該項目是一個完整的 DIY 氣象站，將其數(shù)據(jù)提交到“THINGSPEAK”網(wǎng)站，可以從任何瀏覽器查看。

介紹

這個項目有 4 個溫度傳感器——1 個在室外，3 個在關鍵位置。當溫度過冷時，這些讀數(shù)用于控制補充加熱器，防止我那陳舊歷史的房子里的管道凍結。還有一個超聲波距離傳感器安裝在托梁上，如果發(fā)生洪水，它可以測量水位。該項目重新點燃了建立自己的氣象站的長期夢想。它現(xiàn)在已經(jīng)成為相當復雜的系統(tǒng)，有 3 個獨立的微控制器進行通信，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。

第 1 步

我從手頭已有的 DHT22 溫濕度傳感器和 Arduino Nano 開始。然后我建立了一個“Tipping Bucket”雨量計，緊隨其后的是風速計。風速計和雨量計都使用霍爾效應傳感器和磁鐵進行檢測。我還添加了氣壓模塊和實時時鐘。

接下來，我建造了一個通風的盒子來容納 DHT 和氣象站電路，并將所有東西都安裝在離我家大約 100 英尺的柵欄上。在這個階段，所有數(shù)據(jù)都只通過藍牙發(fā)送到我的手機，所以我還添加了一個射頻發(fā)射器（433Mhz）。

第 2 步

接下來我還構建了數(shù)據(jù)接收器。我拿了一個超外差射頻接收器模塊，為它建造了一個拋物面天線，并將它連接到我桌子上的 Arduino MEGA 類型板上，監(jiān)控我的“Crawlspace Buddy”，并解析/處理數(shù)據(jù)。

我決定 MEGA 將成為我計劃中的幾個家庭監(jiān)控項目的數(shù)據(jù)/控制中心。MEGA 在下面的照片中，埋在 MEGA 原型防護罩下，LCD 安裝在 UNO 防護罩上。

第 3 步

最后，我需要實現(xiàn)項目鏈中的最后一個環(huán)節(jié)——將它連接到互聯(lián)網(wǎng)，這樣我就可以從世界任何地方監(jiān)控我家的天氣。在使用 ESP8266 模塊和分線板幾個小時后，我決定尋找一個單獨的基于 ESP8266 的開發(fā)板。根據(jù)我讀過的幾篇文章，我認為 NodeMCU 的開發(fā)板聽起來是我的最佳選擇，并且在Amazon上搜索發(fā)現(xiàn)了一個“氣象站套件”，其中包括一個 NodeMCU ESP8266 開發(fā)板、一個 DHT11 溫度/濕度傳感器和 a.96 “ OLED 顯示器。

它將從“Weather Underground”中檢索天氣和預報數(shù)據(jù)，從時間服務器中校正時間。然后它將溫度和濕度讀數(shù)從 DHT 發(fā)送到“ 并將必要的代碼添加到 NodeMCU 程序中。每 10 分鐘一次，它會收到來自 MEGA 的數(shù)據(jù)摘要，并將其提交給“Thingspeak”網(wǎng)站。這是我的公共頻道的鏈接，其中包含我的實時天氣數(shù)據(jù)。 https://thingspeak.com/channels/463187

需要解決的問題

作為任何復雜項目的典型特征，在開發(fā)過程中必須解決一些問題。對于該項目，室外站的電力是一個主要問題。我目前使用 3.7v 18650 型電池為監(jiān)控站供電。我最終想結合太陽能充電，但這預計將在以后實現(xiàn)。目前，我只是監(jiān)控電壓，并在需要時更換電池。

事實證明，這些電池的工作范圍基本上是線性的，我在完全充電時使用 8.4v，在 7.4v放電時，電壓開始以更快的速度下降。我使用降壓轉換器將其降到系統(tǒng)的 5v 穩(wěn)壓電壓，這 5v電壓還通過 OptoMOS 繼電器連接到升壓調節(jié)器的輸入到輸出 9.6v 到發(fā)射器。該電源僅在每分鐘一次數(shù)據(jù)包的實際傳輸期間打開。（每個數(shù)據(jù)包發(fā)送 2 次以幫助防止數(shù)據(jù)丟失，因為這只是一種單向射頻鏈路。）

為了最大限度地延長電池壽命，我還實現(xiàn)了睡眠/省電，斷開 Nano 上 LED 的電阻，并消除板載調節(jié)器。這使我在省電模式下的功耗降至約 11 mA，在正常操作期間為 16 mA，在 RF 傳輸期間約為 24 mA。由于風速和雨量讀數(shù)都是由中斷生成的，為了保持風速測量的準確性，Nano 僅在風速計 10 秒內沒有輸入脈沖時才會進入省電模式。使用當前的設置，在我必須更換它們之前，我可以在一組充滿電的電池上使用大約 48-60 小時。風對潛在的電池壽命產生顯著影響，因此范圍很廣。

結論

這個項目已經(jīng)占用了我大約 3 個月的空閑時間，可能還需要更多的時間才能完全實施。我想添加一個風向標來監(jiān)測風向。它具有的另一個“功能”是一組紫外線 LED，不過由于電流消耗很大，我很少打開它。它們照在風速計上，風速計的一個杯子上涂著綠色熒光漆。當它在晚上打開時，你會看到一個小小的綠色光球來回浮動。這樣做的目的是為了給路人一些幫助。