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基於esp32打造的空氣盒子 氣象站 thingspeak 網站

• 衛道中學氣象站-空氣盒子 VWS AirBox
  • 簡介 Introduction
  • 配備與細節 Specs
    • esp32 NodeMCU
    • pms5003t
    • BMP280
    • 迷你DC-DC四段升壓板
  • 佈線圖與引腳定義 Wiring Diagram and Pin Define
  • 使用方法 How to use
    • 設定
    • 喚醒
    • 讀取
    • 維護

• 具備測量 pm1、pm2.5、pm10、濕度、溫度、大氣壓儀器及本體鋰電池電壓監測

• 於每日世界協調時 00:00, 06:00, 12:00, 18:00 將資料上傳 thingspeak 資料庫

• 18650 鋰電池供電

• esp32 NodeMCU-32s v1.3 ai-thinker
• pms5003t
• BMP280
• 迷你DC-DC四段升壓板
• 360K ohm 電阻 *2
• 按鈕、單/多芯線、杜邦線、電源插座(2.1mm)

• 空氣盒子主控板

• 屬性 :

  項目屬性	值	單位
  工作電壓	$3ドル.3$$	$$V$$
  WiFi頻段	$2ドル.4$$	$$GHz$$
  通訊鮑率	$9600ドル$$	$$bps$$

• NodeMCU-32S 核心开发板

• datasheet

• pm1、pm2.5、pm10、溫度、濕度監測

• 使用UART交互接口

• pms.sleep() 下仍消耗不少電,成為 deepsleep 下的主要耗電者

• 機器端接口為2.0排針

• 屬性 :

  項目屬性	值(thingspeak上傳倍率)	單位
  交互電壓	3.3	$$V$$
  工作電壓	5	$$V$$

• 攀藤 PMS5003T 粉塵溫濕度二合一感測器

• datasheet

• 溫度、氣壓監測

• 使用I2C交互接口

• 屬性 :

  項目屬性	值(thingspeak上傳倍率)	單位
  交互電壓	3.3	$$V$$
  工作電壓	3.3	$$V$$

• BMP280-3.3高精度大氣壓感測器模組

• datasheet

• 鋰電池供電模組

• 使用5V(開開)降壓模式

• 鋰電池沒電(輸入低於 2.5V 時)時自動切斷

• 屬性 :

  項目屬性	值	單位
  輸入電壓範圍	2.5 ~ 5	$$V$$
  輸出電流	1	$$A$$
  輸出電壓(設為)	5	$$V$$
  空載輸入端電流	1	$$mA$$

• 迷你DC-DC四段升壓板

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• 程式內未含token.h標頭檔,請自行創建txt檔複製以下文字,填入各項資訊並將檔名改為token.h,否則程式將出現編譯錯誤。

  #define CHANNEL_ID 1231233 // ur channel id
  #define CHANNEL_WRITE_API_KEY "KKKKKKKKKKKK" // ur CHANNEL_WRITE_API_KEY
  #define ssid "213123" // ur ssid
  #define pw "" // ur password (沒有就填"")

• 插入一個電池電壓大於2.5V的18650電池,以 2.1mm DC 電源插頭連接

• 喚醒方式分為以下三種:

  1. 硬體重置(CPU & RTC reset):

     • 第一次上電,或按下 EN 鈕時觸發

     • 觸發時啟動各硬體並聯網,擷取數據並同步RTC時鐘,但不傳送資料

  2. RTC時鐘喚醒:

     • 於每日世界協調時 00:00, 06:00, 12:00, 18:00 (即台灣時間 02:00, 08:00, 14:00, 20:00 ) 自動喚醒

     • 觸發時啟動各硬體並聯網,擷取數據並傳送資料,但只於 01:00 ~ 02:59同步RTC時鐘

  3. 外部喚醒:

     • 觸發時啟動各硬體並聯網,擷取數據並同步RTC時鐘,傳送資料

  喚醒後啟動 PMS5003t 及 bmp280 並讀取電池電壓,連線後等待 PMS5003t 風扇運轉滿 30 秒並讀取數據,上傳後同步RTC時鐘再進入深度睡眠等待下次時鐘喚醒

• 喚醒時將嘗試連線200秒,如無法連接則將跳過所有需要網路的工作( RTC 同步、傳送資料到 thngspeak 等)

• 上傳至 thingspeak 網站,以折線圖標示

• 部分資料單位倍率如下:

  項目屬性	值(thingspeak上傳倍率)	單位
  氣壓	$$\times{10^{-1}}$$	$$hpa$$
  溫度	$$\times{10^{-1}}$$	$$\degree{C}$$
  空氣品質	$$\times{1}$$	$$\mu{g/m^3}$$
  濕度	$$\times{10^{-1}}$$	$$%$$
  電池電壓	$$\times{10^{-1}}$$	$$V$$

• 主控板上的 micro USB 接口已經插了一條 USB 線,即通訊介面為 USB-A 公頭,連接手機後可用 USB terminal app 監控設備狀況,連接 Arduino IDE 亦可上傳程式

• 鋰電池輸出電壓範圍在 2.7 到 4.2V 間,升壓板最低輸入電壓為 2.5V,應在鋰電池電壓低於 2.7V 時更換並充電,以免造成過放