IoT Personal NodeMCU ESP12 WiFi無線氣象站

描述

我將向您展示如何使用 NodeMCU (ESP12) 構(gòu)建個人無線氣象站

一年前，我正在創(chuàng)建基于 Arduino 的氣象站。 但總有辦法讓事情變得更好。

NodeMCU (ESP12) WiFi 模塊將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到wunderground.com 、weathercloud.net和thingspeak.com

氣象站是一種使用許多不同傳感器收集與天氣和環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)的設(shè)備。我們可以測量很多東西，比如：

• 溫度
• 濕度
• 風(fēng)
• 氣壓
• 紫外線指數(shù)
• 雨

1. 第 1 步：用于氣象站的傳感器類型

以下是氣象站中使用的測量設(shè)備列表：

?

?

1）NodeMCU（ESP12）主板

2) 溫度計 Dallas DS18B20溫度計測量溫度。您可以測量室內(nèi)和室外的溫度，記錄高點和低點，顯示趨勢箭頭以指示溫度上升或下降，甚至預(yù)測短期未來溫度范圍。

3) 濕度計 ( BME280 ) - 濕度計測量相對濕度。相對濕度是空氣中水蒸氣（氣態(tài)水）的數(shù)量或百分比。濕度會影響環(huán)境因素和計算，如降水、霧、露點和熱指數(shù)。

氣壓計 ( BME280 ) – 氣壓計測量大氣壓力。氣壓計可以根據(jù)其測量的大氣壓力變化來幫助預(yù)測即將到來的天氣。

4) Davis 6410 風(fēng)速計測量風(fēng)速或風(fēng)速。ESP8266 氣象站可以以 MPH、KPH 或節(jié)為單位顯示風(fēng)速，并記錄當(dāng)前、峰值和平均風(fēng)速讀數(shù)。

風(fēng)向標(biāo)——風(fēng)向標(biāo)或風(fēng)向標(biāo)是一種確定風(fēng)向的儀器。

5) Ventus W174 雨量計測量降雨或液體降水

第 2 步：原理圖和接線圖

?

?

第 3 步：NodeMCU PCB 氣象站屏蔽

設(shè)計印刷電路板（PCB），我用過，，Sprint-Layout”軟件。導(dǎo)出為Gerber文件。 下載PCB制作https://jlcpcb.com

要創(chuàng)建此 NodeMCU ESP12 氣象站防護罩，您需要：

• NodeMcu Lua CH340G/CH340/ ESP8266 無線WIFI互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模塊Ebay
• 防水?dāng)?shù)字熱探頭或傳感器DS18B20 Arduino 傳感器Ebay
• JST-XH套件 4Pin 2.54mm 端子外殼 PCB 接頭線連接器Ebay
• 大氣壓力傳感器溫度濕度傳感器分線器BME280 Ebay
• 2x 1K 0805 電阻
• 1x 120R 0805 電阻
• 2x 4.7K 0805 電阻
• 1x 10K 0805 電阻
• 1x RJ45插座易趣
• 1x 47uF 電解電容
• 1 x 40pin 2.54mm 母頭單排分離式排針Ebay

?

?

?

?

?

1 / 3

?

?

?

?

?

?

1 / 2

?

第 4 步：Arduino 代碼

1. 將 ESP8266 板安裝到 Arduino?

2.輸入您的Wifi路由器ssid和密碼。

• const char* ssid1 = "xxxxxxxxxx";
• const char* password1 = "xxxxxxxxxx";

3. 在將代碼上傳到您的 NodeMCU 之前，您需要在 wunderground.com上注冊以獲得 WU 站ID和密鑰。

• 字符 ID [] = "xxxxxx";
• 字符鍵 [] = "xxxxxx";

4、在weathercloud.net注冊獲取Weathercloud ID和Key 。

• 字符 ID2 [] = "xxxxxxxx";
• char Key2 [] = "xxxxxxxxxxx";

5. 以米 (m) 為單位更改 高度 pws 以獲得相對壓力。

6、在thingspeak.com注冊獲取apiKey

• 字符串 apiKey =“XXXXXXXXXXXXXXX”；

7.將 UTC_OFFSET 更改為正確的時區(qū)

• int UTC_OFFSET = 3 ; // (格林威治標(biāo)準(zhǔn)時間 +3 )

我正在使用 30 秒的循環(huán)時間將數(shù)據(jù)發(fā)送到 wunderground.com。10 分鐘循環(huán)時間將數(shù)據(jù)發(fā)送到 weathercloud.net 和 thingspeak.com

最后編輯：2019 年 10 月 11 日

?

