MeteoPlaneRadar: radar letadel a meteoradar na kulatém displeji

Co to je

Venku je verze 0.8.5: upozornění na letadlo poblíž, meteoradar při bouřce, hezčí písmo s diakritikou, ikony letadel podle typu, tři WiFi sítě a Home Assistant. Všechno v Co je nového.
Pro novinky mě sledujte na facebook, twitter, instagram, threads nebo mastodon.

MeteoPlaneRadar je samostatné WiFi zařízení s kulatým dotykovým displejem. Postavíte ho na polici vedle monitoru a mrknutím víte, co vám létá nad hlavou, jestli za chvíli začne pršet, jakou máte předpověď na dalších pár dní, za kolik se právě obchoduje elektřina a z čeho ji Česko zrovna vyrábí. K tomu hodiny s datem a počasím. Běží to na jedné desce Waveshare ESP32-S3-Touch-LCD-2.1 nebo 2.8C, nic se nepájí ani nedrátuje a programovat nemusíte: hotový firmware nahrajete z prohlížeče za pár desítek sekund a všechno ostatní pak nastavíte taky v prohlížeči.

Líbí se vám tenhle projekt? Je kompletně zdarma. Pokud ho chcete podpořit, můžete mi koupit kafe na buymeacoffee.com/chiptroncz

Obrazovky

Jedna deska, sedm obrazovek. Přepínáte je dlouhým stiskem vlevo a vpravo, nebo z prohlížeče.

Písmo si vyberete pro celý displej. Vyhlazený Inter, Poppins nebo Inter tenké, a to s českou diakritikou, takže displej píše „Předpověď“ a „října“. Kdo má rád původní pixelové písmo, může ho nechat.

Hodiny

Datum, velký čas, aktuální počasí s teplotou a srážkami, pod tím vítr.

Po obvodu běží vteřinový prstenec – vypnutý, tečky, plynulá čára nebo kometa s doznívající stopou. Barvy hodin i vteřin si nastavíte.

Počasí přichází ze stejného dotazu jako předpověď, takže hodiny nestojí ani jedno spojení navíc. Zařízení nepoužívá NTP, čas se bere z hlavičky HTTP odpovědí.

Letadla

Provoz v okolí. Barva ikony říká letovou hladinu, takže na první pohled víte, jestli něco klesá k přistání poblíž, nebo jen prolétá koridorem. Výškový limit a barvu je možné uprav podle sebe.

Letadlo, které výšku nehlásí, se kreslí šedě, ne červeně. Hladiny i barvy si můžete v prohlížeči změnit, výchozí jsou ty z tabulky.

Ikona odpovídá typu letadla. Vrtulník má rotor, kluzák dlouhá křídla, A380 je viditelně větší než Cessna. Rozdělení typů vychází ze schématu ADS-B Radar, vysvětlivky všech ikon najdete ve webovém nastavení na záložce Letadla.

Klepnutím otevřete detail: výška, rychlost, kurz, stoupání, typ letounu, registrace a odkud kam letí. Aktualizuje se živě, dokud je otevřený.

Zařízení umí hlídat nouzové squawky 7500, 7600 a 7700, filtrovat podle výšky a zeleně zvýraznit sledovaný callsign.

Mapu si natočíte podle výhledu z okna, osm poloh po 45 stupních, takže letadlo máte na displeji tam, kde ho vidíte na obloze.

Letadlo poblíž. Když se letadlo přiblíží na zadanou vzdálenost (výchozí 5 km), zařízení přepne na radar, rovnou otevře jeho detail a po zadané době (výchozí 15 s) se vrátí tam, kde bylo. Každé letadlo se ukáže jen jednou, takže stroj kroužící nad domem střídání neruší pořád dokola.

Výhled z okna. Zadáte směr okna (S, SV, V … SZ), šířku výhledu a dohled. Letadlo, které z okna opravdu vidíte, má při upozornění přednost před bližším letadlem za domem. Výseč se na radaru zakreslí tenkými čarami.

Když je služba adsb.fi přetížená, zařízení se ptá postupně méně často. Letadla ze starých dat zešednou a obrazovky se střídají dál.

Meteoradar

Posledních šest snímků po pěti minutách ve smyčce, takže vidíte, kam mrak táhne. U každého snímku je čas, po straně legenda intenzity v dBZ i mm/h. Rozsah přepínáte 25, 50, 100, 200 km a celá ČR.

