In questo articolo andremo a vedere come realizzare una stazione meteo dedicandoci in particolare alla parte hardware: analizzeremo quali schede e sensori scegliere e come effettuare i vari collegamenti.
Di seguito due immagini del risultato finale!
Ma prima di partire, per capire cosa potremo vedere grazie a questo progetto, guarda qui!!
Per questo progetto sono stati utilizzati i seguenti componenti:
– microcontrollore ESP32 per la gestione dei dati di temperatura, umidità, pressione, luminosità, velocità vento e precipitazioni;
– microcontrollore ESP8266 per la rilevazione dei fulmini;
– sensore BME280 (temperatura, umidità, pressione);
– fotoresistenza (luminosità);
– anemometro ALMOT 08880905 (velocità vento);
– pluviometro MS-WH-SP-RG (precipitazioni);
– sensore AS3935 (fulmini).
Il progetto è stato realizzato utilizzando una scheda millefori e saldando i vari componenti e collegamenti ma se siete alle prime armi è consigliabile utilizzare una breadboard.
Nella foto è possibile notare il microcontrollore ESP8266 affiancato da un secondo microcontrollore ESP32, in basso il componente che ci consentirà di portare l’alimentazione a tutto il progetto e nella parte destra alcune resistenze e condensatori il cui scopo lo vedremo prossimamente nel dettaglio. Per prima cosa settiamo i due piedini sul modulo di alimentazione su 5V, come mostrato in foto.
Ecco invece una panoramica dei vari collegamenti sul retro della scheda millefori: possono sembrare complicati ma tranquilli, andremo a spiegarli uno per uno e tutto risulterà molto più semplice!
Concentriamoci prima di tutto sull’alimentazione dei due microcontrollori. Colleghiamo il + del modulo di alimentazione con il pin 5V di ESP32 ed il – con il pin GND. Uniamo il Vin di ESP8266 con il + del modulo di alimentazione ed il – con il pin GND della scheda.
Procediamo ora componente per componente iniziando dal sensore BME280. Colleghiamo VIN con il pin 3V3 di ESP32 (questo sensore viene alimentato a 3.3V e quindi sfruttiamo l’uscita del microcontrollore), GND con il – del modulo di alimentazione, SCL con il pin P22 di ESP32 e SDA con il pin P21 di ESP32.
Per un corretto funzionamento della fotoresistenza dovremo utilizzare anche una resistenza da 100KΩ: colleghiamo un capo della resistenza con il – del modulo di alimentazione mentre l’altra estremità dovrà essere collegata sia al pin della fotoresistenza sia al pin P32 del microcontrollore ESP32. Infine non ci rimane che collegare l’altro capo della fotoresistenza con il + del modulo di alimentazione a 5V.
Ci concentriamo ora sull’anemometro dal quale escono due cavi: ad ogni giro completo un magnete aziona un contatto reed generando un impulso. Il collegamento prevede l’utilizzo di due resistenze, una da 10KΩ indicata con R1 nello schema e l’altra da 100Ω indicata con R2 oltre ad un condensatore da 100nF (per identificarlo dovete scegliere quelli marchiati col numero 104).
Il capo A va collegato ad uno dei due cavi dell’anemometro. Il punto B va unito al pin P27 di ESP32 mentre il punto C con il – del modulo di alimentazione. Infine, il cavo rimanente dell’anemometro va collegato al + del modulo di alimentazione a 5V.
Il pluviometro ha un principio di funzionamento del tutto analogo all’anemometro: a seconda della quantità di pioggia una bascula si riempie e si svuota ripetutamente. Ogni movimento della bascula aziona un contatto reed generando un impulso al quale corrisponde una quantità sempre fissa di precipitazioni.
Lo schema per il suo collegamento è identico a quello appena visto: il capo A va collegato ad uno dei due cavi del pluviometro. Il punto B va unito al pin P13 di ESP32 mentre il punto C con il – del modulo di alimentazione. Infine, il cavo rimanente del pluviometro va collegato al + del modulo di alimentazione a 5V.
A questo punto possiamo farci un piccolo applauso in quanto tutti i collegamenti che interessano ESP32 sono terminati!!
Se siete stati attenti lettori avrete sicuramente notato che non abbiamo ancora affrontato il sensore AS3935 dedicato alla rilevazione dei fulmini. Si tratta di un chip in grado di captare i disturbi radioelettrici causati dallo scoccare di archi e fornire un segnale che corrisponde al rilevamento di un fulmine e alla sua intensità.
Il microcontrollore a cui colleghiamo il sensore dovrà rimanere sempre in ascolto: per questo motivo abbiamo deciso di non integrare l’AS3935 a ESP32 ma di utilizzare una scheda ad esso dedicata, ovvero un ESP8266.
Passiamo quindi ai relativi cablaggi!
Colleghiamo VCC con il + del modulo di alimentazione a 5V, GND con il – del modulo di alimentazione, SDA/MOSI con il pin D7 di ESP8266, SCL con il pin D5, IRQ con il pin D1, MISO con il pin D6 ed infine CS con il pin D2. Attenzione è molto importante posizionare i due piedini posti sul sensore come indicato nella foto per un corretto funzionamento.
Possiamo finalmente dire che tutti i collegamenti sono andati a buon fine e possiamo passare alla parte di programmazione!
In particolare, nella parte 2 della guida, ci concentreremo sul database mysql in cui salvare tutti i dati che la stazione meteo rileverà!