем однорядные разъемы для Arduino Nano. Вообще, мы обрезали их до нужного размера и немного зашкурили, так что они смотрятся, словно такими и были. Потом припаиваем их. После, устанавливаем однорядные разъемы для датчика DHT22.

Устанавливаем 10кОМ резистор от вывода данных к земле (Gnd). Все паяем.
Потом точно также устанавливаем однорядный разъем для датчика BMP180, питание делаем 3,3В. Соединяем все с шиной I2C.

В последнюю очередь подключаем LCD-дисплей, на ту же I2C шину, что и датчик BMP180.
(в четвертый разъем я планирую позже подключить RTC-модуль (часы реального времени), чтобы прибор еще и время показывал).

Шаг 5: Кодирование

Загрузите библиотеки

Чтобы установить библиотеки на Arduino, перейдите по ссылке

#include
#include #include #include "DHT.h" #include

SFE_BMP180 pressure;

#define ALTITUDE 20.56 #define I2C_ADDR 0x27 // <<- Add your address here. #define Rs_pin 0 #define Rw_pin 1 #define En_pin 2 #define BACKLIGHT_PIN 3 #define D4_pin 4 #define D5_pin 5 #define D6_pin 6 #define D7_pin 7

#define DHTPIN 2 // what digital pin we"re connected to

// Uncomment whatever type you"re using! //#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 #define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); LiquidCrystal_I2C lcd(I2C_ADDR,En_pin,Rw_pin,Rs_pin,D4_pin,D5_pin,D6_pin,D7_pin); float t1,t2;

void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin (16,2); // <<-- our LCD is a 20x4, change for your LCD if needed // LCD Backlight ON lcd.setBacklightPin(BACKLIGHT_PIN,POSITIVE); lcd.setBacklight(HIGH); lcd.home (); // go home on LCD lcd.print("Weather Station"); delay(5000); dht.begin(); pressure.begin(); } void loop() { char status; double T,P,p0,a; status = pressure.startTemperature(); if (status != 0) { delay(status);

status = pressure.getTemperature(T); if (status != 0) { Serial.print("1"); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Baro Temperature: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(T,2); lcd.print(" deg C "); t1=T; delay(3000);

status = pressure.startPressure(3); if (status != 0) { // Wait for the measurement to complete: delay(status);

status = pressure.getPressure(P,T); if (status != 0) {lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("abslt pressure: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(P,2); lcd.print(" mb "); delay(3000);

p0 = pressure.sealevel(P,ALTITUDE); // we"re at 1655 meters (Boulder, CO)

a = pressure.altitude(P,p0); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Altitude: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(a,0); lcd.print(" meters"); delay(3000); } } } } float h = dht.readHumidity(); // Read temperature as Celsius (the default) float t = dht.readTemperature(); t2=t; lcd.clear(); lcd.setCursor (0,0); // go to start of 2nd line lcd.print("Humidity: "); lcd.setCursor(0,1);lcd.print(h); lcd.print(" %"); delay(3000); lcd.clear(); lcd.setCursor (0,0); // go to start of 2nd line lcd.print("DHT Tempurature: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(t); lcd.print(" deg C "); delay(3000); lcd.clear(); lcd.setCursor (0,0); // go to start of 2nd line lcd.print("Mean Tempurature: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print((t1+t2)/2); lcd.print(" deg C "); delay(3000); }

Я использовал версию Arduino 1.6.5, код точно к ней подходит, к более поздним так же может подойти. Если код по каким-либо причинам не подходит, используйте версию 1.6.5 как базовую.

– Влажность:

Диапазон измерения 20÷90%.

Погрешность ±5%.

Разрешающая способность 1%.

– Температура:

Диапазон измерения 0÷50 о С.

Погрешность ±2 о С.

Разрешающая способность 1 о С.

4. Измерение давления и температуры датчиком BMP-180 .

