DIY小型室外气象站，实时监测气象情况

今天给大家分享一个智能气象站的设计。通过这个项目，可以锻炼项目实战能力，以及学会各种传感器的用法，无线通信等多方面技术，小白或新手可以一试。云恒制造

█ 项目概述及组成

智能气象站可以测量温度、湿度、气压、风速和风向，以及降雨量。所有数据都由 ESP32收集，并通过WIFI发送到移动应用程序。在应用程序或网页上，我们可以看到来自气象站的实时数据和图表，例如温度，每天的最小值和最大值，以及压力图，我们可以用来制作粗略的天气预报。

要建造这个气象站，需要下面这些主要元器件：

ESP32板，带外置无线天线
micro USB 数据线
DHT22温湿度传感器
BMP180 压力传感器
各种电线电缆
5V 至 3.3V 电平转换器
6 个霍尔效应传感器

此外，要将项目连接到应用程序，需要在树莓派或计算机上运行家庭助理。如果没有家庭助理，可以将气象站连接到Blynk，但需要为其编写代码。

█ 设置温度传感器

为了测量温度和湿度，将使用DHT22传感器。将传感器焊接到洞洞板上，在 3.3V 和信号引脚之间有一个连接器和一个上拉电阻。把传感器放在Stevenson屏幕里。Stevenson屏幕保护传感器免受阳光直射和雨水的影响，同时允许空气通过，因此可以获得更准确的温度读数。

为了构建它，用3D打印了所有零件，并用两根螺纹杆将它们连接起来。把洞洞板板和传感器粘在Stevenson屏幕内，然后在下面放了一个支架，将传感器固定起来。

█ 制作风向标

风向标可以检测风来自哪个方向。同样对于这个风向标，不得不用3D打印机制作一些零件。风向标的背面有这个箭头形的部件，前面的尖端有一个螺栓平衡它的重量。旗帜可以用放在底座上的滚珠轴承自由旋转。为了检测风的 4 个基点（北、东、南、西），将使用 4 个霍尔效应传感器，它们是磁传感器，当磁铁接近时会激活。

我的想法是放置霍尔传感器，下面这张照片所示，磁铁旋转并激活旗帜转向的基点的传感器。对于中间点，例如东北，两个相应的传感器（北和东）将被激活。我将磁性传感器放置在风向标的底部，升高约1厘米，以使它们远离可以吸引磁铁的金属螺栓。在上部，粘上了磁铁，可以自由旋转。这件作品还具有保护传感器免受雨淋的功能。我将实际的风向标插入螺纹杆上，并用自锁螺母固定。

每个霍尔传感器都有 3 根电线，设计几个小的 LED，通过LED可以查看传感器是否正常工作。然后将四块板焊接到洞洞板上。

然后通过一根网线将GND和5V连接到传感器，将四个信号引脚连接到主板，最后把四个传感器的板放在这个3D打印的盒子里。

█ 制作风速监测仪

下一步是风速计的制作。风速计由底座和旋转部分组成。对于旋转部分，杯子和中心件分别印刷并用 3 个螺钉组装。在风速计内部，底座上有一个磁性霍尔传感器，旋转部分有一个磁铁。传感器在每转一圈时都会发出一个脉冲。根据每分钟的转数，可以计算出风速，但目前我不知道我必须用什么数字将每分钟的转数乘以 km/h。如果有人知道如何计算它，请在下面的评论中写下这来。根据在网上发现的，一个粗略（可能是错误的）估计是将每分钟转速乘以0.18。

█ 制作雨量计

最后是雨量计。这也使用磁传感器，并且传感器状态的每次变化都意味着一定量的水已经通过，雨量以毫米为单位。

█ 铝制框架制作

为了更容易地将气象站安装在其最终搭配中，将各种传感器放在一个结构上。为了做到这一点，使用了矩形铝型材。在中间，固定了雨量计，在两侧放了风速计和风向标。为了支撑所有东西，又切了两块铝型材。在它们的一侧，做了一个漂亮的大孔，这可以固定它们而不会让螺栓伸出下面。在螺栓连接所有开关后，这就是结果。此步骤是可选的，如果需要，可以将单个传感器安装在已有的结构上，例如屋顶的侧面。

