Stazione meteorologica alternativa: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Un'altra stazione meteorologica, sì, ma di tipo diverso!

Ho già pubblicato, vedi articolo precedente, una sonda che misura la qualità dell'aria.

La stazione qui descritta include aggiunte e modifiche.

Funzionalità aggiunte:

• Misura di temperatura, umidità e pressione atmosferica (modulo BME280).
• Misurare la quantità di pioggia.

Modifiche rispetto al progetto precedente:

• Misura della tensione della batteria.
• Custodia compatta che racchiude tutti gli elementi.
• Modifiche allo schema elettronico.

Promemoria degli obiettivi:

• Riduci al minimo il consumo di energia.
• Riduci al minimo la connessione Wi-Fi. (30 secondi ogni 30 minuti).
• Ambiente sigillato.
• Ricarica automatica della batteria.

La vera particolarità sta nella sonda che misura la quantità di pioggia. Si basa su una misura capacitiva.

Fase 1: Principio della misurazione del livello capacitivo

Il principio della misura di livello capacitivo si basa sulla variazione di capacità di un condensatore. L'insieme è composto da un tubo metallico e da un'asta metallica coibentata posta al centro del tubo.

L'asta e la parete del tubo formano un condensatore, la cui capacità dipende dalla quantità di acqua nel tubo: il tubo a vuoto ha una capacità inferiore e con l'acqua la capacità aumenta.

Un dispositivo elettronico misura l'aumento di portata e genera una tensione proporzionale al livello dell'acqua.

Rq: L'asta essendo isolata nessuna corrente attraversa l'acqua.

Valutazione delle variabili coinvolte

La superficie di ricezione dell'imbuto è di circa 28 cm2 (4,3 pollici quadrati). Quella del tubo è di circa 9 cm2 (1,4 pollici quadrati). Il rapporto tra le aree è di circa 3. Quindi un centimetro d'acqua sull'imbuto riempirà il tubo di 3 cm. Questa moltiplicazione fornisce una migliore precisione. Nel caso del nostro montaggio la capacità misurata è di circa 100pF.

Calibrazione:

Una volta completato il montaggio, si procederà alla calibrazione con un misurino. Procederemo cm per cm a livello dell'imbuto. Regoleremo R8 e R13 per calibrare il valore minimo e massimo. (vedi diagramma seguente)

Passaggio 2: schema di montaggio dell'indicatore di livello dell'acqua analogico

Questo modello è ispirato al sito

Il monostabile è un 555. L'ampiezza dell'impulso del 555 è proporzionale al livello dell'acqua. R7 e C5 formano un filtro passa basso per livellare il valore CC del treno di impulsi.

L'offset di tensione all'uscita di 555 viene eliminato nello stadio differenziale formato da un quad amplificatore LM324.

La stazione essendo alimentata da 5V è stato aggiunto un convertitore di tensione per produrre 12V. Questo per garantire un funzionamento ottimale dell'indicatore di livello. La tensione di uscita è regolata per fornire un massimo di 3,7 V all'ingresso della scheda di controllo.

Passaggio 3: schema dell'attrezzatura di guida

Il dispositivo è controllato da un mini controller ESP8266 Wemos D1.

Supporta i livelli di batteria e acqua:

L'ingresso A0 supporta fino a 3,3 V. Viene utilizzato alternativamente per misurare le tensioni.

Per la batteria attivando la porta GPIO2 (D4).

Per il livello dell'acqua attivando la porta GPIO14 (D5). L'attivazione di questa porta eccita lo stadio di misura capacitivo. Questo per limitare il consumo di energia.

La misurazione della qualità dell'aria viene eseguita energizzando il modulo tramite l'SDS011 GPIO15 (D8). La voce GPIO12 (D6) legge i dati seriali. Contemporaneamente viene alimentato il modulo BME280. La comunicazione avviene tramite GPIO4 e GPIO5 (D1, D2) al fine di recuperare temperatura, umidità e pressione atmosferica.

Infine l'elettrovalvola che a fine giornata scaricherà la tubazione viene attivata da GPIO13 (D7).

Il controller è programmato con EspEasy dal seguente codice.

Passaggio 4: regola ESPEASY

su System#Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

lascia, 1, 0

endon

Sul sistema#Wake do

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

lascia, 1, 0

endon

su Wifi#Disconnected do

se [VAR#2]=0

lascia, 2, 1

lascia, 3, 180

finisci se

endon

su Wifi# Connected do

// notifica 1, system_is_started

lascia, 2, 0

lascia, 3, 1800

endon

Su SDS011#PM10 fare

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

Sulle regole#Timer=1 fai // Livello batteria

let, 1, [TENS#A0]

let, 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 // disattiva la cattura della tensione della batteria

gpio, 14, 0 // attiva la cattura del livello dell'acqua

timerSet, 2, 10

endon

Sulle regole#Timer=2 fai // livello dell'acqua

let, 1, [TENS#A0]

let, 1, [VAR#1]-60

se %v1%<0

lascia, 1, 0

altro

let, 1, [VAR#1]*0.0625

finisci se

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

gpio, 14, 1 // disattiva l'acquisizione del livello dell'acqua

timerSet, 3, 5

endon

Sulle regole#Timer=3 fai // spurga l'acqua

se %syshour%=23 // 23h

if %sysmin%>=30 // >30mn

notifica 1, ecoulement

gpio, 15, 0 // spegne SDS

gpio, 13, 0 // attiva la valvola di scarico

timerSet, 4, 240

altro

timerSet, 4, 5

finisci se

altro

timerSet, 4, 5

finisci se

endon

Sulle regole#Timer=4 fai //è ora di dormire

gpio, 13, 1 // chiudi la valvola di scarico

sonno profondo, %v3%

endon

Passaggio 5: disposizione dei componenti in un tubo in PVC

La sonda capacitiva, anche se non è complessa, merita attenzione perché la sua finitura e la sua regolazione dovranno essere curate.

Le schede di controllo e la sonda SDS011 sono montate su un supporto per facilitarne l'introduzione nel tubo in PVC.

Conclusione:

Questo montaggio, come il precedente, non rappresenta alcuna difficoltà particolare per chi ha conoscenza del software Domoticz ed ESPEasy.

Può misurare efficacemente

• La presenza di particelle fini,
• Pressione atmosferica,
• Il livello di umidità,
• Temperatura,
• L'altezza della pioggia,

E così vicino a casa tua.

Il progetto presenta anche idee tecniche:

Controllo della potenza tramite relè reed, transistor PNP o MOSFET. L'uso di GPIO2 e GPIO15. L'uso della porta A0 mediante multiplexing. Programmazione (Regola) del controller ESP8266.

Progetto pubblicato anche su https://dangasdiy.top/ (multilingue)