Namun Stasiun Cuaca Lain (Y.A.W.S.): 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Proyek ini adalah pendapat saya tentang Stasiun Cuaca yang pernah populer. Milik saya didasarkan pada ESP8266, layar OLED 0,96” dan rangkaian sensor lingkungan BME280. Stasiun Cuaca tampaknya menjadi proyek yang sangat populer. Milik saya membedakan dirinya dari yang lain dengan menggunakan array sensor BME280 alih-alih sensor suhu dan kelembaban DHT22 yang populer. BME280 memiliki sensor suhu, kelembaban dan tekanan udara. Ini juga menggunakan antarmuka I2C. Layar OLED 0,96” yang digunakan juga I2C. Itu dapat dibeli sebagai I2C atau SPI atau keduanya. Saya menggunakan versi I2C untuk menyederhanakan pengkabelan. Dengan layar OLED dan BME280 yang menggunakan I2C dan 3.3V, sangat mudah untuk membuat kabel 'Y' untuk menghubungkan kedua perangkat ke ESP8266. Saat mengembangkan proyek ini, saya menemukan beberapa proyek stasiun cuaca di Internet yang menggunakan ESP8266, layar OLED yang sama, dan BME280. Jadi ini bukan ide orisinal, melainkan implementasi orisinal.

BME280 menyediakan data lingkungan dalam. Informasi cuaca luar diperoleh dari OpenWeatherMap.org. Anda harus mendaftar dengan OpenWeatherMap.org untuk mendapatkan kunci untuk mengakses data cuaca. Mereka menawarkan layanan gratis, yang saya gunakan. Lihat langkah Cara mendapatkan Kunci OpenWeatherMap untuk petunjuk tentang cara mendapatkan kunci.

Server waktu NTP digunakan untuk mendapatkan waktu hari dan hari dalam seminggu.

Data cuaca, waktu dan lingkungan ditampilkan pada layar OLED. Setiap informasi memiliki layar yang diformatnya sendiri. Layar ditampilkan selama lima detik sebelum beralih ke yang lain. OpenWeatherMap.org diakses setiap lima belas menit untuk menyegarkan informasi cuaca. BME280 dibaca setiap lima puluh lima detik. Font yang digunakan pada setiap layar secara otomatis disesuaikan untuk menampilkan semua informasi dalam font sebesar mungkin.

ESP8266 juga diatur untuk menjadi server web. Semua informasi cuaca dapat diakses menggunakan browser dari ponsel, tablet komputer Anda. Salah satu layar yang ditampilkan menunjukkan alamat IP server web.

ESP8266 hadir dalam berbagai bentuk dan ukuran. Saya memilih GEEKCREIT DoIt ESP12E Dev Kit V2. Yang ini sepenuhnya kompatibel dengan 'standar' NodeMCU untuk modul mandiri ESP8266. Ini memiliki regulator 3.3V terintegrasi, CH340 sebagai jembatan USB-to-Serial dan sirkuit reset otomatis NodeMCU. Anda bebas menggunakan modul ESP8266-12 apa pun yang Anda miliki. Perlu diketahui bahwa Anda mungkin harus menambahkan regulator 3.3V atau sirkuit lain untuk memprogramnya. Saya juga membuatnya menggunakan Witty Cloud ESP8266. Itu memungkinkan saya untuk mengemas semuanya ke dalam kubus 1,5 inci. Papan jembatan USB bagian bawah terputus setelah pemrograman. Saya menambahkan pin header sudut kanan ke lubang 3.3V di papan Witty. Harness dibuat dengan dua cangkang empat pin, satu cangkang dua pin dan dua cangkang satu pin.

