Розробка автоматизованої метеорологічної станції на базі модуля ESP8266

Демчик, Роман Віталійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8262

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Гончаров, Артем Володимирович	-
dc.contributor.author	Демчик, Роман Віталійович	-
dc.date.accessioned	2026-03-13T14:57:46Z	-
dc.date.available	2026-03-13T14:57:46Z	-
dc.date.issued	2021	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8262	-
dc.description.abstract	В роботі розглянуті питання створення та експлуатації автоматизованої метеорологічної станції на базі модуля ESP8266 із застосуванням сучасної елементної бази, що дає можливість отримати технічне рішення, яке б мало змогу ефективно та швидко проводити збір даних про температуру, вологість та тиск. Згідно з поставленим технічним завданням було проведено обґрунтований підбір елементної бази, розроблено алгоритми роботи метеостанції, включно з алгоритмами обробки даних та алгоритмами взаємодії з сервером. Також реалізовано передачу даних на віддалений сервер, що відбувається завдяки використанню Wi-Fi мережі та хмарного сервісу Blynk.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	метеорологічна станція	uk_UA
dc.subject	Arduino	uk_UA
dc.subject	хмарний сервіс Blynk	uk_UA
dc.subject	сенсори	uk_UA
dc.subject	моніторинг	uk_UA
dc.subject	мобільний застосунок	uk_UA
dc.title	Розробка автоматизованої метеорологічної станції на базі модуля ESP8266	uk_UA
dc.type	Bachelor Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Телекомунікації)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Б_172_Демчик_Гончаров.pdf Restricted Access		1.76 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ І
РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
бакалавра
(освітній ступінь)

на тему «Розробка автоматизованої метеорологічної станції на базі модуля
ESP8266»

Виконав: студент 2 курсу, групи ТК-76ск
спеціальності
172 «Телекомунікації та радіотехніка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
(освітня програма – «Телекомунікації»)
Демчик Р.В.
(прізвище та ініціали)
Керівник Гончаров А.В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент Землянський О.М.
(прізвище та ініціали)

Черкаси – 2021 року

ЗМІСТ
ВСТУП…………………………………………………………………………………4
1.ПАТЕНТНИЙ ПОШУК ТА ОГЛЯД НАЯВНИХ РІШЕНЬ…………………..6
1.1.Метеорологічні станції. Класифікація та основні положення……………..6
1.2.Оглядринку типовихрішень………………………………………………………7
1.3 Огляд мікроконтролерів та модулів, що використовуються для створення
метеорологічних станцій…………………………………………………………….12
1.4 Огляд датчиків, що використовуються для проєктування метеостанцій …..22
2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ…………………… ……31
2.1. Обґрунтування технічного завдання…………………………………………..30
2.2 Інтерфейс Ardino-IDE…………………………………………………………...32
3. НАПИСАННЯ ПРОГРАМНОГО КОДУ ТА НАЛАШТУВАННЯ
МОБІЛЬНОГО ДОДАТКУ
3.1 Використання хмарного сервісу Blynk…………………………………………37
3.2 Зчитування даних датчика в просторі Libery…………………………………..45
3.3 Отримання даних у мобільному додатку Blynk………………………… …….49
4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1Аналіз умовпраціробітниківконструкторсько-технічного відділу в процесі
проектування метеорологічної станції ……………………….. ………… ………..53
4.2Розробка системи кондиціонування повітря в приміщенні конструкторсько-
технічного відділу……………………………………………………………………59
ВИСНИВОК………………………………………………………………………....66
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ……………………………………67

ТК76.021061.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Демчик Р.В. Розробка автоматизованої Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Гончаров А.В. 3 68
метеорологічної станції
Реценз. Землянський О.М.
Н. Контр. на базі модуля ESP8266 ЧДТУ 2021
Затверд.