Zdroje jsou tři. ČHMÚ je nad Českem nejostřejší. ČHMÚ masked je tentýž snímek, jen plnou barvou ukazuje srážky, které opravdu dopadnou na zem, a zbytek je bledší. Na otázku „bude u nás pršet?“ tak odpovídá přesněji, na sledování bouřek je lepší plný ČHMÚ. RainViewer pokrývá Evropu i svět, je ale hrubší. Legenda se přepíná spolu se zdrojem, protože každý radar má vlastní paletu, a kdo ji zná zpaměti, může si ji v prohlížeči vypnout a získat tím kus mapy.

Meteoradar jen při bouřce. Meteoradar se do automatického střídání může přidávat jen tehdy, když se blíží srážky. Výchozí je odraz aspoň 20 dBZ do 50 km, obojí jde změnit. Funguje to i s jinak vypnutou obrazovkou meteoradaru.

Názvy měst se nad světlými srážkami kreslí černě, aby v nich nezmizely.

Předpověď

Nahoře nyní a dvě tříhodinová okna popsaná časem, třeba 12-15h. Okno sečte srážky, vezme nejsilnější vítr a nejvýraznější ikonu, takže řekne něco, co jednotlivá hodina neumí.

Pod čarou dnešek a dalších šest dní i s datem. U každého řádku vektorová ikona podle kódu WMO, teplota, srážky a vítr.

Úplně dole je evropský index AQI, PM2.5 a nejsilnější pyl z olše, břízy a trav i s druhem, protože číslo bez druhu by k ničemu nebylo.

Cena elektřiny

Spotová cena z denního trhu OTE. Den je prstenec, půlnoc nahoře, ručička ukazuje na aktuální blok.

Ceny jsou čtvrthodinové, tedy v blocích, ve kterých se doopravdy obchoduje. Uprostřed svítí cena probíhající čtvrthodiny, pod ní nejlevnější a nejdražší blok dne i s časem. Klepnutí doprostřed přepne mezi dneškem a zítřkem, ceny na zítřek vycházejí kolem 14:00.

Pokud chcete výrazně ušetřit, pouštějte energeticky náročné spotřebiče, když je prstenec zelený. Pračka, myčka, bojler, nabíjení auta. Platí to ale jen tehdy, když máte spotový tarif – a to drtivá většina domácností nemá. S běžnou fixní sazbou je to zajímavé číslo, ne návod, kdy prát.

Číslo na displeji je burzovní cena, ne to, co platíte. Distribuci a marži obchodníka si doplníte na záložce Energie. Platí jen pro Česko a v korunách, mimo ČR se obrazovka sama vypne.

Výroba

Prstenec ukazuje, z čeho se právě vyrábí elektřina – jádro, uhlí, plyn, slunce, vítr, voda, biomasa. Uprostřed podíl obnovitelných zdrojů, spotřeba a saldo přeshraničních toků.

Zemi si vyberete v prohlížeči. Rozhraní pokrývá Evropu, takže obrazovka funguje i na Slovensku nebo v Rakousku, a je tam i volba pro celou Evropu.

Data se obvykle zveřejňují se zpožděním jedné až dvou hodin, výjimečně i víc. Proto je pod čísly napsaný čas vzorku. S hodinami nahoře se neshoduje a neshodovat se má.

Nastavení

Na displeji zůstalo jen to, co má smysl měnit u zařízení: jas, orientace mapy, jednotky, jazyk. A adresa, na které najdete zbytek.

Jak se to ovládá

Žádná tlačítka na obrazovce. Celé se to ovládá prstem.

Obrazovek je šest plus nastavení. Kteroukoli z těch šesti můžete v prohlížeči vypnout – pak se při přepínání přeskočí a zmizí jí tečka nahoře. Nastavení je dostupné vždycky. Obě energetické obrazovky jsou po aktualizaci vypnuté.

A nemusíte na displej vůbec sáhnout. Obrazovky i rozsah se dají přepínat z prohlížeče.

Potřebujete koupit

Jedna deska: Waveshare ESP32-S3-Touch-LCD-2.1, nebo novější 2.8C. Třeba na LaskaKit (sestavená verze) nebo na Pájeníčko (sestavená verze).

