گجت هواشناسی هوشمند با برد ESP8266 و نمایشگر رنگی

برای ساخت این گجت به قطعات ساده‌ای نیاز داری که به راحتی تو بازار پیدا می‌شن. مهم‌ترین قطعه، برد Wemos D1 Mini Pro و نمایشگر لمسی 2.8 اینچی TFT هست. همچنین به مقداری سیم خیلی نازک سایز 30 AWG، یک کابل میکرو USB و فیلامنت PLA برای پرینت قاب نیاز داری. ابزارهای لازم برای مونتاژ هم شامل پرینتر سه‌بعدی برای ساخت بدنه، دستگاه هویه برای اتصالات، سیم‌چین و سیم‌لخت‌کن برای آماده‌سازی سیم‌ها می‌شه.

قراره کل مدار رو داخل یک قاب پرینت سه‌بعدی خیلی جمع‌وجور جا بدیم. به همین خاطر فضای زیادی برای سیم‌های ضخیم و جاگیر نداریم. بهترین انتخاب استفاده از سیم‌های تک‌رشته‌ای نازک هست تا هم انعطاف خوبی داشته باشن و هم فضای داخل قاب رو شلوغ نکنن. پیشنهاد ما استفاده از سیم‌های سایز 30 AWG هست.

با سیم‌چین 14 تکه سیم با طول‌های مساوی ببر و با دقت روکش دو طرفشون رو با سیم‌لخت‌کن جدا کن تا برای لحیم‌کاری آماده بشن.

نمایشگرهای TFT معمولا پین‌هدرهای مستقیمی دارن که از کارخونه روشون لحیم شده. برای اتصال سیم‌ها دو تا راه داری؛ یا اینکه با مکنده قلع پین‌ها رو کامل دربیاری و سیم‌ها رو مستقیم به پدهای روی برد لحیم کنی، یا اینکه سیم‌ها رو مستقیم به همون پین‌هدرهای موجود لحیم کنی. روش دوم خیلی راحت‌تره و مهارت کمتری می‌خواد.

قبل از شروع لحیم‌کاری، کمی روغن لحیم (فلاکس) به پین‌ها بزن و نوک هویه رو قلع‌اندود کن. این کار باعث می‌شه سیم‌ها خیلی سریع‌تر و محکم‌تر به پین‌ها بچسبن و اتصال تمیزی داشته باشی. حالا دونه‌دونه سیم‌هایی که آماده کرده بودی رو به تمام پین‌های هدر لحیم کن.

برای قاب این گجت، می‌تونی از فایل‌های آماده سه‌بعدی موجود در اینترنت استفاده کنی. ابعاد این قاب با دقت بالایی اندازه‌گیری شده تا قطعات دقیقا سر جای خودشون کیپ بشن. این محفظه از سه بخش تشکیل شده: بدنه اصلی، درپوش پشتی و درپوش پایه.

اگه به پرینتر سه‌بعدی دسترسی داری، فیلامنت PLA سفید رو آماده کن. بهترین تنظیمات برای چاپ این قطعات، سرعت 60 میلی‌متر بر ثانیه، ارتفاع لایه 0.2 میلی‌متر و تراکم (Infill) 20 درصده. دمای اکسترودر رو روی 210 درجه و دمای هیت‌بد رو روی 60 درجه سانتی‌گراد تنظیم کن تا یک خروجی تمیز و بی‌نقص داشته باشی.

+1

تو این مرحله باید نمایشگر رو داخل قاب جا بزنی. برای این کار دو تا گزینه داری: اول اینکه نمایشگر رو تو قاب فیکس کنی و بعد سیم‌ها رو به برد Wemos متصل کنی؛ یا اینکه اول کل سیم‌کشی‌ها رو بیرون از قاب تکمیل کنی و بعد همه‌چیز رو با هم داخل محفظه قرار بدی. هر دو روش تو تصاویر نشون داده شده، اما روش دوم معمولا تسلط بیشتری بهت می‌خشه و کار رو راحت‌تر می‌کنه.

سیم‌کشی مدار خیلی سادست و فقط باید پین‌های ماژول نمایشگر ILI9341 رو دقیقا طبق نقشه شماتیک به پایه‌های برد Wemos وصل کنی. ترتیب اتصالات به این شکله: پایه‌های تغذیه VIN به 3.3 ولت و GND به GND متصل می‌شن. پین CS به D1، پین RESET به RST، پین DC به D2، پین SDI به D7، پین SCK به D5، پین ال‌ای‌دی به D8 و پین SDO به D6 وصل می‌شه.

برای بخش لمسی (تاچ) نمایشگر هم پین T_CLK رو به D5، پین T_CS رو به D3، پین T_DIN رو به D7، پین T_DO رو به D6 و T_IRQ رو به D4 متصل کن.

+1

برای اینکه موقع لحیم‌کاری گیج نشی، بهتره نقشه مدار رو روی یک کاغذ پرینت بگیری و جلوت بذاری. این کار هم سرعتت رو بالا می‌بره و هم جلوی اشتباهات رو می‌گیره.

یادت باشه که یک اتصال اشتباه یا اتصالی کوچیک می‌تونه به راحتی برد کنترلر یا آیسی تاچ نمایشگر گرون‌قیمتت رو بسوزونه؛ پس قبل از وصل کردن برق، حتما تمام مسیرها رو با دقت چک کن.

+1

بردهای خانواده ESP8266 به صورت پیش‌فرض تو نرم‌افزار آردوینو (Arduino IDE) تعریف نشدن. پس اول باید تنظیمات نرم‌افزار رو تغییر بدی. برنامه رو باز کن و به منوی Preferences برو.

