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“因此，让我们立即同意：您不会为好莱坞拍电影。 即使在《仙境》中，也不会超过5％的方案获得批准，然后只有百分之一投入生产……因此，您要创建自己的好莱坞，而不是所有这些。”
Ed Gaskell“制作数字电影或在家看好莱坞”
前言
什么，Arduino上的另一个气象站？！ 是的，还有一件事情，有些事情告诉我，而不是物联网上的最后一件事情。
就像每个程序员都必须编写“ Hello World！”程序一样，因此每个arduino必须具有建立简单或不太气象站的经验。
描述了互联网上许多已经创建的气象站项目，读者可以选择其中的任何一个进行实施。 我不会隐藏，我仔细研究了大约十二个这样的项目以及一堆相关的项目。 因此，不能说我从头开始创造了一切，当然我“站在巨人的肩膀上”。
我必须立即说，我的计划不包括使用第三方服务来存储和显示数据。 我想亲自感受并理解所有这些从头到尾，从A到Z的工作原理。
因此，对于那些想要快速铆钉一无所获的人来说，本系列文章很可能不合适。 去购买带有组装说明的现成设计师更容易。 微电子专业人士在这里根本无事可做，也许在旅途的开始就一直在eigh念自己。
但是对于那些真的想弄清楚的人，我认为他们会喜欢的。 也许这些材料可用作培训工具。
作者将引导您穿越物联网现代技术的错综复杂的迷宫。 而且，由于他本人也是初学者的眼睛。
该项目于2016年实施，但我希望它仍然有意义。
技术集
我们将学习和处理简单和复杂的事情：
- DHT22，DHT11型温度和湿度传感器
- 气压传感器BMP180
- WiFi模块ESP8266
- 2.4 GHz nRF24无线电模块
- Arduino Pro Mini系列，Arduino Mega
- 太阳能电池及电池
- C / C ++编程语言
- PHP编程语言
- MySQL数据库管理系统
- Java编程语言和Android框架（创建用于Adnroid的应用程序以在智能手机上显示天气数据）。
列出的某些主题和鸡蛋不值得，有些可以研究多年。 因此，我们将仅在与该项目直接相关的部分中涉及复杂的事物，以便您了解其工作原理。
但是我们将从头开始 。 即，从对“纸上”未来设备的描述和设计中，最终使每块砖都放置在其位置上。
原型制作
维基百科正确地告诉我们， 原型制作是对工作系统的快速粗略实现。 是的，它不会完全低效地工作并且有一些错误，但是它将给出是否应将其开发为工业设计的想法。 原型过程不必很长。 在原型制作阶段之后，将对该系统进行分析并对其进行完善。
但这是一个全职工作的行业。
每个晚上晚上将宠物项目的工艺品铆钉成“物联网”的人都应该意识到，他创造了一个原型，即半成品。 他离正常的工业产品水平还很远。 因此， 我们不应将任何负责任的生活支持地托付给业余手工艺品，并希望它们不会令我们失望。
工业产品建立在工业元素的基础上，然后经过许多阶段，包括调试，测试和维护，然后才成为畅销书。
因此，我们将创建自己的玩具，而不是简单的玩具，而不是所有这些引力。 具有技术创造力的要素，是许多其他相关事物的编程和知识（在创建过程中）的开始。
当然，电子工程师在编程阶段会很艰难，程序员将不得不耗费电路，但是作者将尝试尽可能解释一切，并清楚说明为什么使用某些解决方案。
要求条件
通常，此步骤被跳过。 决定立即做类似的事情，然后发现一些小细节，使整个项目陷入僵局，甚至使它难以忍受。 我们的所有愿望清单都需要记录，为此我使用了Google磁盘，可以从PC和移动设备上获得。
因此，我们的气象站应：
- 测量外面的温度和湿度
- 测量房屋的温度和湿度
- 测量气压
- 在显示屏上显示指示的值
- 将数据传输到Internet上的服务器，其中数据将存储在数据库中并显示在网页上，或在移动应用程序中使用。
使用的传感器最简单，最便宜。 例如，展望未来，我会说DHT22可以非常精确地测量温度，但是对于湿度来说，它有点不准确。 但是，我再说一遍，这没关系，因为我们有一个原型，湿度5％的扩散不会影响我们生活中任何重要的事情。
系统架构，硬件和软件应提供进一步的系统可扩展性，以添加新的传感器和新功能。
铁 元件选择
这是最关键的部分，而不是焊接或编程。 在确定了系统要求之后，有必要在将要实施的确切内容的帮助下做出决定。
这是有细微差别的地方。 要选择需要充分了解其功能的组件，您需要了解技术本身。 也就是说，它要求与初学者电子工程师和程序员相距甚远。 那么，现在花几年时间研究可能的设备的整个范围呢？
恶性循环？ 但是，存在破坏它们的恶性循环。
有一个出路。 您可以只接受并重复别人的项目。 我研究了气象站的现有项目，并希望向前迈出了一步。
这样啊 气象站的架构基于Arduino。 因为Arduino的入门门槛很小，所以我已经处理过了。 选择更容易。
立刻清楚的是，气象站将包括一个远程的空中传感器和一个中央模块。
中央主机将位于室内。 重要的是，在初始阶段就应从操作温度范围和功率“跳舞”等重要特征中确定这一点。
远程传感器（一个或多个）将没有“大脑”，其任务是定期测量并将数据传输到中央家用设备。 中央单元从所有传感器接收数据，将其显示在屏幕上，然后将其发送到Internet上的数据库。 嗯，在那里已经很容易了，一旦数据存储在数据库中，您就可以使用它进行任何操作，甚至绘制图形。
