Элементы умного дома: погодная станция и первичные часы

разное на микроконтроллерах / Конкурсный работы 2013 - Элементы умного дома: погодная станция и первичные часы

Большой проект: погодная станция и первичные часы

Реализованные возможности:

Погодная станция

- измерение температуры снаружи и внутри помещения

- измерение атмосферного давления

- измерение влажности воздуха

- измерение скорости ветра

- отображение суточного графика изменения давления

- предсказание погоды на ближайшее время

Первичные часы

- поддержание точного времени, источник точного времени для остальных устройств

Радиоинтерфейс

- передача по радиоканалу полученной выше информации

Программный интерфейс

- безкнопочная установка времени

- расчет рассинхронизации времени

Интерфейс:

в порядке следования номеров

1. Изменение атмосферного давления за последний час

2.График изменения атмосферного давленияза сутки

3. Прогноз погоды (в данном случае ожидается дождь)

4.Атмосферное давление, мм.рт.ст.

5.Скорость ветра, об/мин.

6.Температура на улице, гр. С.

7.Знак изменения уличной температуры за последний час (ST=stable, без изменений)

8.Температура в квартире, гр. С

9.Влажность воздуха, %

10.Время

11.Число и месяц

Схема:

Как видим, принцип построения крайне прост: разведены основные интерфейсы и остальные платы подсоединены через коннекторы. За исключением платы часов реального времени, которая размещена вместе с основной.

Плату можно рассмотреть на фото ниже. Приношу извинения за грязь на плате.

Снизу находится часовая микросхема

Установки фьюзов показаны здесь:

Анемометр

За основу конструкции взят компьютерный кулер. В данном случае 80мм, но можно и другие.

Кулер был разобран. Катушки двигателя откушены и выброшены, также выпаяны все детали кроме датчика Холла, который используется в конструкции. На свободное место впаян внешний датчик температуры DS18B20. После сборки плата полита эпоксидной смолой.

Внимание, не повторяйте моей ошибки: на горизонтальной полке зимой скапливается снег и мешает вращаться крыльчатке.

Радиоинтерфейс

В качестве оного применен передатчик из комплекта, купленного на Ebay. Они выпускаются на стандартные частоты 433 и 315МГц.(Ищетсяпофразе «433MhzRFtransmitterreceiverlinkkit») На момент публикации стоимость его около $1.05. Невероятно.

На фото в нижнем левом углу в белом теплоизолирующем контейнере датчик SHT21, правее находится передатчик.

Программа синхронизации

Было решено отказаться от ручной (кнопочной) настройки времени и использовать для этого программу.

Ее интерфейс прост. Во время старта программа попытается найти подходящий порт, при необходимости его можно изменить. При готовности порта загорается надпись “READY”.

При нажатии кнопки «Спросить» программа узнает время в приборе и вычисляет разницу (дельту) с образцовыми часами.

При нажатии кнопки «Синхро» время в приборе синхронизируется с образцовым.

Соединение компьютера с прибором возможно стандартным шнуром USB-UART. Также протестирована работа через модульBluetooth-UART.

Протокол обмена

Протокол обмена данными является открытым и позволяет осуществить подключение в качестве устройства отображения/управления любого устройства, поддерживающего обмен по UART. В качестве такового может служить персональный компьютер, планшет под управлением Андроид и другие аналогичные устройства.

Скачать [161,22 Kb] (cкачиваний: 437) схему, прошивку, программу под 64 и 86 windows, печатную плату

Дальнейшее развитие проекта в следующей статье, а предыдущая статья тут.

skorkin

# 1

Автору: Вадим, любопытное устройство. При относительной простоте получилось достаточно технологично. Очень дорогой SHT21 применен. Как Вы паяли MPL115A2 ?
Не понятна работа с радиоинтерфейсом, куда подключать передатчик. Напишите подробней как с ним работать. И еще, если не подключить например датчик давления, будет ли работать устройство и что будет показывать индикатор? Прочерки?

va11

# 2

skorkin, спасибо. MPL115A2 паялся обычным паяльником с острым жалом. Нужно облудить контактные площадки, установить и нагревая дорожку расплавить припой. Можно еще загнать волну припоя под чип, если не достает до припоя.
Передатчик подключается прямо на Tx ATMega8. Питание у него до 12В, но и 5В хватает в пределах квартиры.
Если не подключать датчики, то т.к. линия данных подтянута к питанию, на выходе будут одни единички. Прибор покажет какое-то значение.
Без барометра, имхо, смысла собирать нет. Проверьте, возможно производитель за копейки предлагает образцы.

skorkin

# 3

va11, Понял, спасибо. На Ebay уже нашел.

shpuntic

# 4

Отличный проект,но качество схемы плохое.Надписи не видно,а когда начинаешь увеличивать, изображение расплывается.