ВСТУП

Достеменно відомо, що на якість нашого здоров’я впливають такі фактори
як медицина (10%), генетика (10%), спосіб життя (50%) та навколишнє
середовище (20%). Найбільшу роль тут відіграє спосіб життя, але навколишнє
середовище є не менш важливим. Більшість свого часу люди проводять в
приміщенні, то може бути дім, робота, навчання тощо, але мало хто загострює
свою увагу на кліматі. А дарма, тому що низька температура, може розвивати
загострення ГРВІ, сухе повітря – легеневі захворювання, захворювання шкіри,
або ж зависока температура може збільшити шанс отримати інфаркт міокарда.
Для того щоб попередити такі захворювання потрібно більше приділяти увагу
температурі та вологості в приміщені, та корегувати їх в залежності від ситуації.
На сьогодні в продажу є вдосталь метеорологічних станцій. Зазвичай вони
мало чим відрізняються і складаються з основних компонентів таких як монітор,
датчики температури, тиску, вологості та інші датчики в залежності від
конфігурації. Щоб перевірити ті, чи інші метеорологічні значення, потрібно
знаходитись безпосередньо біля самої метеорологічної станції, в більшості
пристроїв відсутня автоматична віддалена синхронізація.
Об’єктом дослідження є автоматизована метеорологічна станція.
Предметом дослідження слугує безпосередньо автоматизоване відправлення
метеоданих на сервер за допомогою WI-FI модуля ESP8266.
Метою роботи є розробка прототипу автоматизованої метеорологічної
станції, та синхронізації даних на сервері.
Для досягнення поставленої мети визначено наступні завдання:
- Вибір мікроконтролера
- Вибір датчиків
- Налагодження програмного забезпечення
- Синхронізація даних зі смартфоном
- Робота виконується слідуючи наступному плану:
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- дослідження ринку метеостанцій
- підбір компонентів
- проєктування метеостанції
- розробка програмного забезпечення
- компілювання програми з метою програмування модуля
- налаштування сервера
Практична значущість отриманих в ході роботи результатів полягає в
забезпеченні можливості віддаленого доступу до даних метеостанції.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1. ПАТЕНТНИЙ ПОШУК ТА ОГЛЯД НАЯВНИХ РІШЕНЬ

1.1. Метеорологічні станції. Класифікація та основні положення
Метеорологічна станція – станція для проведення спостережень за погодою.
Складена з метеомайданчика, на якому розташована більшість приладів, що
фіксують показники, і замкненого приміщення, в якому встановлюється барометр
і барограф та ведеться обробка спостережень. На бурах у відкритому морі та в
ненаселених районах встановлюють автоматичні метеостанції. Одержані на
метеостанціях дані кодують і надсилають до метеорологічних центрів. [1]
За класифікацією метеостанцію діляться на два типи: аналогові і цифрові.
До аналогових відносять:
- термометр для вимірювання температури
- барометр для вимірювання тиску
- гігрометр для вимірювання вологості повітря
- анемометр для вимірювання швидкості вітру
- флюгер для вимірювання напрямку вітру
- опадомір для вимірювання опадів
Цифрові в свою чергу поділяються на: дорожні, лісові, гідрологічні,
побутові метеостанції.
Дорожні метеостанції використовують датчики температури, вологості,
напряму вітру та його швидкості. Для інформування водіїв про погодну
обстановку, використовують інформаційні табло з температурою поверхні й
повітря. Такі види пристроїв також можуть відображати попередження про
небезпеку (МОКРА ДОРОГА, БІЧНИЙ ВІТЕР тощо)
Лісові метеостанції служать для попередження можливості лісових пожеж.
В більшості випадків такі метеостанції працюють живляться від акумуляторів.
Станції збирають данні про вологість вогкість дерев, ґрунту й температуру на
різних рівнях висотності лісів. Дані зберігаються, аналізуються і на основі цього
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

