ТЕМА: Домашняя метеостанция с радиоканалом, BME280 и грозоотметчик.

И снова, здравствуйте все!
Надеюсь, этот проект будет интересен не только мне. Прошу уважаемого Soir поставить проект в очередь на разработку.

Техзадание.
Метеостанция включает в себя:
1) модуль передатчика с микроконтроллером AtMega88; датчиком давления, влажности, температуры BME280; ветрогенератором - для измерения скорости ветра; грозоотметчиком - для регистрации грозовых разрядов.
На вход передатчика WIND подаётся напряжение от ветрогенератора. Напряжение 1,2 Вольта соответствует скорости ветра 32 м/сек.
Питание передатчика автономное: 3,3 В (2 щелочных батарейки). Можно применить литиевый аккумулятор.
2) модуль приёмника, включающий в себя микроконтроллер AtMega8; дисплей; второй грозоотметчик.
Применение двух грозоотметчиков необязательно, можно оставить только один, подключив его к любому модулю. Выбор подключения зависит от помеховой обстановки в помещении и на улице, чувствительности грозоотметчика к помехам, типа приёмной антенны, рабочей частоты грозоотметчика и прочих факторов.

Микроконтроллер передатчика, с заданной в настройке периодичностью, включает передатчик и передаёт данные, затем засыпает. Передача данных индицируется вспышкой светодиода 0,05сек на модуле передатчика.
Нажатием кнопки ENTER, можно произвести однократную, внеочередную передачу данных.
Нажатием SET, мы входим в режим настройки, двукратно подтверждаемый звуковой индикацией установленного режима передачи. Пока звучит этот сигнал - кнопки не опрашиваются.
Короткими нажатиями SET переключаем перидичность передачи данных. Режим меняется по кругу:
2сек - 5 сек - 15 сек - 29 сек - 59 сек... (режим по умолчанию - 2 сек).
После каждого нажатия кнопки, МК двукратно подтверждает установку звуковыми сигналами (пищалка с встроенным генератором). Пока звучит сигнал - кнопки не опрашиваются. Любое нажатие сопровождается вспышкой светодиода 0,1 сек.
при установке периода в 2сек: один сигнал , затем пауза 0,5сек (и так 2 раза);
при установке "5 сек": два сигнала, затем пауза 0,5сек (и так 2 раза);
при установке "15сек": три сигнала, пауза 0,5сек (и так 2 раза);
при установке "29сек": четыре сигнала, пауза 0,5сек (и так 2 раза);
при установке "59сек": пять сигналов, пауза 0,5сек (и так 2 раза);
Пока программа находится в режиме настройки, любое нажатие SET изменяет режим. Сразу после нажатия следует двукратное звуковое подтверждение и ожидание следующей команды.
Длительность сигналов 0,07сек, пауза внутри пакета 0,07сек, интервал между пакетами 0,5сек.
Все звуки дублируются вспышками светодиода 0,1сек.
Выход из режима настройки - длительное нажатие SET. Выход сигнализируется звуком 0,3сек и вспышкой светодиода 0,3сек.
В соответствии с этой установкой, передатчик передаёт данные от BME280 - это основные пакеты данных. Если на модуль передатчика приходят импульсы от грозоотметчика, то, кроме основных пакетов данных, он также передаёт дополнительные пакеты с данными по количеству грозовых разрядов за минуту. Дополнительные пакеты идут каждые 10 секунд и прекращаются, если грозовых импульсов нет.
Если в течение 10сек нет нажатий - МК выходит из режима настройки со звуком 0,3сек и вспышкой 0,3сек.
Вход "GROZA" предназначен для подключения грозоотметчика. Исходное состояние - лог.0. Импульсы грозоотметчика положительные ( t = 60mS).
Контроль питания передатчика осуществляется от делителя напряжения. Для экономии батареи, нижнее плечо делителя притягивается контроллером к земле только в момент контроля.
Приёмник состоит из приёмного радиомодуля, микроконтроллера и дисплея от Нокиа 5110.
На основном экране отображается принятые по р/каналу метеоданные: атмосферное давление, влажность, температура, скорость ветра. Светодиод подтверждает вспышкой, что очередной пакет данных принят. Когда приходят дополнительные пакеты (по молниям), вспышки короткие.
Символ антенны (слева вверху) присутствует на экране, если данные принимаются по радиоканалу. Также, правильный приём пакета данных подтверждается вспышкой светодиода. Если приём отсутствует более 2,5 минут, "антенна" заменяется песочными часами. При этом, на дисплее остаются данные, принятые в последний раз. Если приёма нет более 10 минут, то символ часов мигает 1 Гц. Если связь отсутствует более 60 мин, то данные на дисплее обнуляются.