– Давление:

Диапазон измерения 225÷825 мм рт. ст.

Погрешность ±1 мм рт. ст.

Разрешающая способность 1 мм рт. ст.

– Температура:

Диапазон измерения -40,0÷85,0 о С.

Погрешность ±1 о С.

Разрешающая способность 0,1 о С.

5. Циклическая анимированная смена показаний.

6. Режим "кукушки". Ежечасный короткий звуковой сигнал. Если активирован и только в дневное время.

7. Озвучивание нажатия на кнопки. Короткий звуковой сигнал только в дневное время.

8. Сохранение настроек в энергонезависимой памяти микроконтроллера.

Настройка.

1. Вход в настройки и листание меню производится кнопкой MENU .

2. Переключение параметра для настройки в пределах одной страницы меню кнопкой SET .

3. Установка параметра кнопками PLUS / MINUS . Кнопки работают по одиночному нажатию, а при удержании производится ускоренная установка.

4. Устанавливаемый параметр мигает.

5. Через 10 сек от последнего нажатия на кнопки прибор перейдет в основной режим, настройки запишутся в память.

6. Страницы меню.

CLOC :

– сброс секунд.

– установка минут.

– установка часов.

– установка ежесуточной коррекции точности хода. В старшем разряде символ c . Диапазон установки ±25 сек.

ALAr :

– минуты срабатывания будильника.

– часы срабатывания будильника.

– активация будильника. В старшем разряде символ A . В младших On , если работа будильника разрешена, OF – если запрещена.

– активация режима "кукушки". В старших разрядах символы cu . В младших On , если работа "кукушки" разрешена, OF – если запрещена.

DiSP :

– продолжительность индикации времени. На индикаторе d xx . Диапазон установки

– продолжительность индикации влажности. На индикаторе H xx . Диапазон установки 0 ÷ 99 сек. Если установлен 0, то параметр отображаться не будет.

– продолжительность индикации температуры, измеренной датчиком влажности. На индикаторе tHxx . Диапазон установки 0 ÷ 99 сек. Если установлен 0, то параметр отображаться не будет.

– продолжительность индикации давления. На индикаторе P xx . Диапазон установки 0 ÷ 99 сек. Если установлен 0, то параметр отображаться не будет.

– продолжительность индикации температуры, измеренной датчиком давления. На индикаторе tPxx . Диапазон установки 0 ÷ 99 сек. Если установлен 0, то параметр отображаться не будет.

– скорость анимации. В старшем разряде символ S . Диапазон установки 0 ÷ 99. Чем меньше величина, тем выше скорость.

LiGH :

niGH - установки ночного режима.

– минуты включения ночного режима.

– часы включения ночного режима.

– яркость индикатора в ночном режиме. В старшем разряде символ n . Диапазон установки 0 ÷ 99. Яркость индикатора соответствует ночному режиму.

dAY - установки дневного режима.

– минуты включения дневного режима.

– часы включения дневного режима.

– яркость индикатора в дневном режиме. В старшем разряде символ d . Диапазон установки 0 ÷ 99. Яркость индикатора соответствует дневному режиму.

Работа прибора.

1. В основном режиме происходит циклическая смена информации на индикаторе. Установлена следующая последовательность вывода: время – влажность (в старшем разряде символ H ) – температура измеренная датчиком влажности – давление (в старшем разряде символ P ) – температура измеренная датчиком давления. Если продолжительность отображения какого-либо параметра установлена в 0, то на индикатор он выводиться не будет.

2. Из основного режима можно переключить индикацию кнопками PLUS /MINUS .

3. В случае ошибки считывания данных с датчика DHT11 при индикации температуры и влажности на индикатор выводятся прочерки.

4. Если будильник активирован (см. настройки), при отображении времени в младшем разряде включена точка. В заданное время включается звуковой сигнал - ежесекундные двойные сигналы в течении одной минуты. Звуковой сигнал может быть досрочно отключен нажатием на любую кнопку. При срабатывании будильника на индикатор в течении 30 секунд выводится время.