Pada foto di atas, board yang ditancapkan modul ESP8266 adalah papan sirkuit yang saya kembangkan sebagai papan breakout untuk ESP8266 dan ESP32. Ini akan menerima papan ESP8266 tubuh sempit yang kompatibel dengan NodeMCU, papan The Witty Cloud ESP8266 atau papan ESP32 dari GEEKCREIT. Semua pin GPIO yang tersedia dipecah menjadi header untuk memudahkan akses. Saya telah menemukan bahwa sebagian besar papan pengembangan tidak pernah memiliki cukup daya dan pin ground. Setiap kali Anda ingin memasang sesuatu, Anda memerlukan setidaknya pin ground dan seringkali pin untuk memberi daya pada perangkat. Setiap baris pin GPIO disertai dengan pin daya 3.3V dan pin ground. Saya menggunakan tata letak yang sama dengan yang digunakan First Robotics, power di tengah. Saya suka tata letak ini karena jika Anda memasukkan sesuatu ke belakang, Anda tidak melepaskan asap ajaib. Papan ini memiliki beberapa tambahan, sensor IR, sakelar tombol tekan, dan LED tiga warna. Jumper dapat digunakan untuk terhubung ke salah satu fitur ini. Jika Anda tertarik dengan salah satu papan breakout ESPxx ini, hubungi saya.

Langkah 1: Apa yang Anda Butuhkan:

1 – Papan sensor Suhu, Kelembaban dan Tekanan BME280 I2C

Saya membeli milik saya di Ebay dari China seharga sekitar $ 1,25 dengan pengiriman gratis. Juga tersedia dari Adafruit atau Sparkfun

1 -.96 , 128x64, layar OLED I2C menggunakan driver SSD1306

Saya membeli milik saya di Ebay dari China seharga sekitar $4,00. Milik saya berwarna putih. Anda dapat menemukan warna biru dan putih dengan area kuning di atasnya. Beberapa dijual sebagai SPI dan I2C. Anda mungkin harus memindahkan beberapa resistor untuk memilih operasi I2C. Bagian penting adalah bahwa ia menggunakan chip driver SD1306. Juga tersedia dari Adafruit.

1 – NodeMCU ESP8266-12 dengan CH340

Anda dapat menggunakan modul ESP8266-12 apa pun yang Anda inginkan. Saya lebih suka yang dengan CH340 USB-to-Serial bridge. Ada ruam chip jembatan FTDI dan SI palsu beberapa tahun yang lalu jadi saya tidak lagi mempercayai apa pun selain CH340.

2 – cangkang pitch DuPont 4 pin, 0,1 inci (2,54mm)

2 – DuPont 2 pin, cangkang pitch 0,1 inci (2,54mm)

12 – crimp betina DuPont untuk kawat 22-28 awg

Saya mendapatkan milik saya di Ebay. Anda juga dapat menggunakan Molex atau merek apa pun yang Anda sukai. Pin berkerut atau IDC Pilihan ada di tangan Anda. Berhati-hatilah agar Anda membeli pin yang benar untuk cangkang Anda. Mereka tidak mencampur dan mencocokkan. Anda juga bisa menyolder kabel ke papan dan menghilangkan konektornya. Jika Anda menggunakan pin berkerut, Anda akan membutuhkan crimper. Jangan mencoba mengeriting dengan tang. Tidak bekerja.

1 – 5V, 1A paket daya dinding minimum.

Ini murah dan tersedia di Ebay. Dapatkan satu dengan konektor micro USB atau apa pun yang cocok dengan papan ESP8266 Anda.

Anda juga akan membutuhkan delapan potong kawat 22-28 awg untuk menghubungkan semuanya bersama-sama. Atau Anda bisa menghubungkan semuanya ke papan perf. Ini terserah kamu.

Saya telah menyertakan gambar apa yang digunakan untuk membangun Weather Station menggunakan Witty Cloud ESP8266. Satu gambar merinci di mana menambahkan pin header sudut kanan ke pickup 3.3V. Salah satu dari dua cangkang pin diganti dengan dua cangkang satu pin. Kabel ground dan 3.3V dimasukkan ke dalam cangkang satu pin.

