Ethernet метеостанция

Было написано множество статей на тему вариаций погодных станций на платформе Arduino. Вывод данных везде был различен. Позвольте представить мою вариацию, с выводом данных через Ethernet.

Итоговое фото сборки:

Ethernet метеостанция

Компонетны:

  • Arduino Uno r.3

Ethernet метеостанция

  • Ethernet Shield W5100

Ethernet метеостанция

  • Prototype Shield

Ethernet метеостанция

  • Датчик температуры и влажности DHT-22;

Ethernet метеостанция

Датчики DHT-22 бывают в различных исполнениях, мне попался датчик уже готовый к подключению, с подтягивающим резистором:

Ethernet метеостанция

  • Датчик давления BMP085

Ethernet метеостанция
Данный датчик встречается в различных исполнениях, необходимо смотреть распиновку и наличие подтягивающих резисторов для подключения:

Ethernet метеостанция

Итоговые компоненты схемы:

Ethernet метеостанция

Задачи:

Основной задачей была реализация вывода данных о температуре, влажности и давлении в домашнюю сеть, так же в ходе разработки и прототипирования была реализована побочная задача управления нагрузкой через сеть.
Реализована возможность управления любой нагрузкой через WEB-интерфейс.

Образно алгоритм работы устройства выглядит так:

  • Задаем на Ethernet Shield MAC-адрес, ip-адрес и маску под сети;
  • Задаем PIN для управления нагрузкой;
  • Получаем данные с датчиков;
  • Производим необходимые преобразования ( в данном случае имеется ввиду преобразование давления);
  • Формируем WEB-страницу;
  • Выводим значения с датчиков и состояние PIN нагрузки на страницу.

Далее привожу код, он содержит множество комментариев и думаю внесет ясность в то что делаем.

Код скетча:

Код скетча:// ========================Задаем необходимые библиотеки==========
#include <SPI.h>
#include <String.h>
#include <Ethernet.h>
#include "DHT.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_BMP085.h"
// ===============================================================
// ========================Задаем данные сети======================
byte mac[] = { 0xCA, 0xAF, 0x78, 0x1C, 0x13, 0x77 }; //mac — адрес ethernet shielda
byte ip[] = { 192, 168, 1, 33 }; // ip адрес ethernet shielda
byte subnet[] = { 255, 255, 255, 0 }; //маска подсети
EthernetServer server(80); //порт сервера
int ledPin = 4; // указываем что светодиод будет управляться через 4 Pin
String readString = String(30); //string for fetching data from address
boolean LEDON = false; //изначальный статус светодиода — выключен
// ===============================================================
#define DHTPIN 3 // пин для датчика DHT22
const unsigned char OSS = 0; // Oversampling Setting
// ===============================================================
// ========================ТИП ДАТЧИКА DHT=======================
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// ==============================================================
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
Adafruit_BMP085 bmp;
// ========================СТАРТУЕМ=============================
// ========================Управляем св.диодом на 4-м пине==========
void setup(){
//запускаем Ethernet
Ethernet.begin(mac, ip, subnet);
//устанавливаем pin 4 на выход
pinMode(ledPin, OUTPUT);
//enable serial datada print
Serial.begin(9600);
Serial.println("Port Test!"); // Тестовые строки для отображения в мониторе порта
Serial.println("GO!");// Тестовые строки для отображения в мониторе порта
dht.begin();
bmp.begin();
}
// ==============================================================
void loop(){
// ========================ДАТЧИКИ=============================
float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature();
float tdpa = bmp.readTemperature();
float Pa0 = (bmp.readPressure());
float Pa = (bmp.readPressure()/133.33);// переводим в мм.рт.ст.
float Pa2 = (bmp.readPressure()/3386.582);// переводим в дм.рт.ст.
if (isnan(t) || isnan(h)) {
Serial.println("Failed to read from DHT");
} else {
Serial.print("H=: ");
Serial.print(h);
Serial.print(" %t");
Serial.print("Temp.=: ");
Serial.print(t);
Serial.println(" *C");
Serial.print("Temp.dat.BMP = ");
Serial.print(tdpa);
Serial.println(" *C");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(Pa);
Serial.println(" mm.");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(Pa2);
Serial.println(" in Hg");
// ==============================================================
// =============Создаем клиентское соединение====================
EthernetClient client = server.available();
if (client) {
while (client.connected()) {
if (client.available()) {
char c = client.read();
//read char by char HTTP request
if (readString.length() < 30) {
//store characters to string
readString.concat( c); }
//output chars to serial port
Serial.print( c);
//if HTTP request has ended
if (c == ‘n’) {
//Проверяем включили ли светодиод?
//Level=1 — включен
//Level=0 — выключен
if(readString.indexOf("Level=1") >=0) {
//Включаем светодиод
digitalWrite(ledPin, HIGH); // set the LED on
LEDON = true;
}else{
//Выключаем светодиод
digitalWrite(ledPin, LOW); // set the LED OFF
LEDON = false;
}
// =============Формируем HTML-страницу==========================
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println();
client.println("<head> ");
client.println("<meta http-equiv=’Content-Type’ content=’text/html; charset=utf-8′ /> ");
client.println("<title> :: Упр.Arduino:: V1.1</title>");
client.println("</head> ");
client.println("<body");
client.println("<hr />");
client.println("<h1> ::Упр.Arduino:: </h1>");
if (LEDON){
client.println("<form method=get name=LED><input type=radio name=Level value=1 CHECKED>Включить<input type=radio name=Level value=0>Выключить<input type=submit value=OK></form>");
client.println("<font size=’5′>LED-статус: ");
client.println("<font size=’5′>Вкл.");
}else{
client.println("<form method=get name=LED><input type=radio name=Level value=1>Включить<input type=radio name=Level value=0 CHECKED>Выключить<input type=submit value=OK></form>");
client.println("<font size=’5′>LED-статус: ");
client.println("<font size=’5′>Выкл");
}
//==============Вывод значений на web-страницу======================
client.println("<hr />");//линия=====================================
client.println("Tемпература = "); //Температура с DHT 22
client.println(t);
client.println(" *C");
client.println("<br> "); //перенос на след. строчку
client.println("Влажность = "); //Влажность с DHT 22
client.println(h);
client.println(" %t");
client.println("<br> "); //перенос на след. строчку
client.println("<hr />");//линия=====================================
client.println("Давление = "); //давление с BMP 085
client.println(Pa);
client.println(" mm.рт.ст.");
client.println("<br> "); //перенос на след. строчку
client.println("<hr />"); //линия=====================================
client.println("Давление = "); //давление с BMP 085
client.println(Pa2);
client.println(" in Hg");
client.println("<br> "); //перенос на след. строчку
client.println("<hr />"); //линия=====================================
client.println("Tемпература внутреняя = ");//температура с BMP 085
client.println(tdpa);
client.println(" *C");
client.println("<br> "); //перенос на след. строчку
client.println("<hr />"); //линия=====================================
//==============================================================
client.println("</body></html>");
//очищаем строку для следующего считывания
//==============Останавливаем web-client===========================
readString="";
client.stop();
//==============================================================
}
}
}
}
}
}

