便携式气象站的制作教程-电子发烧友网

第1步：什么是夜间污染及其测量方法

便携式气象站的制作教程

夜间污染来自灯具，汽车，房屋，城市中的巨大液晶面板和人类制造的每一盏灯。那灯光叫人工。对于观察者来说，人造光是从城市看星星的主要问题，他们必须走出城市。对于人类来说，高光污染是有害的。还有树木，草和动物。

为了检查你所在地的光污染，你可以在这里看到lightpollutionmap

它只是模型，真正的价值观会有所不同。这就是为什么我创建了这个luxmeter。

对于测量光污染，我只测量lux并计算幅度/arsec2。

我可以从lux到candela每suqare米计算：

1 cd/m2 = 1 lux

每平方秒的幅度（ mag/arcsec2 ）描述夜空背景（它叫表面亮度）。

关于wiki的更多内容：表面亮度

计算cd/m2到mag/arcsec2的公式为：

［mag中的值/arcsec2］ = Log10（［以cd/m2为单位］/108000）/- 0.4

unihedron.com/projects/darksky/magconv.php

第2步：BOM

对于这个项目，你需要：

1。 WEMOS D1 Mini或任何微控制器

（我使用wemos，因为它是最小的，有usb 端口，你可以尝试Arduino Nano）

WEMOS D1 MINI

WEMOS D1 MINI 10件

用于编程和上传的USB线代码到wemos

2。 TSL2591传感器

TSL2591

3。 HTU21D温湿度传感器

HTU21D

4。 OLED显示屏0.96（128 x 64）

OLED显示屏

5。 18650电池

18650锂离子电池

电池18650支架

6。 TP4056充电模块

tp4056

7。切换按钮或倾角跳线

swtich red dip

swifhers，很多不同的

8。面包板和杜邦电缆

小面包板

面包板套件

9。案例，我用木材+胶带创建

繁文缛节

Prusa 3D打印机，我希望我能用塑料做案例：D

Step 3：电路

电路非常简单：

将所有i2c模块（TSL2591，OLED，HTU21D）连接到SCL和SDA引脚在wemos上（SDA - 》 D2，SCL - 》 D1）。

用来自wemos的3.3 V电源供电。

将电池的端子连接到wemos上的5V引脚和tp4056充电模块上的电池+引脚连接到电池上的正端子。

将所有接地连接在一起。

步骤4：HTU21D传感器

我购买新的温度传感器，测量精度为0.3°C！

物联网你应该知道这个传感器（来自sparkfun）：

使用 I2C 接口

典型湿度精度±2％

典型温度精度±0.3°C

湿度为0到100％，但不推荐使用此传感器恶劣的环境它可能与水接触（如下雨）。

3.3V传感器 - 使用内联逻辑电平转换器或10k电阻来限制5V信号

一次只能有一个HTU21D传感器驻留在I2C总线上

我的总结：这是一个很好的传感器，因为它的测量精度为0.3°C，温度和湿度都是。优点是I2C干扰和3.3V，但在我的情况下无关紧要。

步骤5：TSL2591

该传感器因其灵敏度（188微升lux！）而适用于测量夜空污染。

1。是可能的红外和全量测量的二极管。我不使用它。

2。电压调节器从5V到3.3 V

芯片规格（来自adafruit）：

近似人眼响应

极宽的动态范围1到600，000，000计数

Lux范围： 188 uLux 灵敏度，最高88，000 Lux输入测量值。

温度范围： -30 至80 * C

电压范围： 3.3-5V 进入板载稳压器

接口： I2C

这板/芯片使用I2C 7位地址0x29 （固定）

尺寸：19mm x 16mm x 1mm/.75“x .63”x .04“重量：1.1g

2个二极管用于测量 - IR和全光谱

摘要：

188 uLux是perferct，也是I2C通信很简单。也许问题可以修复I2C地址（0x29）。板载稳压器也很好，可以在冬天使用传感器（霜冻）。

步骤6：代码

您需要这些库（我将它们添加到一个zip文件中）：

Adafruit-GFX-Li brary-master

adafruit_gfx_library_master

Adafruit_HTU21DF_Library-master

Adafruit_Sensor-master

Adafruit_TSL2591_Library-master

《代码：你可以使用我的，或创建自己的。不要忘记为夜空测量设置最大积分时间（600 MS）和增益到最大值（GAIN_MAX）。

如果您尝试使用我的代码，请下载ino文件。当我从instructable我的代码复制时，库有问题。

我使用加载月亮图像只是为了好玩。您可以使用任何，只需使用此页面获取数组：

http://javl.github.io/image2cpp/

//https://lastminuteengineers.com/oled-display-arduino-tutorial/

//http://javl.github.io/image2cpp/

// mcd to magnitude http://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php.。.

// The HD44780 is a controller for character-based liquid crystal displays （LCDs）。 http://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php.。.