Ikuti tautan ini untuk mendapatkan file kode sumber dari repositori GitHub; ESP8266-Stasiun Cuaca. Folder zip atau folder kloning akan memiliki folder WeatherStation yang berisi WeatherStation.ino dan BME280.h. Ini adalah file kode sumber. Ada beberapa file pdf juga. File pdf memiliki banyak informasi yang sama dengan instruksi ini.

Langkah 2: Alat:

Setelah mencoba banyak merek crimper, saya menemukan bahwa Japanese Engineer PA-21 atau PA-09 paling cocok untuk crimp pria dan wanita DuPont. Ini tersedia di Ebay atau Amazon. Keduanya akan bekerja untuk pin DuPont. PA-09 juga akan melakukan pin untuk konektor JST yang biasa digunakan pada baterai LiPo. Berikut ini tautan ke video tentang cara menggunakan crimper Engineer dengan crimp DuPont; Cara menggunakan Crimper PA-21

Instructables baru-baru ini memiliki tutorial hebat tentang penggunaan crimper Weierli Tools SN-28B dengan pin dan shell DuPont. Anda dapat melihatnya di sini; Buat Pin-Crimp Dupont yang Baik SETIAP SAAT!

Langkah 3: Buat Harness:

Harness kabel adalah kunci untuk proyek ini. Ini adalah kabel 'Y' empat kawat dasar. Di atas adalah gambar dari harness yang saya buat. Layar OLED dan rangkaian sensor BME280 memiliki pinout yang sama. Ini berarti bahwa dua cangkang empat pin identik setelah memasukkan kabel berkerut. Saya membuat harness saya dengan kabel berkerut ganda yang masuk ke dua cangkang dua pin yang menempel pada papan ESP8266. Sebagai gantinya, Anda bisa memilih untuk memasukkan kabel berkerut ganda ke salah satu dari empat cangkang pin, membuatnya seperti koneksi rantai daisy. Entah akan bekerja.

1. Potong semua kabel Anda menjadi panjang. Saya suka menggunakan warna yang berbeda untuk setiap kawat; merah untuk 3.3V, hitam untuk ground, kuning untuk SCL dan hijau untuk SDA.
2. Lepaskan salah satu ujung setiap kawat sekitar 0,1 inci.
3. Putar untaian menjadi satu dan tambahkan crimp betina.
4. Setelah semua kabel memiliki kerutan di salah satu ujungnya, lepaskan semua kabel sekitar 0,2 inci.
5. Putar untaian dua kabel dengan warna yang sama.
6. Setelah dipelintir, potong menjadi sekitar 0,1 inci dan tambahkan crimp betina.
7. Ketika semua pasangan kawat dikerutkan, sekarang saatnya untuk memasukkan ujung yang berkerut ke dalam cangkang.
8. Dua cangkang empat pin diisi, dari kiri ke kanan, dengan warna merah, hitam, kuning, hijau atau 3.3V, Gnd, SCL, SDA.
9. Salah satu dari dua cangkang pin mendapatkan kabel merah dan hitam.
10. Cangkang dua pin lainnya mendapatkan kabel kuning dan hijau.

Langkah 4: Kiat:

Saya menemukan bahwa ketika saya menggunakan kawat 28 awg dengan pin crimp yang cenderung jatuh. Apa yang saya lakukan untuk mencegahnya adalah dengan mengupas ujung kabel dua kali lebih panjang dari biasanya. Putar kabel yang terbuka bersama-sama. Kemudian lipat kawat yang dipilin untuk menggandakan ketebalan. Sekarang ketika saya mengeritingnya, kawatnya cukup tebal untuk dipegang dengan erat.

Langkah 5: Hubungkan Semuanya Bersama:

1. Colokkan empat cangkang pin ke layar OLED dan papan BME280.
2. Sejajarkan kabel merah dengan pin Vcc dan 3V3.
3. Colokkan dua pin cangkang merah/hitam ke sepasang pin 3V3 (3.3V) dan GND pada papan ESP8266. Ada tiga tempat di papan di mana pin 3V3 dan GND berdekatan. Hindari pin Vin (5V) dan GND karena ini akan melepaskan asap ajaib dari papan OLED dan BME280 Anda. Pastikan kabel merah terhubung ke pin 3V3.
4. Pasang cangkang dua pin kuning/hijau ke D1 dan D2 pada papan ESP8266. Kabel kuning (SCL) harus di D1.

