太陽能NodeMCU氣象站的制作教程

第1步：構(gòu)建氣象站的部件

要?jiǎng)?chuàng)建氣象站，我首先需要收集以下項(xiàng)目：

材料

NodeMCU ESP8622電路板

DHT22溫度/濕度模塊

小型穿孔板

5伏太陽能電池

黃色LED

1安培太陽能充電器控制器

三節(jié)AA 3.7伏鋰離子充電電池

三節(jié)AA電池座

0.9-5伏至5伏升壓增壓器模塊

各種電線

各種1/2英寸樺木

1英寸鉸鏈和螺絲

白色油漆

木膠

抽屜旋鈕

工具

烙鐵

表鋸

斜切鋸

鉆孔按下：

1英寸鉆頭

1/8英寸鉆頭

5 mm鉆頭

釘槍

熱膠槍

螺絲刀

步驟2：讓氣象站運(yùn)行

在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行了一些搜索之后，我在Losant.com上找到了一個(gè)非常好的教程，介紹如何構(gòu)建這樣的設(shè)備ESP8266和DHT22溫度/濕度模塊。 （您可以在e-Bay上花幾美元買一臺(tái)DHT22）

經(jīng)過一番研究，我決定使用NodeMCU ESP8266板

一旦我將所有各個(gè)部分聚集在一起，我就按照教程中有關(guān)如何將NodeMCU連接到DHT22的說明進(jìn)行操作。然后我插入提供的程序代碼，將我的NodeMCU連接到電源并觀察它的生命。

在我成功的鼓舞下，我想對Losant提供的程序進(jìn)行一些小改動(dòng)：

我想添加一點(diǎn)心跳LED讓我知道電路板正在工作。我還想將數(shù)據(jù)發(fā)送速率降低到10秒（原始程序設(shè)置為2秒），以便在我想用電池運(yùn)行電路板時(shí)節(jié)省電量。我偶爾會(huì)發(fā)現(xiàn)NodeMCU板會(huì)在幾個(gè)小時(shí)后“凍結(jié)”，因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)WiFi連接每隔一段時(shí)間就會(huì)掉線，所以我希望電路板每小時(shí)左右重新啟動(dòng)一次作為“刷新”機(jī)制。采用Losant開發(fā)的原始代碼，我將其修改為：

/**

* Example for sending temperature and humidity

* to the cloud using the DHT22 and ESP8266

*

* Copyright （c） 2016 Losant IoT. All rights reserved.

* Modifications by Small Workshop Chronicles

* https://www.losant.com

*/ #include “DHT.h”

#include

#include

#include

#include #define DHTPIN 4 // what digital pin the DHT22 is conected to

#define DHTTYPE DHT22 // There are multiple kinds of DHT sensors DHT dht（DHTPIN， DHTTYPE）; // WiFi credentials.

const char* WIFI_SSID = “”;

const char* WIFI_PASS = “”; // Losant credentials.

const char* LOSANT_DEVICE_ID = “”;

const char* LOSANT_ACCESS_KEY = “”;

const char* LOSANT_ACCESS_SECRET = “”; WiFiClientSecure wifiClient; 《立方厘米= 1》 《立方厘米= 1》 《立方厘米= 1》 LosantDevice device（LOSANT_DEVICE_ID）; void connect（） { // Connect to Wifi.

Serial.println（）;

Serial.println（）;

Serial.print（“Connecting to ”）;

Serial.println（WIFI_SSID）; // WiFi fix： https://github.com/esp8266/Arduino/issues/2186

WiFi.persistent（false）;

WiFi.mode（WIFI_OFF）;

WiFi.mode（WIFI_STA）;

WiFi.begin（WIFI_SSID， WIFI_PASS）;

此代碼需要注意的關(guān)鍵事項(xiàng)：

我添加了一個(gè)名為timeTotal在每個(gè)循環(huán)周期中遞增1。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到30000時(shí)，系統(tǒng)重新啟動(dòng)。

每次通過digitalWrite命令通過WiFi發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，LED都會(huì)閃爍。

我更改了循環(huán)中的timeSinceLastRead值檢查以10000毫秒發(fā)送數(shù)據(jù)，而默認(rèn)值為2000毫秒（或10秒對2秒）

一旦我得到了編譯并加載到我的NodeMCU的代碼，然后我將一個(gè)白色LED連接到電路板的D1端口，并將所有東西連接到電源。

每10秒鐘看一次LED閃爍是一個(gè)非常好的跡象。

現(xiàn)在電路板還活著，我需要它與互聯(lián)網(wǎng)交談。 Losant提供的主要服務(wù)之一是來自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的云托管數(shù)據(jù)。它們提供了一系列非常容易設(shè)置的儀表板小部件，您可以將它們與您的設(shè)備一起使用。

