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带有Adafruit IO的太阳能气象站

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资料介绍

描述

这个项目是我第一个项目的高潮，因为我早已忘记了我决定尝试制作一个支持物联网的气象站的原因，让我开始爱好电子产品。

在最近购买了一些新组件、购买了一台 3D 打印机并发现了 Adafruit IO 之后，我推动完成并记录了这个项目，即我的太阳能、Adafruit IO 供电的气象站。

概述

该项目包括三个关键领域：

Feather M0 微控制器获取天气读数并将其上传到 Adafruit IO
传感器：用于温度、压力和湿度读数的 BME280 传感器用于风雨读数的 SparkFun 天气计
由 Sunny Buddy 以及太阳能电池和蓄电池组成的电力系统

电子 产品

在这个项目中，电子设备相对简单。有：

主 Feather 板连接到复位按钮、气象仪和 BME280。
Sunny Buddy 连接到太阳能电池、电池和电源开关。
从 Sunny Buddy 到提供电源的 Feather 的连接。

在被带到外面之前挂钩

重置按钮这是最简单的连接。重置按钮连接到羽毛上的重置和接地引脚。用一小段电线将按钮焊接到每个引脚上。

BME280 BME280 通过 I2C 连接。它需要连接到 Feathers 3.3V、接地、SDA 和 SLC 引脚。这种连接有不同的选择，单根电线或 4 线带状电缆都可以工作。我建议在羽毛附近使用 JST 或类似的连接器，这样您就可以插拔 BME280 以便于设置，因为传感器将驻留在辐射屏蔽中。

就我而言，Feather 安装在我制作的一块小电路板上，该电路板上有连接 BME280 的孔。一个小面包板或原型板也可以。

请记住将BME280的总导线长度保持在 1m 以下（越短越好）。

气象仪气象仪有两个连接点，均为 RJ-11。我建议购买 RJ-11 母连接器将它们插入，以便在需要时断开它们。您也可以切断连接器的末端以直接连接电线。

一个连接器用于雨量计。RJ-11 连接器必须连接到接地和羽毛针 11。

另一个连接器处理风速和风向。风速线连接到接地和羽毛引脚 6。风向需要vwin 测量，因为值会根据仪表指向的方向而变化。为了正确测量这个值，需要一个分压器。

风向仪由一个接地引脚组成，另一个引脚连接到一个 10K 电阻，该电阻也连接到 Feather 引脚 A2。电阻器的另一端连接到 Feather 3.3V 引脚。

有关连接 Sparkfun 天气仪表的更多信息，请参阅Sparkfun 页面上的教程。

Sunny BuddySolar 充电器Sunny Buddy 需要在其自己的设置指南中描述的一些设置。您必须焊接太阳能电池板的连接器并配置电位器以实现最佳太阳能充电。请参阅Sparkfun 指南进行设置。

电池将插入 Sunny Buddy 上的电池连接器。

电源开关连接到 Sunny Buddy 上的一个负载端子，用一根小电线焊接。电源开关的另一侧和来自另一个负载终端的电线在 2 针 JST 连接器中结束。此连接器将插入羽毛电池连接器。

电源重要注意事项连接负载线时，请勿将Feather插入 USB 电源。Feather 有一个内置的 LiPo 充电器，当它有 USB 电源时，它会尝试为连接的电池充电。但是在这个设置中没有电池，而是有负载线连接到 Sunny Buddy。如果您出于任何原因需要连接 USB 以断开连接至 Feather 的 JST 电源连接器。

防水虽然外壳应该可以防止大部分水进入任何电子设备，但它仍然是可能的。作为额外的保护层，我将“CorrosionX”应用于电子设备。它用于海洋应用，以帮助防止水损坏，并获得良好的在线评论以保护电子产品。

Adafruit IO

Adafruit IO 是连接物联网项目的绝佳平台，让您可以轻松地将数据发送到服务，让您可以将其可视化并稍后从其他设备检索它。

Adafruit 有许多关于设置和使用以下服务的教程，这是该项目所需要的。

您的第一步是注册一个帐户。注册后，您将可以访问您的 Adafruit IO 密钥和用户名。您将这些添加到 config.h 文件中

#define IO_USERNAME   "YOUR USERNAME HERE"
#define IO_KEY        "YOUR IO KEY HERE"

气象站需要创建 9 个提要。他们是：

电池电压
湿度
压力
雨
开始
温度
风向
阵风
风速

除了“开始”之外，名称是不言自明的。Start 记录处理器上电/复位的原因。这可能是第一次上电或看门狗复位。我添加它来监视正在发生的任何异常。

您可以在数据到达时实时查看这些提要。

您也可以创建仪表板。仪表板允许您一次以多种格式显示多个提要。我为自己创建了一个仪表板，以方便的方式显示提要。

我的气象站仪表板

我的车站仪表板是：https ://io.adafruit.com/Gamblor21/dashboards/weather

代码

该代码包含两个主要任务：设置和进行测量。尽管需要进行一些设置，但大多数包含的代码无需更改即可工作。

编辑 config.h配置文件包含您的 Adafruit IO 用户名和密钥，以及您将连接到的 WiFi 路由器的 SSID 和密码。

设置你的高度

// Set this to your location's altitude above sea level in meters
#define ALTITUDE 235

您必须在此处以海拔米为单位设置您自己所在位置的高度。谷歌地图和其他工具可以帮助您确定这个值。

检查引脚

// Pins for the weather gauages. Wind/Rain are digital, Wind direction must be analog
#define VBAT_PIN A7
#define LED_PIN 5
#define WIND_PIN 6
#define RAIN_PIN 11
#define WIND_DIR_PIN A2

如果您将任何仪表连接到不同的引脚，那么我提到您必须在此处更改引脚号。

Setup()正如预期的那样，设置函数将气象站设置为运行。主要任务是：

在气象仪引脚上设置引脚模式和中断
设置并连接到 Adafruit IO
初始化 BME280 传感器
将最后的重置原因发送到 Adafruit IO
重置实时时钟 (RTC) 并设置闹钟以在 60 秒内唤醒

Loop()主循环做的第一件事是……去睡觉。这允许该站处于低功耗模式，直到中断消失，无论是从记录读数的仪表或警报响起，单选时间进行天气测量。

下一部分仅在警报响起时运行。任何其他中断都会跳过它，并且羽毛将重新进入睡眠状态。

警报触发的每一分钟都会发生以下情况：

闪烁 LED（可选，可以关闭）
调用io.run()以确保数据流向 Adafruit IO。这在循环过程中被调用多次，否则 WINC1500 缓冲区已满。如果您注意到 WiFi 传输灯卡在这可能已经发生。
进行每分钟一次的测量
检查时间并每两分钟进行一次测量
检查时间并每五分钟进行一次测量
重置警报以在下一分钟触发