توی کادر Additional Boards Manager URLs، لینک مربوط به پکیج بردهای ESP8266 رو وارد کن (اگه لینک‌های دیگه‌ای هم داری با کاما جداشون کن). حالا پنجره رو با OK ببند. از منوی Tools بخش Board، گزینه Boards Manager رو باز کن و بسته ESP8266 رو جستجو و نصبش کن.

حالا می‌تونی از لیست بردها، مدل LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini رو انتخاب کنی. فرکانس پردازنده رو روی 80MHz و حافظه فلش رو روی 4MB (با تنظیمات 3MB برای سیستم فایل و 512KB برای OTA) قرار بده و پورت دستگاهت رو مشخص کن.

برای راه‌اندازی این ایستگاه هواشناسی، به کدهای اصلی و یک سری کتابخونه جانبی نیاز داری. فایل‌های پروژه رو می‌تونی با جستجوی نام esp8266-weather-station-color پیدا کنی.

کتابخونه‌های ضروری شامل: Mini Grafx برای رابط گرافیکی، ESP8266 WeatherStation برای ارتباط با سرور هواشناسی و Json Streaming Parser برای تحلیل داده‌هاست.

همچنین برای فعال‌سازی لمس صفحه به کتابخونه XPT2046 Touch (نسخه ThingPulse) نیاز داری. اگه قبلا نسخه اصلی این کتابخونه رو نصب داشتی، حتما پاکش کن تا تداخل ایجاد نکنه.

فایل‌های کتابخونه رو از حالت فشرده خارج کن و از مسیر Sketch > Include Library > Manage Libraries در نرم‌افزار آردوینو، همه‌شون رو نصب کن.

این گجت اطلاعات لحظه‌ای آب‌وهوا رو از پایگاه داده OpenWeatherMap استخراج می‌کنه. بنابراین باید تو این سایت ثبت‌نام کنی و کلید رابط برنامه‌نویسی (API Key) اختصاصی خودت رو بگیری. پلن رایگان این سایت رو انتخاب کن.

ثبت‌نام کاملا رایگانه و پلن پایه‌اش اجازه می‌ده تو هر دقیقه تا 60 بار درخواست اطلاعات بفرستی، که برای دستگاه کوچیک ما فوق‌العاده‌ست. بعد از ساخت اکانت، کلید API رو کپی کن و یک جا نگه دار؛ چون تو مرحله بعدی باید این رشته متنی رو داخل کدهای آردوینو پیست کنیم.

حالا که محیط آردوینو آماده شده و کتابخونه‌ها رو نصب کردی، وقتشه مغز متفکر مدارت رو برنامه‌ریزی کنی. اول فایل کدهای پروژه رو که دانلود کرده بودی از حالت فشرده خارج کن.

اگه اسم پوشه پسوند اضافه‌ای مثل master داره، اون رو پاک کن تا دقیقا به اسم esp8266-weather-station-color دربیاد. پوشه رو باز کن و روی فایل اصلی برنامه (با پسوند ino) کلیک کن تا تو محیط آردوینو لود بشه. یکی از تب‌هایی که باز می‌شه settings.h هست. تو این فایل تمام تنظیمات پایه قرار داره و توضیحات کافی جلوی هر خط نوشته شده.

مهم‌ترین چیزهایی که باید اینجا تغییر بدی، اطلاعات شبکه وای‌فای (نام و رمز عبور) و همچنین همون API Key هست که تو مرحله قبل دریافت کردی. تنظیمات رو که ذخیره کردی، دکمه Upload رو بزن تا برنامه‌ها روی برد منتقل بشن.

+2

وقتی نمایشگر و برد سر جای خودشون محکم شدن، وقتشه که درپوش‌های قاب رو ببندی. طراحی این قاب سه‌بعدی به قدری دقیق و چفت‌بسته انجام شده که برای بستنش به هیچ پیچ یا چسبی نیاز نداری.

فقط کافیه درپوش‌ها رو با شیارهای بدنه تراز کنی و با یک فشار ملایم جا بزنی تا کاملا کیپ بشن. درپوش کوچیک‌تر برای قسمت پایه و درپوش بزرگ‌تر برای بستن پشت نمایشگر استفاده می‌شه.

+3

به محض اینکه دستگاه رو روشن کنی و کابل USB رو بهش بزنی، صفحه نمایش روشن می‌شه و شروع می‌کنه به جستجوی شبکه وای‌فای. بعد از اتصال موفق به روتر، خیلی سریع تاریخ، ساعت و اطلاعات دقیق آب‌وهوا رو از اینترنت دریافت می‌کنه.

حالا یک داشبورد هواشناسی رنگی و جذاب داری که دمای فعلی و پیش‌بینی روزهای آینده رو بهت نشون می‌ده. می‌تونی با لمس کردن صفحه، بین منوهای مختلف جابه‌جا بشی. البته همون دفعه اولی که روشنش می‌کنی، ممکنه ازت بخواد که نقاط خاصی از صفحه رو لمس کنی تا تاچ نمایشگر کالیبره بشه.

ساخت این گجت کوچیک و کاربردی یکی از لذت‌بخش‌ترین پروژه‌هاییه که می‌تونی برای میز کارت انجام بدی. این دستگاه جذاب می‌تونه یک هدیه فوق‌العاده برای دوستانت هم باشه. حتما نظرت رو در مورد این آموزش توی بخش کامنت‌های آیسی‌مدار برامون بنویس و اگه سوالی داشتی، خوشحال می‌شیم کمکت کنیم!