L’interesse per i sistemi di monitoraggio ambientale è in continua crescita. Realizzare una stazione meteo fai-da-te, utilizzando un microcontrollore ESP32 e un display e-paper, permette di avere dati aggiornati sulle condizioni climatiche e sull'ambiente domestico. Il progetto, guidato da un appassionato studente di informatica, Luke Marzen, si distingue per la sua accessibilità e la capacità di integrare tecnologie moderne di misura e rilevamento.
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Componenti necessarie per la stazione meteo
Per avventurarsi nella creazione di una stazione meteo, è essenziale assemblare una serie di componenti specifici. In primo luogo, dovrete procurarvi un case o un supporto per proteggere il display. Esistono diverse opzioni per realizzarlo: potete decidere di costruirlo in legno, stamparlo in 3D oppure adattarne uno già esistente. Inoltre, è consigliato utilizzare un foglio di acrilico sottile per proteggere il display e-paper.
Ecco l’elenco dei materiali necessari:
- Display e-paper da 7,5 pollici
- Scheda adattatore DESPI-CO2
- Microcontrollore FireBeetle 2 ESP32-E
- Sensore BME280 per la misura di pressione, temperatura e umidità
- Batteria LiPo da 3,7V con connettore JST a 2 pin
- Un computer per la configurazione, compilazione e installazione del software sul microcontrollore
Particolarmente adatta a questo progetto è la tecnologia e-paper, poiché consuma pochissima energia, riuscendo a garantire un'autonomia di oltre sei mesi con una singola carica della batteria da 5.000mAh, come evidenziato da Marzen.
Fasi di costruzione e programmazione
Dopo aver raccolto tutti i componenti, la fase successiva richiede attenzione particolare all’assemblaggio e alla programmazione della stazione meteo. Un buon consiglio è quello di testare i collegamenti su una breadboard prima di effettuare le saldature definitive, per evitare errori e rendere eventuali modifiche più semplici.
Se si utilizza un HAT e-paper, è fondamentale prestare attenzione alla revisione dei modelli; su alcune versioni recenti di Waveshare sono stati segnalati problemi. Per questo motivo, è consigliabile configurare gli interruttori fisici "Display Config" e "Interface Config" nel modo corretto.
Per garantire un funzionamento ottimale, Marzen propone l'uso della scheda adattatore DESPI-CO2, la quale elimina la necessità di convertitori di livello e supporta facilmente i sistemi a bassa potenza a 3,3V. Il repository GitHub del progetto offre schemi di cablaggio dettagliati per entrambe le soluzioni.
Utilizzando lo stesso microcontrollore ESP32 di Marzen, è utile tagliare il filo al centro del "low-power pad" per ridurre il consumo statico di energia e favorire una durata della batteria migliore. Inoltre, per ottenere i dati meteo, sarà necessario registrarsi a OpenWeather, dove è possibile richiedere una chiave API che consente fino a 1.000 chiamate giornaliere.
Configurazione del software sulla stazione meteo
La scelta del software è altrettanto cruciale quanto la selezione dei materiali. Marzen utilizza PlatformIO su Visual Studio Code, una piattaforma di sviluppo compatibile con i principali sistemi operativi. Per iniziare, basta aprire Visual Studio Code e installare l'estensione PlatformIO attraverso il Gestore estensioni. Successivamente, si può clonare il repository di Marzen o scaricare e decomprimere il file .zip sul computer.
Prima della compilazione del codice sorgente, potrebbe essere necessario modificare alcuni file di configurazione, come config.cpp e config.h. Questi file consentono di personalizzare diverse impostazioni, incluse le credenziali Wi-Fi, la chiave API di OpenWeather e altre informazioni di localizzazione. Qualora si utilizzassero componenti hardware alternativi, è possibile specificarli nei file di configurazione, modificando anche l'assegnazione dei pin qualora la configurazione cablata differisse da quella proposta.
Collegando l'ESP32 al computer tramite USB, si potrà compilare e caricare il codice con un semplice click sulla freccia di caricamento di Visual Studio Code.
Assemblaggio finale e risoluzione dei problemi
Con il codice funzionante, la fase finale prevede l’assemblaggio definitivo della stazione meteo. Se non sono stati ancora effettuati saldature, ora è opportuno passare dalla breadboard a una configurazione permanente. Se tutte le operazioni sono state completate con successo, il display si accenderà mostrando i dati meteo configurati.
Qualora si presentasse qualche malfunzionamento, il display offrirà schermate di errore chiare, segnalando eventuali problemi come batteria scarica, errori di connessione Wi-Fi o di accesso all'API OpenWeather. Marzen ha incluso nel repository GitHub anche istruzioni specifiche per la risoluzione di tali problematiche.
Questa stazione meteo fai-da-te, alla portata anche di chi è alle prime armi, offre un'esperienza unica di apprendimento e di realizzazione. La possibilità di mantenere il cablaggio su breadboard semplifica il processo per coloro che non possiedono abilità di saldatura, garantendo comunque un risultato finale elegante e dotato di funzionalità avanzate per il monitoraggio delle condizioni atmosferiche.