回顧他們的教程我設(shè)置了一個(gè)Losant帳戶，設(shè)置了設(shè)備ID和密鑰（我有插入我的程序代碼并重新編譯回NodeMCU）并在我發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)上創(chuàng)建了一些儀表板小部件。

好的一點(diǎn)是，嵌入這些儀表板小部件也很容易進(jìn)入任何網(wǎng)站。

哦，順便問一下，有人對我門外的溫度感到好奇嗎？

然后，我建立了我的第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

目前只有幾個(gè)電子鉆頭坐在面包板上，依靠外部電源，但我的最終目標(biāo)是將它放在一個(gè)更合適的家中，以便我的新創(chuàng)造更適合生活在元素之外，沒有任何地方可以插入果汁。

第3步：采取網(wǎng)格的氣象站

雖然我很開心事情結(jié)果如何，為了給電臺(tái)加電，我仍然需要將它連接到USB電源。由于我想讓氣象站位于室外，我需要找到一種方法來保持其通電，而無需將其插入墻上插座。

由于NodeMCU只需要5伏特運(yùn)行，它確實(shí)使它成為電池耗盡的理想選擇。如果它可以用電池運(yùn)行，那么這也意味著電池本身可以用太陽能電池充電。

考慮到這一點(diǎn)，我去了我的電子樂高盒子并拿出以下物品：

5伏太陽能電池

1安培太陽能充電器控制器

三節(jié)AA 3.7伏鋰離子充電電池

三節(jié)AA電池座

0.9-5伏至5伏升壓升壓模塊

各種電線

通過這些部件，我可以很容易地組裝一個(gè)可以通過太陽能電池為3.7伏鋰電池充電的電路。當(dāng)電池正在充電時(shí)，太陽能電池也為NodeMCU供電。當(dāng)太陽沒有出來時(shí)，電池通過5伏轉(zhuǎn)換器模塊為NodeMCU供電。

我開始將電線連接到太陽能電池的負(fù)極和正極端子，然后焊接另一端的太陽能電池。連接到太陽能充電器控制器的輸入端子。

幸運(yùn)的是，輸入連接標(biāo)記在充電器的電路板上。

一旦太陽能電池連接到控制器，我就連接了將電池座連接到控制器板上的電池端子。

雖然我懷疑一個(gè)3.7伏的電池可能已經(jīng)足夠了，但我決定將三個(gè)電池座并聯(lián)在一起，以便擁有盡可能多的存儲(chǔ)容量可用于NodeMCU - 如果有任何延長的時(shí)間段，沒有充足的陽光。此外，如果其中一個(gè)電池發(fā)生故障，這也會(huì)給系統(tǒng)增加一些冗余。

我事先已經(jīng)確認(rèn)太陽能充電器非常樂意為3節(jié)電池充電。在我將所有東西永久連接在一起之前。

在連接電池和太陽能電池的情況下，最后一步是將5伏轉(zhuǎn)換器連接到充電控制器。再次通過將電線連接到轉(zhuǎn)換器的負(fù)極和正極端子，然后將導(dǎo)線的另一端焊接到充電器控制器的負(fù)載輸出端子來完成。

這樣，太陽能電源為了確保NodeMCU的建立。

為了確保在連接NodeMCU之前一切正常，我首先安裝電池并將整個(gè)裝置放在陽光下。

如果一切都正確連接，我應(yīng)該看到控制器上的紅色狀態(tài)LED亮起 - 這表明電池正在充電。幾個(gè)小時(shí)后，LED變?yōu)榫G色，表示電池已充滿電。

同樣，5伏轉(zhuǎn)換器也顯示紅色LED，表明它正在工作。

對我來說幸運(yùn)的是，一切都在第一次嘗試時(shí)亮起來了！

成功刷新，然后插入NodeMCU并讓它開始記錄外面的天氣 - 安全在知道該設(shè)備將由于太陽而持續(xù)供電。

但是，一旦太陽下山，電池只持續(xù)了大約6個(gè)小時(shí)，第二天我就無法讓它們充足電以保持NodeMCU的運(yùn)轉(zhuǎn)。

經(jīng)過一些額外的研究我發(fā)現(xiàn)NodeMCU在運(yùn)行時(shí)有點(diǎn)費(fèi)力，即使它沒有做任何實(shí)際的工作。

顯然，這是這些設(shè)備的常見問題。但他們確實(shí)碰巧擁有所謂的深度睡眠模式，它可以讓你有效地為NodeMCU供電一段時(shí)間，讓它醒來做任務(wù)再重新入睡。