Основной экран дисплея выглядит так:



Если, в течение 1 минуты, регистрируется более 3 грозовых разрядов, то в левом нижнем углу появляется символ молнии.

Вид 2-го экрана:

Здесь мы видим температуру в помещении (датчик 18B20, подключенный к приёмнику) и два напряжения питания - передатчика и приёмника.

3й экран отображает результаты регистрации молний.
В строке "Датчик" можно выбрать, с какого датчика будет строиться тренд грозовой активности. TX - передатчик, RX - приёмник.
Следующие 2 строки показывают количество грозовых разрядов, зарегистрированных обоими датчиками в течение последней минуты.
Поле 10х75 пикселей, внизу экрана, предназначено для построения графика грозовой активности во времени. Построение графика начинается справа. Каждый столбик пикселей показывает количество разрядов за 1 минуту и формируется, по окончании очередной минуты, следующим образом:
1 разряд - 1точка
2 разряда - 2 точки
3...4 разряда - 3 точки
5...8 разр - 4 точки
9...15 разр - 5 точек
16...26 разр - 6 точек
27...46 разр - 7 точек
47...83 разр - 8 точек
84...146 разр - 9 точек
более 146 - 10 точек
(вид зависимости - логарифмический)
По истечении минуты, столбик смещается влево, а справа начинается построение следующего столбика. Таким образом, строится тренд грозовой активности за последние 75 минут.
Приёмник имеет 3 кнопки: SET, PLUS, MINUS.
При первом нажатии любой кнопки, на 10сек включается подсветка дисплея. Пока горит подсветка, повторное нажатие PLUS либо MINUS переключает первый/второй/третий экран.


Длительное нажатие SET вызывает 4й экран. Это экран коррекции датчиков. Температура корректируется +/-5 градусов с шагом 0,1 градуса. Давление и влажность +/-20 единиц.

Курсор перемещается кнопкой SET, изменение значений - кнопками PLUS, MINUS.
Выйти из этого меню можно либо длительным нажатием SET, либо через пункт "Выход", либо дождавшись автоматического выхода, который происходит одновременно с отключением подсветки.

Що виступатиме датчиком грози ?

Вот схема грозоотметчика от Eddy71. Антенна, усилитель 330кГц, детектор, МК.

Текст от Эдди:С целью увеличить чувствительность и уменьшить потребление, я несколько раз макетировал её, с разными вариантами УРЧ - всё работает надёжно.

P.S. Нашёл в сети детектор, применённый в схеме.

Итак, беру на себя доработку Г/О, а вход GROZA пусть будет цифровой. Как бы мы не изощрялись, датчик грозы имеет аналоговую часть, потребление которой не получится сделать меньше 400...500мкА. Пусть сядет его питание, но BME280 должен оставаться в работе.

Уважаемый Айнцвайдрайченко! А можете выложить полную схему сего прибора. Тоже стало интересно...

Полная схема ещё не готова. Схема грозоотметчика выложена в #4, но я намерен внести некоторые изменения в приёмную часть. Хотя, и в исходном варианте она работает неплохо. Прошивка для PIC12F675/629 и плата от Eddy71:


Приёмные и передающие модули 433,92МГц - с АлиЭкспресс (можно на другую частоту)

Над прошивками приёмной и передающей частей работает Soir, я тестирую в железе, работа сейчас в разгаре.

Цікавий проект будемо стежити .

viktoryan пише: Тож не просто спостерігайте, а долучайтесь. Заохочуються ідеї, зауваження, побажання.

Так , моє бачення що має вимірювати даний прилад :
грозові розряди само собою, бажано відносну відстань до них
атмосферний тиск
вологість повітря
швидкість вітру
температура зовні
ну і так як прилад буде напевно стаціонарно знаходитись в приміщенні то бажано температура в середині приміщення

viktoryan пише: Думаю, варто для грозоприймача задіяти аналоговий вхід МК. На майбутнє. Буде можливість, як по частоті, так і по амплітуді (відстань до грози) визначати блискавки.
Радіоприймачі на довгих хвилях дають непогану обстановку грозової активності.
Схему можна, як у приймача прямого підсилення. В дитинстві таким бавився...

Если хотите фиксировать скорость ветра, то предлагайте датчик. При этом не забывайте, что у наружного блока автономное питание.

Относительно грозоотметчика. Оценивать расстояние до грозовых разрядов по их интенсивности (амплитуде) - хибний шлях, тому що енергія блискавок, які знаходяться на однаковій відстані від приладу, може відрізнятись на декілька порядків.