• ESP32-S3R8, 8 MB PSRAM, 16 MB flash.
• Kulatý IPS displej 480×480, řadič ST7701 přes RGB rozhraní.
• CST820 kapacitní dotyk na 2.1, GT911 na 2.8C.
• TCA9554 I/O expandér ovládající reset, CS a napájení displeje.

Displej i mikrokontrolér jsou na jedné desce. Stačí USB-C kabel.

Obě desky jsou pinově totožné a jedna binárka běží na obou. Firmware se při startu zeptá dotykového řadiče, kdo je, a podle toho zvolí inicializaci displeje. Nemusíte vybírat, který soubor nahrát.

3D tištěná krabička

Doporučený model je Pouzdro pro kulatý Waveshare 2.1″ displej s ESP32-S3. Vznikl přímo pro MeteoPlaneRadar a poslal mi ho Radek B. přes Facebook chiptron.cz – moc za něj děkuju.

Jsou v něm dvě varianty. Základní stojan (Stojan__waveshare_2_1_ESP32-S3) a verze s otvory pro USB-C kabel u obou konektorů (Stojan__waveshare_2_1_ESP32-S3+kabel) – ta se hodí, když má zařízení stát trvale napájené.

Kdyby vám nesedl, existují i další varianty od komunity: krabička od Michala Jeremenka na Thingiverse, starší model s jiným sklonem displeje (u obou je ještě potřeba vytisknout mezikus) a další model na Printables.

Koupil jsem desku a potřebuju nahrát program

Žádné Arduino IDE, žádný toolchain, žádné knihovny. Stačí prohlížeč Chrome nebo Edge nebo nejnovější FireFox, USB-C kabel a pár minut.

Stahujete soubor, který má v názvu merged. Ten obsahuje celou paměť včetně jejího rozdělení a funguje vždycky, i na desce, na které ještě nic nebylo.

1. Z GitHub releases si stáhněte MeteoPlaneRadar_vX.ino.merged.bin.
2. Připojte desku USB-C kabelem k počítači, do konektoru označeného USB.
3. Otevřete esp32flasher.chiptron.cz, vyberte ESP32-S3, vyberte stažený soubor a dejte nahrát.

Flasher běží celý v prohlížeči přes Web Serial, nic se neinstaluje. Za pár desítek sekund svítí na displeji radar.

Pak už jen WiFi. Zařízení vytvoří vlastní otevřenou síť MeteoPlaneRadar a na displeji ukáže QR kód. Naskenujete ho mobilem, vyberete svoji domácí síť, uložíte a je hotovo. Přístupový bod zůstane aktivní, dokud síť nezadáte.

Polohu zadávat nemusíte, detekuje se z IP adresy. Když ji zadáte ručně, má vždycky přednost, a to se hodí, protože poloha z IP bývá o kus vedle. V prohlížeči stačí napsat jméno města.

Téhle metodě se říká full programming. Použijte ji při prvním nahrání a vždy, když si nejste jistí nebo když něco nefunguje.

Mám starší verzi a potřebuju aktualizovat

Od 0.6.0 aktualizujete přes WiFi z prohlížeče, bez kabelu a bez počítače u desky.

Stahujete soubor, který MERGED v názvu NEMÁ. To je ten rozdíl proti prvnímu nahrání a je to jediná věc, na které se dá chybovat.

1. Z GitHub releases si stáhněte MeteoPlaneRadar_vX.ino.bin.
2. Otevřete http://meteoplaneradar.local/update. Když vám mDNS v síti nefunguje, použijte IP adresu z obrazovky Nastavení.
3. Vyberte soubor a nahrajte ho. Průběh vidíte v prohlížeči.

Displej během aktualizace zhasne, to je v pořádku. Po dokončení se sám rozsvítí.

Nastavení i uložená WiFi zůstávají. Kdyby se aktualizace nepovedla, zařízení se vrátí k původní verzi.

⚠️ Máte verzi starší než 0.4, nevíte jakou, nebo něco po aktualizaci nefunguje? Pak nahrajte firmware přes USB. Přepíše celou paměť a spraví to skoro vždycky.

Téhle metodě se říká OTA.

Nastavení v prohlížeči

Web běží trvale. Otevřete http://meteoplaneradar.local/ nebo IP adresu vypsanou v Nastavení.