Periksa kembali koneksi Anda. Jika semuanya terlihat bagus maka Anda siap untuk menyalakan papan ESP8266.

Langkah 6: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap

Anda akan memerlukan kunci API untuk mengakses situs web OpenWeatherMap.org untuk mendapatkan informasi cuaca terkini. Beberapa langkah berikutnya merinci cara mendaftar dengan OpenWeatherMap.org dan mendapatkan kunci API.

Ikuti tautan ini ke OpenWeatherMap.org.

Klik API di dekat bagian tengah atas halaman web.

Langkah 7: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Berlangganan

Di sisi kiri, di bawah Data cuaca saat ini, klik tombol Berlangganan.

Langkah 8: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Dapatkan Kunci API

Klik Dapatkan APIkey dan Mulai di kolom Gratis.

Langkah 9: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Daftar

Klik tombol Daftar di bawah Cara mendapatkan kunci API (APPID).

Langkah 10: Cara Mendapatkan Kunci OpenWeatherMap, Buat Akun

Isi semua kolom. Setelah selesai, centang kotak Saya setuju dengan Persyaratan Layanan dan Kebijakan Privasi. Kemudian klik tombol Buat Akun.

Periksa email Anda untuk pesan dari OpenWeatherMap.org. Email akan memiliki kunci API Anda. Anda perlu menyalin kunci API ke dalam kode sumber untuk Stasiun Cuaca untuk mendapatkan cuaca saat ini.

Layanan gratis OpenWeatherMap.org memiliki beberapa batasan. Yang terpenting adalah Anda tidak dapat mengaksesnya lebih dari sekali setiap sepuluh menit. Ini seharusnya tidak menjadi masalah karena cuaca tidak berubah secepat itu. Keterbatasan lain berkaitan dengan informasi apa yang tersedia. Setiap langganan berbayar akan memberikan informasi cuaca yang lebih detail.

Langkah 11: Siapkan Arduino IDE:

Pengembangan program dilakukan dengan menggunakan Arduino IDE Versi 1.8.0. Anda dapat mengunduh Arduino IDE terbaru di sini; ArduinoIDE. Situs web Arduino memiliki petunjuk yang sangat baik tentang cara menginstal dan menggunakan IDE. Dukungan untuk ESP8266 dapat diinstal di Arduino IDE dengan mengikuti instruksi yang diberikan oleh tautan ini: ESP8266 Addon to Arduino. Pada halaman web, klik tombol “Klon atau Unduh” dan pilih “Unduh Zip”. File ReadMe.md memiliki petunjuk tentang cara menambahkan dukungan ESP8266 ke Arduino IDE. Ini adalah file teks biasa yang dapat Anda buka dengan editor teks apa pun.

Papan ESP8266 tersedia dalam berbagai ukuran, bentuk, dan menggunakan chip jembatan USB-ke-Serial yang berbeda. Saya lebih suka papan yang menggunakan chip jembatan CH340. Beberapa tahun lalu FTDI, SI dan lain-lain bosan dengan kloning murahan yang mengaku-ngaku sebagai bagiannya. Pembuat chip mengubah kode driver mereka untuk hanya bekerja dengan suku cadang asli mereka sendiri. Ini mengakibatkan banyak frustrasi karena orang-orang menemukan bahwa jembatan USB-ke-Serial tidak lagi berfungsi. Sekarang beberapa hari saya hanya menempel pada jembatan USB-to-Serial berbasis CH340 untuk menghindari membeli papan yang mungkin atau mungkin tidak berfungsi. Bagaimanapun, Anda perlu menemukan dan menginstal driver yang benar untuk chip jembatan yang digunakan pada papan Anda. Ini adalah tautan ke situs resmi untuk driver CH340; CH341SER_EXE.

