Mirko Pavleski
Published © GPL3+

DIY Simple Weather Forecast Device

Great instrument for short time local weather forecasting. Uses only Arduino, BMP180 and 9g servo.

BeginnerFull instructions provided5,486
DIY Simple Weather Forecast Device

Things used in this project

Hardware components

Arduino Nano R3
Arduino Nano R3
×1
MyOctopus i2c Barometric Air Pressure Sensor BMP280
MyOctopus i2c Barometric Air Pressure Sensor BMP280
×1
SG90 Micro-servo motor
SG90 Micro-servo motor
×1

Software apps and online services

Arduino IDE
Arduino IDE

Hand tools and fabrication machines

Soldering iron (generic)
Soldering iron (generic)

Story

Read more

Custom parts and enclosures

Scale images

Schematics

Schematic diagram

Code

Arduino code

C/C++
/*
  Электронный предсказатель погоды по изменению давления
  Измеряет давление каждые 10 минут, находит разницу с давлением час назад
  При расчёте давления использовано среднее арифметическое из 10 измерений
  для уменьшения шумности сигнала с датчика

  AlexGyver 2017
*/


//-----------------------НАСТРОЙКИ---------------------
#define servo_invert 1       // если серва крутится не в ту сторону, изменить значение (1 на 0, 0 на 1)
#define battery_min 3000     // минимальный уровень заряда батареи для отображения
#define battery_max 5200     // максимальный уровень заряда батареи для отображения
// диапазон для 3 пальчиковых/мизинчиковых батареек: 3000 - 4700
// диапазон для одной банки литиевого аккумулятора: 3000 - 4200
//-----------------------НАСТРОЙКИ---------------------

#define servo_Vcc 12           // пин питания, куда подключен мосфет

//------ИНВЕРСИЯ------
#if servo_invert == 1
#define servo_180 0
#define servo_0 180
#else
#define servo_0 0
#define servo_180 180
#endif
//------ИНВЕРСИЯ------

//------БИБЛИОТЕКИ------
#include <Servo.h>             // библиотека серво
#include <Wire.h>              // вспомогательная библиотека датчика
#include <Adafruit_BMP085.h>   // библиотека датчика
#include <LowPower.h>          // библиотека сна
//------ИНВЕРСИЯ------

boolean wake_flag, move_arrow;
int sleep_count, angle, delta, last_angle = 90;
float k = 0.8;
float my_vcc_const = 1.080;    // константа вольтметра
unsigned long pressure, aver_pressure, pressure_array[6], time_array[6];
unsigned long sumX, sumY, sumX2, sumXY;
float a, b;

Servo servo;
Adafruit_BMP085 bmp; //объявить датчик с именем bmp

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(servo_Vcc, OUTPUT);
  pinMode(A3, OUTPUT);
  pinMode(A2, OUTPUT);
  digitalWrite(servo_Vcc, 1);      // подать питание на серво
  digitalWrite(A3, 1);             // подать питание на датчик
  digitalWrite(A2, 0);
  delay(500);
  bmp.begin(BMP085_ULTRAHIGHRES);  // включить датчик
  servo.attach(2);                 // подключить серво
  servo.write(servo_0);            // увести серво в крайнее левое положение
  delay(1000);
  int voltage = readVcc();         // считать напряжение питания

  // перевести его в диапазон поворота вала сервомашинки
  voltage = map(voltage, battery_min, battery_max, servo_0, servo_180);
  voltage = constrain(voltage, 0, 180);
  servo.write(voltage);            // повернуть серво на угол заряда
  delay(3000);
  servo.write(90);                 // поставить серво в центр
  delay(2000);
  digitalWrite(servo_Vcc, 0);      // отключить серво
  pressure = aver_sens();          // найти текущее давление по среднему арифметическому
  for (byte i = 0; i < 6; i++) {   // счётчик от 0 до 5
    pressure_array[i] = pressure;  // забить весь массив текущим давлением
    time_array[i] = i;             // забить массив времени числами 0 - 5
  }
}