這種深度睡眠模式是通過組合編程代碼來調(diào)用休眠模式和將復(fù)位引腳連接到NodeMCU上的D0引腳的硬件配置來實(shí)現(xiàn)的。

復(fù)位引腳用于發(fā)送向D0引腳發(fā)出信號以觸發(fā)喚醒命令。

這確實(shí)造成了一些問題，但是我已經(jīng)在我的代碼中分配了D0引腳以使我正在使用的LED閃爍表明系統(tǒng)正在運(yùn)行。為了解決這個(gè)問題，我能夠?qū)4引腳分配為我的LED的閃爍引腳，

然后我刪除了我在程序中的延遲代碼，并在其位置上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)命令來放置NodeMCU每隔30分鐘進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)。

基本上，該程序現(xiàn)在將做的是：

登錄Losant網(wǎng)站

發(fā)送一陣數(shù)據(jù)約1分鐘

進(jìn)入睡眠狀態(tài)30分鐘

醒來再做一遍。

回到我的原始程序，我把它更改為此（更改表明LED指向D0并且更多的睡眠調(diào)用以“新代碼”的注釋突出顯示）：

我也改變了LED連接從D0引腳到NodeMCU上的D4引腳。

然后我將復(fù)位引腳連接到D0引腳。

最后，與NodeMCU的連接看起來像上圖所示的電路圖。

一次我做了必要的布線更改并將新代碼上傳到NodeMCU，我將NodeMCU插回太陽能充電器電路。

事實(shí)證明這更成功。

在實(shí)施睡眠模式的情況下，NodeMCU每小時(shí)僅真正開啟2分鐘，這使得太陽能充電器有足夠的時(shí)間在睡眠周期內(nèi)為電池充電，并最大限度地減少了夜間的電力消耗，因此NodeMCU是

現(xiàn)在我已經(jīng)整理了我的氣象站的電子設(shè)備了，現(xiàn)在我需要為我的氣象站找出一個(gè)合適的外殼，這樣它才能在這些元素中存活下來。

步驟4：為物聯(lián)網(wǎng)氣象站構(gòu)建史蒂文森屏幕

現(xiàn)在，我已經(jīng)制定了電子解決方案，下一步就是安置一切在一個(gè)耐候的外殼仍然允許車站進(jìn)入外面的空氣，以確保準(zhǔn)確的讀數(shù)。

基本上我需要建造的是史蒂文森屏幕。

引用維基百科的史蒂文森屏幕是：

“。..。..史蒂文森屏幕或儀器避難所是保護(hù)氣象儀器免受降水影響的避難所或外殼來自外部源的直接熱輻射，同時(shí)仍然允許空氣在它們周圍自由流通。［1］它構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)氣象站的一部分。史蒂文森屏幕保存儀器，可能包括溫度計(jì)（普通，最大/最?。?，濕度計(jì)，干濕度計(jì)，露點(diǎn)，氣壓計(jì)和溫度計(jì)。史蒂文森屏幕也可稱為棉花區(qū)域避難所，儀器避難所，溫度計(jì)避難所，熱屏幕或溫度計(jì)屏幕。其目的是提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境，其中測量溫度，濕度，露點(diǎn)和大氣壓。..。..“

簡而言之，它是一個(gè)盒子，里面有孔或槽，可以讓空氣進(jìn)來，但防雨。

我正在研究史蒂文森如何篩選我發(fā)現(xiàn)這些屏幕通常是簡單的盒子，有雙百葉窗邊。我的屏幕計(jì)劃是盡可能簡單地構(gòu)建它，同時(shí)保持對元素的必要保護(hù)。

最后，我碰巧在Weather for Schools網(wǎng)站上找到了一個(gè)簡單的天氣盒的計(jì)劃。

在查看說明之后，我意識(shí)到，通過一些小的修改，這對我想做的事情很有效。

為了開始構(gòu)建我首先剪出了基本的形狀通過我在上面的切割圖中使用我已經(jīng)鋪設(shè)的1/2英寸廢棄樺木來確定切割出的碎片。

當(dāng)我切出側(cè)面碎片時(shí)，我還切了一個(gè)一端是15度角。

一旦屏幕的部分被切掉，我就拿起我的卷尺，并在兩側(cè)和門片中間每2英寸標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)。

然后我在我標(biāo)記的每個(gè)位置鉆了一個(gè)1英寸的孔，

這些孔將充當(dāng)通風(fēng)孔，以便讓空氣流到氣象站傳感器。

接下來，我將史蒂文森屏幕的兩側(cè)貼在后面，用一些釘子和木頭膠釘。

然后我在背部的頂部鉆了一個(gè)1/8英寸的孔來做作為懸掛屏幕的安裝點(diǎn)，當(dāng)它準(zhǔn)備安裝時(shí)。

隨著側(cè)面和背面的連接，我將史蒂文森屏幕的底部連接到側(cè)面和背面，但首先我需要鉆一個(gè)小的底部中心有5mm的孔。

這個(gè)洞的原因是給我一些方法來直觀地指示氣象站何時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。您可能還記得，我編程N(yùn)odeMCU在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)閃爍LED，

