Արեւային էներգիայով աշխատող WiFi եղանակային կայան V1.0: 19 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Այս Instructable- ում ես պատրաստվում եմ ցույց տալ ձեզ, թե ինչպես կարելի է Wemos տախտակով կառուցել Արևային էներգիայով աշխատող WiFi եղանակային կայան: Wemos D1 Mini Pro- ն ունի փոքր ձև-գործոն, իսկ plug-and-play վահանների լայն տեսականի այն դարձնում է իդեալական լուծում ESP8266 SoC ծրագրավորման արագ սկսելու համար: Դա բաների ինտերնետ (IoT) կառուցելու էժան միջոց է և համատեղելի է Arduino- ի հետ:

Կարող եք նաև դիտել իմ նոր տարբերակը `3.0 Եղանակային կայանը:

Կարող եք նաև նայել իմ նոր տարբերակին `2.0 եղանակային կայանին:

Դուք կարող եք V2.0 PCB գնել PCBWay- ից:

Իմ բոլոր նախագծերը կարող եք գտնել https://www.opengreenenergy.com/ կայքում

Նոր Եղանակային կայանն ունի հետևյալ հատկությունները.

1. Եղանակային կայանը կարող է չափել `ջերմաստիճան, խոնավություն, բարոմետրիկ ճնշում, բարձրություն

2. Դուք կարող եք վերահսկել եղանակի վերը նշված պարամետրերը ձեր սմարթֆոնից կամ համացանցից (ThingSpeak.com)

3. Ամբողջ միացումը հոսանքի աղբյուրի հետ միասին տեղադրված է 3D տպագրված պատյանում:

4. Սարքի տիրույթն ընդլայնվում է ՝ օգտագործելով 3dBi արտաքին ալեհավաք: Այն մոտ 100 մետր է:

Քայլ 1: Պահանջվում են մասեր և գործիքներ

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon / Banggood)

2. TP 4056 լիցքավորման տախտակ (Amazon / Aliexpress)

3. Դիոդ (Aliexpress)

4. BME 280 ցուցիչ (Aliexpress)

5. Արևային վահանակ (Banggood)

6. Պերֆորացված տախտակ (Banggood)

7. Պտուտակային տերմինալներ (Banggood)

8. PCB- ի կանգառներ (Banggood)

9. Li Ion մարտկոց (Banggood)

10. AA մարտկոցի կրիչ (Amazon)

11. 22 AWG մետաղալար (Amazon / Banggood)

12. Super սոսինձ (Amazon)

13. Duct Tape (Amazon)

14. 3D տպման թել -PLA (GearBest)

Օգտագործված գործիքներ

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

2. Sոդման երկաթ (Amazon)

3. Սոսինձ ատրճանակ (Amazon)

4. Մետաղական կտրիչ / մերկացուցիչ (Amazon)

Քայլ 2: Էներգամատակարարում

Իմ ծրագիրն է Եղանակային կայանը տեղակայել հեռավոր վայրում (իմ ֆերմայում): Եղանակային կայանն անընդհատ աշխատելու համար պետք է լինի անընդհատ սնուցման աղբյուր, հակառակ դեպքում համակարգը չի աշխատի: Շղթայի շարունակական էներգիա ապահովելու լավագույն միջոցը մարտկոցի օգտագործումն է: Բայց մի քանի օրից մարտկոցի հյութը կսպառվի, և իսկապես դժվար աշխատանք է գնալ այնտեղ և լիցքավորել այն: Այսպիսով, արևի լիցքավորման միացում առաջարկվեց արևից անվճար էներգիա օգտագործել մարտկոցները լիցքավորելու և Wemos տախտակը սնուցելու համար: Ես օգտագործել եմ 14450 Li-Ion մարտկոց ՝ 18650 մարտկոցի փոխարեն, դրա փոքր չափի պատճառով: Չափը նույնն է, ինչ AA մարտկոցը:

Մարտկոցը լիցքավորվում է Արևային վահանակից ՝ TP4056 լիցքավորման մոդուլի միջոցով: TP4056 մոդուլը գալիս է մարտկոցի պաշտպանության չիպով կամ առանց պաշտպանիչ չիպի: Ես խորհուրդ կտամ գնել մոդուլ, որի մեջ ներառված է մարտկոցի պաշտպանության չիպը:

TP4056 մարտկոցի լիցքավորիչի մասին

TP4056 մոդուլը կատարյալ է 3.7V 1 Ah կամ ավելի բարձր LiPo բջիջների լիցքավորման համար: Հիմնված TP4056 լիցքավորիչի IC- ի և DW01 մարտկոցի պաշտպանության IC- ի շուրջ `այս մոդուլը կառաջարկի 1000 մԱ լիցքավորման հոսանք, այնուհետև կտրվի լիցքավորման ավարտից հետո: Ավելին, երբ մարտկոցի լարումը նվազում է 2.4 Վ -ից ցածր, պաշտպանական IC- ն կկտրի բեռը `բջիջը լարման տակ պաշտպանելու համար: Այն նաև պաշտպանում է գերլարման և հակադիր բևեռայնության միացումից:

Քայլ 3. Եղանակի տվյալների չափում

Նախկին օրերին եղանակային պարամետրերը, ինչպիսիք են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, խոնավությունը և բարոմետրիկ ճնշումը, չափվում էին առանձին անալոգային գործիքներով ՝ ջերմաչափ, հիգրոմետր և բարոմետր: Բայց այսօր շուկան ողողված է էժան և արդյունավետ թվային տվիչներով, որոնք կարող են օգտագործվել բնապահպանական տարբեր պարամետրերի չափման համար: Լավագույն օրինակներն են այնպիսի տվիչները, ինչպիսիք են DHT11, DHT 22, BMP180, BMP280 և այլն:

Այս նախագծում մենք կօգտագործենք BMP 280 սենսոր:

BMP 280:

BMP280- ը բարդ սենսոր է, որը շատ ճշգրիտ չափում է բարոմետրիկ ճնշումն ու ջերմաստիճանը ողջամիտ ճշգրտությամբ: BME280- ը Bosch- ի սենսորների հաջորդ սերունդն է և արդիականացված է BMP085/BMP180/BMP183- ով `ցածր բարձրության աղմուկով` 0.25 մ և նույն արագ փոխակերպման ժամանակով:

Այս սենսորի առավելությունն այն է, որ այն կարող է օգտագործել կամ I2C կամ SPI միկրոկոնտրոլերի հետ հաղորդակցության համար: Պարզ, հեշտ էլեկտրագծերի համար ես կառաջարկեմ գնել I2C տարբերակի տախտակ:

Քայլ 4: Արտաքին ալեհավաքի օգտագործում (3dBi)

Wemos D1 mini Pro տախտակն ունի ներկառուցված կերամիկական ալեհավաք, ինչպես նաև արտաքին ալեհավաքը միացնելու պայման ՝ տեսականին բարելավելու համար: Նախքան արտաքին ալեհավաքից օգտվելը, դուք պետք է վերաուղղորդեք ալեհավաքի ազդանշանը ներկառուցված կերամիկական ալեհավաքից ՝ դեպի արտաքին վարդակից: Դա կարելի է անել ՝ պտտելով փոքր մակերևույթի լեռը (0603) eroրո Օմ դիմադրություն (երբեմն կոչվում է կապ):

Դուք կարող եք դիտել Ալեքս Էյմի պատրաստած այս տեսանյութը ՝ զրոյական օհմ դիմադրությունը պտտելու համար:

Ապա ամրացրեք ալեհավաքի SMA միակցիչը Wemos Pro մինի ալեհավաքի բնիկի մեջ:

Քայլ 5: erոդեք վերնագրերը

Wemos մոդուլները գալիս են տարբեր վերնագրերով, բայց դուք պետք է դրանք կպցրեք ըստ ձեր պահանջի:

Այս նախագծի համար, 1. maleոդեք երկու տղամարդ վերնագրերը Wemos D1 pro մինի տախտակին:

2. pinոդեք 4 փին արական վերնագիր BMP 280 մոդուլին:

Վերնագրերը միացնելուց հետո մոդուլը կունենա այն տեսքը, ինչպես ցույց է տրված վերը նկարում:

