Stasiun Cuaca WiFi Bertenaga Surya V1.0: 19 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Dalam Instruksi ini, saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana membangun Stasiun Cuaca WiFi bertenaga surya dengan papan Wemos. Wemos D1 Mini Pro memiliki faktor bentuk kecil dan berbagai perisai plug-and-play menjadikannya solusi ideal untuk memulai pemrograman SoC ESP8266 dengan cepat. Ini adalah cara murah untuk membangun Internet Of Things (IoT) dan kompatibel dengan Arduino.

Anda juga dapat melihat versi baru saya- 3.0 Weather Station.

Anda juga dapat melihat Stasiun Cuaca versi-2.0 baru saya.

Anda dapat membeli PCB V2.0 dari PCBWay.

Anda dapat menemukan semua proyek saya di

Stasiun Cuaca baru memiliki beberapa fitur berikut:

1. Stasiun Cuaca dapat mengukur: Suhu, Kelembaban, Tekanan Barometrik, Ketinggian

2. Anda dapat memantau parameter cuaca di atas dari Smartphone Anda atau dari web (ThingSpeak.com)

3. Seluruh rangkaian beserta catu daya diletakkan di dalam wadah cetak 3D.

4. Jangkauan perangkat ditingkatkan dengan menggunakan antena eksternal 3dBi. Jaraknya sekitar 100 meter.

Langkah 1: Bagian dan Alat yang Diperlukan

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. Papan Pengisian TP 4056 (Amazon / Aliexpress)

3. Dioda (Aliexpress)

4. Sensor BME 280 (Aliexpress)

5. Panel Surya (Banggood)

6. Papan Berlubang (Banggood)

7. Terminal Sekrup (Banggood)

8. Kebuntuan PCB (Banggood)

9. Baterai Li Ion (Banggood)

10. Tempat Baterai AA (Amazon)

11. 22 kawat AWG (Amazon / Banggood)

12. Lem Super (Amazon)

13. Lakban (Amazon)

14. Filamen pencetakan 3D -PLA (GearBest)

Alat yang digunakan:

Printer 1.3D (Anet A8/ Creality CR-10 Mini)

2. Besi Solder (Amazon)

3. Pistol Lem (Amazon)

4. Pemotong Kawat / Stripper (Amazon)

Langkah 2: Catu Daya

Rencana saya adalah untuk menyebarkan stasiun Cuaca di tempat terpencil (rumah pertanian saya). Untuk menjalankan Stasiun Cuaca terus menerus, harus ada catu daya terus menerus jika tidak sistem tidak akan bekerja. Cara terbaik untuk memberikan daya terus menerus ke sirkuit adalah dengan menggunakan baterai. Tetapi setelah beberapa hari, jus baterai akan habis, dan itu adalah pekerjaan yang sangat sulit untuk pergi ke sana dan mengisinya. Jadi sirkuit pengisian tenaga surya diusulkan kepada pengguna energi bebas dari matahari untuk mengisi baterai dan memberi daya pada papan Wemos. Saya telah menggunakan baterai Li-Ion 14450 daripada baterai 18650 karena ukurannya yang lebih kecil. Ukurannya sama dengan baterai AA.

Baterai diisi dari panel surya melalui modul pengisian TP4056. Modul TP4056 dilengkapi dengan chip pelindung baterai atau tanpa chip pelindung. Saya akan merekomendasikan membeli modul yang memiliki chip perlindungan baterai disertakan.

Tentang Pengisi Daya Baterai TP4056

Modul TP4056 sangat cocok untuk mengisi daya sel tunggal 3.7V 1 Ah atau sel LiPo yang lebih tinggi. Berbasis di sekitar IC pengisi daya TP4056 dan IC perlindungan baterai DW01, modul ini akan menawarkan arus pengisian 1000 mA kemudian terputus saat pengisian selesai. Selanjutnya, ketika tegangan baterai turun di bawah 2,4V, IC pelindung akan memutus beban untuk melindungi sel dari tegangan rendah. Ini juga melindungi terhadap tegangan lebih dan koneksi polaritas terbalik.

Langkah 3: Mengukur Data Cuaca

Pada hari-hari sebelumnya, parameter cuaca seperti suhu lingkungan, kelembaban, dan tekanan udara diukur dengan instrumen analog terpisah: termometer, higrometer, dan barometer. Namun saat ini pasar dibanjiri dengan sensor digital murah dan efisien yang dapat digunakan untuk mengukur berbagai parameter lingkungan. Contoh terbaik adalah sensor seperti DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280, dll.

Dalam proyek ini, kami akan menggunakan sensor BMP 280.

