Метеостанция Arduino


Я решил написать подробную статью, рассказывающую все аспекты создания метеостанции Arduino, по скольку сразу сложно охватить весь процесс. Мое исполнение метеостанции удобно тем, что ее данные сохраняются на компьютере.



Что необходимо
  • локальная сеть, построенная с помощью Wifi роутера
  • компьютер
  • arduino UNOArduino UNO(Я использовал китайскую реплику.)
  • USB кабель, для соединения с Arduino.
  • барометр BME280 5В I2C (датчик температуры, влажности, давления)
  • паяльная станция с феном
  • припой 0.7 мм
  • флюс.
  • Wi-Fi модуль ESP8266 версии ESP-01
  • 4 кабеля мама-папа для макетной платы.
  • 4 кабеля папа-папа для макетной платы
  • 4 кабеля длинной 50 см для макетной платы.
  • 8 тонких термоусадчных трубок длинной 10 см каждая.
  • 1 большая термоусадочная трубка такого диаметра, чтобы в нее вошли «4 кабеля длиной 50 см для макетной платы» вместе с другими термоусадачными трубками


Настройка сети


Каждый компьютер в сети должен видеть устройство, на котором находится сервер.Желательно установить у всех компьютеров в сети одинаковые рабочие группы.


Нажмите, чтобы увеличить.



Следует отключить брадмаузер и другие фаерволы.


В настройках сети, в свойствах беспроводного адаптера, во вкладе доступ, ставим в начале галочку «позволить другим пользователям доступ» и затем — нажимаем настройки;
в настройках ставим все галочки, у вас вместо цифр будут отображаться названия служб.


Нажмите, чтобы увеличить.


Нажмите, чтобы увеличить.



Необходимо открыть 80 и 3306 порт в роутере. Я покажу на примере роутера Tenda: во-первых, узнать ваш Локальный IP адрес, для этого нажмите на значок беспроводной сети. Далее в открывшийся панели возле имени вашей сети появится Свойства. После, пролистайте вниз.


Нажмите, чтобы увеличить.



Далее открываем веб-страницу роутера, у меня это http://192.168.0.1, вводим пароль от роутера, нажимаем Advanched settings, потом Virtal Server.Затем вводим сначала Локальный IP, и порт 80.Затем повторяем операцию, но вводим порт 3306.


Нажмите, чтобы увеличить.


Нажмите, чтобы увеличить.




Нам необходимы следующие компоненты:

  • Apache — сюда будут посылаться данные с метеостанции.
  • PHP — будет подхватывать данные с метеостанции, и сохранять бд.
  • Mysql — базы данных где будут сохраняться температура, так как средствами только PHP невозможно обеспечить отображение для нескольких компьютеров и других устройств.
  • HeidiSQL — просмоторщик, и редактор базы данных (можно использовать любой другой, например:«PhpMyAdmin»).

На настройку сервера Apache подробно описывать не буду, так в интернете много информации.Главное настроить Apache и MySQL на видимость в локальной сети.

После этого создайте таблицу в базе данных — там будет сохраняться температура.

Пример моей страницы обработчика( показаний датчика) на сервере:



Код на PHP 
$link = mysqli_connect("имя сервера в апач", "root", "пароль к бд", "б��за данных");

if (!$link) {
    echo "Ошибка: Невозможно установить соединение с MySQL." . PHP_EOL;
    echo "Код ошибки errno: " . mysqli_connect_errno() . PHP_EOL;
    echo "Текст ошибки error: " . mysqli_connect_error() . PHP_EOL;
    exit;
}

echo "Соединение с MySQL установлено!" . PHP_EOL;
echo "Информация о сервере: " . mysqli_get_host_info($link) . PHP_EOL;


if(isset($_GET['temp'])){
$c=$_GET['temp'];
$vlah=$_GET['vlah'];
$davlen=$_GET['davlen'];
$sql = "UPDATE `temp1` SET `C`='$c',`vlah`='$vlah',`davlen`='$davlen' WHERE `id`='1'";// Занесение данных в бд
mysqli_query($link,$sql);

}
echo"<br>";
$sql1="SELECT * FROM `temp1`";//Отображение данных
$result = mysqli_query($link,$sql1);
$row = mysqli_fetch_all($result,MYSQLI_NUM);
echo "Температура ";
echo $row[count($row)-1][0];
echo " C";
echo"<br>";
echo "Давление ";
echo $row[count($row)-1][1];
echo "hPa";
echo"<br>";
echo "Влажность ";
echo $row[count($row)-1][2];
echo "%";


3. Настройка esp8266


Соедините esp-01 в адаптер и подсоедините его к Arduino следующим образом: Rx-RX, TX-TX, GND-GND, VCC-5V ;
Заземлите порт RESET Arduino в GND;


Нажмите, чтобы увеличить.



Подключите arduino к компьютеру, откройте Arduino IDE, затем Serial Monitor.Затем укажите Rate 115200, и
Both NL & CR.


Нажмите, чтобы увеличить.


  1. Введите команду AT.
  2. Высветиться OK.
  3. Введите AT+RESTORE, это спросит модуль на заводские настройки.
  4. Введите AT+CWMODE_CUR=1, это переведет модуль в режим клиента.
  5. Введите AT+CWJAP_CUR=«Имя_сети», «Пароль» — подключение к вайфай.
  6. Высветиться OK, если соединение произошло.