void loop() {
  if (wake_flag) {
    delay(500);
    pressure = aver_sens();                          // найти текущее давление по среднему арифметическому
    for (byte i = 0; i < 5; i++) {                   // счётчик от 0 до 5 (да, до 5. Так как 4 меньше 5)
      pressure_array[i] = pressure_array[i + 1];     // сдвинуть массив давлений КРОМЕ ПОСЛЕДНЕЙ ЯЧЕЙКИ на шаг назад
    }
    pressure_array[5] = pressure;                    // последний элемент массива теперь - новое давление

    sumX = 0;
    sumY = 0;
    sumX2 = 0;
    sumXY = 0;
    for (int i = 0; i < 6; i++) {                    // для всех элементов массива
      sumX += time_array[i];
      sumY += (long)pressure_array[i];
      sumX2 += time_array[i] * time_array[i];
      sumXY += (long)time_array[i] * pressure_array[i];
    }
    a = 0;
    a = (long)6 * sumXY;             // расчёт коэффициента наклона приямой
    a = a - (long)sumX * sumY;
    a = (float)a / (6 * sumX2 - sumX * sumX);
    // Вопрос: зачем столько раз пересчитывать всё отдельными формулами? Почему нельзя считать одной большой?
    // Ответ: а затем, что ардуинка не хочет считать такие большие числа сразу, и обязательно где-то наё*бывается,
    // выдавая огромное число, от которого всё идёт по пи*зде. Почему с матами? потому что устал отлаживать >:O
    delta = a * 6;                   // расчёт изменения давления

    angle = map(delta, -250, 250, servo_0, servo_180);  // пересчитать в угол поворота сервы
    angle = constrain(angle, 0, 180);                   // ограничить диапазон

    // дальше такая фишка: если угол несильно изменился с прошлого раза, то нет смысла лишний раз включать серву
    // и тратить энергию/жужжать. Так что находим разницу, и если изменение существенное - то поворачиваем стрелку    
    if (abs(angle - last_angle) > 7) move_arrow = 1;

    if (move_arrow) {
      last_angle = angle;
      digitalWrite(servo_Vcc, 1);      // подать питание на серво
      delay(300);                      // задержка для стабильности
      servo.write(angle);              // повернуть серво
      delay(1000);                     // даём время на поворот
      digitalWrite(servo_Vcc, 0);      // отключить серво
      move_arrow = 0;
    }

    if (readVcc() < battery_min) LowPower.powerDown(SLEEP_FOREVER, ADC_OFF, BOD_OFF); // вечный сон если акум сел
    wake_flag = 0;
    delay(10);                       // задержка для стабильности
  }

  LowPower.powerDown(SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF);      // спать 8 сек. mode POWER_OFF, АЦП выкл
  sleep_count++;            // +1 к счетчику просыпаний
  if (sleep_count >= 70) {  // если время сна превысило 10 минут (75 раз по 8 секунд - подгон = 70)
    wake_flag = 1;          // рарешить выполнение расчета
    sleep_count = 0;        // обнулить счетчик
    delay(2);               // задержка для стабильности
  }
}

// среднее арифметичсекое от давления
long aver_sens() {
  pressure = 0;
  for (byte i = 0; i < 10; i++) {
    pressure += bmp.readPressure();
  }
  aver_pressure = pressure / 10;
  return aver_pressure;
}

long readVcc() { //функция чтения внутреннего опорного напряжения, универсальная (для всех ардуин)
#if defined(__AVR_ATmega32U4__) || defined(__AVR_ATmega1280__) || defined(__AVR_ATmega2560__)
  ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX4) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
#elif defined (__AVR_ATtiny24__) || defined(__AVR_ATtiny44__) || defined(__AVR_ATtiny84__)
  ADMUX = _BV(MUX5) | _BV(MUX0);
#elif defined (__AVR_ATtiny25__) || defined(__AVR_ATtiny45__) || defined(__AVR_ATtiny85__)
  ADMUX = _BV(MUX3) | _BV(MUX2);
#else
  ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
#endif
  delay(2); // Wait for Vref to settle
  ADCSRA |= _BV(ADSC); // Start conversion
  while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC)); // measuring
  uint8_t low  = ADCL; // must read ADCL first - it then locks ADCH
  uint8_t high = ADCH; // unlocks both
  long result = (high << 8) | low;

  result = my_vcc_const * 1023 * 1000 / result; // расчёт реального VCC
  return result; // возвращает VCC
}

Credits

Mirko Pavleski

Mirko Pavleski

18 projects • 476 followers

Comments