створюється карта мапа пожежної активності, що допомагає попередити можливе
займання в лісі, або запобігти його поширенню.
Гідрологічні метеостанції приймають метеорологічні спостереження й
гідрологічні показники над станом погоди озер, морів, боліт річок, океанів.
Розташовуються ці метеостанції на материках, на морських плаваючих станціях,
ще до них включають озерні, болотні, річкові станції моніторингу.
Побутові домашні метеостанції з'явилися на ринку порівняно недавно.
Родоначальниками побутових метеостанцій є звичайні барометри.
Функціональність домашньої метеостанції схожа з метеорологічною станцією,
тільки обробляється набагато менше даних, які надходять із одного або декількох
датчиків, установлюваних за вікном і в інших приміщеннях. Домашні
метеостанції показують температуру в приміщенні, температуру поза
приміщенням, вимірюють вологість, атмосферний тиск і виходячи з обробки
процесором отриманих даних формують прогноз погоди на добу. Працюють, як
від електричної мережі, так і від змінних елементів живлення. Саме такий тип
буде розглядатись в даній роботі.
1.2. Огляд ринку типових рішень
Для розробки технічного завдання, потрібно проаналізувати ринок типових
рішень для метеорологічних станцій.
CX-301A - Компактна портативна метеостанція CX-301A (рис. 1.1) з
проводовим вуличним термодатчиком і гігрометром (Digital LCD Indoor / Outdoor
Thermometer with Hygrometer and Clock). Це кімнатна метеостанція показує точну
температуру в квартирі і на вулиці, вологість в приміщенні і поточний час.
Пристрій має ергономічний slim дизайн.
Компактна портативна метеостанція CX - 301A з дротяним вуличним
термодатчиком і гігрометром(Digital LCD Indoor/Outdoor Thermometer with
Hygrometer and Clock). Відмінне придбання для людей тих, що цінують зручність
і уважних до свого здоров'я. Це кімнатна метеостанція показує точну температуру
в квартирі і на вулиці, вологість в приміщенні і поточний час. Пристрій має
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ергономічний slim дизайн що прекрасно підходить під будь-який інтер'єр
Функціональний термометр + гігрометр чудово підійде для використання
будинку, в офісі, в лікарняних палатах, в готелі, в салоні краси і процедурних
приміщеннях, в дитячих садах і школах і так далі. Вартість його – ніщо, в
порівнянні з грошима заощадженими на лікарях і ліках надалі! Прекрасно
підходить під будь-який інтер'єр приміщення [2].

Рисунок 1.1 – Зовнішній вигляд CX-301A
Характеристики:
-Діапазон вимірювання і точність:
- Температура на вулиці: -50 ~ + 70 ° C ± 1 ° C (14 ~ 122 ° F)
- Температура в приміщенні: 0 ~ + 50 ° C ± 1 ° C
- Точність: 0.1 ° C (0.1 ° F)
- Вологість: 10 ~ 99% ± 5%
- Розмір: 10.5 x 11 x 2 см
- Вага: 98 г
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- Матеріал корпусу: пластик
- Колір: білий
-Живлення: 1
Особливості
- Інноваційний дистанційний вимір температури на вулиці дозволить вам не
вдивляючись крізь запітніле або заледеніле вікно знати точну температуру на
вулиці тобто одягнутися по погоді і не хворіти
- Термометр дає дуже точну інформацію про температуру і вологість в
приміщенні. Це особливо важливо для чутливих до клімату людей, для літніх і
людей тих, що стежать за своїм здоров'ям
- Висока точність, стабільність і надійність метеостанції обумовлена якісними
мікросхемами і комплектуючими, що дозволить вам користуватися цим
приладом довгі роки
- Відображення інформації на ЖК-екрані робиться виразними великими
символами, завдяки чому видно інформація дисплея з іншого кінця кімнати, до
того ж це зручно для людей із слабким зором
- Вмонтований годинник відображає поточний час на екрані у форматі 12 і 24
години
- Низьке енергоспоживання. Всього однієї батарейки, навіть найдешевшої,
вистачає більш ніж на рік роботи (батарейка в комплект входить)
- Зовнішній водостійкий температурний датчик, що виноситься на 1.5 м,
присоски для кріплення датчика до вікна в комплекті
- Вибір одиниць вимірювання температури Цельсія/Фаренгейта