█ 电路部分设计及压力传感器

电路连接如下所示：

现在我们有了所有的电子设备，并将它们放置在接线盒中。

差点忘记了还有大气压力传感器，即BMP180。把它放在盒子里，为了让空气通过，在下面做了这个网格。该传感器通过I2C进行通信，因此它需要两根电线才能连接到 ESP32。

温度传感器只有一根信号线，直接连接到 ESP32 的引脚。问题在于风速计、雨量计和风向标的霍尔传感器，它们的工作电压为 5V，而 ESP32 的工作电压为 3.3V。因此，要将信号从5V转换为3.3V，可以使用一些电平转换器。为了使一切更整洁，我将它们焊接到洞洞板上。在开发板和 ESP32 之间建立连接，使用了 JST 连接器，它比经典跳线更坚固。最后，将GND，5V和3.3V的电线连接在一起，并用电缆扎带整理电线。

█ 连接到家庭助理

气象站将连接到家庭助理，家庭助理是一种本地服务器，用于控制我们家中的各种家庭自动化设备。家庭助理可以在Raspberry Pi或虚拟机上的计算机上运行。为了将气象站连接到家庭助理，将使用 ESPhome，它允许将 ESP32 连接到家庭助理。设置完所有内容后，可以从网页或应用程序中实时查看气象站数据。此外，数据被记录下来，还可以看到长期趋势的图表。

█ 操作步骤：

1）在树莓派或带有虚拟机的计算机上安装家庭助理（在线有许多针对不同系统的教程）

2）从官方附加组件商店，安装 ESPhome

3）在 ESPhome 中添加新设备，选择 ESP32

4）在 ESPhome 代码的空间中，将以下代码粘贴在 ESPhome 提供的代码之后，并在需要的地方插入 wifi ssid 和密码

▶代码内容（上下滑动查看）

i2c:

sda: 21

scl: 22

scan: true

id: bus_a

sensor:

- platform: dht

pin:4

temperature:

humidity:

update_interval: 10s

- platform: pulse_counter

pin: 23

count_mode:

rising_edge: INCREMENT

falling_edge: INCREMENT

unit_of_measurement: 'mm'

filters:

- multiply: 0.173

total:

unit_of_measurement: 'mm'

accuracy_decimals: 3

filters:

- multiply: 0.173

update_interval: 5s

- platform: bmp085

temperature:

pressure:

update_interval: 10s

- platform: pulse_counter

pin: 19

unit_of_measurement: 'Km/h'

filters:

- multiply: 0.18

update_interval: 5s

- platform: uptime

binary_sensor:

- platform: gpio

pin: 33

- platform: gpio

pin: 25

- platform: gpio

pin: 26

- platform: gpio

pin: 27

5）单击安装并插入计算机，然后使用微型 USB 电缆将 ESP32 连接到计算机

6）按照屏幕上的说明在 ESP32 上安装代码

关于风向标配置，风向标分别以二进制传感器（开或关）的形式给出四个传感器的状态。要将这四个值转换为更易读的格式（例如北或西南），我们必须在家庭助理中创建自定义传感器。有一些代码，但它非常有道理。

要创建自定义传感器，我们必须编辑 configuration.yaml。为此，我们需要安装文件编辑器插件，将以下代码粘贴到传感器下：

▶代码内容（上下滑动查看）

sensor:

- platform: template

sensors:

direzione_vento:

friendly_name: Wind direction

value_template: >-

{% if states('binary_sensor.vento_direzione_ovest')== 'off'andstates('binary_sensor.vento_direzione_nord') == 'off' %}

NORTH-WEST

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_est')== 'off'

and states('binary_sensor.vento_direzione_nord') == 'off' %}

NORTH-EAST

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_ovest')== 'off'and states('binary_sensor.vento_direzione_sud') == 'off' %}

SOUTH-WEST

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_est')== 'off'and states('binary_sensor.vento_direzione_sud') == 'off' %}

SOUTH-EAST

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_nord')== 'off'%}

NORTH

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_est') == 'off' %}

EAST

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_sud') == 'off'%}

SOUTH

{% elif states('binary_sensor.vento_direzione_ovest') == 'off'%}

WEST

{% endif %}

然后，检查配置以及它是否有效重新启动家庭助理。

关于雨量计配置：雨量计通过ESPhome发送总降雨量，每一步都会增加。如果 ESP32 重新启动，此值将变为零。因此，要获得一个只能增加的值并在经过一定时间后重置，我们可以使用由家庭助理提供的电表。有了它，我们可以在仪表板中显示总降雨量，当天的降雨量等等。

