• Petus
• March 10 2019
• ESP32, ESP8266, NodeMCU , Wemos, RTLDuino...
• 9210x Přečteno

Původně zamýšlená deska Meteostanice MeteoV2 WiFi, která byla původně vymyšlena jako náhrada za nepřesný okenní teploměr za dvacet korun se díky připomínkám uživatelů upravil do univerzální podoby.
Díky poslední verzi desky Meteo v3 můžete jednoduše připojit I2C displej, I2C čidla, 1-wire čidla teploty nebo ovládat další zařízení pomocí vstupně/výstupních vývodů ke kterým připojíte například relé.

Video o MeteoV3 najdete na konci článku.
Jak zapojit čidla teploty a vlhkosti Si7021 a DS18B20 při bateriovém napájení se dozvíte ve videu na konci článku.

Univerzální desku s konektory, rezistory, kondenzátory a dalšími komponentami můžete zakoupit na kitman.cz za 388 Kč http://kitman.eprodavac.cz/meteostanice-chiptron-meteov3-x-wifi-91/

Dokumentace, soubory a vzorové příklady jsou k dispozici na https://github.com/petus/Meteo-v3-ESP8266



Vlastnosti Meteo v3.x
*Rozdíl oproti MeteoV2
Napájecí napětí 3.8 až 16V - stabilizátor LF33
WiFi modul s ESP8266 - ESP12E, ESP07 a ESP08
4x 4pinový hřebínek pro připojení I2C čidel
Analogový vstup s odporovým děličem (0 - 1000 mV)
Programování skrze USB-UART převodník
* Přidán 2x3 pinový hřebínek určený pro 1-wire sběrnici s externím rezistorem na Data
* Přidán 2x3 pinový hřebínek pro dva GPIO - GPIO12 (IO1; IO12) a GPIO14 (IO2; IO14)
* Upraven pinout pinového hřebínku pro programování desky, kompatibilní s tímto USB-UART převodníkem
* Upraven pinout pinových hřebínků pro I2C čidla, kompatibilní nejen s těmito čidly
* Napájení skrze souosý konektor namísto microUSB
* Pomocí pájecích mostů vyberete napájení - 3.3V nebo s využitím stabilizátoru se vstupním napětím 3.8 až 16V
** Dvoupinový hřebínek za souosým konektor pro připojení dalších zařízení a rozšiřujících desek (rozdíl MeteoV3.1 oproti MeteoV3.0)
** Přidání více popisků ke konektorům (rozdíl MeteoV3.1 oproti MeteoV3.0)



Tento projekt Meteo v3 už není jenom deskou určenou pro meteostanici. Díky vhodnějšímu napájení (souosý konektor) jednoduše připojíte baterii nebo solární článek. Stačí přepájet pájecí most - JP2 pro přímé napájení modulu 3.3V, JP3 pro napájení od 3.8 až 16V.

Konektor pro připojení USB-UART převodníku byl upraven a doplněn o 5V napájení. Konektor je kompatibilní s tímto modulem.
Modul je přímo napájen z modulu pomocí 5V výstupu. V případě programování odpojte napájení ze souosého konekoru.
Pokud chcete nahrát program, odpojte souosý konektor!

Na desku byl přidán i 2x3 pinový hřebínek určený pro připojení čidel s 1-wire sběrnicí. U 1-wire konektoru je připojen i rezistor s hodnotou 4k7. Datový vodič DATA je připojen na GPIO0 ESP8266.

Zapojení I2C sběrnice bylo upraveno tak, aby pinout byl kompatibilní s těmito čidly. Pokud použijete jiná čidla, připojte je přes kabel a přehoďte zapojení.



Programování Meteo v3

Používate-li vývojové studio Arduino IDE, stačí pouze vložit odkaz na knihovnu do Správce desek v nastavení.
Soubor -> Vlastnosti -> v položce Správce dalších desek URL vložte následující odkaz
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Poté stačí nainstalovat v Manažéru desek
Nástroje -> Vývojová deska -> Manažér desek a do vyhledávacího pole zadejte ESP8266



A nakonec v záložce nástroje vyberete desku NodeMCU

Pokud chcete nahrát program, odpojte souosý konektor!

Připojte USB-UART převodník:
5V - 3.8 - 16V
GND - GND
RX - TX
TX - RX
DTR - RESET

Pro programování v Arduino IDE nebo podobných nástrojích, při nahrávání zmáčkněte tlačítko FLASH. Tím aktivujete nahrávání. Tlačítko pusťte v momentu, kdy uvidíte v terminálu vývojového nástroje (např. Arduino IDE) "Nahrávání" nebo "Uploading".
Místo tlačítka také můžete zkratovat DATA (GPIO0) na 1-wire sběrnici s GND. Po nahrání odpojte.






Napájení Meteo v3
Napájení univerzální desky může být buď pomocí 5V výstupu z USB-UART převodníku nebo skrze souosý konektor.
Pomocí pájecích mostů vyberete napájecí napětí desky.
Před stabilizátorem se nachází i dvoupinový header, který je připojen na vstupní napětí stabilizátoru. Můžete jej využít jako vstup nebo naopak výstup k napájení dalších přistrojů a rozšiřující desky.