- Внутрішня і зовнішня температура виводяться на екран одночасно
- Пристрій можна повісити на стіну і поставити на будь-яку поверхню
- Вдалий, сучасний зовнішній дизайн, що поєднує в собі зручність і естетику.
Відмінно впишеться у будь-який інтер'єр
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Комплектація:
Термометр CX-301A
Присоска БатарейкаAA-1шт.
Керівництво по користуваню(Eng)
Упаковка/ для датчика коробка
датчика температури: 1.5м
Функціональний термометр, гігрометр відмінно підійде для
використання вдома, в офісі, в лікарняних палатах, в готелі, в салоні краси і
процедурних приміщеннях, в дитячих садах і школах, тощо. Також він має
відносно недорогу вартість, що можна віднести до плюсів.
CLATRONIC WSU 7022 ще одна багато функціональна метеостанція (рис.
1.2), має відмінний зовнішній вигляд, від попередньої станції.[3]

Рисунок 1.2 – Зовнішній вигляд CLATRONIC WSU 7022
CLATRONIC має такі основні характеристики:
Годинник з прозорим ЖК-дисплеєм
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- Відображення погоди, часу дня, дати з днем тижня, місяць і рік,
температури (в ° C / ° F), вологості (в%)
- Розмір дисплея, мм: 115x35
- Відображення погоди (сонячно, хмарно, дощовий)
- Відображення температури (° C / ° F)
- Зберігання даних для: температура макс / хв (в ° C / ° F), вологість
макс / хв (в%)
- Функція будильника
- Автоматична сигналізація на встановлюваних інтервалах (повтор)
- 24-годинний ЖК-дисплей
Попри весь її функціонал, відсутність мережевого підключення не дає змоги
автоматизації за допомогою мережі.
Sencor SWS 2900
Сучасна метеостанція з великим дисплеєм і вимірювачами температури і
вологості (рис. 1.3). На великому розбірливому дисплеї поруч з інформацією про
поточну температуру і вологосту ми можна знайти годинник і індекс
комфортності.[4]

Рисунок 1.3 – Зовнішній вигляд Sencor SWS 2900
Основні характеристики
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Метеостанція і годинник з прозорим ЖК-дисплеєм
• Відображення погоди, часу дня, дати з днем тижня, місяць і рік, температури (в °
C / ° F), вологості (в%)
• Розмір дисплея, мм: 115x35
• Відображення погоди (сонячно, хмарно, дощовий)
• Відображення температури (° C / ° F)
• Зберігання даних для: температура макс / хв (в ° C / ° F), вологість макс / хв (в%)
• Функція будильника
• Автоматична сигналізація на встановлюваних інтервалах (повтор)
• 24-годинний ЖК-дисплей
• Живлення від батареї: 2x LR44 (батарея включена в поставку)
• Габарити, мм: 134x73x31,5
• Габарити упаковки, мм: 140x80x40
• Вага, кг: 0,89
• EAN -Code: 4006160702200
Попри додатковий список характеристик, в цій метеостанції відсутня
реалізація бездротового з’єднання Wi-Fi, для автоматизації пристрою, та
віддаленого моніторингу метеопоказників.

1.3 Огляд мікроконтролерів та модулів, що використовуються для
створення метеорологічних станцій

Користувач сучасного комп'ютера не задумується на функціоналом окремих
запчастин. Він просто запускає потрібні програми і працює в них. Так само і
Arduino дозволяє зосередитись на самому проекті, а не на вивчені пристрою
принципів роботи окремих елементів. Нема необхідності в створені з нуля
фінальних плат чи модулів. Можна напряму використовуватися плати для
розробника і вже туди підключати необхідні модулі. Решта зусиль буде
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