BMP280:

BMP280 adalah sensor canggih yang sangat akurat mengukur tekanan udara dan suhu dengan akurasi yang wajar. BME280 adalah sensor generasi berikutnya dari Bosch dan merupakan peningkatan ke BMP085/BMP180/BMP183 - dengan kebisingan ketinggian rendah 0,25m dan waktu konversi cepat yang sama.

Keuntungan dari sensor ini adalah dapat menggunakan I2C atau SPI untuk komunikasi dengan mikrokontroler. Untuk pengkabelan mudah sederhana, saya akan menyarankan untuk membeli papan versi I2C.

Langkah 4: Menggunakan Antena Eksternal (3dBi)

Papan mini Pro Wemos D1 memiliki antena keramik inbuilt bersama dengan ketentuan untuk menghubungkan antena eksternal untuk meningkatkan jangkauan. Sebelum menggunakan antena eksternal, Anda harus merutekan ulang sinyal antena dari antena keramik internal, ke soket eksternal. Ini dapat dilakukan dengan memutar dudukan permukaan kecil (0603) resistor Nol Ohm (kadang-kadang disebut tautan).

Anda bisa menonton video besutan Alex Eames ini untuk memutar resistor nol ohm.

Kemudian pasang konektor SMA antena ke dalam slot antena mini Wemos Pro.

Langkah 5: Solder Header

Modul Wemos hadir dengan berbagai header tetapi Anda harus menyoldernya sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk proyek ini, 1. Solder dua header pria ke papan mini pro Wemos D1.

2. Solder header jantan 4 pin ke modul BMP 280.

Setelah menyolder header modul akan terlihat seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Langkah 6: Menambahkan Header dan Terminal

Langkah selanjutnya adalah menyolder header ke papan berlubang.

1. Pertama, letakkan papan Wemos di atas papan berlubang dan tandai tapaknya. Kemudian solder dua baris header perempuan di atas posisi yang ditandai.

2. Kemudian solder sebuah 4 pin female header seperti terlihat pada gambar.

3. Terminal sekrup solder untuk sambungan baterai.

Langkah 7: Pasang Papan Pengisian Daya:

Tempelkan sepotong kecil selotip dua sisi di sisi belakang modul pengisian daya lalu tempelkan pada papan berlubang seperti yang ditunjukkan pada gambar. Selama pemasangan harus dilakukan dengan hati-hati untuk menyelaraskan papan sedemikian rupa sehingga lubang solder akan cocok dengan lubang papan berlubang.

Menambahkan terminal untuk Panel Surya

Solder terminal sekrup tepat di dekat port micro USB pada papan pengisi daya.

Anda juga dapat menyolder terminal ini pada langkah sebelumnya.

Langkah 8: Diagram Pengkabelan

Pertama saya memotong potongan-potongan kecil kabel warna yang berbeda dan melepaskan insulasi di kedua ujungnya.

Kemudian saya menyolder kabel sesuai dengan diagram Skema seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Wemos -> BME 280

3,3 V - -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

Koneksi TP4056

Terminal Panel Surya -> + dan - di dekat port micro USB

Terminal Baterai -> B+ dan B-

5V dan GND dari Wemos -> Keluar+ dan Keluar-

Catatan: Dioda yang terhubung ke panel surya (ditunjukkan dalam skema) tidak diperlukan karena modul TP4056 memiliki dioda bawaan pada input.

Langkah 9: Merancang Enklosur

Ini adalah langkah yang paling memakan waktu bagi saya. Saya telah menghabiskan sekitar 4 jam untuk mendesain enklosur. Saya menggunakan Autodesk Fusion 360 untuk mendesainnya. Enklosur memiliki dua bagian: Tubuh Utama dan Penutup Depan

Tubuh utama pada dasarnya dirancang agar sesuai dengan semua komponen. Itu dapat mengakomodasi komponen-komponen berikut:

1. papan sirkuit 50x70mm

2. Tempat baterai AA

3. Panel Surya 85,5 x 58,5 x 3 mm

4. Antena eksternal 3dBi

Unduh file.stl dari Thingiverse

Langkah 10: Pencetakan 3D

Setelah desain selesai, saatnya untuk mencetak enklosur 3D. Di Fusion 360 Anda dapat mengklik buat dan potong model dengan menggunakan perangkat lunak pengiris. Saya telah menggunakan Cura untuk mengiris model.

Saya menggunakan printer 3D Anet A8 dan PLA hijau 1,75 mm untuk mencetak semua bagian bodi. Butuh waktu sekitar 11 jam untuk mencetak bodi utama dan sekitar 4 jam untuk mencetak sampul depan.

Saya sangat merekomendasikan menggunakan printer lain untuk Anda yaitu Creality CR - 10. Sekarang CR-10 versi mini juga tersedia. Printer Creality adalah salah satu Printer 3D favorit saya.