Քայլ 6: Վերնագրերի և տերմինալների ավելացում

Հաջորդ քայլը վերնագրերը միացնելն է ծակոտած տախտակին:

1. Նախ, տեղադրեք Wemos տախտակը ծակոտած տախտակի վրա և նշեք ոտնահետքը: Ապա կպցրեք երկու տող կին վերնագրեր նշված դիրքի վրա:

2. Այնուհետև կպցրեք 4 փին կին վերնագրեր, ինչպես ցույց է տրված նկարում:

3. batteryոդման պտուտակային տերմինալներ մարտկոցի միացման համար:

Քայլ 7: Տեղադրեք լիցքավորման տախտակը

Կպչեք մի փոքր կտոր երկկողմանի ժապավեն լիցքավորման մոդուլի հետևի մասում, այնուհետև կպցրեք այն ծակված տախտակի վրա, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Մոնտաժման ժամանակ պետք է զգույշ լինել տախտակը հավասարեցնել այնպես, որ զոդման անցքերը համընկնեն տախտակի ծակոտած անցքերի հետ:

Արևային վահանակի տերմինալի ավելացում

Միացրեք պտուտակային տերմինալը լիցքավորման տախտակի միկրո USB պորտի մոտ:

Այս տերմինալը կարող եք զոդել նաև ավելի վաղ փուլում:

Քայլ 8: Էլեկտրագծերի դիագրամ

Սկզբում ես կտրում եմ տարբեր գույնի լարերի փոքր կտորներ և մեկուսացնում երկու ծայրերում:

Այնուհետև ես կպցրեցի լարերը ըստ սխեմատիկ դիագրամի, ինչպես ցույց է տրված վերը նկարում:

Wemos -> BME 280

3.3 V - -> Vin

GND GND

D1 SCL

D2 SDA

TP4056 Միացում

Արևային վահանակի տերմինալ -> + և - միկրո USB պորտի մոտ

Մարտկոցի տերմինալ -> B+ և B-

5V և GND Wemos -> Out+ և Out-

Նշում. Արևային վահանակին միացված դիոդը (ցույց է տրված սխեմատիկայում) չի պահանջվում, քանի որ մուտքի մոտ TP4056 մոդուլն ունի ներկառուցված դիոդ:

Քայլ 9. Շրջանակի նախագծում

Սա ինձ համար ամենաարդյունավետ քայլն էր: Ես ծախսել եմ մոտ 4 ժամ ՝ պարիսպը նախագծելու համար: Այն նախագծելու համար օգտագործեցի Autodesk Fusion 360 -ը: Պարիսպը բաղկացած է երկու մասից ՝ հիմնական կորպուս և առջևի ծածկ

Հիմնական մարմինը հիմնականում նախատեսված է բոլոր բաղադրիչներին տեղավորելու համար: Այն կարող է տեղավորել հետևյալ բաղադրիչները

1. 50x70 մմ տպատախտակ

2. AA մարտկոցի կրիչ

3. 85.5 x 58.5 x 3 մմ արեւային վահանակ

4. 3dBi արտաքին ալեհավաք

Ներբեռնեք.stl ֆայլերը Thingiverse- ից

Քայլ 10: 3D տպագրություն

Դիզայնի ավարտից հետո ժամանակն է պարիսպը 3D տպել: Fusion 360 -ում կարող եք սեղմել մակնիշի վրա և կտրել մոդելը ՝ օգտագործելով կտրող ծրագրակազմ: Ես օգտագործել եմ Cura- ն ՝ մոդելը կտրելու համար:

Ես օգտագործել եմ Anet A8 3D տպիչ և 1.75 մմ կանաչ PLA ՝ մարմնի բոլոր մասերը տպելու համար: Մոտ 11 ժամ տևեց հիմնական մասը տպելու համար, և մոտ 4 ժամ ՝ առջևի շապիկը տպելու համար:

Ես խորհուրդ կտամ ձեզ համար օգտագործել մեկ այլ տպիչ ՝ Creality CR - 10. Այժմ հասանելի է նաև CR -10- ի մինի տարբերակը: Creality տպիչները իմ ամենասիրած 3D տպիչներից են:

Քանի որ ես նոր եմ եռաչափ դիզայնի մեջ, իմ դիզայնը լավատեսական չէր: Բայց ես վստահ եմ, որ այս պարիսպը կարող է պատրաստվել ավելի քիչ նյութի (տպման ավելի քիչ ժամանակ) օգտագործմամբ: Հետագայում կփորձեմ բարելավել դիզայնը:

Իմ կարգավորումները հետևյալն են

Տպման արագություն ՝ 40 մմ/վ

Շերտի բարձրությունը `0.2

Լրացման խտություն `15%

Էքստրուդերային ջերմաստիճան ՝ 195 աստիճան C

Մահճակալի ջերմաստիճանը ՝ 55 աստիճան C

Քայլ 11: Արևային վահանակի և մարտկոցի տեղադրում

Միացրեք 22 AWG կարմիր մետաղալարը դրական տերմինալին, իսկ սև մետաղալարը ՝ արևային վահանակի բացասական տերմինալին:

Տեղադրեք երկու լարերը հիմնական պարիսպի մարմնի տանիքի անցքերի մեջ:

Արևային վահանակը ամրացնելու համար օգտագործեք գերծանրքաշային սոսինձ և որոշ ժամանակ սեղմեք այն պատշաճ ամրացման համար:

Ներսից փակեք անցքերը `տաք սոսինձ օգտագործելով:

Այնուհետև մարտկոցի ամրակը տեղադրեք պատյանի ներքևի անցքի մեջ:

Քայլ 12: Անթենայի տեղադրում

Պտուտակեք SMA միակցիչի ընկույզներն ու լվացարանները:

Տեղադրեք SMA միակցիչը պարիսպում տեղադրված անցքերի մեջ: Տես վերևի պատկերը:

Այնուհետեւ ամրացրեք ընկույզը լվացքի մեքենաների հետ միասին:

Այժմ տեղադրեք ալեհավաքը `պատշաճորեն համահունչ SMA միակցիչին:

Քայլ 13: Տեղադրեք տպատախտակները

Տեղադրեք անջատումները տպատախտակի 4 անկյուններում:

Կիրառեք սուպեր սոսինձ պարիսպի 4 անցքերում: Անդրադարձեք վերը նշված նկարին:

Այնուհետև հավասարեցրեք բախումը 4 անցքերի հետ և տեղադրեք այն: մի քիչ թողեք, որ չորանա:

Քայլ 14: Փակեք առջևի ծածկը

Առջևի կափարիչը տպելուց հետո այն կարող է լիովին չհամապատասխանել հիմնական պարիսպի մարմնին: Եթե դա այդպես է, ապա ուղղակի ավազեք այն կողքերով ՝ օգտագործելով ավազի թուղթ:

Սահեցրեք առջևի կափարիչը դեպի հիմնական մարմնի անցքերը:

Այն ամրացնելու համար ներքևում օգտագործեք կպչուն ժապավեն:

Քայլ 15: mingրագրավորում

Wemos D1- ը Arduino գրադարանի հետ օգտագործելու համար դուք պետք է օգտագործեք Arduino IDE- ն ՝ ESP8266 տախտակի աջակցությամբ: Եթե դեռ դա դեռ չեք արել, կարող եք հեշտությամբ տեղադրել ESP8266 Board- ի աջակցությունը ձեր Arduino IDE- ին ՝ հետևելով Sparkfun- ի այս ձեռնարկին:

Հետևյալ կարգավորումները նախընտրելի են

PU հաճախականությունը `80 ՄՀց 160 ՄՀց

Ֆլեշի չափը `4M (3M SPIFFS) - 3M Ֆայլի համակարգի չափը 4M (1M SPIFFS) - 1M Ֆայլի համակարգի չափը

Վերբեռնման արագություն ՝ 921600 վրկ / վրկ

Arduino ծածկագիրը Blynk հավելվածի համար

Քնելու ռեժիմ:

ESP8266- ը բավականին ուժասպառ սարք է: Եթե ցանկանում եք, որ ձեր նախագիծը մի քանի ժամից ավելի լիցքավորվի, դուք ունեք երկու տարբերակ.

