सामग्री की तालिका:

• भाग 1. आवश्यकताएँ। लोहे का विकल्प। सामान्य योजना
• भाग 2. सॉफ्टवेयर। केंद्रीय इकाई, लोहा
• भाग 3. केंद्रीय इकाई, सॉफ्टवेयर
• भाग 4. विंडो सेंसर
• भाग 5. MySQL, PHP, WWW, Android

"तो, चलो तुरंत सहमत हैं: आप हॉलीवुड के लिए एक फिल्म बनाने नहीं जा रहे हैं। वंडरलैंड में भी, सभी परिदृश्यों में से पांच प्रतिशत से अधिक को मंजूरी नहीं दी गई है, और केवल एक प्रतिशत उत्पादन में चला जाता है ... इस प्रकार, इस सब के बजाय, आप अपना खुद का हॉलीवुड बनाने जा रहे हैं। "
एड गस्केल "डिजिटल सिनेमा बनाना या घर पर हॉलीवुड"

प्रस्तावना

क्या, Arduino पर एक और मौसम स्टेशन? हां, एक और बात, और कुछ मुझे बताता है, चीजों के इंटरनेट पर आखिरी नहीं।

जिस तरह हर प्रोग्रामर को "हेलो वर्ल्ड!" प्रोग्राम लिखना आवश्यक होता है, उसी तरह हर आर्दिनो को एक साधारण या बहुत मौसम स्टेशन बनाने का अनुभव होना चाहिए।
इंटरनेट पर मौसम स्टेशनों की पहले से ही निर्मित परियोजनाओं की एक बड़ी संख्या का वर्णन किया गया है, पाठक कार्यान्वयन के लिए उनमें से किसी को भी चुन सकते हैं। मैं नहीं छिपाऊंगा, मैंने ध्यान से एक दर्जन ऐसी परियोजनाओं और संबंधित लोगों का एक समूह अध्ययन किया। इसलिए, यह नहीं कहा जा सकता है कि मैंने खरोंच से सब कुछ बनाया है, निश्चित रूप से मैं "दिग्गजों के कंधों पर खड़ा था।"

मुझे तुरंत कहना होगा कि मेरी योजनाओं में डेटा को संग्रहीत करने और प्रदर्शित करने के लिए तृतीय-पक्ष सेवाओं का उपयोग शामिल नहीं था। मैं व्यक्तिगत रूप से महसूस करना और समझना चाहता था कि यह सब शुरू से अंत तक ए से जेड तक कैसे काम करता है।

तो उन लोगों के लिए जो जल्दी से कुछ भी नहीं निकालना चाहते हैं, लेखों की यह श्रृंखला सबसे उपयुक्त नहीं है। असेंबली निर्देशों के साथ तैयार डिजाइनर को खरीदना और खरीदना आसान है। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक पेशेवरों का यहां कुछ भी नहीं है, शायद यात्रा की शुरुआत में खुद को याद रखना और याद रखना।
लेकिन जो लोग वास्तव में इसका पता लगाना चाहते हैं, मुझे लगता है कि वे इसे पसंद करेंगे। शायद सामग्री एक प्रशिक्षण उपकरण के रूप में उपयोगी है।

लेखक चीजों की इंटरनेट की आधुनिक तकनीक के जटिल mazes के माध्यम से मार्गदर्शन करेगा। इसके अलावा, एक शुरुआत की आँखें, क्योंकि वह खुद है।

इस परियोजना को 2016 में वापस लागू किया गया था, लेकिन मुझे उम्मीद है कि यह अभी भी प्रासंगिक है।

प्रौद्योगिकी सेट

हम सरल और जटिल चीजों के साथ सीखेंगे और काम करेंगे:

• तापमान और आर्द्रता सेंसर DHT22, DHT11 टाइप करते हैं
• बैरोमीटर का प्रेशर सेंसर BMP180
• वाईफाई मॉड्यूल ESP8266
• 2.4 GHz nRF24 रेडियो मॉड्यूल
• Arduino प्रो मिनी परिवार, Arduino मेगा
• सौर बैटरी और बैटरी
• C / C ++ प्रोग्रामिंग भाषा
• PHP प्रोग्रामिंग भाषा
• MySQL डेटाबेस प्रबंधन प्रणाली
• जावा प्रोग्रामिंग भाषा और एंड्रॉइड फ्रेमवर्क (स्मार्टफोन पर मौसम डेटा प्रदर्शित करने के लिए Adnroid के लिए एक एप्लिकेशन बनाना)।

