Введение
Привет Хабр! Большинство современных метеостанций для умного дома бесполезны без интернета или локального MQTT-брокера. Пропал Wi-Fi — данные о микроклимате за последние сутки испарились вместе с перезагрузкой контроллера. Готовые логгеры стоят дорого, а их проприетарное ПО не дает доступа к сырым данным. Мне требовалось максимально дешевое и автономное решение — классический «черный ящик» для квартиры и балкона. Устройство должно пережить внезапное отключение света, не потерять ни одной точки замера и при этом отдавать накопленную историю в виде простого txt файла. Никаких облаков, подписок и зависимостей от сторонних сервисов. В этой статье я расскажу, как собрать такой регистратор на базе ESP32-C3 Super Mini, барометра bme280, датчика температуры и влажности и обычного карт-ридера!
Выбор компонентов
В введении я уже затронул компоненты, но здесь подробно разберём почему я выбрал именно их:
|
Компоненты |
Почему |
Цена |
|
Esp32c3 super mini |
Очень компактная и довольно мощная. |
Около 250 руб. |
|
Совмещённая плата bme280 + aht20 |
Компактная, у bme280 нет возможности читать влажность, но это компенсируется aht20. |
Около 100 руб. |
|
Карт-ридер |
Самый простой способ подключить sd-карту. |
Около 50 руб |
|
Макетная плата + конекторы |
Идеально для сборки прототипа. |
Около 30 руб |
Сборка
Я расположил всё компоненты на макетной плате 3×7 см. Вот фото:
Вот схема сборки:
|
Модуль |
Пин на нём |
Пин на esp32 |
|
датчик с bme280 и aht20 |
vcc |
3v3 |
|
датчик с bme280 и aht20 |
gnd |
gnd |
|
датчик с bme280 и aht20 |
scl |
gpio 8 |
|
датчик с bme280 и aht20 |
sda |
gpio 9 |
|
карт-ридер |
3v3 |
3v3 |
|
карт-ридер |
gnd |
gnd |
|
карт-ридер |
cs |
gpio 7 |
|
карт-ридер |
mosi |
gpio 6 |
|
карт-ридер |
miso |
gpio 5 |
|
карт-ридер |
clk |
gpio 4 |
Распиновка платы
Код
Вот код схемы с комментариями:
// Пины SPI для ESP32-C3 Super Mini (GPIO)#define SCK 4 // Serial Clock - тактовый сигнал шины SPI#define MISO 5 // Master In Slave Out - линия данных от карты к контроллеру#define MOSI 6 // Master Out Slave In - линия данных от контроллера к карте#define CS 7 // Chip Select - выбор ведомого устройства (SD-карты)// Период опроса датчиков и записи в мс (1 секунда)#define PRD_WRITE 1000#include <WiFi.h>#include <WebServer.h>const char *ssid = "ESPstation"; // Имя создаваемой точки доступа Wi-FiWebServer server(80); // Создание веб-сервера на стандартном порту HTTP (80)#include "SPI.h" // Библиотека аппаратного SPI#include "SD.h" // Библиотека для работы с SD-картами через FS API#include "FS.h" // Абстракция файловой системы Arduino#include <GyverBME280.h> // Оптимизированная библиотека для датчика BME280 (температура, давление, влажность)GyverBME280 bme;#include <Adafruit_AHTX0.h> // Официальная библиотека Adafruit для AHT10/AHT20 (температура, влажность)Adafruit_AHTX0 aht;float dataBus[] = {0.0, 0.0, 0.0}; /* Массив для хранения усредненных показаний:dataBus[0] — Температура (°C)dataBus[1] — Давление (мм рт. ст.)dataBus[2] — Влажность (%)*//* Вспомогательная функция: перевод давления из Паскалей (возвращает BME280) в миллиметры ртутного столба по формуле: 1 мм рт. ст. ≈ 133.322 Па */float pressureToMmHg(float pa) { return pa / 133.322f;}void get_data() { sensors_event_t humidity, temp; // Структуры для получения сырых данных от I2C-датчика aht.getEvent(&humidity, &temp); /* Сборка финальных значений в массиве dataBus. Важно: температура берется как среднее арифметическое между двумя датчиками, чтобы сгладить погрешности измерений. */ dataBus[0] = (temp.temperature + bme.readTemperature()) / 2.0; dataBus[1] = pressureToMmHg(bme.readPressure()); dataBus[2] = humidity.relative_humidity; // Открытие файла на SD-карте в режиме дозаписи (если файла нет — он создастся) File file = SD.open("/ESPstation_logs.txt", FILE_APPEND); if (file) { /* Запись данных БЕЗ использования класса String (экономия оперативной памяти!). Метод print() автоматически преобразует числа в текстовое представление. Использование F("...") поместит строковые литералы во флеш-память вместо RAM. */ file.print(F("time after launch:")); file.print(millis() / 60000); // Время работы в минутах file.print(F(", temp: ")); file.print(dataBus[0], 1); // 1 знак после запятой file.print(F(", MmHg: ")); file.print(dataBus[1], 1); file.print(F(", humd: ")); file.print(dataBus[2], 1); file.println(); // Добавляем перенос строки (\n) file.close(); // Обязательно