技术丨DIY小型室外气象站，实时监测气象情况

　　今天给大家分享一个智能气象站的设计。通过这个项目，可以锻炼项目实战能力，以及学会各种传感器的用法，无线通信等多方面技术，小白或新手可以一试。
　　项目概述及组成
　　智能气象站可以测量温度、湿度、气压、风速和风向，以及降雨量。所有数据都由ESP32收集，并通过WIFI发送到移动应用程序。在应用程序或网页上，我们可以看到来自气象站的实时数据和图表，例如温度，每天的最小值和最大值，以及压力图，我们可以用来制作粗略的天气预报。
　　要建造这个气象站，需要下面这些主要元器件：ESP32板，带外置无线天线microUSB数据线DHT22温湿度传感器BMP180压力传感器各种电线电缆5V至3。3V电平转换器6个霍尔效应传感器
　　此外，要将项目连接到应用程序，需要在树莓派或计算机上运行家庭助理。如果没有家庭助理，可以将气象站连接到Blynk，但需要为其编写代码。
　　设置温度传感器
　　为了测量温度和湿度，将使用DHT22传感器。将传感器焊接到洞洞板上，在3。3V和信号引脚之间有一个连接器和一个上拉电阻。把传感器放在Stevenson屏幕里。Stevenson屏幕保护传感器免受阳光直射和雨水的影响，同时允许空气通过，因此可以获得更准确的温度读数。
　　为了构建它，用3D打印了所有零件，并用两根螺纹杆将它们连接起来。把洞洞板板和传感器粘在Stevenson屏幕内，然后在下面放了一个支架，将传感器固定起来。
　　制作风向标
　　风向标可以检测风来自哪个方向。同样对于这个风向标，不得不用3D打印机制作一些零件。风向标的背面有这个箭头形的部件，前面的尖端有一个螺栓平衡它的重量。旗帜可以用放在底座上的滚珠轴承自由旋转。为了检测风的4个基点（北、东、南、西），将使用4个霍尔效应传感器，它们是磁传感器，当磁铁接近时会激活。
　　我的想法是放置霍尔传感器，下面这张照片所示，磁铁旋转并激活旗帜转向的基点的传感器。对于中间点，例如东北，两个相应的传感器（北和东）将被激活。我将磁性传感器放置在风向标的底部，升高约1厘米，以使它们远离可以吸引磁铁的金属螺栓。在上部，粘上了磁铁，可以自由旋转。这件作品还具有保护传感器免受雨淋的功能。我将实际的风向标插入螺纹杆上，并用自锁螺母固定。
　　每个霍尔传感器都有3根电线，设计几个小的LED，通过LED可以查看传感器是否正常工作。然后将四块板焊接到洞洞板上。
　　然后通过一根网线将GND和5V连接到传感器，将四个信号引脚连接到主板，最后把四个传感器的板放在这个3D打印的盒子里。
　　制作风速监测仪
　　下一步是风速计的制作。风速计由底座和旋转部分组成。对于旋转部分，杯子和中心件分别印刷并用3个螺钉组装。在风速计内部，底座上有一个磁性霍尔传感器，旋转部分有一个磁铁。传感器在每转一圈时都会发出一个脉冲。根据每分钟的转数，可以计算出风速，但目前我不知道我必须用什么数字将每分钟的转数乘以kmh。如果有人知道如何计算它，请在下面的评论中写下这来。根据在网上发现的，一个粗略（可能是错误的）估计是将每分钟转速乘以0。18。
　　制作雨量计
　　最后是雨量计。这也使用磁传感器，并且传感器状态的每次变化都意味着一定量的水已经通过，雨量以毫米为单位。
　　铝制框架制作
　　为了更容易地将气象站安装在其最终搭配中，将各种传感器放在一个结构上。为了做到这一点，使用了矩形铝型材。在中间，固定了雨量计，在两侧放了风速计和风向标。为了支撑所有东西，又切了两块铝型材。在它们的一侧，做了一个漂亮的大孔，这可以固定它们而不会让螺栓伸出下面。在螺栓连接所有开关后，这就是结果。此步骤是可选的，如果需要，可以将单个传感器安装在已有的结构上，例如屋顶的侧面。
　　电路部分设计及压力传感器
　　电路连接如下所示：
　　现在我们有了所有的电子设备，并将它们放置在接线盒中。
　　差点忘记了还有大气压力传感器，即BMP180。把它放在盒子里，为了让空气通过，在下面做了这个网格。该传感器通过I2C进行通信，因此它需要两根电线才能连接到ESP32。
　　温度传感器只有一根信号线，直接连接到ESP32的引脚。问题在于风速计、雨量计和风向标的霍尔传感器，它们的工作电压为5V，而ESP32的工作电压为3。3V。因此，要将信号从5V转换为3。3V，可以使用一些电平转换器。为了使一切更整洁，我将它们焊接到洞洞板上。在开发板和ESP32之间建立连接，使用了JST连接器，它比经典跳线更坚固。最后，将GND，5V和3。3V的电线连接在一起，并用电缆扎带整理电线。
　　连接到家庭助理
　　气象站将连接到家庭助理，家庭助理是一种本地服务器，用于控制我们家中的各种家庭自动化设备。家庭助理可以在RaspberryPi或虚拟机上的计算机上运行。为了将气象站连接到家庭助理，将使用ESPhome，它允许将ESP32连接到家庭助理。设置完所有内容后，可以从网页或应用程序中实时查看气象站数据。此外，数据被记录下来，还可以看到长期趋势的图表。
　　操作步骤：
　　1）在树莓派或带有虚拟机的计算机上安装家庭助理（在线有许多针对不同系统的教程）
　　2）从官方附加组件商店，安装ESPhome
　　3）在ESPhome中添加新设备，选择ESP32
　　4）在ESPhome代码的空间中，将以下代码粘贴在ESPhome提供的代码之后，并在需要的地方插入wifissid和密码
　　代码内容（上下滑动查看）
　　i2c：
　　sda：21
　　scl：22
　　scan：true
　　id：busa
　　sensor：
　　platform：dht
　　pin：4
　　temperature：
　　name：Temperaturaesterna
　　humidity：
