太阳能 WiFi 气象站组装说明

在这个项目中，我将向您展示如何使用 Wemos 板构建太阳能 WiFi 气象站。Wemos D1 Mini Pro 具有小巧的外形和广泛的即插即用扩展板，使其成为快速开始对 ESP8266 SoC 进行编程的理想解决方案。这是构建物联网 (IoT) 的一种廉价方式，并且与 Arduino 兼容。

气象站具有以下特点：

1.气象站可以测量：温度、湿度、气压、海拔

2. 您可以通过智能手机或网络（ThingSpeak.com）监控上述天气参数

3. 整个电路连同电源都放在一个 3D 打印的外壳内。

4. 使用3dBi外接天线，扩大了设备的范围。它大约有100米。

第 1 步：所需的零件和工具

1. Wemos D1 Mini Pro（Mini 16 Pro-16 模块 + ESP8266 系列 WiFi 无线天线）

2. TP 4056 充电板

3.二极管（1N4007）

4. BME 280 传感器（温度湿度气压传感器分线模块板GY-BME280 I2C IIC SPI接口5V）

5.太阳能电池板（5.5V 0.66W 120mA  85.5 x 58.5 x 3mm）

6.面包板

7.螺丝端子（2 针插入式螺钉接线端子连接器 5.08 毫米间距）

8. PCB 支架（M2 黄铜滚花支座）

9.锂离子电池（3.7v 4000mAh 18650 锂电池）

10. AA 电池座

11. 22 AWG 线

12.超级胶水

13.管道胶带

14. 3D打印耗材-PLA

使用的工具 ：

1.3D打印机

2.烙铁

3.胶枪

4. 剪线钳/剥线钳

第 2 步：连接电源

我的计划是将气象站部署在偏远的地方（我的农舍）。要连续运行气象站，必须有持续的电源，否则系统将无法工作。为电路提供持续供电的最佳方式是使用电池。但是几天后电池电量就会耗尽，去那里充电是一项非常困难的工作。因此，提出了一种太阳能充电电路，让用户可以从太阳中获得免费能量来为电池充电并为 Wemos 板供电。我使用的是 14450 锂离子电池而不是 18650 电池，因为它的尺寸更小。大小与 AA 电池相同。

电池通过 TP4056 充电模块从太阳能电池板充电。TP4056模块自带电池保护芯片或不带保护芯片。我建议购买一个包含电池保护芯片的模块。

关于 TP4056 电池充电器

TP4056 模块非常适合为单节 3.7V 1 Ah 或更高的 LiPo 电池充电。该模块基于 TP4056 充电器 IC 和 DW01 电池保护 IC 将提供 1000 mA 充电电流，然后在充电完成时切断。此外，当电池电压降至 2.4V 以下时，保护 IC 将切断负载以保护电池免受欠压。它还可以防止过压和反极性连接。

第 3 步：测量天气数据

在早期，环境温度、湿度和气压等天气参数是使用单独的模拟仪器测量的：温度计、湿度计和气压计。但今天市场上充斥着廉价而高效的数字传感器，可用于测量各种环境参数。最好的例子是 DHT11、DHT 22、BMP180、BMP280 等传感器。

在这个项目中，我们将使用 BMP 280 传感器。

BMP 280：

BMP280 是一款精密的传感器，可以非常准确地测量气压和温度，并具有合理的精度。BME280 是博世的下一代传感器，是 BMP085/BMP180/BMP183 的升级产品 – 具有 0.25m 的低海拔噪声和相同的快速转换时间。

该传感器的优势在于它可以使用 I2C 或 SPI 与微控制器进行通信。为了简单方便的接线，我会建议购买I2C版板。

第 4 步：使用外部天线 (3dBi)

Wemos D1 mini Pro 板具有内置陶瓷天线以及连接外部天线以提高范围的规定。在使用外接天线之前，您必须将天线信号从内置陶瓷天线重新路由到外接插座。这可以通过旋转小型表面贴装 (0603) 零欧姆电阻器（有时称为链接）来完成。

然后将天线 SMA 连接器卡入 Wemos Pro 迷你天线插槽。

第 5 步：焊接接头

Wemos 模块带有各种接头，但您必须根据您的要求对其进行焊接。

对于这个项目，

1. 将两个公头焊接到 Wemos D1 pro 迷你板上。

2. 将 4 针公头焊接到 BMP 280 模块。

焊接接头后，模块将如上图所示。

第 6 步：添加标题和终端

下一步是将接头焊接到穿孔板上。

1. 首先，将 Wemos 板放在穿孔板上并标记足迹。然后将两排母头焊接在标记的位置上。

2. 然后如图所示焊接一个 4 针母头。

3. 用于电池连接的焊接螺钉端子。

第 7 步：安装充电板

将一小块双面胶带贴在充电模块的背面，然后将其粘贴在穿孔板上，如图所示。在安装过程中，应注意对齐电路板，使焊接孔与穿孔的电路板孔匹配。

为太阳能电池板添加终端

在充电板的微型 USB 端口附近焊接一个螺丝端子。

您也可以在前面的步骤中焊接此端子。

第 8 步：接线图

 

 