5. Ежесуточно (в 0 часов 0 минут и 30 сек) производится цифровая коррекция времени. , DS1307 .

4. Тип индикатора (общий анод или катод) выбирается джампером. Если джампер установлен, то выбран индикатор с общим анодом.

5. На схеме показаны два индикатора, устанавливается только одни.

6. Пищалка должна быть со встроенным генератором. В зависимости от ее тока потребления, возможно понадобится установка усилителя (транзисторного ключа).

В ходе обсуждений и доработок в теме форума появилось несколько разных версий этого проекта.

По возможности обновленные материалы будут выкладываться здесь. Краткие описания в архивах

Благодарность studiotandem за подготовку материалов и тестирование прошивок.

Из завалявшихся деталей решил сделать небольшую метеостанцию. На сборку и написание прошивки для контроллера ушло два дня выходных. Еще пара дней ушла на написание, тестирование и отладку остального программного обеспечения. Текущая версия метеостанции измеряет температуру, влажность, давление, имеется связь с компьютером через USB порт от него же и питается, резервное питание от батареи 9 В. Данные отображает на LCD. Еще есть часы. Поскольку, не нашлось подходящего кварца (а покупать принципиально не хотел), сделал синхронизацию времени с компьютером.

Этот проект абсолютно не коммерческий, поэтому схему метеостанции, прошивку контроллера и все необходимое программное обеспечение можно скачать . Исходный код прошивки .

Станция собрана на макетной плате, поэтому чертеж печатной платы и не просите.

Использовались следующие основные компоненты:
ATMega8 - контроллер
MPX4115A - датчик давления
HIH-4000 - датчик влажности
DS18B20 - датчик температуры
WH1602A - дисплей

Я использовал LCD на PLED технологии, можно обыкновенные типа WH1602A. Датчики температуры и влажности вынесены на улицу в защитную коробочку.

Подключаем к компьютеру

Подключение к порту USB требует отдельного описания.

В принципе, можно было подключить и к COM порту, так проще. Но у меня он занят. Выбора нет - USB. Поскольку станция собиралась с чего было, то в ход пошел завалявшийся огрызок кабеля CA-42 для подключения мобильного телефона к компьютеру. Разъем к мобильному телефону ушел в дело, а тот конец, который подключается к компьютеру остался. В самом этом разъеме уже имеется микросхема для USB порта, а на выходе - стандартный UART, тот, который используется в мобильных телефонах и самый раз для контроллера, поэтому провода запаиваем напрямую, без каких либо преобразователей сигнала. После установки драйверов для этого кабеля, появляется виртуальный COM порт. Далее можем любой программой подключиться к нашей метеостанции, например HyperTerminal . Распайку кабеля специально не привожу, поскольку кабеля разные, могут отличатся. Использовать нужно 3 провода TX, RX, GND. Запитать устройство от кабеля, скорее всего, не получится. Я взял не нужный USB разъем и запитал с другого USB порта.

Для того чтобы можно было из командной строки отправлять команды и принимать ответ от метеостанции, была написана программа getfromcom.exe.

Метеостанция понимает только две команды:

AGOV - Возвращает текущие показания датчиков.

SETTIME [время в секундах с начала суток] - команда устанавливает время в метеостанции

Для получения данных выполняем getfromcom.exe COM6 AGOV

Для установки времени выполняем getfromcom.exe COM6 "SETTIME 72565"

COM6 - порт.
72565 - количество секунд с начала суток.