#include

#include “Adafruit_HTU21DF.h”

#include “Adafruit_TSL2591.h”

int counter;

// OLED display TWI address

#define OLED_ADDR 0x3C

Adafruit_SSD1306 display（-1）; // - 1 for restart display with restart button on arduino board

Adafruit_HTU21DF htu = Adafruit_HTU21DF（）;

Adafruit_TSL2591 tsl = Adafruit_TSL2591（2591）; // pass in a number for the sensor identifier （for your use later）

uint32_t lum;

uint16_t ir， full;

int ulux;

float lux;

float temp;

float rel_hum;

float mag_arcsec2; // visual mags/arcsecond² ［value in mag/arcsec2］ = Log10（［value in cd/m2］/108000）/-0.4

// symbols

// degree for Celsius

const unsigned char degree ［］ PROGMEM =

{

0xe，0x11，0x11，0x11，0xe，0x0，0x0，0x0

};

// exponent 2

const unsigned char exponent ［］ PROGMEM =

{

0xe，0x1b，0x3，0x6，0xc，0x18，0x1f，0x0

};

// ‘moon_logo’， 128x64px

const unsigned char intro ［］ PROGMEM = {

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc1， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0xff， 0xfd， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x01， 0xff， 0xfd， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x03， 0xff， 0xc0， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfc， 0x07， 0xff， 0xe0， 0x7f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x07， 0xff， 0xf8， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x0f， 0xff， 0xf0， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x0f， 0xff， 0x77， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x80， 0x1f， 0xbe， 0x7f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x80， 0x1f， 0xcc， 0xff， 0xff， 0x8f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x00， 0x3f， 0xc0， 0xff， 0xff， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x00， 0x3f， 0xc0， 0xff， 0xff， 0x8f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x00， 0x3f， 0xe0， 0x7f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfc， 0x00， 0x3f， 0x80， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf8， 0x00， 0x3f， 0x00， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf8， 0x00， 0x3f， 0xf1， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x3f， 0xf9， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x3f， 0xfb， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x18， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x60， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xef， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x00， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe7， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x00， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe1， 0xe7， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x00， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x07， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x18， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x38， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x48， 0x7f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x80， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0x00， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0xc4， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xfc， 0x00， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x60， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0x80， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0xf0， 0x03， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x07， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x00， 0x00， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0xe3， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x00， 0x00， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x00， 0x01， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf1， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x00， 0x43， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfb， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x00， 0x4f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfb， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x00， 0x5f， 0xff， 0xff， 0x03， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x3f， 0xff， 0xff， 0x87， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x03， 0xff， 0xff， 0xcf， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x01， 0xff， 0xff， 0xb7， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf8， 0x00， 0x01， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf8， 0x00， 0x03， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfc， 0x01， 0x0f， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfc， 0x01， 0xfe， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x00， 0x00， 0x3f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x00， 0x00， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x80， 0x00， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xc0， 0x00， 0x03， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x00， 0x01， 0xff， 0xff， 0xfd， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf0， 0x00， 0x00， 0x7f， 0xff， 0xf3， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf8， 0x00， 0x00， 0x1f， 0xff， 0xc7， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfc， 0x00， 0x00， 0x00， 0xfc， 0x0f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0x80， 0x00， 0x00， 0x00， 0x7f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x00， 0x00， 0x00， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xf8， 0x00， 0x00， 0x03， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xfe， 0x00， 0x00， 0x1f， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xe0， 0x01， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff，

0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff， 0xff

};

void setup（） {

// htu21d

htu.begin（）;

// tsl2591

sensor_t sensor;

tsl.getSensor（&sensor）;

tsl.setGain（TSL2591_GAIN_MAX）; // MAX， HIGH MED，LOW，

tsl.setTiming（TSL2591_INTEGRATIONTIME_600MS）; // 100MS， 200 MS， 300MS， 400MS，500MS， 600MS

// setup for oled display

display.begin（SSD1306_SWITCHCAPVCC， OLED_ADDR）;

display.clearDisplay（）;

display.display（）;

display.drawBitmap（0， 0， intro， 128， 64， WHITE）;

display.display（）;

delay（1000）;

display.setTextSize（1）;

display.setTextColor（WHITE）;

display.setFont（&FreeSerif9pt7b）;

display.clearDisplay（）;

}

void loop（） {

lux = 0;

ulux =0;

mag_arcsec2=0;

temp=0;

rel_hum=0;

delay（100）;

lum = tsl.getFullLuminosity（）;

ir = lum 》》 16;

full = lum & 0xFFFF;

delay（100）;

lux = tsl.calculateLux（full， ir）; // light intensiti in microlux

ulux= lux*1000000;

if （ulux《0）

{

ulux=0;

}

mag_arcsec2 = log10（lux/108000）/-0.4; //（log（（ulux/108000）） /（-0.4）

temp = htu.readTemperature（）;

rel_hum = htu.readHumidity（）;

display_values（）;

}

void display_values（）

{

//display.drawPixel（120， 50， WHITE）;

display.clearDisplay（）;

display.setCursor（1， 15）;

display.print（temp）;

display.drawBitmap（42， 2， degree， 8，5 ， WHITE）;

display.setCursor（50， 15）;

display.print（“C”）;

display.setCursor（70， 15）;

display.print（rel_hum）;

display.setCursor（114， 15）;

display.print（“%”）;

display.drawLine（1， 20， 127， 20， WHITE）;

display.drawLine（67， 1， 67， 20， WHITE）;

display.setCursor（1， 35）;

display.print（“ulux =”）;

display.setCursor（50， 35）;

display.print（ulux）;

display.setCursor（1， 55）;

display.print（“mag/arsec”）;

display.drawBitmap（70， 45， exponent， 8，8 ， WHITE）;

display.setCursor（83， 55）;

display.print（mag_arcsec2）;

display.display（）;

}

第7步：内部

我创建自己的案例，我使用面包板与杜邦电缆你可以看到。

我用 TP4056 用usb线充电（需要swtich dip jumper）。

如果打开/关闭我使用 dip跳线。

对于日光，TSL2591显示0，mag/arcsec2为nan。

对于夜空，TSL2591应显示 0到1000 000 microlux （ulux）和相应的mag/arcsec2

（cca。 14到22 mag/arsec2）。

完整月亮我测得 50k ulux ，这是0.05 lux。

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