वेदर स्टेशन: ESP8266 डीप स्लीप, SQL, ग्राफ़िंग बाय फ्लास्क और प्लॉटली के साथ: 3 स्टेप्स

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-02-02 15:27

क्या आपकी बालकनी पर तापमान, आर्द्रता या प्रकाश की तीव्रता को जानना मजेदार होगा? मुझे पता है मैं करूँगा। इसलिए मैंने ऐसा डेटा एकत्र करने के लिए एक साधारण मौसम स्टेशन बनाया। निम्नलिखित खंड वे कदम हैं जिन्हें मैंने एक बनाने के लिए उठाया था।

आएँ शुरू करें!

चरण 1: प्रकाश, तापमान और आर्द्रता सेंसर के साथ मौसम स्टेशन

जब मैंने एक मौसम स्टेशन बनाने की योजना बनाई, तो मैं एक पूर्ण मौसम स्टेशन का सपना देख रहा था जिसमें हवा की गति, बारिश की माप, पूर्ण-स्पेक्ट्रम सौर सेंसर हो, लेकिन पता चला कि यह सस्ता नहीं होगा, और खरीद लागत समाप्त हो सकती है कम से कम $ 100 ऊपर। मैंने सभी विकल्पों को छोड़ दिया और कम या ज्यादा $ 10 के साथ एक बनाना शुरू कर दिया। $10 नीचे दिए गए भागों के रूप में मौसम स्टेशन के बुनियादी घटकों की लागत है।

यहाँ भाग हैं:

1. ESP8266 Wemos ब्रांड की कीमत Aliexpress पर $ 2.39 पीसी है। मैं Wemos ब्रांड की सिफारिश करूंगा क्योंकि इसका EPS8266 प्रोग्राम करना, अपडेट करना और 4MB फ्लैश या अधिक है।

2. Wemos चार्जर-बूस्ट शील्ड की कीमत $1.39 पीसी है। इस ब्रांड का उपयोग करने का यह एक और लाभ है। इसमें ESP8266 के लिए लिथियम बैटरी (नाममात्र वोल्टेज = 3.7V) से 5V तक का बूस्ट-अप बोर्ड है। बोर्ड अधिकतम चार्जिंग करंट = 1M के साथ चार्जिंग विकल्प के साथ भी आता है।

*नोट: लिथियम बैटरी चार्जिंग/बूस्ट अप के लिए एक सस्ता विकल्प है। 5 पीसी के लिए इसकी कीमत $ 1.77 है। हालाँकि, जब मैंने ESP8266 (या तो Wemos या नंगे ESP8266) के लिए इस बोर्ड का उपयोग किया, तो ESP8266 के डीप-स्लीप मोड ने ESP8266 को स्लीप-रीसेट-स्लीप के लूप में बनाने के ठीक बाद एक रीसेट को ट्रिगर किया, जो बहुत कष्टप्रद है। यदि आप जानते हैं कि क्या हो रहा था, तो कृपया मुझे इनबॉक्स करें।

3. Wemos में तापमान और आर्द्रता के लिए कई ढालें हैं लेकिन मैं अलग-अलग घटकों से निर्माण करने जा रहा हूं। Photoresistor (या प्रकाश पर निर्भर रोकनेवाला - ldr, सस्ता), एक चमकदार सेंसर जैसे BH1780 या TSL2561 (लगभग 0.87-0.89c पीसी), एक तापमान सेंसर जैसे DS18B20 (75c प्रत्येक), और एक आर्द्रता और तापमान कॉम्बो जैसे DHT22 ($ 2.35 यहां) या SHT21 ($ 2.20 यहां)। सेंसर की कुल लागत ~$4।

4. लिथियम बैटरी। मैंने 7.4V कैनन बैटरी से एक को उबार लिया जो श्रृंखला में दो 3.7V बैटरी या 18650 लिथियम बैटरी है। प्रत्येक 18650 की लागत लगभग $5 प्रत्येक है। मेरे पास कैमरा बैटरी पैक को फाड़ने वाली एक तस्वीर है। हालांकि सावधान रहें, प्लास्टिक कवर को काटते समय शॉर्ट-सर्किट करने से अत्यधिक गर्मी उत्पन्न हो सकती है, और जल सकता है।

5. पीसीबी बोर्ड, जम्पर, तार, सोल्डरिंग, आपका समय, शायद कुछ डिबगिंग कौशल।

तार घटकों को एक साथ ऊपर दिए गए योजनाबद्ध का अनुसरण करने दें।

फिर, सेटअप लूप में कार्य के लिए एक नज़र डालें। यह केवल कार्यों का एक रन है और स्लीप कमांड द्वारा समाप्त होता है।