Stránka je rozdělená do osmi záložek, aby se dala použít i na mobilu:

• Ovládání – přepínání obrazovek a rozsahu na dálku, stav zařízení, až tři uložené WiFi sítě.
• Poloha – ručně, nebo vyhledáním města podle jména.
• Obrazovky – co zobrazovat, automatické střídání, meteoradar jen při bouřce, zdroj meteoradaru.
• Vzhled – písmo, denní a noční jas, noční režim podle slunce, vteřinový prstenec, barvy.
• Letadla – filtry, squawky, sledovaný callsign, orientace mapy, jednotky, barvy výšek, výhled z okna, upozornění na letadlo poblíž a vysvětlivky ikon.
• Energie – přirážka k burzovní ceně a DPH, země pro obrazovku výroby.
• Home Assistant – zapnutí, adresa a hotový kousek configuration.yaml.
• Systém – heslo, aktualizace firmwaru, záloha nastavení, restart, tovární reset, zdroje dat.

Stavová stránka ukazuje IP, sílu signálu, uptime, volnou paměť, důvod posledního restartu a výsledek posledního stahování každého zdroje. Diagnostika bez sériového kabelu.

Heslo

Výchozí stav je bez hesla, takže aktualizace firmwaru, import nastavení i tovární reset jsou přístupné komukoli ve vaší síti.

Nastavit si ho můžete na záložce Systém. Ukládá se v čitelné podobě a zapomenuté jde zrušit jedině továrním resetem podržením BOOT při startu, který smaže i WiFi.

Home Assistant

⚠️ Zatím nevyzkoušeno. Formát odpovídá dokumentaci integrace RESTful, ale se skutečným Home Assistantem to zatím nikdo neověřil. Pokud něco nesedí, dejte mi vědět.

Od verze 0.8.0 vrací adresa http://meteoplaneradar.local/api/ha jeden JSON se vším, co zařízení ví: teplota, vítr, srážky, bouřka v okolí (nejsilnější odraz a vzdálenost), nejbližší letadlo (callsign, typ, výška, vzdálenost, jestli je v okně), počet letadel, cena elektřiny a podíl OZE.

Home Assistant si data sám stahuje integrací RESTful, žádné MQTT ani doplněk nepotřebujete. Ve webovém nastavení zapnete funkci na záložce Home Assistant a najdete tam hotový kousek configuration.yaml se všemi senzory ke zkopírování. Zkrácená ukázka:

rest:
  - resource: http://meteoplaneradar.local/api/ha
    scan_interval: 60
    sensor:
      - name: "MPR Teplota"
        value_template: "{{ value_json.temperature }}"
        unit_of_measurement: "°C"
      ...
    binary_sensor:
      - name: "MPR Bourka"
        value_template: "{{ 'on' if value_json.storm.active else 'off' }}"
      - name: "MPR Letadlo nablizku"
        value_template: "{{ 'on' if value_json.aircraft.alert else 'off' }}"

Dokud je Home Assistant zapnutý, běží i hlídání bouřky a letadel poblíž, aby čísla byla živá. Když jsou data o letadlech stará, dostane Home Assistant počet 0 a příznak stale.

Co je nového v 0.8.5

• Vyhlazené písmo na všech obrazovkách – Inter, Poppins, Inter tenké nebo původní pixelové. A s diakritikou: „Předpověď“, „Výška“, „října“.
• Ikony letadel podle typu. Vrtulník, kluzák, business jet, širokotrupé i čtyřmotorové letadlo poznáte na první pohled. Rozdělení podle ADS-B Radar, vysvětlivky jsou ve webovém nastavení.
• Letadlo poblíž. Když se letadlo přiblíží (výchozí 5 km), zařízení na pár sekund přepne na radar s otevřeným detailem a pak se vrátí.
• Výhled z okna. Směr okna, šířka výhledu a dohled. Letadlo, které z okna vidíte, má přednost před bližším za domem.
• Meteoradar jen při bouřce. Do střídání se přidá, jen když je do 50 km odraz aspoň 20 dBZ. Obojí jde změnit.
• ČHMÚ masked. Třetí zdroj meteoradaru, plnou barvou jen srážky, které dopadnou na zem.
• Vlastní barvy výšek letadel – tři hladiny a čtyři barvy, výchozí zůstávají původní.
• Tři WiFi sítě. Dají se zadat i mimo dosah, zařízení se připojí k té nejsilnější a při výpadku zkusí ostatní.
• Home Assistant přes integraci RESTful, s hotovým YAML na webu. Zatím nevyzkoušeno.
• Šetrnější k přetíženému API letadel. Postupně delší pauza, stará letadla zešednou a střídání obrazovek se nezastaví.
• Opravy: čitelné názvy měst nad srážkami, správné hodnoty v legendě meteoradaru ČHMÚ a obrazovka Výroba už nezůstane na „Načítám“, když se data zpozdí.
• Všechna nová nastavení přežijí restart a jsou v exportu i importu nastavení.

