Монитор погоды на ESP8266

Автор: himikat123, himikat123@gmail.com
Опубликовано 18.04.2017
Создано при помощи КотоРед.

Погодный монитор BIM

Представляю вниманию читателей "Монитор погоды" - устройство способное отображать прогноз погоды из интернета на миниатюрном дисплее.

Идея создания данного устройства родилась когда я проспал, и в спешке, собираясь на работу, оделся не по погоде... Замерз, попал под дождь, сильный ветер... Тогда-то и было решено обзавестись каким-нибудь прибором, показывающим прогноз погоды, расположенным где-нибудь по пути к выходу из квартиры, способным показать актуальную информацию о погоде максимально быстро. Так как утром, обычно, не хватает времени на поиск прогноза погоды в интернете, в смартфоне или переключения каналов телевизора.

Потратив некоторое время на "гугление", я пришел к выводу что прибор который мне нужен нигде не продается, а точнее я вообще не нашел ничего подобного, а может я плохо искал. И так как у меня есть радиолюбительские навыки создания всевозможных электронных приборов своими руками, было решено придумать свой прибор. На тот момент, самодельные устройства было принято подключать к интернету проводом LAN через модуль на микросхеме ENC28J60, или без провода через WiFi модуль ESP8266. Естественно выбор был сделан в пользу последнего. Потому что: во-первых, без проводов в тесной квартире проще разместить прибор, а во вторых, данный WiFi модуль не нуждается в дополнительном микроконтроллере так как уже содержит довольно мощный 32 битный 80 МГц микроконтроллер. Выбор сделан, осталось только придумать схему, написать прошивку, отладить, собрать и прошить... Самые простые действия я уже сделал, вам остается только собрать и прошить.

Устройство работает следующим образом: при включении оно подключается к вашей домашней WiFi сети (или к соседской), скачивает прогноз погоды с сайта https://openweathermap.org и показывает его на небольшом дисплее, затем устройство синхронизирует часы с NTP сервером time.windows.com, далее устройство считывает показания встроенного датчика температуры и также показывает его значение на дисплее. Затем, спустя минуту, устройство уходит в глубокий сон, в целях экономии энергии.

Схема устройства очень простая и доступна для повторения даже начинающему радиолюбителю.

Сердцем устройства является модуль ESP-12E, у него должно быть 8 Мбит (или 1 Мбайт) флеш-памяти, если меньше - прошивка не влезет. Уточните у продавца перед покупкой.

Дисплей тоже в модульном исполнении, 2.2 дюймов, SPI, 3.3 вольта. В данный дисплейный модуль встроен преобразователь напряжения 5 -> 3.3 вольта который нужно отключить запаяв перемычку J1 показанную на рисунке.

Преобразователь USB->UART на микросхеме CP2102 тоже в модульном исполнении. Так как модуль легче паять, чем микросхему, стоимость модуля меньше, и не нужно заморачиваться с обвязкой.

Для зарядки встроенного Li-pol аккумулятора используется микросхема TP4056. Также, по причине низкой стоимости и неохотой заморачиваться с обвязкой применен модуль. Перед установкой модуля с него желательно снять разъем mini/micro-USB, так как он в данном устройстве не нужен. Заряжать устройство будем через micro-USB разъем который на модуле CP2102.

Все модули и остальные дискретные элементы смонтированы на печатной плате. Плата изготовлена по ЛУТ технологии, ее изготовление не должно вызвать трудностей, так как ширина дорожек и расстояние между ними довольно большое.

После сборки, гаджет необходимо прошить. Для этого:
1. Скачайте и установите драйвер для CP2102

2. Скачайте прошивку.

3. Скачайте XTCOM UTIL.

4. Включите питание гаджета, нажмите и удерживайте кнопку SETTINGS, затем нажмите и отпустите кнопку RESET, затем отпустите SETTINGS. Этими действиями вы введете гаджет в режим прошивки.

5. Запустите XTCOM_UTIL.

6. В меню Tools выбираем Config device

7. Открываем диспетчер устройств и смотрим номер COM порта к которому подкючен гаджет.

8. Выбираем COM порт, к которому подключен гаджет, выставляем скорость 115200, жмем Open

Эта картинка просто промелькнет, если программе удастся успешно соединится с модулем в режиме загрузки прошивки.

Если вы все же увидите эту картинку и счетчик подключений Try to connect times будет расти, значит что-то пошло не так и лучше начать все заново.

9. Если все прошло гладко, то получим Connect with target OK!

10. Жмем OK, закрываем окошко Config Device, в меню API TEST выбираем Flash Image Download

Жмем Browse и выбираем файл прошивки и жмем Download

Начнется процесс прошивки модуля ESP8266

11. По окончание процесса, если все прошло гладко вы увидите Operation Succeeded

На этом процесс прошивки модуля завершен.

Переходим к настройке гаджета:
1. Нажимаем и отпускаем кнопку RESET, нажимаем и удерживаем кнопку SETTINGS до тех пор пока на экране гаджета не появится инструкция по входу в режим настроек.

2. Берем ноутбук, планшет, или смартфон и подключаем его к сети "WeatherMonitor", пароль по умолчанию "1234567890"

3. Открываем браузер и переходим по адресу 192.168.4.1

4. На странице настроек выберите язык, заполните все поля, расставьте все галочки, отрегулируйте яркость экрана, и нажмите кнопку "сохранить".
В поле APPID следует ввести ваш APPID полученный при регистрации на сайте openweathermap.org.

Корпус устройства напечатан на 3d принтере. Так как это мой первый опыт изготовления корпуса таким способом, получился он не очень. "Рисовал" я его в программе SolidWorks 2014, это моя первая работа в этой программе, поэтому получилось с косяками:
1. Отверстия для USB порта в корпусе нет, я просто забыл про него на этапе проектирования.
2. Основная плата плохо держится в корпусе (но это скорее недоработка платы).
3. Плата с кнопками и выключателем в корпус не лезет, пришлось ее распилить пополам.
4. Кнопка RESET не всегда нормально нажимается и наровит съехать со своего места
4. Корпус получился слишком громоздким.
5. Крышка корпуса не подходила, пришлось немного допиливать напильником.

В следующей версии я постараюсь избавиться от всех этих огрехов.

Ну и на последок несколько фоток получившегося гаджета

Сайт монитора погоды 

Схема
Печатная плата
Исходники

Файлы:
Driver
xtcom util
прошивка
корпус
xtcom3

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Очень простые часы с WiFi

WiFi выключатель на модуле ESP8266 ESP-01

Метеостанция с климат-контролем.

Очень простая GSM метеостанция. Реинкарнация.

Метеостанция с Web-сервером на ATmega128

Карманная метеостанция

GSM метеостанция. Гибрид.

Метео монитор с беспроводными датчиками

Погодная станция с беспроводным датчиком температуры и влажности

Метеодатчик с возможностью передачи показаний

Nixie часы на Arduino от Ian Sparkes

ГРИ часы под управлением ESP8266

Метеостанция... без микроконтроллера

Автономная дачная метеостанция для проекта Narodmon

Очень простая домашняя USB метеостанция

Погодникъ на ГРИ

Монитор погоды на ESP32

Часы и погодная станция на STM32F103