Estación meteorológica con el Photon de Particle
La estación meteorológica registra todos los datos meteorológicos importantes, como temperatura, humedad, presión del aire, dirección del viento, velocidad del viento, precipitaciones y humedad del suelo alrededor de su colmenar.
Materialliste
Estructura y hardware
Sensores meteorológicos
La estación meteorológica utiliza los medidores meteorológicos de SparkFun. Este sensor meteorológico incluye los 3 componentes principales: velocidad del viento, dirección del viento y lluvia.
El pluviómetro consta de un balancín con dos cestas autovaciables, cada una con una capacidad de 0,011 pulgadas de lluvia. Cuando una cesta está llena, se activa un botón. De esta forma, para determinar la cantidad de lluvia basta con determinar el número de pulsos por unidad de tiempo.
El anemómetro (medidor de velocidad del viento) mide el número de revoluciones. Con cada rotación se activa un interruptor. A una velocidad del viento de 1.492 MPH, el interruptor se cierra exactamente una vez por segundo.
La dirección del viento se determina mediante un voltaje que cambia con la dirección del viento debido a la combinación de resistencias dentro del sensor. Se pueden operar hasta dos interruptores simultáneamente mediante imanes. Esto permite mostrar 16 posiciones diferentes.
Sensor de humedad del suelo
El sensor de humedad del suelo de SparkFun se utiliza para medir la humedad del suelo.
Las dos almohadillas expuestas actúan como sondas para el sensor, cambiando su resistencia en función de la humedad del suelo. Cuanto más agua haya en el suelo, mayor será la conductividad de las almohadillas y menor la resistencia. SIG luego devuelve un valor más alto.
El sensor debe estar conectado a la placa del microcontrolador (Photon o Arduino) con VCC (3,3 V o 5 V) y GND. SIG está conectado directamente a una entrada analógica de la placa del microcontrolador.
Sensor de temperatura del suelo
El sensor de temperatura DS18B20 es especialmente adecuado para medir la temperatura del suelo. Es un sensor de temperatura preciso e impermeable con tecnología 1-Wire. El DS18B20 proporciona valores de temperatura de 9 a 12 bits (configurables) a través de una interfaz 1-Wire. Además de VCC y GND, solo es necesaria una conexión adicional al microcontrolador.
SparkFun Photon Weather Shield
El SparkFun Photon Weather Shield cuenta con un sensor de presión de aire (MPL3115A2) y un sensor de humedad y temperatura (humedad HTU21D). El sensor de dirección y velocidad del viento y el pluviómetro se pueden conectar fácilmente a través de dos conectores RJ11. Los sensores de humedad y temperatura del suelo se pueden soldar a 3 almohadillas de soldadura cada uno.
La placa de microcontrolador Photon con módulo WLAN de Particle se puede conectar directamente.
La estación meteorológica se puede montar en sólo unos minutos utilizando el Photon Weather Shield.
Particle Photon
El Photon de Particle es una placa de microcontrolador con un microcontrolador STM32 ARM Cortex M3 y un chip Wi-Fi Cypress. Tiene 1MB de memoria flash y 128 kB de RAM. Debido a su bajo consumo de energía, es especialmente adecuado para aplicaciones autónomas en exteriores.
SparkFun Sunny Buddy
El Sunny Buddy de SparkFun es un controlador de carga solar de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para baterías LiPo de una sola celda. Este controlador de carga solar extrae la máxima energía de la celda solar y la almacena de manera eficiente en la batería LiPo. Conectar la célula solar en un lado de la placa y la batería LiPo en el otro lado es increíblemente fácil.
El Sunny Buddy carga la batería LiPo con un máximo de 450 mA. El voltaje de entrada recomendado está entre 6 y 20 V.
Panel solar
Para el funcionamiento autónomo de la estación meteorológica durante un periodo de tiempo más prolongado, se requiere, por supuesto, un panel solar. El Sunny Buddy debe funcionar en un rango de tensión entre 6 V - 20 V, por lo que un panel solar de 6 V o 12 V sería adecuado. El rendimiento requerido depende de varios factores (especialmente la luz solar y el software).
Instalación y programación
La partícula Photon se utiliza para la estación meteorológica. Una placa de microcontrolador con módulo Wi-Fi. Particle ofrece servicios en la nube adicionales que simplifican significativamente la conexión en red de dispositivos con otros servicios web como el servidor de datos cloud4Bees.
En este proyecto decidí utilizar el intérprete de línea de comandos de partículas (CLI). Esto hace que trabajar con Photon sea mucho más fácil. Particle CLI es una aplicación node.js para trabajar con Particle Photon y Particle Cloud. La CLI de Particle se utiliza para conectar Photon a Internet y a Particle Cloud.
Instalar Particle CLI (Windows)
Para instalar Particle CLI en Windows, primero se debe instalar node.js.
1.) Vaya a https://nodejs.org/de/download/ y descargue el archivo de instalación apropiado (32 bits o 64 bits).
2.) Haga doble clic en el archivo .msi para iniciar el asistente de instalación. Siga las instrucciones del asistente.
Después de instalar exitosamente node.js en el sistema operativo, el Intérprete de línea de comandos de Particle ahora se puede instalar muy fácilmente:
1.) Abra el símbolo del sistema de Windows
2.) nmp install -g partícula-cli
Crea una cuenta gratuita de Particle Cloud
Vaya a https://build.particle.io/signup para crear una nueva cuenta de Particle Cloud.
Configuración de Photon
1.) Conecte Photon a la PC mediante un cable USB
2.) Cambie Photon al modo de escucha (el LED parpadea en azul)
Para cambiar el Photon al modo de escucha, se debe presionar el botón SETUP durante al menos 3 segundos hasta que el LED parpadee en azul.
El Photon ahora está esperando la entrada de la red Wi-Fi.
3.) Abra el símbolo del sistema de Windows.
inicio de sesión de partículas
4. ) Seup Photon
configuración de partículas
Programación de Particle Photon
1.) Descargue el firmware del repositorio de Github.
2.) Abra un símbolo del sistema de Windows
3.) Cambie a la carpeta que contiene el archivo binario .bin
4.) Conecte el Photon al PC mediante un cable USB
5.) Cambie el Photon al modo DFU (LDE parpadea en amarillo). Primero presione ambos botones. Ahora se suelta el botón de reinicio y se mantiene presionado el botón de configuración hasta que el LED parpadee en amarillo.
6.) Transfiera el archivo binario al Photon ingresando lo siguiente en el símbolo del sistema de Windows:
flash de partículas --usb photon_1.0.1_firmware_xxxxxxxxxxxxx.bin
7.) Después de transferir el programa, el Photon se vuelve a conectar automáticamente a Internet y a la Nube de Partículas y el programa se inicia.