सूचीबद्ध कुछ विषय और अंडे इसके लायक नहीं हैं, और कुछ का अध्ययन वर्षों तक किया जा सकता है। इसलिए, हम सीधे इस परियोजना से संबंधित भाग में केवल जटिल चीजों को स्पर्श करेंगे, ताकि आप समझ सकें कि यह सब कैसे काम करता है।

लेकिन हम शुरुआत से ही सही शुरुआत करेंगे । अर्थात्, भविष्य के उपकरण "कागज पर" के विवरण और डिजाइन से, ताकि अंत में प्रत्येक ईंट अपने स्थान पर बिछे।

प्रोटोटाइप

जैसा कि विकिपीडिया हमें सही ढंग से बताता है, प्रोटोटाइप एक कार्य प्रणाली का एक त्वरित मोटा कार्यान्वयन है। जो, हां, पूरी तरह से अक्षम और कुछ त्रुटियों के साथ काम नहीं करेगा, लेकिन यह एक विचार देगा कि क्या शिल्प को औद्योगिक डिजाइन के लिए विकसित किया जाना चाहिए। प्रोटोटाइप प्रक्रिया को लंबा नहीं होना चाहिए। प्रोटोटाइप चरण प्रणाली और उसके शोधन के विश्लेषण के बाद है।

लेकिन यह एक ऐसे उद्योग में है जहां श्रमिकों को पूरा समय लगाया जाता है।

जो कोई भी शाम को "इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स" के लिए अपने पालतू-प्रोजेक्ट शिल्प को उकेरता है, उसे पता होना चाहिए कि वह एक प्रोटोटाइप, एक अर्ध-तैयार उत्पाद बनाता है। वह एक सामान्य औद्योगिक उत्पाद के स्तर से बहुत दूर है। इसलिए, हमें अपने शौकिया शिल्प को किसी ज़िम्मेदार जीवन समर्थन भूखंड के साथ नहीं सौंपना चाहिए और आशा है कि वे हमें निराश नहीं करेंगे।

एक औद्योगिक उत्पाद एक औद्योगिक तत्व आधार पर बनाया गया है और फिर एक बेस्टसेलर बनने से पहले डिबगिंग, परीक्षण और रखरखाव सहित कई और चरणों से गुजरता है।

इसलिए, इस सभी गंभीरता के बजाय, हम अपना खिलौना बनाएंगे, लेकिन एक साधारण नहीं। तकनीकी रचनात्मकता के तत्वों के साथ, प्रोग्रामिंग और ज्ञान की शुरुआत (निर्माण की प्रक्रिया में) कई अन्य संबंधित चीजों की।

बेशक, इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरों को प्रोग्रामिंग चरण में एक कठिन समय होगा, और प्रोग्रामर को सर्किटरी पर पसीना बहाना होगा, लेकिन लेखक हर चीज को यथासंभव सुलभता से समझाने और स्पष्ट रूप से वर्णन करने का प्रयास करेगा कि कुछ समाधान क्यों इस्तेमाल किए गए थे।

आवश्यकताओं

आमतौर पर यह कदम छोड़ दिया जाता है। उस समय ऐसा कुछ करने का निर्णय करना, और फिर छोटे विवरणों से पता चलता है कि पूरी परियोजना को एक मृत अंत में डाल दिया गया है या यहां तक ​​कि इसे असहनीय बना दिया है। हमारी सभी विशलिस्ट को रिकॉर्ड करने की आवश्यकता है, मैं इसके लिए एक Google डिस्क का उपयोग करता हूं, यह एक पीसी से और एक मोबाइल डिवाइस से उपलब्ध है।

तो, हमारे मौसम स्टेशन को चाहिए:

• बाहर का तापमान और आर्द्रता मापें
• घर में तापमान और आर्द्रता को मापें
• वायुमंडलीय दबाव को मापें
• प्रदर्शन पर संकेतित मान प्रदर्शित करें
• इंटरनेट पर एक सर्वर पर डेटा स्थानांतरित करना, जहां डेटा को डेटाबेस में संग्रहीत किया जाएगा और एक वेब पेज पर प्रदर्शित किया जाएगा, या मोबाइल एप्लिकेशन में उपयोग किया जाएगा।

उपयोग किए जाने वाले सेंसर सबसे सरल और सबसे सस्ते हैं। उदाहरण के लिए, आगे देखकर मैं कहता हूं कि DHT22 तापमान को काफी सटीक रूप से मापता है, लेकिन आर्द्रता के साथ यह थोड़ा गलत है। लेकिन, फिर से, मैं दोहराता हूं, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता, क्योंकि हमारे पास एक प्रोटोटाइप है, और 5% आर्द्रता का प्रसार हमारे जीवन में कुछ भी प्रभावित नहीं करेगा।