ESP8266 tidak memiliki perangkat keras I2C khusus. Semua driver I2C untuk ESP8266 didasarkan pada bit-banging. Salah satu perpustakaan ESP8266 I2C yang lebih baik adalah perpustakaan brzo_I2C. Itu ditulis dalam bahasa assembly untuk ESP8266 untuk membuatnya secepat mungkin. Pustaka tampilan OLED yang saya gunakan menggunakan pustaka brzo_I2C. Saya menambahkan kode untuk mengakses larik sensor BME280 menggunakan pustaka brzo_I2C.

Anda bisa mendapatkan perpustakaan OLED di sini: Perpustakaan ESP8288-OLED-SSD1306.

Anda bisa mendapatkan perpustakaan brzo_I2C di sini: Perpustakaan Brzo_I2C.

Kedua perpustakaan perlu diinstal di Arduino IDE Anda. Situs web Arduino memiliki petunjuk tentang cara menginstal pustaka zip ke dalam IDE di sini: Cara Memasang Pustaka Zip.

Tip: Setelah menginstal paket papan ESP8266 dan perpustakaan, tutup Arduino IDE dan buka kembali. Ini akan memastikan bahwa papan dan pustaka ESP8266 akan muncul di IDE.

Langkah 12: Pilih Papan Anda:

Buka Arduino IDE-nya. Jika Anda belum melakukannya, instal addon ESP8266, pustaka brzo_i2c, dan pustaka driver OLED.

Klik "Alat" di bilah menu atas. Gulir ke bawah menu tarik-turun ke tempat tertulis " Papan:". Geser ke menu tarik-turun "Pengelola Dewan" dan gulir ke bawah ke; " NodeMCU 1.0 (Modul ESP-12E) ". Klik untuk memilihnya. Biarkan semua pengaturan lainnya pada nilai defaultnya.

Langkah 13: Pilih Port Serial:

Klik "Alat" di bilah menu atas. Gulir ke bawah menu tarik-turun ke tempat tertulis " Port ". Pilih port yang sesuai untuk komputer Anda. Jika port Anda tidak muncul, berarti papan Anda belum terpasang atau Anda belum memuat driver untuk chip jembatan Anda atau papan Anda tidak terpasang saat Anda membuka Arduino IDE. Perbaikan sederhana adalah menutup Arduino IDE, pasang papan Anda, muat driver yang hilang lalu buka kembali Arduino IDE.

Langkah 14: WeatherStation.ino

Anda dapat menggunakan tombol Unduh di atas atau ikuti tautan ini ke GitHub untuk mendapatkan kode sumber; ESP8266-Stasiun Cuaca.

File WeatherStation.ino dan BME280.h harus berada di folder yang sama. Nama folder harus sesuai dengan nama file.ino (tanpa ekstensi.ino). Ini adalah persyaratan Arduino.

Langkah 15: Edit WeatherStation.ino

Klik "File" di bilah menu atas. Klik "Buka". Di kotak dialog Buka File, temukan folder WeatherStation dan pilih. Anda akan melihat dua tab, satu untuk WeatherStation dan satu untuk BME280.h. Jika Anda tidak memiliki kedua tab maka Anda membuka folder yang salah atau Anda tidak mengunduh kedua file atau Anda tidak menyimpannya di folder yang benar. Coba lagi.

Anda perlu mengedit file WeatherStation.ino untuk menambahkan SSID dan kata sandi untuk jaringan WiFi Anda. lihat di sekitar baris 62 untuk hal-hal berikut;

// masukkan SSID dan kata sandi untuk jaringan WiFi Anda di sini

const char* ssid = "milik Anda"; const char* kata sandi = "kata sandi";

Ganti " yourssid " dengan SSID jaringan WiFi Anda.

Ganti " kata sandi " dengan kunci sandi untuk jaringan WiFi Anda.