Автоматизация процесса

Теперь можно любой программой считать, обработать данные, отправить куда надо, синхронизировать время метеостанции. Я это сделал с помощью скриптового языка PHP. Во первых это быстро и всегда можно оперативно подправить скрипт и не искать куда делся исходный код. Во вторых, я постоянно работаю с PHP. Но Вы можете написать свою программу на любом удобном для Вас языке. Разумеется, для работы PHP придется его скачать (http://www.php.net/downloads.php) и установить на компьютере. Под Windows это делается элементарно. Скрипт getfromcom.php запускается из файла get_data.bat опрашивает метеостанцию, обрабатывает данные и отправляет на HTTP-сервер скрипту get_data.php. О скриптах на сервере поговорим чуть позже.

Спящий режим рабочего компьютера

Мой компьютер стоит в спящем режиме. Просыпается каждые 3 часа, опрашивает метеостанцию, отправляет данные на сервер и снова засыпает (можно и не выключать - кому как удобнее.). Делается это так: В планировщике задач указывается пакетный файл get_data.bat для выполнения и устанавливается опция "разбудить компьютер для выполнения этого задания".

Компьютер отправляется в спячку командой fShutdown.exe /hibernate
Теперь по указанному времени компьютер проснется и выполнит get_data.bat

Особенности get_data.bat

Команды:

devcon.exe enable PCIVEN_10EC
ping 127.0.0.1
RASPHONE -d Setilite

Запускают сетевое подключение и подымают VPN к моему провайдеру Интернет.

ping 127.0.0.1 - так я сделал необходимую паузу.

Соответственно, отключаем командами:

RASPHONE -h Setilite
devcon.exe disable PCIVEN_10EC

У Вас будет все по другому, поэтому в файле эти строки закомментированы.

После выхода из спячки компьютер начинал думать, что COM порт занят другой программой. Пришлось виртуальный COM порт перезагружать командой devcon.exe restart "USBVid_6547&PID_0232"
У Вас будет другой ID устройства.

Серверные скрипты:

Теперь о скриптах на сервере. Скрипт, который принимает данные: get_data.php
Скрипт сохраняет данные в файл pogoda.log. Вообще то, данные отправляются и в базу данных MySQL. Но для простоты, рассмотрим работу только с файлом. Принимая данные, скрипт проверяет подходит ли IP адрес отправителя. Разрешенные адреса перечислены в файле ip_allow.lst От "чужого" отправителя данные не принимаются.

Здравствуйте уважаемые друзья сайта "Радиосхемы "! Ещё давно хотел собрать домашнюю метеостанцию , изначально планировалось сделать автономную конструкцию с ЖК индикатором и т.д., но когда руки уже почти потянулись к текстолиту, у меня произошла ситуация, верней в одной из компаний в которой я тружусь, а именно, в серверной комнате сломался кондиционер. Последствия могли бы быть очень печальны, если бы мне не понадобилось заехать туда по другим вопросам, но слава богу всё обошлось. После этой ситуации понял, что идея метеостанции требует срочной реализации, только совсем уже в другом виде. Итак, обо всём по порядку. Представляемая конструкция - это USB примочка к ПК, которая передаёт данные с датчиков по средствам UART - USB с интервалом 2 секунды, соответственно, на ПК установлена программа, которая помимо обработки и отображения полученных данных передаёт их, при желании, на WEB сервер, зайдя на который можно отслеживать все показания в режиме реального времени и как вы понимаете, находясь в любой точке мира. Блок передаваемых данных выглядит следующим образом:

• +data
• humidity:хх
• tempepature:хх
• pressure:ххх
• -data

Перемычки JP1, JP2, JP3 предназначены для «зануления» определённых значений, то есть при установленной перемычке JP1 значение влажности будет всегда 0, при установленной JP2 значение температуры всегда будет 0 и при JP3 значение давления всегда 0.

Схема самодельной метеостанции

Схема очень проста и по сути состоит из 4 основных компонентов. Это МК, датчик атмосферного давления + температуры, датчик влажности и USB - UART преобразователь.

