Estação meteorológica alternativa: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Outra estação meteorológica, sim, mas de um tipo diferente!

Já publiquei, veja um artigo anterior, uma sonda que mede a qualidade do ar.

A estação descrita aqui inclui acréscimos e modificações.

Recursos adicionados:

• Medindo temperatura, umidade e pressão atmosférica (módulo BME280).
• Medindo a quantidade de chuva.

Mudanças em relação ao projeto anterior:

• Medição da tensão da bateria.
• Caixa compacta que engloba todos os elementos.
• Mudanças no diagrama eletrônico.

Lembrete dos objetivos:

• Minimize o consumo de energia.
• Minimize a conexão Wifi. (30s a cada 30 minutos).
• Ambiente selado.
• Carregamento automático da bateria.

A verdadeira peculiaridade está na sonda que mede a quantidade de chuva. É baseado em uma medição capacitiva.

Etapa 1: Princípio de Medição de Nível Capacitivo

O princípio da medição do nível capacitivo é baseado na variação da capacitância de um capacitor. O conjunto é composto por um tubo de metal e uma haste de metal isolada colocada no centro do tubo.

A haste e a parede do tubo formam um capacitor, cuja capacitância depende da quantidade de água no tubo: O tubo de vácuo tem uma capacidade menor e com a capacidade de água aumentará.

Um dispositivo eletrônico mede o aumento da capacidade e gera uma tensão proporcional ao nível da água.

Rq: A haste sendo isolada nenhuma corrente atravessa a água.

Avaliação das variáveis envolvidas

A superfície de recepção do funil é de aproximadamente 28 cm2 (4,3 polegadas quadradas). A do tubo é de cerca de 9 cm2 (1,4 pol²). A proporção da área é de cerca de 3. Portanto, um centímetro de água no funil encherá o tubo com 3 cm. Essa multiplicação fornece melhor precisão. No caso da nossa montagem, a capacitância medida é de cerca de 100pF.

Calibração:

Assim que a montagem estiver concluída, procederemos à calibração com um vidro de medição. Continuaremos cm a cm ao nível do funil. Vamos ajustar R8 e R13 para calibrar o valor mínimo e máximo. (veja o diagrama a seguir)

Etapa 2: Diagrama de montagem do indicador analógico de nível de água

Este padrão é inspirado no Site

O monoestável é um 555. A largura de pulso do 555 é proporcional ao nível da água. R7 e C5 formam um filtro passa-baixa para suavizar o valor DC do trem de pulso.

O deslocamento de tensão na saída de 555 é eliminado no estágio diferencial formado por um amplificador quádruplo LM324.

A estação sendo alimentada por 5V, um conversor de voltagem foi adicionado para produzir 12V. Isso é para garantir a operação ideal do indicador de nível. A tensão de saída é ajustada para fornecer um máximo de 3,7 V na entrada da placa de controle.

Etapa 3: Diagrama do equipamento de direção

O dispositivo é controlado por um mini controlador ESP8266 Wemos D1.

Suporta níveis de bateria e água:

A entrada A0 suporta até 3,3V. É usado alternadamente para medir tensões.

Para a bateria, ativando a porta GPIO2 (D4).

Para o nível de água ativando a porta GPIO14 (D5). A ativação desta porta energiza o estágio de medição capacitiva. Isso é para limitar o consumo de energia.

A medição da qualidade do ar é feita energizando o módulo pelo SDS011 GPIO15 (D8). A entrada GPIO12 (D6) lê os dados seriais. Ao mesmo tempo, o módulo BME280 é energizado. A comunicação é feita por GPIO4 e GPIO5 (D1, D2) para recuperar a temperatura, umidade e pressão atmosférica.

Por fim, a válvula solenóide que drenará a tubulação no final do dia é acionada por GPIO13 (D7).

O controlador é programado com EspEasy pelo seguinte código.

Etapa 4: Regra ESPEASY

no sistema # Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

GPIO, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

deixe, 1, 0

Fim

On System # Wake do

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

GPIO, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

deixe, 1, 0

Fim

no wi-fi # desconectado do

se [VAR # 2] = 0

deixe, 2, 1

deixe, 3, 180

fim se

Fim

no Wifi # Conectado fazer

// notificar 1, system_is_started

deixe, 2, 0

deixe, 3, 1800

Fim

Em SDS011 # PM10 faça

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=76&nvalue=0&svalue=%rssi%

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=63&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM10]

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=62&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM25]

Fim

On Rules # Timer = 1 do // Nível da bateria

deixe, 1, [TENS # A0]

let, 1, [VAR # 1] * 0,004

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=60&nvalue=0&svalue=%v1%

GPIO, 2, 1 // desliga a captura de tensão da bateria

GPIO, 14, 0 // liga a captura do nível de água

timerSet, 2, 10

Fim

On Rules # Timer = 2 do // nível da água

deixe, 1, [TENS # A0]

let, 1, [VAR # 1] -60

se% v1% <0

deixe, 1, 0

outro

let, 1, [VAR # 1] * 0,0625

fim se

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=68&nvalue=0&svalue=%v1%

GPIO, 14, 1 // desliga a captura do nível de água

timerSet, 3, 5

Fim

On Rules # Timer = 3 do // purga a água

se% syshour% = 23 // 23h

if% sysmin%> = 30 //> 30mn

notificar 1, ecoulement

GPIO, 15, 0 // desligar SDS

gpio, 13, 0 // liga a válvula de drenagem

timerSet, 4, 240

outro

timerSet, 4, 5

fim se

outro

timerSet, 4, 5

fim se

Fim

Sobre as regras # Timer = 4 // é hora de dormir

gpio, 13, 1 // desligar a válvula de drenagem

sono profundo,% v3%

Fim

Etapa 5: arranjo de componentes em um tubo de PVC

A ponta de prova capacitiva, mesmo que não seja complexa, merece atenção porque seu acabamento e seu ajuste deverão ser tratados.

As placas de controle e a sonda SDS011 são montadas em um suporte para facilitar sua introdução no tubo de PVC.

Conclusão:

Esta montagem, como a anterior, não representa nenhuma dificuldade particular para quem conhece os softwares Domoticz e ESPEasy.

Pode medir com eficácia

• A presença de partículas finas,
• Pressão atmosférica,
• O nível de umidade,
• Temperatura,
• A altura da chuva,

E tão perto de sua casa.

O projeto também traz ideias técnicas:

Controle de potência por relé de palheta, transistor PNP ou MOSFET. O uso de GPIO2 e GPIO15. O uso da porta A0 por multiplexação. Programação (regra) do controlador ESP8266.

Projeto também publicado em https://dangasdiy.top/ (multilíngue)