Karena saya baru dalam mendesain 3D, desain saya tidak optimis. Tapi saya yakin, enklosur ini bisa dibuat dengan bahan yang lebih sedikit (waktu cetak lebih sedikit). Nanti saya coba perbaiki desainnya.

Pengaturan saya adalah:

Kecepatan Cetak: 40 mm/s

Tinggi Lapisan: 0.2

Isi Kepadatan: 15%

Suhu Extruder: 195 derajat C

Suhu Tempat Tidur: 55 derajat C

Langkah 11: Memasang Panel Surya dan Baterai

Solder kabel merah 22 AWG ke terminal positif dan kabel hitam ke terminal negatif panel surya.

Masukkan kedua kabel ke dalam lubang di atap bodi enklosur utama.

Gunakan lem super untuk memperbaiki Panel Surya dan tekan beberapa saat untuk ikatan yang tepat.

Tutup lubang dari dalam dengan menggunakan lem panas.

Kemudian masukkan dudukan baterai ke dalam slot di bagian bawah enklosur.

Langkah 12: Memasang Antena

Lepaskan mur dan ring pada konektor SMA.

Masukkan konektor SMA ke dalam lubang yang disediakan di enklosur. Lihat gambar di atas.

Kemudian kencangkan mur bersama dengan ring.

Sekarang pasang antena dengan menyelaraskan dengan benar dengan konektor SMA.

Langkah 13: Memasang Papan Sirkuit

Pasang standoff di 4 sudut papan sirkuit.

Oleskan lem super pada 4 slot di enklosur. Lihat gambar di atas.

Kemudian sejajarkan kebuntuan dengan 4 slot dan letakkan. biarkan beberapa untuk mengeringkannya.

Langkah 14: Tutup Sampul Depan

Setelah mencetak sampul depan, mungkin tidak pas dengan badan enklosur utama. Jika demikian halnya, amplas saja di bagian sampingnya dengan menggunakan kertas amplas.

Geser penutup depan ke dalam slot di bodi utama.

Untuk mengamankannya, gunakan lakban di bagian bawah.

Langkah 15: Pemrograman

Untuk menggunakan Wemos D1 dengan perpustakaan Arduino, Anda harus menggunakan Arduino IDE dengan dukungan papan ESP8266. Jika Anda belum melakukannya, Anda dapat dengan mudah menginstal dukungan ESP8266 Board ke Arduino IDE Anda dengan mengikuti tutorial ini oleh Sparkfun.

Pengaturan berikut lebih disukai:

PU Frekuensi: 80MHz 160MHz

Ukuran Flash: 4M (3M SPIFFS) – 3M Ukuran sistem file 4M (1M SPIFFS) – 1M Ukuran sistem file

Kecepatan Unggah: 921600 bps

Kode Arduino untuk Aplikasi Blynk:

Mode tidur:

ESP8266 adalah perangkat yang cukup haus daya. Jika Anda ingin proyek Anda kehabisan baterai selama lebih dari beberapa jam, Anda memiliki dua opsi:

1. Dapatkan baterai besar

2. Dengan cerdik membuat Benda itu tertidur.

Pilihan terbaik adalah pilihan kedua. Sebelum menggunakan fitur deep sleep, pin Wemos D0 harus terhubung dengan pin Reset.

Kredit: Ini disarankan oleh salah satu pengguna Instructables " tim Rowledge ".

Lebih Banyak Opsi Penghematan Daya:

Wemos D1 Mini memiliki LED kecil yang menyala saat papan dinyalakan. Ini menghabiskan banyak daya. Jadi, tarik saja LED itu dari papan dengan tang. Ini akan secara drastis menurunkan arus tidur.

Sekarang perangkat dapat berjalan untuk waktu yang lama dengan satu baterai Li-Ion.

#define BLYNK_PRINT Serial // Komentari ini untuk menonaktifkan cetakan dan menghemat ruang#include #include