शून्य सेटअप () {Serial.begin(११५२००); Serial.println ("नामांकित नोड शुरू करना" + स्ट्रिंग (सेंसरनाम)); setup_wifi (); देरी (100); वायर.बेगिन (); पिनमोड (ldrPin, INPUT); SHT21.begin (); अगर (! tsl.begin ()) {Serial.print ("TSL2561 नहीं मिला"); जबकि(1); } देरी (१००); एलडीआर = एनालॉगरेड (एलडीआरपिन); tsl.enableAutoRange (सच); tsl.setIntegrationTime (TSL2561_INTEGRATIONTIME_13MS); देरी (100); sensor_event_t घटना; tsl.getEvent(&event); अगर (घटना। प्रकाश) लक्स = घटना। प्रकाश; और Serial.println ("सेंसर अधिभार");

एच = SHT21.getHumidity ();

टी = SHT21.getTemperature (); tempSensor.setWaitForConversion (झूठा); tempSensor.begin (); देरी (100); अगर (tempSensor.getDeviceCount() == 0) { Serial.printf("DS18x20 पिन %d\n पर नहीं मिला", ds18b20); सीरियल फ्लश (); देरी (1000); } देरी (१००); tempSensor.requestTemperatures (); t18 = tempSensor.getTempCByIndex(0); सीरियल.प्रिंटफ ("\ n लाइट:% डी लक्स / टी", लक्स); सीरियल.प्रिंटफ ("एलडीआर:% डी /1024 / टी", एलडीआर); सीरियल.प्रिंटफ ("टी:% 0.2 एफ * सी / टी", टी); सीरियल.प्रिंटफ ("एच:% 0.2 एफ / टी", एच); सीरियल.प्रिंटफ ("एचआईसी:% 0.2 एफ / टी", एचआईसी); देरी (100); client.setServer (mqtt_server, mqtt_port); क्लाइंट.सेट कॉलबैक (कॉलबैक); पुन: कनेक्ट (); देरी (100); ईएसपी.डीपस्लीप(3e8); // ३०० मिलियन माइक्रो सेकंड, ३०० सेकंड, ५ मिनट; }

डिबगिंग या सेटिंग के दौरान, सीरियल को लगातार पढ़ने के लिए ESP.deepsleep () को कमांड दें। हमेशा की तरह, ESP8266 पर अपलोड करने का पूरा कोड यहां (GitHub) होस्ट किया गया है।

गहरी नींद की अवधि के बाद वेक अप को ट्रिगर करने के लिए RST और D0/GPIO16 के बीच जम्पर लगाना याद रखें।

अब, Arduino IDE का उपयोग करके कोड को ESP8266 पर अपलोड करने का समय आ गया है।

चरण 2: एमक्यूटीटी: डेटा प्रकाशित करने और सदस्यता लेने के लिए एक लचीला माध्यम

सबसे पहले, मुझे अपने घर में विभिन्न सेंसरों और क्लाइंट्स में डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए MQTT का उपयोग करने का शौक बढ़ रहा है। ऐसा इसलिए है क्योंकि किसी विषय द्वारा वर्गीकृत असीमित डेटा भेजने की सुविधा, और असीमित ग्राहकों को एमक्यूटीटी ब्रोकर से एक विषय की सदस्यता लेने के लिए। दूसरा, मैं एमक्यूटीटी पर गहराई से चर्चा करने के योग्य नहीं हूं। नोड-रेड का उपयोग करके मौसम स्टेशन और सेंसर स्थापित करने के लिए ट्यूटोरियल का पालन करते हुए मुझे पिछले साल (2017) में कभी-कभी एमक्यूटीटी का पता चला। बहरहाल, मैं आपको कुछ जानकारी देने की पूरी कोशिश करूंगा। शुरू करने के लिए एक और अच्छी जगह विकिपीडिया है।

यदि आपके पास सिद्धांत के बारे में पढ़ने का समय नहीं है, और एक एमक्यूटीटी ब्रोकर स्थापित करना चाहते हैं, तो मैंने ऐसा करने के लिए एक और ट्यूटोरियल पोस्ट किया है। इस पोस्ट को देखें, और नीचे चरण 4 तक स्क्रॉल करें।

मेरी समझ में मैसेज क्यूइंग टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट (एमक्यूटीटी) क्या है, यह समझाने के लिए, मैंने ऊपर के रूप में एक आरेख तैयार किया। संक्षेप में, एमक्यूटीटी एक आईएसओ मानक है, और एक उत्पाद जैसे मच्छर और मच्छर-ग्राहक, दो पैकेज जिनका मैंने रास्पबेरी पाई पर एमक्यूटीटी ब्रोकर का निर्माण किया था, को उस मानक का पालन करना होगा। MQTT ब्रोकर तब प्रकाशकों के लिए एक संदेश भेजने और लक्षित विषय को सुनने के लिए ग्राहकों के लिए एक माध्यम बन जाता है।