我的計(jì)劃是將LED安裝到史蒂文森屏幕的底部，以便我可以直觀地判斷傳輸何時(shí)發(fā)生。

我在底部中心鉆了一個(gè)洞，在底部角落之間標(biāo)記了兩條對角線，然后鉆出了兩條線在中間相交的洞。

鉆完孔后，底部用膠水和釘子釘固定在屏幕上。

最后，我把史蒂文森屏幕的頂部與我用的方式完全相同。在底部，我需要首先在頂部中心鉆一個(gè)洞，以便讓太陽能電池的電線通過。

鉆孔后，頂部連接到兩側(cè)，史蒂文森屏幕后面帶著一些膠水和布拉德釘子。

現(xiàn)在屏幕的主體已經(jīng)構(gòu)建完畢，我花了時(shí)間給屏幕一個(gè)白漆的外套。建議使用白色，這樣太陽光線就可以從史蒂文森屏幕上反射出來而不會(huì)直接影響到盒子的內(nèi)部溫度。

我關(guān)注的下一件事就是門。我希望能夠打開門，以便我可以輕松檢查氣象站的狀況或進(jìn)行任何維護(hù)，如更換電池。

為了使門易于打開，我決定安裝一個(gè)小木抽屜拉，我碰巧坐在我的垃圾箱里。

為了安裝門拉，我在門頂中央標(biāo)記了一個(gè)點(diǎn)并鉆了1個(gè)/那個(gè)位置有8英寸的孔。

然后我把門拉進(jìn)了鉆孔。

然后我用一些螺絲將鉸鏈安裝在史蒂文森屏幕的底部安裝了門。

一旦鉸鏈的一半連接到底部，我就連接了另一半鉸鏈到門的底部邊緣。

一旦我安裝了鉸鏈，我就對門進(jìn)行了測試，以確保我可以很容易地打開和關(guān)閉門。

那個(gè)，史蒂文森的畫面基本完成。

第五步：全部放在一起

該過程的最后一步是將氣象站的電子設(shè)備安裝到Stevenson屏幕本身。

首先我開始通過收集我在建造太陽能電池時(shí)使用的所有各種電子樂高氣象站的電路。

我開始安裝時(shí)首先將電線連接到太陽能電池板的正極和負(fù)極端子。

一旦焊料冷卻后，我就在焊點(diǎn)上涂上少量熱膠，以便為焊點(diǎn)提供一些天氣保護(hù)。

然后我將一些熱膠涂在史蒂文森屏幕的頂部，將連接到太陽能電池板的電線穿過屏幕頂部，并將太陽能電池板連接到屏幕頂部。

安裝太陽能電池板后，下一步是連接太陽能充電器控制器板。正如我前面提到的，連接控制器板只需將正極和負(fù)極導(dǎo)線從太陽能電池接線到控制器上的輸入端子，將電池座焊接到電池端子，最后將5伏轉(zhuǎn)換器焊接到輸出端控制器的終端。

隨著電子設(shè)備全部接線，然后將它們安裝到史蒂文森屏幕中，方法是用熱膠將它們固定在屏幕背面。

當(dāng)我安裝組件時(shí)，我確保在Stevenson屏幕的底部留出足夠的空間，以便安裝NodeMCU和傳感器。

在安裝NodeMCU之前，我首先將LED安裝到屏幕底部，并用一些熱膠將其固定到位。

最后，我將一些熱膠涂在NodeMCU和傳感器模塊的背面，并將其安裝到Stevenson屏幕的背面。

我將LED焊接到NodeMCU板，將NodeMCU插入5伏轉(zhuǎn)換器并安裝鋰電池。

運(yùn)氣好的話，氣象站應(yīng)該正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在包裝之前，我在所有暴露的電子表面上涂上一層熱膠涂層，以起到防風(fēng)雨的作用。

隨之而來的 - 氣象站已經(jīng)安裝完畢，史蒂文森屏幕已準(zhǔn)備就緒。

為了安裝史蒂文森屏幕，我選擇了一個(gè)可以獲得相當(dāng)大的空氣流動(dòng)的地方，同時(shí)在白天提供足夠的直射陽光以保持電池充電。

到目前為止，氣象站工作得很好，并且自從我在大約6個(gè)月前安裝它以來一直保持通電狀態(tài)。

最后，整個(gè)車站花了我大約15美元建造 - 考慮從商店購買類似氣象站和無線互聯(lián)網(wǎng)連接的成本，這是非常便宜的，我最終學(xué)習(xí)關(guān)于IOT設(shè)備如何工作的一點(diǎn)點(diǎn)！