Při zkratování JP2 je maximální napětí 3.6V, doporučené 3.3V.
Při zkratování JP3 může být vstupní napětí od 3.8V až do 16V.
Minimální napětí je dáno výstupním napětím + úbytkem na stabilizátoru, to znamená 3.3V + 0.5V = 3.8V.



Vstupně/výstupní vývody - GPIO
Nová revize desky obsahuje dva vstupně/výstupní vývody, které jsou na desce označeny jako IO12 (MeteoV3.0 IO1) a IO14 (MeteoV3.0 IO2). IO12 je připojen k GPIO12 a IO14 k GPIO14. Vývody nejsou nijak cháněny. Pokud chcete spínat vývodem relé, doporučuji jej spínat přes tranzistor.
Oba piny jsou na jednom pinovém hřebínku spolu s GND a napájením 3.3V.



1-wire sběrnice
Popularita čidel se sběrnicí 1-wire je mezi bastlíři velká. Nejpopulárnější je zřejmě DS18B20 - teplotní čidlo.
Čidlo může být napájeno dvěma způsoby - klasickým napájením nebo parazitním. Pro parazitní napájení je připraven rezistor R4 s hodnotou 4k7, který je připojen z 3.3V na DATA.



I2C sběrnice
Pro připojení čidel nebo displejů se sběrnicí I2C slouží čtyřpinový pinový hřebínek. Tyto konektory jsou čtyři pro připojení více čidel. Sběrnici však můžete dále větvit pokud dodržíte maximální kapacitu vedení 400pF (I2C standard).
Hodiny (Clock) jsou připojeny k GPIO5, Data jsou připojeny k GPIO4.
Ke Clock i Data mohou být zapájeny externí pull-up rezistory - dle seznamu součástek R8 a R9 s hodnotou 4k7, dle I2C standardu můžete hodnotu rezistorů snížit až na 3k3.



Analogový vstup
ESP8266 obsahuje pouze jeden analogově digitální převodník. Maximální vstupní napětí je 1000mV. Pro možnost připojení analogových čidel s vyšším výstupním napětím je připraven odporový dělič, který sníží vstupní napětí.
Pro osazení děliče volte velmi přesné rezistory, tím docílíte nižší chyby výpočtu původní hodnoty.

Pro výpočet použijte vzorec níže


Více informací o principu odporového děliče najdete na tomto odkaze.

Pokud potřebujete více vstupů, můžete využít externí analogově-digitální převodník s sběrnicí I2C



Režimy pro nízky odběr ESP8266
V případě, kdy chcete ušetřit energii z baterie, můžete využít několik režimů nízké spotřeby. V případě toho nejhlubšího (deepSleep) musíte ESP8266 probudit pomocí resetu.
V tomto připadě pak zkratujte propojku SJ1, tím docílíte propojení GPIO16 a RESET a při probuzení je modul automaticky probuzen.

Zapojení a pájení

Schéma:






Rozpis součástek:


Vzorové příklady
Na github projektu se nachází několik vzorových příkladů.
Od blikání věstavěné LED, přes blikání na GPIO 12 a 14 (IO1 MeteoV3.0; IO12 a IO2MeteoV3.0; IO14), PIR čidlo na GPIO12 (IO1 MeteoV3.0; IO12), DS18B20 a 1-wire sběrnice, I2C sběrnice a Si7021 a BMP180, připojení OLED, odesílání teploty a vlhkosti na temp.cz.
Vzorové příklady jsou přidávány a samozřejmě můžete přidat i vaše vlastní.

Spotřeba při napájení z LiPol
Během testování Meteo V3.1 jsem vyzkoušel i napájení z LiPol akumulátoru. Akumulátor jsem připojil přes souosý konektor.
Kapacita baterie byla 850 mAh a při změření a odesíláním teploty každých 5 minut vydržela Meteo V3.1 fungovat po dobu 46 dní.
K Meteo V3.1 bylo připojeno pouze čidlo teploty DS18B20. Využit byl také režim nejhlubšího spánku.
Při kapacitě baterie 850 mAh a funkčnosti 46 dnů je průměrná spotřeba pouhých 770 uA (při probuzení, změření teploty a odesílání dat skrze WiFi 1x za 5 minut).

Největších odběr během spánku měl stabilizátor LF33, který má odběr typicky 500 uA.
Vlastní spotřeba LF33 v závislosti na vstupním napětí.
4 V - 513 uA
6 V - 522 uA
8 V - 530 uA
10 V - 548 uA
12 V - 556 uA
14 V - 565 uA
16 V - 572 uA

Pokud zvolíte přímý vstup 3.3V pro napájení desky (obejdete stabilizátor LF33 s vlastním odběrem 500 uA), trojnásobně prodloužíte funkčnost desky (v případě měření a odesílání teplot 1x 5 minut)

Univerzální desku s konektory, rezistory, kondenzátory a dalšími komponentami můžete zakoupit na kitman.cz za 388 Kč http://kitman.eprodavac.cz/meteostanice-chiptron-meteov3-x-wifi-91/

Komentované představení desky


Praktické použití s Si7021 a DS18B20