ArduinoJson के साथ Arduino PubSubclient लाइब्रेरी का संयोजन, इसके निर्माता नॉलेरी और बब्लानचॉन के लिए धन्यवाद, सेंसर से लक्ष्य उपकरण या अंतिम क्लाइंट के लिए उपकरणों के एक सेट के लिए टिंकर और डेवलपर्स के लिए आसान बनाता है।

डेटाबेस बनाने के साथ आगे बढ़ें और कुछ डेटा प्रदर्शित करें।

चरण 3: डेटा को SQL में सहेजें और उन्हें वेब सर्वर पर प्रदर्शित करें

मैंने वेब सर्वर के लिए डेटाबेस बनाने के लिए sqlite3 का उपयोग किया। Rapberry Pi में sqlite3 इनस्टॉल करें:

sudo apt-sqlite3 स्थापित करें

टर्मिनल में टाइप करके एक डेटाबेस और एक टेबल बनाया:

sqlite3 वेदरस्टेशन.db

टेबल वेदरडेटा बनाएं (आईडी INT प्राथमिक कुंजी, समय DATETIME, ldr INT, tls2561 INT, ds18b20 REAL, tsht21 REAL, hsht21 REAL);

.exit // sqlite कमांड लाइन से बाहर निकलने और लिनक्स टर्मिनल पर लौटने के लिए

मौसम केंद्र द्वारा प्रकाशित एक विषय को सुनने के लिए, मैंने पायथन के साथ एक पाहो पुस्तकालय का उपयोग किया:

#! /usr/bin/python3# से अपनाया गया: > # binh nguyen, august 04, 2018, from time import localtime, strftime, sleep import paho.mqtt.client as mqtt import sqlite3, json

mqtt_topic = 'balcony/weatherstation'

mqtt_username = "johndoe" mqtt_password = "password" dbfile = "/path/to/databse/weatherstation.db" mqtt_broker_ip = '192.168.1.50'

# the callback for when the client receives a connack response from the server.

def on_connect(client, userdata, flags, rc): print("connected with result code "+str(rc)) client.subscribe(mqtt_topic) # the callback for when a publish message is received from the server. def on_message(client, userdata, msg): thetime = strftime("%y-%m-%d %h:%m:%s", localtime())

topic = msg.topic

payload = json.dumps(msg.payload.decode('utf-8')) sql_cmd = sql_cmd = """insert into weatherdata values ({0}, '{1}', {2[ldr]}, {2[tsl2561]}, {2[ds18b20]}, {2[tsht21]}, {2[hsht21]})""".format(none, time_, payload) writetodb(sql_cmd) print(sql_cmd) return none

def writetodb(sql_cmd):

conn = sqlite3.connect(dbfile) cur = conn.cursor() cur.execute(sql_command) conn.commit()

client = mqtt.client()

client.on_connect = on_connect client.on_message = on_message client.username_pw_set(username=mqtt_username, password=mqtt_password) client.connect(mqtt_broker_ip, 1883, 60) sleep(1) client.loop_forever()

to display data from use another sql command to query data from the database such as:

sql_command = """ select * from weatherdata order by thetime desc limit 1000;"

this sql command is included in the app.py that uses flask framework and plotty to make a web server and plotting a graph.

the complete code is hosted on the github.

if the esp8266 cannot read the ds18b20, it assigned a value of -127 as the temperature which skews the relative range of other readable temperatures. i cleaned up those values by set a null value to those equals to -127:

sqlite3 weatherstation.db

sqlite3> update weatherdata set ds18b20 = null where ds18b20 = -127;

to set up an environment for this mini web server, i used the shared libraries on raspberry pi. a virtualenv is a better option if the web server is hosted on a powerful computer. start the web server by:

python3 app.py

press control + c to stop the server.

the web server is set to auto-refreshed for every 60 seconds. you can change the interval in index.html file:

battery performance:

i did not measure the current between the normal state or sleep state of esp8266. many others did so. the first google search turned to this page. the normal state of esp8266 consumes about 100ma depends on the rate of transmitting and wifi activity. the deep-sleep state needs in the range of micro a, which a thousand times less.

for 5-minute interval between sleeping and waking up, one single lithium 18650 (2000mah) could fuel my weather station for 12 days. the same battery only enough for esp 8266 ran less than a day with a normal working state. the one i took from the camera battery pack (did not know the capacity) was enough to run the weather station with deep sleep for 5-6 days.

thank you for spending time with me to this end.