सिस्टम आर्किटेक्चर, हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर को नए सेंसर और नई सुविधाओं को जोड़ने के लिए आगे की सिस्टम एक्स्टेंसिबिलिटी प्रदान करनी चाहिए।

आयरन। घटक चयन

यह सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है, और सोल्डरिंग या प्रोग्रामिंग बिल्कुल नहीं। सिस्टम के लिए आवश्यकताओं का निर्धारण करने के बाद, यह तय करना आवश्यक है कि वास्तव में वे क्या लागू करेंगे।

यह वह जगह है जहां एक अति सूक्ष्म अंतर है। उन घटकों को चुनने के लिए जिन्हें आपको उनकी क्षमताओं को अच्छी तरह से जानने की आवश्यकता है, आपको स्वयं तकनीक को जानना होगा। यही है, दूसरे शब्दों में, यह एक शुरुआत इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर और प्रोग्रामर से दूर होने की आवश्यकता है। तो अब क्या संभव उपकरणों के पूरे स्पेक्ट्रम का अध्ययन करने के लिए कुछ साल बिताने के लिए?

दुष्चक्र? लेकिन उन्हें तोड़ने के लिए दुष्चक्र मौजूद है।

एक रास्ता है। आप बस किसी और के प्रोजेक्ट को ले सकते हैं और दोहरा सकते हैं। मैंने मौसम केंद्रों की मौजूदा परियोजनाओं का अध्ययन किया और उम्मीद है कि एक कदम आगे बढ़ा।

So. मौसम स्टेशन की वास्तुकला Arduino पर आधारित है। क्योंकि अरुडिनो में एक छोटी प्रविष्टि सीमा है, और मैं पहले ही इससे निपट चुका हूं। आगे चुनना आसान है।

यह तुरंत स्पष्ट हो गया कि मौसम स्टेशन में एक रिमोट, ओवर-द-एयर सेंसर और एक केंद्रीय मॉड्यूल शामिल होगा।

केंद्रीय, मुख्य इकाई घर के अंदर स्थित होगी। प्रारंभिक चरण में इसे निर्धारित करना महत्वपूर्ण है, इसमें से, संचालन और शक्ति "नृत्य" के तापमान शासन के रूप में ऐसी महत्वपूर्ण विशेषताएं।

रिमोट सेंसर (या सेंसर) "दिमाग" के बिना होगा, इसका कार्य समय-समय पर केंद्रीय गृह इकाई को डेटा को मापने और संचारित करना है। केंद्रीय इकाई सभी सेंसर से डेटा प्राप्त करती है, उन्हें स्क्रीन पर प्रदर्शित करती है और उन्हें इंटरनेट पर डेटाबेस में भेजती है। खैर, यह पहले से ही बहुत आसान है, जैसे ही डेटा डेटाबेस में है, आप इसके साथ जो चाहें कर सकते हैं, यहां तक ​​कि ग्राफिक्स भी खींच सकते हैं।

बाहरी दुनिया के साथ संबंधों के लिए, इंटरनेट को निश्चित रूप से वाईफाई मॉड्यूल ESP8266 द्वारा चुना गया था जिसमें लगभग कोई विकल्प नहीं था (लगभग शायद अब ऐसे विकल्प दिखाई दिए हैं)। Arduino ईथरनेट विस्तार कार्ड उपलब्ध हैं, लेकिन मैं केबल से बिल्कुल भी जुड़ना नहीं चाहता था।

एक दिलचस्प सवाल यह था कि विंडो-माउंटेड सेंसर (या सेंसर) के बीच कनेक्शन कैसे प्रदान किया जाए, सिस्टम एक्स्टेंसिबिलिटी की आवश्यकता को याद रखें? और केंद्र। 433 मेगाहर्ट्ज बीकन निश्चित रूप से उपयुक्त नहीं हैं (वे किसी भी चीज के लिए उपयुक्त नहीं हैं)।

ESP8266 का फिर से लाभ उठाएं?