Web-интерфейс выглядит следующим образом:

Ethernet метеостанция

Интерфейс был сделан пока что только для получения данных и отладки, но в дальнейшем он будет модернизирован.
Вывод данных о давлении был целенаправленно сделан в двух значениях, таких как мм.рт.ст. и дюймы рт.ст…
По причине наличия, как эталонного датчика, часов с барометром в дюймах рт.столба.

Схема устройства:

Схема устройства:Ethernet метеостанция

Стоимость устройства:

  • Arduino Compatible UNO Rev3 = USD$ 15.20
  • Ethernet W5100 Shield Network Expansion Board w/ Micro SD Card Slot for Arduino = USD$ 25.30
  • DHT22 2302 Digital Temperature Humidity Sensor = USD$ 10.90
  • BMP085 Barometric Pressure / Height Sensor Module for Arduino – Blue = USD$ 10.30
  • NT-R02BM 250~450MHz OOK/ASK Receiver Module (DC 5.0V) = USD$ 4.20

ИТОГО: USD$ 65.9

Предвижу сразу, что многие скажут что это дорого, но для меня роль играл сам факт реализации, а не цена.

Скетч и схема устройства:

LAN_Weather.rar

Дальнейшие планы:

  • В дальнейшем планируется доработка данной схемы RF-приемником и стандартным датчиком для измерения температуры и влажности Oregon THGN132N. Такие эксперименты уже описывались.
  • Так же в наличии имеется роутер типа ASUS RT-N16, на котором есть утилита RRDTool. Планируется получение данных со станции и построение графиков при помощи данной утилиты.

Фото на планы далее…Приемник на 433 МГц, можно использовать любой совместимый.
Ethernet метеостанция
Радиодатчик температуры и влажности Oregon THGN132N на 433 Мгц
Ethernet метеостанция
Радиодатчик температуры и влажности Oregon THGN132N на 433 Мгц
Ethernet метеостанция

Продолжение:

Ethernet погодная станция 2 – Продолжение…

Ссылки по теме:

Arduino на Хабре
Arduino&Oregon на Хабре
Колдуем метеостанцию…
Содержание данных передаваемых датчиком Oregon
Описание протокола Oregon
Разбор протокола Oregon