закрываем файл, иначе данные могут остаться в буфере и не записаться физически } else { Serial.println(F("Failed to open file for writing")); }}void handleRoot() { // Формирование HTML-страницы "на лету" String html = "<!DOCTYPE html>"; html += "<html><head>"; // Автоматическая перезагрузка страницы каждые 3 секунды для обновления данных без JS html += "<meta http-equiv='refresh' content='3'>"; html += "<meta charset='UTF-8'>"; // Инлайн-стили для оформления интерфейса метеостанции html += "<style>"; html += "body { font-family: Montserrat, sans-serif; max-width: 600px; margin: 40px auto; padding: 20px; background: #f0f4f8; }"; html += "h1 { color: #2c3e50; border-bottom: 2px solid #3498db; padding-bottom: 10px; }"; html += "h2 { color: #34495e; margin-top: 30px; }"; html += ".data-box { background: white; padding: 20px; border-radius: 10px; box-shadow: 0 2px 5px rgba(0,0,0,0.1); margin: 15px 0; }"; html += "</style>"; html += "</head><body>"; html += "<h1>ESPstation: локальная метеостанция</h1>"; // Блок вывода комнатной температуры и влажности html += "<div class='data-box'>"; html += "<h2>Комната</h2>"; html += "<p>Температура: " + String(dataBus[0], 1) + " °C</p>"; html += "<p>Влажность: " + String(dataBus[2], 1) + " %</p>"; html += "</div>"; // Блок вывода атмосферного давления html += "<div class='data-box'>"; html += "<h2>Давление</h2>"; html += "<p>Давление: " + String(dataBus[1], 1) + " мм рт. ст.</p>"; html += "</div>"; html += "</body></html>"; server.send(200, "text/html", html); // Отправка сформированного кода браузеру}void setup() { Serial.begin(115200); // Скорость монитора порта delay(2000); // Задержка для корректного отображения сообщений при подаче питания Serial.println("\n=== Start ESPstation ==="); // Инициализация SPI с явным указанием пинов (актуально для кастомных плат или переназначения GPIO) SPI.begin(SCK, MISO, MOSI, CS); // Небольшая задержка для стабилизации питания карты после подачи напряжения delay(500); // Инициализация SD карты. // Указываем пин CS и максимальную частоту SPI (4 МГц для стабильности на макетке/длинных проводах) if (!SD.begin(CS, SPI, 4000000)) { Serial.println(F("Card Mount Failed! Check wiring and power.")); return; // Выходим из setup, дальнейшая работа невозможна без накопителя } uint8_t cardType = SD.cardType(); if (cardType == CARD_NONE) { Serial.println(F("No SD card attached")); return; } // Диагностика типа и объема установленной карты Serial.print(F("SD Card Type: ")); if (cardType == CARD_MMC) Serial.println(F("MMC")); else if (cardType == CARD_SD) Serial.println(F("SDSC")); else if (cardType == CARD_SDHC) Serial.println(F("SDHC")); else Serial.println(F("UNKNOWN")); uint64_t cardSize = SD.cardSize() / (1024 * 1024); Serial.printf(F("SD Card Size: %lluMB\n"), cardSize); // Явная инициализация I2C ПЕРЕД использованием библиотек сенсоров Wire.begin(); delay(100); // Даем время шине стабилизироваться // Инициализация BME280 по адресу 0x77 (адрес зависит от подтяжки пина SDO на плате) if (!bme.begin(0x77)) { Serial.println(F("BME280 not found!")); } // Инициализация AHT (автоматически ищет адрес на шине) if (!aht.begin()) { Serial.println(F("AHT not found!")); } // Поднятие собственной точки доступа (SoftAP). Станция подключается напрямую к модулю. WiFi.softAP(ssid); Serial.print(F("http://")); Serial.println(WiFi.softAPIP()); // Выводим IP-адрес точки доступа в монитор // Привязка корневого пути ("/") к функции генерации HTML server.on("/", handleRoot); server.begin(); // Запуск веб-сервера Serial.println(F("\nInitialization and test complete!"));}void loop() { static uint32_t tmr = 0; // Таймер периодических задач (статик сохраняет значение между итерациями) // Неблокирующий таймер: проверка раз в секунду (PRD_WRITE) if (millis() - tmr >= PRD_WRITE) { tmr = millis(); // Сброс опорной метки времени get_data(); // Чтение сенсоров и запись на SD } // Обработка входящих запросов от браузера (обязательно вызывать в цикле) server.handleClient();}
Тесты
Итак, подключаем плату к питанию, ждем пару секунд и вот:
Всё исправно работает!
Итоги
Итак, я сделал оффлайн погодный логгер.
Идеи по улучшению:
-
Сделать приложение для чтения, вывода и прогнозирования данных
-
Добавить радиатор на плату esp
-
Сделать корпус
Пишите ваши идеи по доработке в комментариях, спасибо за внимание!
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/1060342/