Anda juga perlu menambahkan kunci OpenWeatherMap dan kode pos tempat Anda tinggal. Lihat di sekitar baris 66 untuk hal berikut;

// letakkan Kunci OpenWeatherMap.com dan kode pos Anda di sini

const char* owmkey = "kunci Anda"; const char* owmzip = "zip Anda, negara";

Ganti " yourkey " dengan kunci yang diperoleh dari OpenWeatherMap.org.

Ganti "yourzip, country" dengan kode pos dan negara Anda. Kode pos Anda harus diikuti dengan koma dan negara Anda ("10001, kami").

Selanjutnya Anda harus mengatur zona waktu Anda dan mengaktifkan/menonaktifkan waktu musim panas (DST). Lihat di sekitar baris 85 untuk hal-hal berikut;

// Waktu mentah yang dikembalikan dalam detik sejak 1970. Untuk menyesuaikan zona waktu, kurangi

// perbedaan jumlah detik untuk zona waktu Anda. Nilai negatif akan // mengurangi waktu, nilai positif akan menambah waktu #define TZ_EASTERN -18000 // jumlah detik dalam lima jam #define TZ_CENTRAL -14400 // jumlah detik dalam empat jam #define TZ_MOUTAIN -10800 // jumlah detik dalam tiga jam #define TZ_PACIFIC -7200 // jumlah detik dalam dua jam

// Sesuaikan waktu untuk zona waktu Anda dengan mengubah TZ_EASTERN ke salah satu nilai lainnya.

#define TIMEZONE TZ_EASTERN // ubah ini ke zona waktu Anda

Ada sekelompok pernyataan #define yang menentukan offset waktu untuk berbagai zona waktu. Jika zona waktu Anda ada di sana, ganti " TZ_EASTERN" dalam definisi "TIMEZONE". Jika zona waktu Anda tidak terdaftar maka Anda harus membuatnya. Server NTP memberikan waktu sebagai Greenwich Mean Time. Anda harus menambah atau mengurangi beberapa jam (dalam detik) untuk tiba di waktu lokal Anda. Cukup salin salah satu pernyataan " #define TZ_XXX" lalu ganti nama dan jumlah detiknya. Kemudian ubah "TZ_EASTERN" ke zona waktu baru Anda.

Anda juga harus memutuskan untuk menggunakan waktu Daylight Savings atau tidak. Untuk menonaktifkan DST, ganti "1" dengan "0" di baris berikut;

#define DST 1 // setel ke 0 untuk menonaktifkan waktu musim panas

Saat diaktifkan, DST akan secara otomatis memajukan atau memperlambat waktu satu jam jika diperlukan.

Langkah 16: Unggah Kode ke ESP8266 Anda

Klik ikon panah menghadap ke kanan melingkar yang berada tepat di bawah " Edit" di bilah menu atas. Ini akan mengkompilasi kode dan mengunggahnya ke papan Anda. Jika semuanya dikompilasi dan diunggah dengan benar, setelah beberapa detik, layar OLED akan menyala dan pesan penghubung akan muncul.

Langkah 17: Cara Melihat Situs Web Data Cuaca

Gambar di atas menunjukkan halaman web yang dilayani oleh Weather Station. Anda dapat mengaksesnya menggunakan PC, ponsel, atau tablet Anda. Cukup buka browser dan ketik alamat IP Stasiun Cuaca sebagai URL. Alamat IP Weather Station ditampilkan di salah satu layar Weather Station. Klik Segarkan Halaman untuk memperbarui informasi.

Langkah 18: Selamat, Anda Selesai

Hanya itu saja. Anda sekarang harus memiliki Stasiun Cuaca yang berfungsi. Langkah Anda selanjutnya mungkin merancang dan membuat kasing untuk menampung Stasiun Cuaca Anda. Atau mungkin Anda ingin menambahkan beberapa layar lagi untuk menunjukkan angin dingin, titik embun, waktu matahari terbit atau terbenam atau grafik perubahan tekanan udara atau memprediksi cuaca menggunakan tekanan udara. Bersenang-senang dan nikmati.