自制一个简单的气象站

该项目是一个完整的 DIY 气象站，将其数据提交到“THINGSPEAK”网站，可以从任何浏览器查看。

介绍

这个项目有 4 个温度传感器——1 个在室外，3 个在关键位置。当温度过冷时，这些读数用于控制补充加热器，防止我那陈旧历史的房子里的管道冻结。还有一个超声波距离传感器安装在托梁上，如果发生洪水，它可以测量水位。该项目重新点燃了建立自己的气象站的长期梦想。它现在已经成为相当复杂的系统，有 3 个独立的微控制器进行通信，最后将数据发送到互联网。

第 1 步

我从手头已有的 DHT22 温湿度传感器和 Arduino Nano 开始。然后我建立了一个“Tipping Bucket”雨量计，紧随其后的是风速计。风速计和雨量计都使用霍尔效应传感器和磁铁进行检测。我还添加了气压模块和实时时钟。

接下来，我建造了一个通风的盒子来容纳 DHT 和气象站电路，并将所有东西都安装在离我家大约 100 英尺的栅栏上。在这个阶段，所有数据都只通过蓝牙发送到我的手机，所以我还添加了一个射频发射器（433Mhz）。

第 2 步

接下来我还构建了数据接收器。我拿了一个超外差射频接收器模块，为它建造了一个抛物面天线，并将它连接到我桌子上的 Arduino MEGA 类型板上，监控我的“Crawlspace Buddy”，并解析/处理数据。

我决定 MEGA 将成为我计划中的几个家庭监控项目的数据/控制中心。MEGA 在下面的照片中，埋在 MEGA 原型防护罩下，LCD 安装在 UNO 防护罩上。

第 3 步

最后，我需要实现项目链中的最后一个环节——将它连接到互联网，这样我就可以从世界任何地方监控我家的天气。在使用 ESP8266 模块和分线板几个小时后，我决定寻找一个单独的基于 ESP8266 的开发板。根据我读过的几篇文章，我认为 NodeMCU 的开发板听起来是我的最佳选择，并且在Amazon上搜索发现了一个“气象站套件”，其中包括一个 NodeMCU ESP8266 开发板、一个 DHT11 温度/湿度传感器和 a.96 “ OLED 显示器。

它将从“Weather Underground”中检索天气和预报数据，从时间服务器中校正时间。然后它将温度和湿度读数从 DHT 发送到“ 并将必要的代码添加到 NodeMCU 程序中。每 10 分钟一次，它会收到来自 MEGA 的数据摘要，并将其提交给“Thingspeak”网站。这是我的公共频道的链接，其中包含我的实时天气数据。 https://thingspeak.com/channels/463187

需要解决的问题

作为任何复杂项目的典型特征，在开发过程中必须解决一些问题。对于该项目，室外站的电力是一个主要问题。我目前使用 3.7v 18650 型电池为监控站供电。我最终想结合太阳能充电，但这预计将在以后实现。目前，我只是监控电压，并在需要时更换电池。

事实证明，这些电池的工作范围基本上是线性的，我在完全充电时使用 8.4v，在 7.4v放电时，电压开始以更快的速度下降。我使用降压转换器将其降到系统的 5v 稳压电压，这 5v电压还通过 OptoMOS 继电器连接到升压调节器的输入到输出 9.6v 到发射器。该电源仅在每分钟一次数据包的实际传输期间打开。（每个数据包发送 2 次以帮助防止数据丢失，因为这只是一种单向射频链路。）

为了最大限度地延长电池寿命，我还实现了睡眠/省电，断开 Nano 上 LED 的电阻，并消除板载调节器。这使我在省电模式下的功耗降至约 11 mA，在正常操作期间为 16 mA，在 RF 传输期间约为 24 mA。由于风速和雨量读数都是由中断生成的，为了保持风速测量的准确性，Nano 仅在风速计 10 秒内没有输入脉冲时才会进入省电模式。使用当前的设置，在我必须更换它们之前，我可以在一组充满电的电池上使用大约 48-60 小时。风对潜在的电池寿命产生显着影响，因此范围很广。

结论

这个项目已经占用了我大约 3 个月的空闲时间，可能还需要更多的时间才能完全实施。我想添加一个风向标来监测风向。它具有的另一个“功能”是一组紫外线 LED，不过由于电流消耗很大，我很少打开它。它们照在风速计上，风速计的一个杯子上涂着绿色荧光漆。当它在晚上打开时，你会看到一个小小的绿色光球来回浮动。这样做的目的是为了给路人一些帮助。