Starší novinky

• Cena elektřiny. Nová obrazovka se spotovou cenou z denního trhu OTE na ciferníku, po čtvrthodinách, dnes i zítra.
• Výroba. Druhá nová obrazovka: z čeho se právě vyrábí elektřina, podíl OZE, spotřeba a saldo přeshraničních toků.
• Kterákoli evropská země pro výrobu, nebo souhrn za celou Evropu.
• Předpověď ukazuje víc. Místo šesti hodin a tří dnů teď nyní, dvě tříhodinová okna popsaná časem a dnešek plus dalších šest dní.
• Čas se řídí polohou včetně letního času, takže deska odvezená do Ameriky ukazuje místní čas.
• Na displeji je °C místo degC.
• Záložka Energie v prohlížeči s přirážkou k burzovní ceně a DPH, aby číslo na displeji sedělo s vaším ceníkem.
• Zdroje dat na záložce Systém – seznam všech služeb i s odkazy.

• Podpora desky Waveshare 2.8C, jedna binárka běží na 2.1 i na 2.8C.
• Nastavení v prohlížeči trvale na meteoplaneradar.local, včetně vyhledání města podle jména.
• Obrazovka hodin s velkým časem, počasím a vteřinovým prstencem.
• Obrazovka předpovědi s ovzduším a pylem.
• RainViewer jako druhý zdroj meteoradaru, takže radar funguje i mimo Česko.
• Noční režim podle východu a západu slunce, denní a noční jas zvlášť.
• Vypínání obrazovek a jejich automatické střídání.
• Angličtina na displeji, na webu i v úvodním portálu.
• Upozornění na nouzové squawky, filtry výšky a sledovaný callsign.
• Aktualizace firmwaru na běžné adrese zařízení, bez zvláštní WiFi sítě.
• Trasa letu se ověřuje proti poloze letadla, takže k letadlu nad Prahou nenaskočí cizí trasa.
• Projekt je celý MIT, odpadla poslední copyleftová závislost.
• Odkud a kam letadlo letí v detailu, včetně registrace a typu letounu.
• Podrobná evropská mapa s detailnější Českou republikou.
• Orientace mapy podle výhledu a české popisky na displeji.

A to díky vám. Vaše nápady, nahlášené chyby, forky. Mockrát všem děkuji.

Pro vývojáře

Tahle část je jen pro ty, kdo si projekt překládají v Arduino IDE. Pokud jste nahráli hotový BIN, klidně ji přeskočte.

PSRAM musí být nastavená na OPI PSRAM, jinak displej zůstane černý bez jakéhokoliv jiného příznaku. Dál povolte CDC on Boot a vyberte Flash Size 16 MB.

Partition Scheme nastavte na „Custom“ – použije se přiložený partitions.csv se dvěma aplikačními oblastmi, aby bylo kam nahrát bezdrátovou aktualizaci. Po překladu zkontrolujte v logu, že se hlásí of 6291456 bytes.

Deska esp32 od Espressifu ve verzi 3.x, vydání se překládá s 3.3.10. Knihovny z Library Manageru: GFX Library for Arduino 1.5.3 a novější (vydání s 1.6.9), PNGdec 1.1.4 a novější (vydání s 1.1.7) a ArduinoJson v7. QRCode i vyhlazená písma jsou přibalené v projektu.

Odkud data pocházejí

Radar letadel a Meteoradar RainViewer fungují kdekoliv, mapový podklad pokrývá EU-27 plus Británii, Švýcarsko a Norsko. Cena elektřiny je jen česká, zdroj jiný trh neobsluhuje. Výroba funguje v celé Evropě.