1. Ստացեք հսկայական մարտկոց

2. Խելամտորեն քնեցրեք Բանը:

Լավագույն ընտրությունը երկրորդ տարբերակն է: Նախքան խորը քնի գործառույթը օգտագործելը, Wemos D0 կապը պետք է միացված լինի «Վերականգնել» քորոցին:

Վարկ. Սա առաջարկվել է «tim Rowledge» - ի Instructables օգտագործողներից մեկի կողմից:

Լրացուցիչ էներգախնայողության տարբերակ

Wemos D1 Mini- ն ունի փոքրիկ LED, որը լույս է տալիս, երբ տախտակն աշխատում է: Այն սպառում է շատ էներգիա: Այսպիսով, պարզապես հանեք այդ LED- ը տախտակից մի տափակաբերան աքցանով: Այն կտրուկ կնվազի քնի հոսանքը:

Այժմ սարքը կարող է երկար աշխատել մեկ Li-Ion մարտկոցով:

#սահմանել BLYNK_PRINT Սերիան // Մեկնաբանեք սա ՝ տպումները անջատելու և տարածք խնայելու համար #ներառեք #ներառել

#ներառել «Տեսել_BME280.h» #ներառել BME280 bme280; // Դուք պետք է ստանաք Auth Token- ը Blynk հավելվածում: // Գնացեք Settingsրագրի կարգավորումներ (ընկույզի պատկերակ): char auth = "3df5f636c7dc464a457a32e382c4796xx"; // Ձեր WiFi հավատարմագրերը: // Բաց ցանցերի համար գաղտնաբառ սահմանեք: char ssid = "SSID"; char pass = "ԱՆASSՆԵԼ ԲԱՌ"; void setup () {Serial.begin (9600); Blynk.begin (author, ssid, pass); Serial.begin (9600); եթե (! bme280.init ()) {Serial.println ("Սարքի սխալ!"); }} void loop () {Blynk.run (); // ստանալ և տպել ջերմաստիճաններ float temp = bme280.getTemperature (); Serial.print («Տեմպ.»); Serial.print (temp); Serial.println ("C"); // elsելսիուսի միավորը, քանի որ օրիգինալ arduino- ն չի աջակցում Blynk.virtualWrite (0, ջերմաստիճան) հատուկ խորհրդանիշներ: // վիրտուալ կապ 0 Blynk.virtualWrite (4, ջերմաստիճան); // վիրտուալ կապում 4 // ստանալ և տպել մթնոլորտային ճնշման տվյալները լողացող ճնշում = bme280.getPressure (); // ճնշում Pa float p = ճնշում/100.0; // ճնշում hPa Serial.print- ում ("ureնշում."); Serial.print (p); Serial.println ("hPa"); Blynk.virtualWrite (1, p); // վիրտուալ կապում 1 // ստանալ և տպել բարձրության տվյալները float altitude = bme280.calcAltitude (ճնշում); Serial.print ("Բարձրություն:"); Serial.print (բարձրություն); Serial.println («մ»); Blynk.virtualWrite (2, բարձրություն); // վիրտուալ քորոց 2 // ստանալ և տպել խոնավության տվյալները float խոնավություն = bme280.getHumidity (); Serial.print ("Խոնավություն."); Serial.print (խոնավություն); Serial.println ("%"); Blynk.virtualWrite (3, խոնավություն); // վիրտուալ կապ 3 ESP.deepSleep (5 * 60 * 1000000); // deepSleep- ի ժամանակը որոշվում է միկրովայրկյաններով: }

Քայլ 16: Տեղադրեք Blynk ծրագիրը և գրադարանը

Blynk- ը ծրագիր է, որը թույլ է տալիս լիարժեք վերահսկողություն ունենալ Arduino- ի, Rasberry- ի, Intel Edison- ի և շատ այլ սարքավորումների վրա: Այն համատեղելի է ինչպես Android- ի, այնպես էլ iPhone- ի հետ: Այժմ Blynk ծրագիրը հասանելի է անվճար:

Հավելվածը կարող եք ներբեռնել հետևյալ հղումից

1. Android- ի համար

2. Iphone- ի համար

Theրագիրը ներբեռնելուց հետո տեղադրեք այն ձեր սմարթֆոնի վրա:

Այնուհետեւ դուք պետք է գրադարանը ներմուծեք ձեր Arduino IDE:

Ներբեռնեք գրադարանը

Երբ առաջին անգամ եք գործարկում ծրագիրը, դուք պետք է մուտք գործեք `էլ. Հասցե և գաղտնաբառ մուտքագրելու համար: Նոր նախագիծ ստեղծելու համար կտտացրեք «+» էկրանի վերևի աջ մասում: Հետո անվանեք:

Ընտրեք «ESP8266» թիրախային ապարատը, այնուհետև կտտացրեք «Էլ.