Настройка bme280 и финальная сборка


Соедините выводы согласно схеме(внимание на схеме изображен esp8266 без адаптера, но в реальности его надо соединить с адаптером, а уже из
адаптера 4 вывода имеют туже функцию что изображены на схеме. )


Нажмите, чтобы увеличить.


Откройте Arduino IDE и вставите следующий код:


Код на языке Arduino IDE 
#include <Wire.h&gt
 
void setup(){
    Wire.begin();
 
    Serial.begin(9600);
    while (!Serial);
    Serial.println("\nI2C Scanner");
} 

void loop(){
    byte error, address;
    int nDevices;
 
    Serial.println("Scanning...");
 
    nDevices = 0;
    for(address = 8; address < 127; address++ ){
        Wire.beginTransmission(address);
        error = Wire.endTransmission();
 
        if (error == 0){
            Serial.print("I2C device found at address 0x");
            if (address<16)
                Serial.print("0");
            Serial.print(address,HEX);
            Serial.println(" !");
 
            nDevices++;
        }
        else if (error==4) {
            Serial.print("Unknow error at address 0x");
            if (address<16)
                Serial.print("0");
            Serial.println(address,HEX);
        } 
    }
    if (nDevices == 0)
        Serial.println("No I2C devices found\n");
    else
 Serial.println("done\n");
 
    delay(5000);


Откройте Serial Monitor, и запомните высветившийся IC2 adress.
Скачайте библиотеки Библиотека Датчика, Сенсорная библиотека и распакуйте их в C:\Users\user\Documents\Arduino. Откройте
C:\Users\user\Documents\Arduino\libraries\Adafruit_BME280_Library-master и измените адрес:


Нажмите, чтобы увеличить.


Откройте Arduino IDE и поместите код:


Код на языке Arduino IDE 
#include <SoftwareSerial.h&gt
#define RX 10// Пин подключения к esp8266
#define TX 11// Пин подключения к esp8266
String AP = "Aleks";       //  Имя сети
String PASS = "1brui47ci881"; // Пароль
String HOST = "192.168.0.185";//ваш локальный ип
String PORT = "80";//порт апача
String field = "field1";
int countTrueCommand;
int countTimeCommand; 
boolean found = false; 
int valSensor = 1;
SoftwareSerial esp8266(RX,TX); 
#include <Wire.h&gt
#include <SPI.h&gt
#include <Adafruit_Sensor.h&gt
#include <Adafruit_BME280.h&gt

#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Adafruit_BME280 bme; // I2C
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS); // hardware SPI
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO, BME_SCK); // software SPI

unsigned long delayTime;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
   

    bool status;
    
    // default settings
    // (you can also pass in a Wire library object like &Wire2)
    status = bme.begin();  
    if (!status) {
        Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");
        while (1);
    }
    
    
     esp8266.begin(115200);
  sendCommand("AT",5,"OK");
  sendCommand("AT+CWMODE=1",5,"OK");
  sendCommand("AT+CWJAP=\""+ AP +"\",\""+ PASS +"\"",20,"OK");
  sendCommand("AT+CIPMUX=1",5,"OK");
 

}


void loop() { 
   float vlah=bme.readPressure() / 100.0F;
    sendCommand("AT+CIPSTART=0,\"TCP\",\""+ HOST +"\","+ PORT,15,"OK");
 String cmd = "GET /?temp="+String(bme.readTemperature())+"&vlah="+String(vlah)+"&davlen="+String(bme.readHumidity())+" HTTP/1.1\r\nHost: 192.168.0.185\r\n\r\n";// GET запрос на локальный сервер,temp,vlah,davlen переменые в которые заносяться данные с датчика и заносяться в бд.
 sendCommand("AT+CIPSEND=0," +String(cmd.length()+4),4,">");
 esp8266.println(cmd);delay(1500);countTrueCommand++;
 sendCommand("AT+CIPCLOSE=0",5,"OK");
 delay(100000);
}


void printValues() {
    Serial.print("Temperature = ");
    Serial.print(bme.readTemperature());
    Serial.println(" *C");

    Serial.print("Pressure = ");

    Serial.print(bme.readPressure() / 100.0F);
    Serial.println(" hPa");

    
    Serial.print("Humidity = ");
    Serial.print(bme.readHumidity());
    Serial.println(" %");

    Serial.println();
}
void sendCommand(String command, int maxTime, char readReplay[]) {
  Serial.print(countTrueCommand);
  Serial.print(". at command => ");
  Serial.print(command);
  Serial.print(" ");
  while(countTimeCommand < (maxTime*1))
  {
    esp8266.println(command);//at+cipsend
    if(esp8266.find(readReplay))//ok
    {
      found = true;
      break;
    }
  
    countTimeCommand++;
  }
  
  if(found == true)
  {
    Serial.println("OYI");
    countTrueCommand++;
    countTimeCommand = 0;
  }
  
  if(found == false)
  {
    Serial.println("Fail");
    countTrueCommand = 0;
    countTimeCommand = 0;
  }
  
  found = false;
 }


Готово. Данные температуры, передадутся в виде переменных в базу данных.

Как видите моя метеостанция требует начальных знаний веб программирования, но результат стоит того.


Источники
  1. Установка Веб-сервера.
  2. Apache Set
  3. ic2 scaner
  4. ESP8266