Ceny z burzy berte jako informaci, ne jako podklad k obchodování. Poskytovatel nedává žádnou záruku spolehlivosti, dostupnosti ani správnosti.

Kód a licence

GitHub repozitář: github.com/petus/MeteoPlaneRadar

Firmware je pod licencí MIT. Můžete ho používat, měnit i šířit dál.

Podrobnosti jsou v LICENSE.txt. Projekt vznikl s pomocí Claude AI.

Na data se MIT nevztahuje. Mapový podklad je odvozený z Natural Earth (hranice států, public domain) a GeoNames (města, licence CC BY 4.0). Data o výrobě elektřiny jsou z Energy-Charts.info (Fraunhofer ISE) také pod CC BY 4.0.

Uvedení zdroje vyžadují GeoNames, ČHMÚ, RainViewer, Open-Meteo i Energy-Charts, RainViewer a ADS-B Radar k tomu chtějí odkaz zpět. Proto je od 0.7.0 na záložce Systém seznam všech zdrojů i s odkazy. Na displeji 480 × 480 na čitelný řádek s URL místo není. Ve forku ten panel nemažte, nahraďte ho.

Nad rámec licence jedna prosba: pokud na tom budete stavět, nechte na obrazovce nastavení řádek chiptron.cz ve stejné velikosti a barvě. Nic vás to nestojí a pro mě to něco znamená.

Poznámka: jedná se o hobby projekt. Nijak neručím za funkčnost projektu v budoucnu – dělám to proto, že mě to baví.

Inspirace

Tento projekt nevznikl z ničeho. Navazuje na tři existující:

• MatixYo/ESP32-Plane-Radar – původní radar letadel a zdroj adsb.fi
• Selbyl/ESP32-S30Touch-LCD-2.1_Plane-Radar – port na Waveshare 480×480
• mylms/ESP-MeteoRadar – ČHMÚ srážkový meteoradar

K nim přibyl čtvrtý. CooLajz/waveshare-hodiny není fork MeteoPlaneRadaru, ale samostatný projekt na stejné desce – český Home Assistant dashboard postavený nad LVGL.
Zaujal mě natolik, že jsem si z něj vypůjčil hned několik nápadů: obrazovku hodin, vteřinový prstenec, noční režim podle slunce a webovou konfiguraci.

Komunitní forky

Waveshare multi-mode firmware

Michal na github zveřejnil svou verzi MeteoPlaneRadaru, kterou zkombinoval s hodinami od Ondřeje.

Fork pro BigTreeTech Knomi V1

Vilém Kužel poslal svoje repo pro desku BigTreeTech Knomi V1 – ESP32 classic a kulatý 1.28″ 240×240 GC9A01 přes SPI.

github.com/Vilda007/MeteoPlaneRadar

Fork od OK1CDJ: APRS a PlatformIO

Ondra OK1CDJ si vzal MeteoPlaneRadar 0.5.5 a pořádně ho vylepšil. A pak se to otočilo: jeho verze byla předlohou pro moji 0.6.0.

RainViewer, obrazovku předpovědi, vypínání obrazovek, jejich automatické střídání i angličtinu jsem přidal právě podle něj. Takže věci, které byly ještě nedávno „navíc u Ondry“, jsou dneska v obou verzích.

Co zůstává jen u něj:

• APRS stanice (aprs.fi) – mapová obrazovka s polohou jedné nastavené stanice, mapa vycentrovaná na ni, rozsah měníte přejetím prstem. Dole barevně stáří poslední pozice, u pohyblivých stanic rychlost a kurz. Klepnutím detail se vzdáleností a směrem od vás. Potřebuje volací znak a bezplatný API klíč z aprs.fi (My Account → API key). Tuhle obrazovku jsem do své verze nepřebíral.
• PlatformIO a CI build – pro ty, kdo si firmware překládají sami. pio run a je to.

GitHub: github.com/ok1cdj/MeteoPlaneRadar (český i anglický README). Další Ondrovy věci najdete na apps.ok1cdj.com.

Za APRS obrazovku, za konverzi na PlatformIO i za inspiraci Ondrovi moc děkuju.

Poslali jste mi přes WhatsApp