Քայլ 17. Կազմեք Dash տախտակը

Գործիքային վահանակը բաղկացած է տարբեր վիջեթներից: Վիջեթներ ավելացնելու համար հետևեք հետևյալ քայլերին.

Կտտացրեք «Ստեղծել» ՝ հիմնական վահանակի էկրան մուտք գործելու համար:

Հաջորդը, կրկին սեղմեք «+» ՝ «Widget Box» ստանալու համար

Այնուհետեւ քաշեք 4 չափիչ:

Կտտացրեք գծապատկերների վրա, այն կհայտնվի կարգավորումների ընտրացանկ, ինչպես ցույց է տրված վերևում:

Դուք պետք է փոխեք «peratերմաստիճան» անվանումը, ընտրեք վիրտուալ քորոց V1, այնուհետև միջակայքը փոխեք 0 -50 -ից: Նմանապես, արեք այլ պարամետրերի դեպքում:

Ի վերջո, քաշեք գրաֆիկը և կրկնեք նույն ընթացակարգը, ինչ չափիչի պարամետրերում: Վահանակի վերջնական պատկերը ցուցադրվում է վերը նշված նկարում:

Կարող եք նաև փոխել գույնը ՝ կտտացնելով անվան աջ մասում գտնվող շրջանակի պատկերակին:

Քայլ 18. Սենսորային տվյալների վերբեռնում ThingSpeak- ում

Նախ, հաշիվ ստեղծեք ThingSpeak- ում:

Այնուհետև ստեղծեք նոր ալիք ձեր ThingSpeak հաշվի վրա: Գտեք, թե ինչպես ստեղծել նոր ալիք

Լրացրեք դաշտը 1 որպես ջերմաստիճան, դաշտը 2 ՝ որպես խոնավություն և դաշտը 3 ՝ որպես ճնշում:

Ձեր ThingSpeak հաշվի մեջ ընտրեք «Channel», այնուհետև «My Channel»:

Կտտացրեք ձեր ալիքի անվան վրա:

Կտտացրեք «API բանալիներ» ներդիրին և պատճենեք «Գրեք API բանալին»

Բացեք Solar_Weather_Station_ThingSpeak ծածկագիրը: Այնուհետև գրեք ձեր SSID- ը և գաղտնաբառը:

«ԳՐԵԼ API» - ը փոխարինեք պատճենված «Write API Key» - ով:

Պահանջվող գրադարան ՝ BME280

Վարկ. Այս կոդը իմ կողմից գրված չէ: Ես այն ստացել եմ plukas- ի YouTube- ի տեսանյութում տրված հղումից:

Քայլ 19: Վերջնական փորձարկում

Տեղադրեք սարքը արևի լույսի ներքո, TP 4056 լիցքավորիչի մոդուլի կարմիր լուսավորությունը կլուսավորվի:

1. Blynk հավելվածի մոնիտորինգ

Բացեք Blynk նախագիծը: Եթե ամեն ինչ կարգին է, կնկատեք, որ չափիչը կապրի և գրաֆիկը սկսում է գծել ջերմաստիճանի տվյալները:

2. ThingSpeak մոնիտորինգ

Նախ, բացեք ձեր Thingspeak Chanel- ը:

Այնուհետև անցեք «Անձնական դիտում» ներդիրին կամ «Հանրային դիտում» ներդիրին ՝ Տվյալների գծապատկերները տեսնելու համար:

Շնորհակալություն իմ Instructable- ը կարդալու համար:

Եթե ձեզ դուր է գալիս իմ նախագիծը, մի մոռացեք այն կիսել:

Միկրոկառավարիչների մրցույթի առաջին մրցանակ 2017 թ