#sertakan "Seeed_BME280.h" #sertakan BME280 bme280; // Anda harus mendapatkan Token Auth di Aplikasi Blynk. // Masuk ke Pengaturan Proyek (ikon kacang). char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx";// Kredensial WiFi Anda. // Setel kata sandi ke "" untuk jaringan terbuka. char ssid = "SSID"; char pass = "LULUS KATA"; void setup() { Serial.begin(9600); Blynk.begin(auth, ssid, pass); Serial.begin(9600); if(!bme280.init()){ Serial.println("Perangkat error!"); } } void loop() { Blynk.run(); //mendapatkan dan mencetak suhu float temp = bme280.getTemperature(); Serial.print("Suhu: "); Serial.print(temp); Serial.println("C");//Satuan untuk Celsius karena arduino asli tidak mendukung simbol khusus Blynk.virtualWrite(0, temp); // pin virtual 0 Blynk.virtualWrite(4, temp); // virtual pin 4 //mendapatkan dan mencetak data tekanan atmosfer tekanan apung = bme280.getPressure(); // tekanan dalam Pa float p = tekanan/100.0; // tekanan di hPa Serial.print("Tekanan: "); Serial.print(p); Serial.println("hPa"); Blynk.virtualWrite(1, p); // pin virtual 1 //mendapatkan dan mencetak data ketinggian float ketinggian = bme280.calcAltitude(tekanan); Serial.print("Ketinggian: "); Serial.print(ketinggian); Serial.println("m"); Blynk.virtualWrite(2, ketinggian); // virtual pin 2 //mendapatkan dan mencetak data kelembaban float kelembaban = bme280.getHumidity(); Serial.print("Kelembaban: "); Serial.print(kelembaban); Serial.println("%"); Blynk.virtualWrite(3, kelembaban); // pin virtual 3 ESP.deepSleep(5 * 60 * 1000000); // waktu deepSleep ditentukan dalam mikrodetik. }

Langkah 16: Instal Aplikasi dan Pustaka Blynk

Blynk adalah aplikasi yang memungkinkan kontrol penuh atas Arduino, Rasberry, Intel Edison, dan banyak lagi perangkat keras lainnya. Ini kompatibel dengan Android dan iPhone. Saat ini aplikasi Blynk tersedia gratis.

Anda dapat mengunduh aplikasi dari tautan berikut

1. Untuk Android

2. Untuk Iphone

Setelah mengunduh aplikasi, instal di ponsel cerdas Anda.

Kemudian Anda harus mengimpor perpustakaan ke Arduino IDE Anda.

Unduh Perpustakaan

Saat Anda menjalankan aplikasi untuk pertama kalinya, Anda harus masuk – untuk memasukkan alamat email dan kata sandi. Klik "+" di kanan atas layar untuk membuat proyek baru. Kemudian beri nama.

Pilih perangkat keras target " ESP8266 "Kemudian klik "Email" untuk mengirim token autentikasi itu kepada Anda sendiri – Anda akan memerlukannya dalam kode

Langkah 17: Buat Papan Dasbor

Dashboard terdiri dari widget yang berbeda. Untuk menambahkan widget ikuti langkah-langkah di bawah ini:

Klik "Buat" untuk masuk ke layar Dasbor utama.

Selanjutnya tekan “+” lagi untuk mendapatkan “Widget Box”

Kemudian seret 4 Pengukur.

Klik pada grafik, maka akan muncul menu pengaturan seperti gambar di atas.

Anda harus mengubah nama "Suhu", Pilih Pin Virtual V1, lalu ubah rentangnya dari 0 -50. Demikian pula, lakukan untuk parameter lainnya.

Terakhir, tarik grafik dan ulangi prosedur yang sama seperti pada pengaturan pengukur. Gambar dashboard akhir ditunjukkan pada gambar di atas.

Anda juga dapat mengubah warna dengan mengklik ikon lingkaran di sisi kanan Nama.

Langkah 18: Mengunggah Data Sensor ke ThingSpeak

Pertama, buat akun di ThingSpeak.

Kemudian buat Saluran baru di akun ThingSpeak Anda. Temukan Cara Membuat Saluran Baru

Isi Field 1 sebagai Temperatur, Field 2 sebagai Humidity dan Field 3 sebagai tekanan.

Di akun ThingSpeak Anda pilih "Saluran" dan kemudian "Saluran Saya".

Klik nama saluran Anda.

Klik pada tab "Kunci API" dan salin "Tulis Kunci API"

Buka kode Solar_Weather_Station_ThingSpeak. Kemudian tulis SSID dan Kata Sandi Anda.

Ganti "WRITE API" dengan "Write API Key" yang disalin.

Perpustakaan yang Diperlukan: BME280

Kredit: Kode ini tidak ditulis oleh saya. Saya mendapatkannya dari tautan yang diberikan dalam video YouTube oleh plukas.

Langkah 19: Tes Akhir

Tempatkan perangkat di bawah sinar matahari, led merah pada modul pengisi daya TP 4056 akan menyala.

1. Pemantauan Aplikasi Blynk:

Buka proyek Blynk. Jika semuanya OK, Anda akan melihat pengukur akan hidup dan grafik mulai memplot data suhu.

2. Pemantauan HalSpeak:

Pertama, buka Chanel Thingspeak Anda.

Kemudian buka tab “Tampilan Pribadi” atau tab “Tampilan Publik” untuk melihat Bagan Data.

Terima kasih telah membaca Instructable saya.

Jika Anda menyukai proyek saya, jangan lupa untuk membagikannya.

Juara I Lomba Mikrokontroler 2017