Nikolai4

# 5

shpuntic, схема, в хорошем качестве, есть в архиве для скачивания

RoboC

# 6

Жаль, не хватает в статье слова "Исходник" :(.

shpuntic

# 7

Так ведь нужно было spl7 установить.Она у меня установлена на другом компе,а он к инету не подключен.Я им чисто контроллеры прошиваю.Сейчас установил,все в порядке.

nikola_man

# 8

интересно по какому принципу у вас строиться прогноз погоды, какой процент совпадений

va11

# 9

Прогноз погоды по изменению давления. Если последние часы давление падает - к дождю. Если растет - к ясной погоде. Без изменений - будет такая же погода как сейчас.
Сам прогноз (рисунок) скорее индикатор. А вот по графику при некотором опыте корреляции вполне можно делать окончательный вывод "брать/не брать зонтик".
Преимущество перед инет-прогнозом в отсутствии запаздывания данных и в измерении непосредственно в данной точке.

Nikom

# 10

А возможно скорость ветра отображать в привычных м/сек, а не в об/мин ?

va11

# 11

Так и есть. В об/мин показывает только при скорости ветра меньше 1м/с. Так более наглядно при небольшом ветре.

Intruder

# 12

Интересный проект, сам планирую что то похожее делать. Исходник не будет выкладываться ?

va11

# 13

Думаю над этим. Хотелось бы понять, сколько человек собирается делать. Может как-то объединить усилия.

nmi

# 14

Проект интересен. Интересен прежде всего именно построением анемометра, механической части,а вот радиоинтерфейс интерфейс - полная любительщина....
Использованы модули на 433мГц. их нельзя подцеплять напрямую на уарт. Т.к приемник ловит много шумов и будет много ложняков , которые невозможно отфильтровать(особенно при увеличении расстояния от передатчика, и пакетной передачи).Кроме того, в режиме паузы приемник ловит только шумы....

Для работы с такими модулями нужно работать по протоколу MANCHESTER фазоманипулированным кодом, и никак иначе.....

Схема требует доработки, особенно в программный части

Есть аналогичный проект, но полностью отказался от дисплея. Система построена на ардуино, система подцеплена через Ethernet Shield к дачной сети и транслирует все данные на сайт народный монитор.

va11

# 15

Спасибо за отзыв. Манчестер планировался, однако при тестовом подключении через UART выяснилось, что связь устойчива на 5м через две ж/б перегородки (при питании 5В вместо максимальных 12В). Меня это устроило, тем более, тем более главным ресурсом была память АТМега8, куда все это едва влезло. : )
Контроль стартстопных байтов и CRC16 достаточно легко убирают мусор.

rjbinaa

# 16

Интересный проект , согласен с предедущим комментарием , пытаюсь собрать , но пока всех комплектующих не набрал. Подключил дисплей , а на экране только две символьные строчки из четырёх подсвечиваются. Может быть без часовой микросхемы так и должно быть? У меня установлена только прошитая Мега с подключенным к ней дисплеем. Где идёт обсуждение этого проекта?

va11

# 17

А в этих двух строчках осмысленный текст или квадратики?
Фьюзы выставили?
Я не пробовал без часовой мс, но скорее всего что-то должно показывать.

rjbinaa

# 18

Да именно квадратики. Фьюзы выставлял. (проверю ещё разок, поскольку программатор отличный от Вашего) А обсуждение ведётся где нибудь?

Demo65

# 19

вопрос, отсутствие подключенного анемометра не повлияет на работу всей схемы? (не хочется его ставить). И можно ли заменить датчик давления на BMP180?

Djen81

# 20

Можно ли заменить датчик давления на BMP180?