?

第 5 步：測試氣象站

NodeMCU ESP12 正在向 wunderground.com、weathercloud.net 和 thingspeak.com 發(fā)送發(fā)送者數(shù)據(jù)。

所以它看起來一切正常。任務(wù)完成。

您可以查看的礦山氣象站 >

• 天氣云鏈接
• 地下鏈接
• 物語鏈接

?

?

?

?

?

?

?

?

第 6 步：OTA 無線編程

OTA（空中下載）更新是使用 WiFi 連接而不是串行通信將新固件加載到 ESP8266 模塊的過程。這種類型的功能在沒有物理訪問 ESP 模塊的情況下非常有用。

從 Arduino IDE 無線上傳新草圖適用于以下典型場景：

• 在固件開發(fā)期間 - 作為通過串行上傳新草圖的更快替代方法
• 用于更新網(wǎng)絡(luò)中多個 ESP 的固件

為 OTA 能力做準(zhǔn)備

• 在您的系統(tǒng)上安裝 Python 您需要在您的系統(tǒng)上安裝python27以便從您的系統(tǒng)對 ESP8266 進行編程，您需要運行 OTA 腳本。在要上傳固件的系統(tǒng)上安裝 python27。

?

?

• 下載并安裝Arduino OTA 庫下載 OTA 所需的庫和工具
• 在 arduino 庫中安裝“ArduinoOTa.zip”。
• 轉(zhuǎn)到工具以選擇您的 ESP 板型號。您還必須選擇 ESP 的 COM 端口
• 打開 BasicOTA.ino 示例：文件 > 示例 > Arduino OTA > BasicOTA.ino
• 按下 Arduino IDE 中的“上傳”按鈕并等待“完成上傳”消息

?

?

上傳新的草圖 OTA（空中下載）

現(xiàn)在您的 ESP8266 已準(zhǔn)備好接收 OTA 固件更新。您可以從計算機上拔下 ESP8266 并通過任何電源為其供電。如果您的 ESP8266 與路由器有無線連接，您應(yīng)該可以上傳新固件。

• 轉(zhuǎn)到您的 Arduino IDE。打開工具選項卡選擇端口選項，您應(yīng)該會看到如下內(nèi)容： esp8266-xxxxxx at your_esp_ip_address

?

?

• 打開 Nodemcu_weather_station.ino 并通過無線方式上傳。

信息取自( Rui Santos )

https://randomnerdtutorials.com/esp8266-ota-updates-with-arduino-ide-over-the-air/

第 7 步：制作太陽輻射防護罩

太陽輻射防護罩由花盆下墊制成

?

?

?

?

?

1 / 5

?

第 8 步：安裝個人氣象站

位置氣象站是安裝中最重要的部分。如果氣象站位于樹下或懸垂處，則氣象站測量的降雨數(shù)據(jù)將不正確。如果您將氣象站放置在小巷中，您很可能會在風(fēng)速計上產(chǎn)生風(fēng)洞效應(yīng)，從而導(dǎo)致風(fēng)數(shù)據(jù)錯誤。氣象站應(yīng)具有良好的“取力”，或與任何其他高大物體的距離。標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)測量應(yīng)在地面以上 10 米處進行。屋頂最適合我。氣象站由太陽能電池板供電。所以它是自主的。

安裝氣象站最常見的錯誤與溫度計傳感器放置不當(dāng)有關(guān)。氣象學(xué)家將溫度定義為通風(fēng)良好的陰涼處的溫度。放置氣象站時，請確保：

• 溫度計傳感器絕不會受到陽光直射。
• 溫度計獲得充足的通風(fēng)并且不會被風(fēng)擋住。
• 如果溫度計放置在屋頂上，請確保它至少高于屋頂 1.5 米。
• 如果溫度計放置在草地上方，同樣，它應(yīng)至少高于草地表面 1.5 米。
• 溫度計距離最近的鋪砌表面至少 15 米。

所以我正在使用天氣避難所。太陽輻射防護罩由花盆下墊制成。這樣，氣象站可以放置在陽光直射的地方，溫度計位于避難所內(nèi)。有關(guān)在此處安裝氣象站的更多信息

第 9 步：WiFi 信號質(zhì)量

增加了檢查 WiFi 信號質(zhì)量的兼容性。如果您的氣象站離路由器太遠(yuǎn)，您將失去通信。因此，您可以嘗試安裝 WiFi 信號強度較高的氣象站。

?

?

?

?