Спектр грозового разряда - от единиц герц, до сотен МГц. Выпускаются серийные карманные грозоотметчики, цена которых выше крыши. Там импульсы от грозовых разрядов принимаются минимум на двух частотах и обрабатываются довольно мощным микроконтроллером. Есть предположение, что оценивается фазовый сдвиг и соотношение амплитуд на разных частотах. Поэтому я отказался от оценки расстояния, поскольку вопрос этот остаётся расплывчатым.

Айнцвайдрайченко пише:
Тут про різні цікаві датчики для загального розвитку... Але досить складні для виготовлення.

studiotandem пише: Они быстро посадят питание. Кроме того, расположение и конфигурация моего балкона не позволят определять направление ветра. Стена дома не даст. Да и со скоростью, думаю, будет большая ошибка. Я нахожусь на 4 этаже пятиэтажного дома, а лезть на крышу не буду.

Уважаемые viktoryan и studiotandem, а также все заинтересованные в проекте! Если Вы хотите добавить в прибор функции, то прошу от Вас конкретных предложений. Например, скорость ветра - я не против добавления этого параметра. Можно сделать ветрогенератор из моторчика постоянного тока, можно сделать счётчик оборотов анемометра, но в любом варианте, ток потребления от батареи не должен увеличиваться.

- швидкість вітру моторчик буде мабуть кращим варіантом , інтегрувати з газоприймачем
- температура в середині приміщенні , 18B20 без корекції
- показники які не поміститься на одному екрані зробити другий щоб можна було взивати кнопкою , однієї досить

По скорости ветра пока нет ясности, как производить замер.
Народ, подключайтесь!
Предполагаю: либо замер мгновенного значения, одновременно с замером остальных параметров, либо запоминание аппаратной частью датчика среднего значения (тут неясен вопрос в схемотехнике аппаратной части) и, опять же, замер вместе с остальными параметрами. В общем, замер по общему регламенту передач, а касаемо датчика - пусть народ подтягивается.

А щодо вітру, такий варіант не роглядався? https://aliexpress.com/item/32l

Айнцвайдрайченко пише: Накопительный конденсатор, так проще всего. Будет и усреднение, и МК в удобное время подключился, измерил и все. Но снова встает вопрос питания датчика ветра.

Кстати, про датчик грозы. А нельзя его прикрутить к приемному МК? Или разряды молнии не пробьются в квартиру через стены?

Soir пише: Дуже добра думка.

Soir пише: Принимается!
Только хочу ввести защиту от дребезга. Формирование импульса на порт МК будет выполнять сам модуль грозоотметчика, длительность импульса будет 60 мсек. Значит надо время защиты установить где-то 30мсек.

Айнцвайдрайченко, а якщо такий варіант? www.olx.ua/obyavlenie/ap-1-1-anemometr-t...html?sd=1#90e20f72fe

Чи знайти інший якийсь анемометр радянських часів, можна навіть чисто механічгий і доробити його (поставити енкодер). Їх зараз дуже часто можна знайти на торгових майданчиках і ціна не сильно висока.

Було б не зайвим, щоб при великій грозовій активності МК приймача видавав сигнал "ALARM" для керування зовнішніми приладами. Наприклад, обесточити приміщення.

studiotandem пише: Даже не знаю. С одной стороны - правильно. А с другой - проблемы и вряд ли какая польза.
Сигнал тревоги - да, лишним не будет. Но отключать...
Первое. Вот сейчас пишу сообщение, а если гроза, то могу и не дописать, информация будет потеряна. Работает посудомойка - процесс будет потерян. Да почти всё требует не бездумного отключения, а предварительной подготовки, а затем отключение.
Второе. Конкретно в моем случае, наиболее уязвимыми является сетевой кабель и антенный. Не факт, что обесточивание обеспечит защиту. Сетевую карту я уже сжег, не отключив вовремя кабель.
И третье. Скорее всего такое определение будет очень ненадежным. Датчик может и ложно срабатывать.

Я против автоматики, т.к. датчики грозы реагируют на щелчки выключателей в радиусе 20м, пьезо-поджиг зажигалок (до 1м) и прочие помехи.

Датчики ветра:mren пише: Его надо поворачивать вручную и ловить направление ветра. Это ручной прибор и неизвестно, как он будет себя чувствовать при длительном пребывании на улице.
Я против энкодера, т.к. ему нужен источник питания. Только генератор (моторчик).

ВОТ один, только неизвестно, что у него внутри.
ВОТ другой, но к нему надо делать корпус с защитой от осадков.
Идеальный вариант, но дороговато.