首先，我剪下小块不同颜色的电线并剥去两端的绝缘层。

然后我根据示意图焊接电线，如上图所示。

韦莫斯-> BME 280

3.3 V – -> 输入电压

接地->接地

D1 –> SCL

D2 –> SDA

TP4056 连接

太阳能电池板终端 -> + 和 – 靠近微型 USB 端口

电池端子 -> B+ 和 B-

Wemos 的 5V 和 GND -> Out+ 和 Out-

注意：不需要连接到太阳能电池板的二极管（如图所示），因为 TP4056 模块在输入端具有内置二极管。

第 9 步：下载外壳

点击下载stl文件壳体

打印速度：40 毫米/秒

层高：0.2

填充密度：15%

挤出机温度：195℃

床温：55摄氏度

第 10 步：安装太阳能电池板和电池

将 22 AWG 红线焊接到太阳能电池板的正极端子，将黑线焊接到太阳能电池板的负极端子。

将两根电线插入外壳主体顶部的孔中。

使用强力胶固定太阳能电池板并按下一段时间以进行正确粘合。

使用热胶从内部密封孔。

然后将电池座插入外壳底部的插槽中。

第 11 步：安装天线

拧下 SMA 连接器中的螺母和垫圈。

将 SMA 连接器插入外壳中提供的孔中。见上图。

然后连同垫圈一起拧紧螺母。

现在通过与 SMA 连接器正确对齐来安装天线。

第 12 步：安装电路板

将支架安装在电路板的 4 个角上。

在外壳的 4 个插槽处涂抹强力胶。参考上图。

然后将支架与 4 个插槽对齐并放置。留一些晾干。

第 13 步：合上前盖

打印前盖后，可能与外壳主体不完全贴合。如果是这种情况，只需使用砂纸在侧面打磨即可。

将前盖滑入主体的插槽中。

要固定它，请在底部使用胶带

第 14 步：编程

要将 Wemos D1 与 Arduino 库一起使用，您必须使用支持 ESP8266 板的 Arduino IDE。如果您还没有这样做，您可以ESP8266 Board 支持安装到您的 Arduino IDE 。

以下设置更可取：

PU频率：
80MHz 160MHz

闪存大小：4M (3M SPIFFS) – 3M 文件系统大小 4M (1M SPIFFS) – 1M 文件系统大小

上传速度：921600 bps

Blynk 应用程序的 Arduino 代码：

睡眠模式 ：

ESP8266 是一款非常耗电的设备。如果您希望您的项目使用电池超过几个小时，您有两种选择：

1. 获得一个巨大的电池

2. 巧妙地让事物进入睡眠状态。

最好的选择是第二种选择。在使用深度睡眠功能之前，Wemos D0 引脚必须连接到 Reset 引脚。

更多省电选项：

Wemos D1 Mini 有一个小 LED，当电路板通电时会亮起。它消耗大量电力。因此，只需用钳子将 LED 从板上拉下即可。它将大大降低睡眠电流。

现在该设备可以使用单个锂离子电池运行很长时间。

程序代码：进入下载

第 15 步：安装 Blynk 应用程序和库

Blynk 是一款允许完全控制 Arduino、Rasberry、Intel Edison 和更多硬件的应用程序。它与 Android 和 iPhone 兼容。现在 Blynk 应用程序可免费使用。

您可以从以下链接下载该应用程序

1. 对于安卓

2. iPhone

下载应用程序后，将其安装在您的智能手机上。

然后您必须将库导入到您的 Arduino IDE。

下载图书馆

首次运行该应用程序时，您需要登录 – 输入电子邮件地址和密码。单击显示屏右上角的“+”以创建一个新项目。然后命名。

选择目标硬件“ ESP8266 ”然后点击“E-mail”将该身份验证令牌发送给自己 – 您将在代码中需要它

第 16 步：制作仪表板

仪表板由不同的小部件组成。要添加小部件，请按照以下步骤操作：

单击“创建”进入主仪表板屏幕。

接下来，再次按“+”以获取“小部件框”

然后拖动 4 个仪表。

点击图表，会弹出如上图所示的设置菜单。

您必须更改名称“温度”，选择虚拟引脚 V1，然后将范围从 0 -50 更改。同样，对其他参数执行此操作。

最后，拖动图表并重复与仪表设置相同的过程。最终的仪表板图片如上图所示。

您也可以通过单击名称右侧的圆圈图标来更改颜色。

第 17 步：将传感器数据上传到 ThingSpeak

首先，在 ThingSpeak 上创建一个帐户。

然后在您的 ThingSpeak 帐户上创建一个新频道。
了解如何创建新频道

将字段 1 填充为温度，将字段 2 填充为湿度，将字段 3 填充为压力。

在您的 ThingSpeak 帐户中选择“频道”，然后选择“我的频道”。

点击您的频道名称。

单击“API Keys”选项卡并复制“Write API Key”

打开Solar_Weather_Station_ThingSpeak代码。然后写下您的 SSID 和密码。

将“WRITE API”替换为复制的“Write API Key”。

所需库：BME280

程序代码：点击下载

第 18 步：最终测试

将设备放在阳光下，TP 4056 充电器模块上的红色 LED 将亮起。

1. Blynk 应用监控：

打开 Blynk 项目。如果一切正常，您会注意到仪表将运行，并且图表开始绘制温度数据。

2. ThingSpeak 监控：

首先，打开你的 Thingspeak Chanel。

然后转到“私人视图”选项卡或“公共视图”选项卡以查看数据图表。

希望您制作成功，成功后欢迎发帖晒图。