इस निर्णय के विपक्ष:

• घर के बाहर सस्टेनेबल वाईफाई की आवश्यकता होती है

  
  

• संचार रेंज लंबी नहीं होगी

  
  

• विश्वसनीयता को नुकसान होगा, अगर इंटरनेट नीचे चला जाता है, तो हम अपने रिमोट सेंसर को नहीं देखेंगे

  
  

• अधिक बिजली की खपत।

  
  

• बिजली की खपत ESP8266:

  
  

• 120-170 mA प्रेषित करते समय

  
  

• जब 50-56 mA लेते हैं

  
  

• गहरी नींद में 10 μA (μA)

  
  

• बंद 5 µA (µA)।

  
  

अंत में, एक अतिरिक्त बाहरी एंटीना के साथ एक बोतल में 2.4 गीगाहर्ट्ज़ ट्रांसमीटर और रिसीवर के साथ nRF24L01 + चिप को मुख्य सेंसर के साथ रिमोट सेंसर को जोड़ने के लिए चुना गया था, ताकि यह निश्चित रूप से दीवारों के माध्यम से "टूट" जाए।

बिजली की खपत nRF24L01 + 2.4 GHz:

• जब प्राप्त 11 mA
• जब 2Mbps पर संचरण - 13 mA
• स्टैंडबाय- I मोड में - 26 μA (μA)
• ऑफ स्टेट 900 nA (nA)।

ESP8266 के लिए, nRF24L01 + के लिए, ऑपरेटिंग तापमान रेंज उपयुक्त है: -40 ℃ से + 80 ℃ तक।

आप $ 1 के लिए nRF24L01 + या $ 3 के लिए बाहरी एंटीना के साथ तुरंत खरीद सकते हैं। आप ESP8266-01 को लगभग $ 4 में खरीद सकते हैं। उत्पाद विवरण को ध्यान से पढ़ें! अन्यथा, एक एंटीना खरीदें।

प्रणाली का मूल करघा। हम स्वयं सेंसर की ओर मुड़ते हैं।

सड़क पर, जैसा कि आप जानते हैं, तापमान नकारात्मक मूल्यों तक पहुंच सकता है, इसलिए DHT11 सेंसर उपयुक्त नहीं है, लेकिन DHT22 सही है।

DHT22 / AM2302 की विशेषताएं:

• बिजली आपूर्ति 3.3 V से 5 V, 5 V की सिफारिश की
• माप और डेटा हस्तांतरण के समय अधिकतम खपत 2.5mA
• 2-5% की सटीकता के साथ आर्द्रता माप रेंज 0-100%
• तापमान मापने की सीमा measuring 0.5 ° C की सटीकता के साथ -40 से + 125 ° C तक होती है
• एक माप अनुरोध 0.5 हर्ट्ज से अधिक नहीं - हर 2 सेकंड में एक बार।

घर के अंदर, मुझे आशा है कि कोई नकारात्मक तापमान नहीं होगा, इसलिए आप DHT11 का उपयोग कर सकते हैं, खासकर जब से मेरे पास पहले से ही था।

DHT11 विशेषताएं:

• बिजली की आपूर्ति 3.3 V से 5 V तक
• माप और डेटा हस्तांतरण के समय अधिकतम खपत 2.5 mA
• 5% की सटीकता के साथ आर्द्रता माप सीमा 20-80%
• तापमान माप of 2 ° C की सटीकता के साथ 0 से + 50 ° C तक होता है
• माप अनुरोध 1 हर्ट्ज से अधिक नहीं - एक बार प्रति सेकंड।

आप लगभग 3 डॉलर में DHT22 खरीद सकते हैं। DHT11 सस्ता है - $ 1, लेकिन यह कम सटीक है।

अब वापस Arduino के लिए। कौन सा बोर्ड चुनना है?

मैंने एक Arduino UNO पर सिस्टम के अलग-अलग हिस्सों का परीक्षण किया। यानी मैंने ईएसपी मॉड्यूल को ऊनो से जोड़ा और इसका अध्ययन किया, इसे डिस्कनेक्ट किया, फिर nRF24, आदि से जोड़ा। विदेशी सेंसर के अंतिम कार्यान्वयन के लिए, उन्होंने लघु से ऊनो के सबसे करीब के रूप में अरुडिनो प्रो मिनी को चुना।

बिजली की खपत के मामले में, Arduino Pro Mini भी अच्छा दिखता है:

• कोई USB-TTL कनवर्टर नहीं है, जो अपने आप में "बहुत खाता" है,
• एलईडी एक 10k रोकनेवाला के माध्यम से जुड़ा हुआ है।

उन्नत ऊर्जा संरक्षण के लिए यह योजना बनाई गई थी:

• एलईडी हटाएं - Arduino Pro Mini पर पावर इंडिकेटर (मुझे खेद है, बोर्ड खराब नहीं हुआ)
• या तो Atmel ATmega328 माइक्रोप्रोसेसर पर नंगे विधानसभा का उपयोग करें (उपयोग नहीं किया गया)
• लो पावर लाइब्रेरी या JeeLib का उपयोग करें।