Сразу скажу, что все компоненты покупал на всем известном электронном аукционе, причём покупал сразу в виде готовых модулей. Поясню почему готовыми модулями, во первых - цена датчика (или микросхемы) отдельно и цена модуля ничем практически не отличается, во вторых - готовый модуль уже имеет всю необходимую обвязку, такую как подтягивающие резисторы, стабилизаторы и прочее, в третьих - это намного упрощает конструкцию, а соответственно и её реализацию. Теперь немного о каждом модуле по отдельности.

Датчик давления и температуры

Потрясающий во всех отношениях датчик атмосферного давления и температуры BMP180.

Несмотря на свои крошечные размеры, этот датчик позволяет выдавать удивительно точные показания, как температуры, так и атмосферного давления. Сам датчик имеет размеры ~3х3 мм, готовый модуль ~10х13 мм, питание датчика 3.3 вольта, поэтому на платке имеется стабилизатор. Интерфейс I2C .

DHT11 является датчиком влажности + температуры, довольно хорош в своей ценовой категории. Но есть небольшой минус, это - точность. Если погрешность по влажности вполне в пределах нормы, то с показаниями температуры всё не так хорошо, но нам и не нужны его данные по температуре т.к. температуру будем брать с BMP180. Штыри на модуле перепаяны на прямые, изначально модуль идёт с угловыми штырьками и к тому же они припаяны с другой стороны.

USB - UART преобразователь

Вообще микросхем и готовых USB - UART преобразователей огромное количество, я остановился на этом. Данный модуль работает на микросхеме FT232RL, а вот изготовитель этой микросхемы далеко не FTDI как заявлено на корпусе этой микросхемы, проще говоря, используемая микросхема - это китайская подделка. Но в этом нет ничего страшного, за исключением того, что компания FTDI решила бороться с подделками очень хитрым способом, они выпустили драйвера, которые затирают ID микросхемы на не оригинальных чипах, после чего подделка перестаёт работать. Для того чтобы этого не случилось - достаточно использовать драйвера НЕ ВЫШЕ версии 2.08.14 и тогда никаких проблем не будет, разницы в работе не оригинала вы не заметите. Если всё же это случилось и устройство перестало правильно определяться в диспетчере устройств, то ничего не потеряно, в любом поисковике вы найдёте решение этой проблемы за 5 минут, на этом я не буду останавливаться.

Для своих целей, мне пришлось немного допилить модуль, перепаяв на нём штырьки, с угловых на прямые, и с прямых на угловые.

Сделать это не повредив ПП достаточно просто, сначала необходимо тонкими кусачками разделить пластиковые втулочки между штырями, после чего выпаять по отдельности каждый штырь вместе с втулкой, затем убрав лишний припой - впаять уже нужные штыри с нужной стороны. Прошивать МК нужно вот с такими фюзами:

После того, как все модули будут допилены и готовы, можно приступать к сборке. Печатная плата в моём варианте имеет итоговый размер 45 х 58 мм, делал фоторезистивным способом, хотя в виду простоты - лут здесь тоже актуален. Все файлы для платы и прошивки скачайте в общем архиве .

Весь набор необходимых компонентов для устройства.

Сборка метеостанции

Сборка прибора заняла пол часа, после чего был уже вполне работоспособный вариант устройства.

Теперь поделюсь своими секретами. После того, как монтаж ПП закончен, я делаю следующее: смываю все остатки флюса и мусора обычным растворителем, после чего купленной для этих целей зубной щеткой очищаю поверхность от волокон, застрявших между точками пайки в результате отмывки, затем перехожу к следующему процессу- покрытие лаком «медной» стороны ПП. Для этого, сначала, в листе бумаги прорезаю окно по размеру ПП, после чего изолентой приклеиваю ПП к этому листу, как показано на рисунке.

Следующий этап - это нанесение лака, для этого использую обычный, автомобильный аэрозольный лак, который используют для тонирования фар и прочего, стоит такой баллон около 150 рублей, продаётся в любом автомагазине. После высыхания получаю вот такой результат.

