Station météo alternative : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Une autre station météo, oui, mais d'un autre genre !

J'ai déjà publié, voir un article précédent, une sonde qui mesure la qualité de l'air.

La station décrite ici comprend des ajouts et des modifications.

Fonctionnalités ajoutées:

• Mesure de la température, de l'humidité et de la pression atmosphérique (module BME280).
• Mesurer la quantité de pluie.

Changements par rapport au projet précédent:

• Mesure de la tension de la batterie.
• Boîtier compact qui englobe tous les éléments.
• Modifications du schéma électronique.

Rappel des objectifs:

• Minimiser la consommation d'énergie.
• Minimisez la connexion Wifi. (30s toutes les 30 minutes).
• Environnement scellé.
• Chargement automatique de la batterie.

La vraie particularité réside dans la sonde qui mesure la quantité de pluie. Il est basé sur une mesure capacitive.

Étape 1: Principe de la mesure de niveau capacitif

Le principe de la mesure de niveau capacitif repose sur la variation de capacité d'un condensateur. L'ensemble est composé d'un tube métallique et d'une tige métallique isolée placée au centre du tube.

La tige et la paroi du tube forment un condensateur, dont la capacité dépend de la quantité d'eau dans le tube: Le tube à vide a une capacité inférieure et avec la capacité d'eau augmentera.

Un appareil électronique mesure l'augmentation de capacité et génère une tension proportionnelle au niveau de l'eau.

Rq: La tige étant isolée aucun courant ne traverse l'eau.

Évaluation des variables impliquées

La surface de réception de l'entonnoir est d'environ 28 cm2 (4,3 pouces carrés). Celui du tube est d'environ 9 cm2 (1,4 po²). Le rapport de surface est d'environ 3. Donc un centimètre d'eau sur l'entonnoir remplira le tube de 3cm Cette multiplication permet une meilleure précision. Dans le cas de notre montage, la capacité mesurée est d'environ 100pF.

Étalonnage:

Une fois le montage terminé, nous procéderons à l'étalonnage avec un verre gradué. Nous procéderons cm par cm au niveau de l'entonnoir. Nous allons ajuster R8 et R13 pour calibrer la valeur minimale et maximale. (voir schéma suivant)

Étape 2: Schéma de montage de l'indicateur de niveau d'eau analogique

Ce modèle est inspiré du site

Le monostable est un 555. La largeur d'impulsion du 555 est proportionnelle au niveau de l'eau. R7 et C5 forment un filtre passe-bas pour lisser la valeur CC du train d'impulsions.

L'offset de tension à la sortie de 555 est éliminé dans l'étage différentiel formé par un amplificateur quad LM324.

La station étant alimentée en 5V un convertisseur de tension a été ajouté pour produire du 12V. Ceci afin d'assurer un fonctionnement optimal de l'indicateur de niveau. La tension de sortie est ajustée pour fournir un maximum de 3,7 V à l'entrée de la carte de contrôle.

Étape 3: Schéma de l'équipement de direction

L'appareil est contrôlé par un mini contrôleur ESP8266 Wemos D1.

Prend en charge les niveaux de batterie et d'eau:

L'entrée A0 prend en charge jusqu'à 3,3 V. Il est utilisé alternativement pour mesurer des tensions.

Pour la batterie en activant le port GPIO2 (D4).

Pour le niveau d'eau en activant le port GPIO14 (D5). L'activation de ce port alimente l'étage de mesure capacitif. Ceci afin de limiter la consommation électrique.

La mesure de la qualité de l'air se fait en alimentant le module par le SDS011 GPIO15 (D8). L'entrée GPIO12 (D6) lit les données série. En même temps, le module BME280 est alimenté. La communication se fait par GPIO4 et GPIO5 (D1, D2) afin de récupérer la température, l'humidité et la pression atmosphérique.

Enfin l'électrovanne qui vidangera la canalisation en fin de journée est actionnée par GPIO13 (D7).

Le contrôleur est programmé avec EspEasy par le code suivant.

Étape 4: Règle ESPEASY

sur System#Boot do gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

laissez, 1, 0

endonner

Sur le système #Wake faire

gpio, 15, 1

gpio, 13, 1

gpio, 2, 0

gpio, 14, 1

timerSet, 1, 20

laissez, 1, 0

endonner

sur Wifi#Déconnecté faire

si [VAR#2]=0

laissez, 2, 1

laissez, 3, 180

fin si

endonner

sur Wifi#Connecté faire

// notifier 1, system_is_started

laissez, 2, 0

laissez, 3, 1800

endonner

Sur SDS011#PM10 faire

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=76&nvalue=0&svalue=%rssi%

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=63&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM10]

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=62&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM25]

endonner

On Rules#Timer=1 do // Niveau de la batterie

let, 1, [TENS#A0]

let, 1, [VAR#1]*0.004

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=60&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 2, 1 // désactiver la capture de la tension de la batterie

gpio, 14, 0 // activer la capture du niveau d'eau

timerSet, 2, 10

endonner

Sur Rules#Timer=2 do // niveau d'eau

let, 1, [TENS#A0]

let, 1, [VAR#1]-60

si %v1%<0

laissez, 1, 0

autre

let, 1, [VAR#1]*0,0625

fin si

SendToHTTP 192.168.1.231, 8082, /json.htm?type=command¶m=udevice&idx=68&nvalue=0&svalue=%v1%

gpio, 14, 1 // désactiver la capture du niveau d'eau

timerSet, 3, 5

endonner

Sur Rules#Timer=3 faire // purger l'eau

si %syshour%=23 // 23h

si %sysmin%>=30 // >30mn

notifier 1, ecoulement

gpio, 15, 0 // désactiver le SDS

gpio, 13, 0 // activer la vanne de vidange

timerSet, 4, 240

autre

timerSet, 4, 5

fin si

autre

timerSet, 4, 5

fin si

endonner

Sur Rules#Timer=4 do // il est temps de dormir

gpio, 13, 1 // désactiver la vanne de vidange

sommeil profond, %v3%

endonner

Étape 5: Disposition des composants dans un tube en PVC

La sonde capacitive, même si elle n'est pas complexe, mérite attention car sa finition et son réglage devront être soignés.

Les cartes de contrôle et la sonde SDS011 sont montées sur un support afin de faciliter leur introduction dans le tube PVC.

Conclusion:

Ce montage, comme le précédent, ne représente pas de difficulté particulière pour les personnes connaissant les logiciels Domoticz et ESPEasy.

Il peut mesurer efficacement

• La présence de fines particules,
• Pression atmosphérique,
• Le taux d'humidité,
• Température,
• La hauteur de pluie,

Et ce près de chez vous.

Le projet propose également des idées techniques:

Contrôle de puissance par relais reed, transistor PNP ou MOSFET. L'utilisation de GPIO2 et GPIO15. L'utilisation du port A0 par multiplexage. Programmation (Règle) du contrôleur ESP8266.

Projet également publié sur https://dangasdiy.top/ (multilingue)