मैंने पुस्तकालयों से लो पावर लाइब्रेरी को चुना, यह सरल है और इसमें केवल वही है जो आपको चाहिए।

केंद्रीय इकाई के लिए, चूंकि इसमें कई बाह्य उपकरणों को जोड़ने की योजना थी, इसलिए अरुडिनो मेगा बोर्ड को चुना गया था। इसके अलावा, यह संयुक्त राष्ट्र संघ के साथ पूरी तरह से संगत है और इसमें अधिक मेमोरी है। आगे देखते हुए, मैं कहूंगा कि यह विकल्प पूरी तरह से उचित था।

आप लगभग 8 डॉलर में एक Arduino मेगा खरीद सकते हैं।

बिजली और बिजली की खपत

अब बिजली और बिजली की खपत के बारे में।

Arduino प्रो मिनी दो रूपों में आते हैं:

• 5V बिजली की आपूर्ति और 16MHz आवृत्ति
• 3.3V आपूर्ति वोल्टेज और 8MHz आवृत्ति।

चूंकि nRF24L01 + रेडियो मॉड्यूल को बिजली के लिए 3.3 V की आवश्यकता होती है, और यहां प्रदर्शन महत्वपूर्ण नहीं है, Arduino Pro Mini को 8MHz और 3.3V पर खरीदें।

इसी समय, Arduino Pro Mini की वोल्टेज रेंज है:

• ३.३ वी मॉडल के लिए ३.३५-१२ वी
• 5 वी के लिए 5-12 वी।

मेरे पास पहले से ही 5V पर एक Arduino Pro मिनी था, यही कारण है कि मैंने इसका इस्तेमाल किया। आप लगभग $ 4 के लिए एक Arduino Pro मिनी खरीद सकते हैं।

केंद्रीय इकाई को 220 वी नेटवर्क से एक छोटी बिजली आपूर्ति इकाई के माध्यम से संचालित किया जाएगा जो 12V, 450mA, 5W आउटपुट प्रदान करता है। इस तरह $ 5 के लिए। 5 वी पर अभी भी एक अलग आउटपुट है।

और अगर यह पर्याप्त नहीं है, तो यह अधिक शक्तिशाली हो सकता है। दूसरे शब्दों में, केंद्रीय इकाई के लिए बिजली की बचत बहुत मायने नहीं रखती है। लेकिन रिमोट वायरलेस सेंसर के लिए, ऊर्जा की बचत सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है। लेकिन मैं कार्यक्षमता भी नहीं खोना चाहूंगा।

इसलिए, Arduino Pro Mini और nRF24 रेडियो मॉड्यूल 4 Ni-Mh बैटरी के एक गुच्छा द्वारा संचालित होंगे।

और याद रखें, एक आधुनिक बैटरी की अधिकतम क्षमता लगभग 2500-2700mAh है, जो कि अधिक है या तो मार्केटिंग ट्रिक्स (Ansmann 2850) या एक धोखा (UltraFire 3500) है।

मैं कई कारणों से Li-Ion बैटरी का उपयोग नहीं करता:

• बहुत महंगा है
• जब परिवेश का तापमान 0 ° C से नीचे चला जाता है, तो लिथियम आयन बैटरी की शक्ति 40-50% तक कम हो जाती है
• जो सस्ते हैं वे बिना सुरक्षा के बने हैं और असुरक्षित हैं (शॉर्ट सर्किट या डिस्चार्ज के दौरान वे फट सकते हैं और जल सकते हैं, टीवी पर वीडियो का एक गुच्छा देखें)
• बड़े हो जाएं, भले ही उनका उपयोग नहीं किया जाता है (हालांकि यह सभी रासायनिक तत्वों के बारे में कहा जा सकता है), 2 साल बाद, ली-आयन बैटरी अपनी क्षमता का लगभग 20% खो देती है।

प्रोटोटाइप के लिए, उच्च-गुणवत्ता वाले नी-एमएच एए या एएए बैटरी के साथ प्राप्त करना काफी संभव है। इसके अलावा, हमें बड़ी धाराओं की जरूरत नहीं है। नी-एमएच बैटरी का एकमात्र माइनस उनका लंबा चार्ज है।

मौसम स्टेशन की सामान्य योजना

संक्षेप में देना। यहाँ सब कुछ कैसे काम करता है की एक सामान्य रूपरेखा है।

जारी रखा जाए।