Всё, все этапы сборки метеостанции закончены, можно отклеивать бумагу.

А вот и готовый, полностью рабочий вариант устройства.

Подытожу касаемо аппаратной части. Стоимость готового устройства, не считая текстолита и расходных материалов, используемых для изготовления и монтажа ПП, составила около 500 рублей.

Программа

Теперь от аппаратной части к программной. Программа состоит из одного исполняемого exe файла. При первом запуске, программа будет пошагово «просить» произвести необходимые настройки, сначала происходит инициализация COM порта, программа выдаст вот такое окно:

Кроме номера порта, в настройках ничего менять не надо! После выбора порта, необходимо нажать кнопку «повторить попытку » в стартовом окне программы. Следующим этапом программа «попросит» произвести «рабочие» настройки.

Здесь указываются оптимальные границы показаний с датчиков, эти значения влияют на графическое отображение значений в основном окне программы, красная стрелка вверх означает завышенное значение, вниз - заниженное и зелёная галочка - в норме соответственно. Что касается оптимальной границы давления, то как таковой её нет, это значение зависит от географических координат вашего города, а верней высоты, на которой расположен ваш город относительно уровня моря, проще всего границы атмосферного давления можно взять из таблицы высот или методом наблюдения.

По желанию можете указать вариант запуска программы (свёрнутый/ не свёрнутый режим). Есть ещё один раздел - это логин, пароль, частота отправки и галочка разрешить отправку данных на WEB сервер. Здесь немного подробней. Эта настройка, при желании, разрешает отправку значений температуры, влажности и давления на глобальный WEB сервер meteolk.ru - это ресурс созданный специально под этот проект, по сути это просто личный кабинет, где содержится вся информация полученная метеостанцией и ничего кроме этого. Для того чтобы можно было пользоваться этим ресурсом необходимо сначала зарегистрироваться для возможности дальнейшей идентификации пользователя, для этого просто заходите на сайт и нажимаете «Регистрация ». Так сказать пользуйтесь на здоровье, мне не жалко. На странице регистрации указываете имя, логин и пароль.

Всё, на этом регистрация закончена, и учётные данные можно указывать в программе. Это можно сделать и позже, перейдя в настройки через «Меню», не обязательно при первом запуске. После того как будут произведены все настройки, нажимаете сохранить и в окне запуска программы нажимаете кнопку «повторить попытку ». Если всё нормально, то программа запуститься и появится основное окно, после этого создадутся файлы настроек и при последующих запусках, никаких настроек производить уже будет не нужно.

В меню «дополнительно » есть опция «считать данные с контроллера », здесь поясню. Каждые пол часа в оперативку микроконтроллера записываются значения температуры, влажности и давления, всего таких записей может быть 100, если получилось так, что программа не была запущена и вам нужно посмотреть статистику, то при помощи этой опции можно посмотреть данные, это 2-е суток, если таковые есть конечно. При помощи «стереть данные МК» вся собранная ранее статистика и хранящаяся в оперативке - затирается. Помимо текущих, отображаемых значений, есть ещё значения «макс.» и «мин.», это максимальные и минимальные значения, которые были зарегистрированы за время работы программы.
С программой всё, на остальных менюшках не буду останавливаться, думаю, что и так всё интуитивно понятно. Вернусь немного к личному кабинету. После регистрации, можно зайти под своей записью, кстати, можно также зайти под логином «test » и паролем «test », это ради ознакомления. Если у вас есть данные, то вы увидите вот такое окно:

При желании, данные можно посмотреть в графическом варианте, в виде графиков.

Вот и всё. Надеюсь на то, что мой проект вам понравиться и пригодится. Пока-пока! До новых встреч на сайте. Автор Виталий Анисимов . г. Калуга .

Обсудить статью ДОМАШНЯЯ USB МЕТЕОСТАНЦИЯ