　　name：Umiditesterna
　　updateinterval：10s
　　platform：pulsecounter
　　pin：23
　　countmode：
　　risingedge：INCREMENT
　　fallingedge：INCREMENT
　　unitofmeasurement：mm
　　name：Pioggiaistantanea
　　filters：
　　multiply：0。173
　　total：
　　unitofmeasurement：mm
　　name：Pioggia
　　accuracydecimals：3
　　filters：
　　multiply：0。173
　　updateinterval：5s
　　platform：bmp085
　　temperature：
　　name：Temperaturacentralina
　　pressure：
　　name：Pressioneesterna
　　updateinterval：10s
　　platform：pulsecounter
　　pin：19
　　unitofmeasurement：Kmh
　　name：Velocitdelvento
　　filters：
　　multiply：0。18
　　updateinterval：5s
　　platform：uptime
　　name：Uptime
　　binarysensor：
　　platform：gpio
　　pin：33
　　name：VentodirezioneNORD
　　platform：gpio
　　pin：25
　　name：VentodirezioneOVEST
　　platform：gpio
　　pin：26
　　name：VentodirezioneSUD
　　platform：gpio
　　pin：27
　　name：VentodirezioneEST
　　5）单击安装并插入计算机，然后使用微型USB电缆将ESP32连接到计算机
　　6）按照屏幕上的说明在ESP32上安装代码
　　关于风向标配置，风向标分别以二进制传感器（开或关）的形式给出四个传感器的状态。要将这四个值转换为更易读的格式（例如北或西南），我们必须在家庭助理中创建自定义传感器。有一些代码，但它非常有道理。
　　要创建自定义传感器，我们必须编辑configuration。yaml。为此，我们需要安装文件编辑器插件，将以下代码粘贴到传感器下：
　　代码内容（上下滑动查看）
　　sensor：
　　platform：template
　　sensors：
　　direzionevento：
　　friendlyname：Winddirection
　　valuetemplate：
　　｛ifstates（binarysensor。ventodirezioneovest）offandstates（binarysensor。ventodirezionenord）off｝
　　NORTHWEST
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezioneest）off
　　andstates（binarysensor。ventodirezionenord）off｝
　　NORTHEAST
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezioneovest）offandstates（binarysensor。ventodirezionesud）off｝
　　SOUTHWEST
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezioneest）offandstates（binarysensor。ventodirezionesud）off｝
　　SOUTHEAST
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezionenord）off｝
　　NORTH
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezioneest）off｝
　　EAST
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezionesud）off｝
　　SOUTH
　　｛elifstates（binarysensor。ventodirezioneovest）off｝
　　WEST
　　｛endif｝
　　然后，检查配置以及它是否有效重新启动家庭助理。
　　关于雨量计配置：雨量计通过ESPhome发送总降雨量，每一步都会增加。如果ESP32重新启动，此值将变为零。因此，要获得一个只能增加的值并在经过一定时间后重置，我们可以使用由家庭助理提供的电表。有了它，我们可以在仪表板中显示总降雨量，当天的降雨量等等。
　　仪表板
　　一旦气象站最终上线，我们可以创建自定义仪表板来显示传感器读数和图表。对于图形，建议使用迷你图形卡集成，可以通过家庭助理社区商店安装。如果想获得仪表板的想法，可以在顶部找到我的仪表板的屏幕截图。下面我上传了仪表板的代码文件，如果您想通过文本编辑器对其进行编辑。
　　要记录数据，可以在家庭助理中配置数据库（记录器集成）。要通过智能手机查看数据，可以下载家庭助理应用程序APP。要从本地网络外部进行连接，我使用的是NabuCasa云，这是最简单的解决方案，但不是免费的。还有其他解决方案，但它们并不完全安全。
　　好了，以上就是ESP32气象站的制作全过程，感兴趣的同学快动手自己制作一个吧