█ 仪表板

一旦气象站最终上线，我们可以创建自定义仪表板来显示传感器读数和图表。对于图形，建议使用迷你图形卡集成，可以通过家庭助理社区商店安装。如果想获得仪表板的想法，可以在顶部找到我的仪表板的屏幕截图。下面我上传了仪表板的代码文件，如果您想通过文本编辑器对其进行编辑。

要记录数据，可以在家庭助理中配置数据库（记录器集成）。要通过智能手机查看数据，可以下载家庭助理应用程序APP。要从本地网络外部进行连接，我使用的是Nabu Casa云，这是最简单的解决方案，但不是免费的。还有其他解决方案，但它们并不完全安全。

好了，以上就是ESP32气象站的制作全过程，感兴趣的同学快动手自己制作一个吧~

DIY小型室外气象站，实时监测气象情况相关推荐

常用的深度学习的linux代码(1.实时监测GPU情况2.当前正常使用的GPU情况3.杀掉特定某个进程4.杀掉特定某个进程)
1.实时监测GPU情况 watch -n 1 nvidia-smi 2.当前正常使用的GPU情况 nvidia-smi 3.查看进程 ps -ef 杀掉特定某个进程 kill -9 PID 4.lin ...
MicroPython-TPYBoard开发板DIY小型家庭气象站
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 对于喜欢登山的人来说,都会非常关心自己所处的高度跟温度,海拔高度的测量方法,海拔测量一般常用的有两种方式,一是通过GPS全球定 ...
PYTHON通过psutil模块实时监测cpu、内存、网速运行情况
PYTHON通过psutil模块实时监测cpu.内存.网速运行情况运行多线程以后,随着设置更多的线程数,运行效率并没提升,一定是遇到了瓶颈,到底是CPU.内存还是网速到了上限?做了个实时监测,看看多 ...
php 实时查看公众号加粉数据,什么工具可以实时监测公众号涨粉情况？
今天壹伴君就为初入运营的小伙伴们解惑,给大家介绍一款可以实时监测在大多数人的印象里,公众号文章.其实真正做新媒体运营的小伙伴才知道,做运营不仅仅要写公众号文章,还要策划各种活动来促进用户增长. 新媒 ...
噪声扬尘监测系统实时监测
一.噪声扬尘监测站也被称为噪声扬尘监测系统,是用在工业工厂污染环境中对环境中的噪音.颗粒物(PM2.5.PM10和TSP).以及其它气象因素进行实时监测的设备. 二.可接现场二级继电器控制雾炮.吊塔喷 ...
实战 | 基于OpenCV的停车场空余车位实时监测系统(详细步骤 + 源码)
导读本文主要介绍如何使用Python和OpenCV实现一个停车场空余车位实时监测系统,并包含详细步骤和源码. 背景介绍介绍实现步骤之前,先来看看测试视频(小型停车场实时监控画面): ,时长00 ...
4)lsof linux命令,***Linux命令实时监测系统（top,htop,iotop,lsof,tcpdump,netstat,vmstat,iostat）...
摘要:本文总结了8个非常实用的Linux命令行性能监测工具,这些命令支持所有的Linux系统,不仅可以用于监控系统,还可以发现导致性能问题的原因所在. 对每个系统/网络管理员来说,每天监测Linux系 ...
[收藏学习]Linux的实时监测命令
十八. 和系统运行状况相关的Shell命令: 1. Linux的实时监测命令(watch): watch 是一个非常实用的命令,可以帮你实时监测一个命令的运行结果,省得一遍又一遍的手动 ...
Linux编程 7 (实时监测进程 top，结束进程kill，killall)
一. 实时监测进程 top 在一篇里讲到ps命令在收集进程信息时非常有用,但它只能显示某个特定时间点的信息.想要观察那些频繁换进换出的内存进程趋势,用top命令是合适的.使用top命令如下图所示: 在 ...

DIY小型室外气象站，实时监测气象情况

DIY小型室外气象站，实时监测气象情况相关推荐

最新文章

热门文章