为了与外界建立联系，WiFi模块ESP8266绝对选择了Internet，几乎没有其他选择（也许现在已经出现了这种选择）。 可以使用Arduino以太网扩展卡，但我根本不想连接电缆。
一个有趣的问题是如何在安装在窗户上的传感器（或多个传感器，还记得系统可扩展性的要求？）和中心之间提供连接。 433 MHz信标绝对不适合（它们根本不适合任何东西）。
再次利用ESP8266吗？
该决定的缺点：
最后，选择了nRF24L01 +芯片，该芯片在一个瓶子中具有2.4 GHz发射器和接收器，并带有一个额外的外部天线，以将远程传感器与主机单元连接起来，因此它肯定会“冲破”墙壁。
功耗nRF24L01 + 2.4 GHz：
- 接收11 mA时
- 以2Mbps传输时-13 mA
- 在待机I模式下-26μA（μA）
- 关状态900 nA（nA）。
对于ESP8266，对于nRF24L01 +，其适用的温度范围是：-40℃至+ 80℃。
您可以以大约1美元的价格购买nRF24L01 +，或者立即以3美元的价格购买带有外部天线的产品。 您可以以约4美元的价格购买ESP8266-01。 仔细阅读产品说明！ 否则，请购买一根天线。
该系统的核心迫在眉睫。 我们转向传感器本身。
如您所知，在街上，温度可能会达到负值，因此DHT11传感器不合适，但DHT22恰到好处。
DHT22 / AM2302的功能：
- 电源从3.3 V到5 V，建议5 V
- 测量和数据传输时最大功耗2.5mA
- 湿度测量范围0-100％，精度为2-5％
- 温度测量范围为-40至+ 125°C，精度为±0.5°C
- 测量要求不超过0.5 Hz-每2秒一次。
我希望在房间内不会出现负温度，因此您可以使用DHT11，尤其是因为我已经有了它。
DHT11功能：
- 电源电压从3.3 V到5 V
- 测量和数据传输时最大功耗2.5 mA
- 湿度测量范围20-80％，精度为5％
- 温度测量范围为0至+ 50°C，精度为±2°C
- 测量要求不超过1 Hz-每秒一次。
您可以以大约$ 3的价格购买DHT22。 DHT11更便宜-1美元，但准确性较低。
现在回到Arduino。 选择哪个板？
我在Arduino UNO上测试了系统的各个部分。 即 我将ESP模块连接到Uno并进行了研究，断开了连接，然后连接了nRF24等。 为了最终实现海外传感器，他选择了Arduino Pro Mini作为微型传感器中最接近Uno的传感器。
在功耗方面，Arduino Pro Mini看起来也不错：
- 没有USB-TTL转换器本身会“吃掉”很多东西，
- LED通过一个10k电阻连接。
为了实现先进的节能，已计划：
- 卸下LED-Arduino Pro Mini上的电源指示灯（我很遗憾，没有破坏电路板）
- 可以使用Atmel ATmega328微处理器上的裸组件（未使用）
- 使用低功耗库或JeeLib 。
我从库中选择了低功耗库，它很简单，仅包含您需要的内容。
对于中央单元，由于计划将大量外围设备连接至中央单元，因此选择了Arduino Mega板。 此外，它与UNO完全兼容，并具有更多的内存。 展望未来，我会说这种选择是完全合理的。
您可以以约$ 8的价格购买Arduino Mega。
功率和功耗
现在有关功耗和功耗。
Arduino Pro Mini有两种形式：
- 5V电源和16MHz频率
- 3.3V电源电压和8MHz频率。
由于nRF24L01 +无线电模块需要3.3 V的电源，并且性能在这里并不重要，因此请以8MHz和3.3V的价格购买Arduino Pro Mini。
同时，Arduino Pro Mini的电压范围是：
- 适用于3.3 V型号的3.35-12 V
- 5-12 V为5V。
我已经有一个5V的Arduino Pro Mini，这就是为什么我使用它。 您可以以约4美元的价格购买Arduino Pro Mini。
中央单元将通过一个小型电源单元由220 V网络供电，该小型电源单元提供12V，450mA，5W输出。 像这样5美元。 在5V时仍然有一个单独的输出。
如果这还不够，那么它可能会更强大。 换句话说，为中央单元节省功率没有多大意义。 但是对于远程无线传感器而言，节能是最重要的部分。 但是我也不想失去功能。
因此，Arduino Pro Mini和nRF24无线电模块将由一堆4节镍氢电池供电。
请记住， 现代电池的最大容量约为2500-2700mAh，更重要的是行销技巧（Ansmann 2850）或作弊（UltraFire 3500）。
由于某些原因，我不使用锂离子电池：
- 很贵
- 当环境温度降至0°C以下时，锂离子电池的电量将降低至40-50％
- 便宜的产品是未经保护且不安全的（在短路或放电期间，它们可能爆炸和燃烧，请在YouTube上观看大量视频）
- 即使不使用它们，它们也会变老（尽管可以说所有化学元素都可以），但是两年后，锂离子电池的电量损失了大约20％。
对于原型，完全有可能使用高质量的镍氢AA或AAA电池。 而且，我们不需要大电流。 镍氢电池唯一的缺点是可以长时间充电。
气象站的总体方案
总结一下。 这是一切工作原理的概述。
待续。