направлена на розробку та компілювання керуючої програми на мові високого
рівня. Наявність різноманітних модулів, бібліотек до них дозволить створювати
самі різноманітні проекти для вирішення своїх задач. А варіанти використання
використання Arduino обмежені лише можливостями мікроконтролера і варіанта
плати.[5, с.19] Також потрібно враховувати те, що на контролери має бути модуль
Wi-fi, таким може слугуватиме ESP8266.
Контролер (controller) – спеціалізований компонент системи, що
призначений для управління зовнішніми пристроями комп'ютера:
накопичувачами, відеосистемою та дисплеєм, принтерами тощо. Часто
синонімами слова контролер виступають терміни адаптер, плата, карта.
Розглянемо які є контролери на базі модуля ESP8266 та оберемо, який
найкраще підпадає до завдання проекту.
Wi-Fi модуль ESP8266 ESP-01 - найпоширеніша версія серед WIFI модулів
серії ESP. Модуль ESP-01 призначений для використання в розумних розетках,
mesh-мережах, IP-камерах, бездротових сенсорах, що носиться електроніці і так
далі. Основними відмінностями плат серії ESP є: кількість портів введення /
виводу, обсяг FLASH пам'яті і вид конекторів.
Модуль WIFI ESP-01 спроектований на базі мікросхеми ESP8266EX, чіпа
FLASH-пам'яті об'ємом 1 МБ, мініатюрної антени та інших допоміжних
компонентів. За допомогою мікросхеми ESP8266EX організовується зв'язок по
інтерфейсу WIFI, яка забезпечує проектам на платформі Arduino доступ до мережі
Інтернет та можливість управляти датчиками на відстані. Мікросхема ESP8266EX
володіє вбудованим стеком протоколу TCP / IP і процесором AT-команд. АТ-
команди - це набір інструкцій, при отриманні яких, модуль виконує певні дії.[6]
Модуль підключається до мікроконтролерним пристроїв за допомогою
шини інтерфейсу UART. На платі WIFI модуля є 8 пінів:
• VCC: жиалення напругою від 2,5 до 3,6 В;
• GND: «земля»;
• TXD: передача даних (UART);
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

• RXD: прийом даних (UART);
• CH_PD: переводить модуль в енергозберігаючий режим;
• GPIO0: дає змогу встановити режим програмування;
• GPIO2: порт введення і виведення;
• RST: апаратне скидання.
При необхідності модуль ESP-01 (рис. 1.4) можна підключити до
персонального комп'ютера за допомогою адаптера USB - UART CH340.

Рисунок 1.4 – Модуль ESP-01

Підключений до джерела живлення від зовнішніх джерел живлення, плати
Arduino або інших мікроконтролерних пристроїв. Рекомендоване напруга
живлення модуля становить 3,3 В. Про наявність живлення сигналізує світлодіод
PWR, який підключений до шин живлення, а світлодіод D0 сигналізує про
передачі даних через шину UART.
ESP-07
Мініатюрні WiFi модулі ESP8266 досить привабливі для систем розумного
будинку і домашньої автоматизації. Їх ще називають «вбивцями NRF24L01».
Модуль виконаний у форматі ESP-07 (рис. 1.5) і є просунутою версією модуля
ESP8266 з узгодженим вихідним каскадом і антеною, що значно збільшило
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

чутливість і радіус дії. На модулі так само виведені призначені для користувача
виходи GPIO що ще більше розширює можливості побудови на даному модулі
систем "розумний будинок" і багато чого іншого[7].
Більшість модулів мають свою прихильність висновків і вони не завжди
бувають підписані, що вкрай ускладнює роботу з ними. Даний модуль має
підписані висновки що полегшує його використання. У модулі застосована
керамічна антена і є роз'єм для підключення зовнішньої антени. На відміну від
ранніх моделей є більшу кількість.
Технічні характеристики модуля - Wi-Fi 802.11 b/g/n.
Режими -( WiFi) - клієнт, точка доступу-
Вихідна потужність - 19,5 дБ.
- Напруга живлення - 1.8 -3.6 В
- Струм споживання - 220 мА
- Портів GPIO : 4
- Тактова частота процесора - 80 Мгц
- Об'єм пам'яті
- Оперативна пам'ять - 96 КБ
- Розміри - 13×21 мм
портів GP
Підключення
Розглянемо режим AT- команд. Для цього підключимо модуль до
комп'ютера через перехідник USB - UART. Призначення модуля(див. малюнок 1)

- VCC – +3.3 В
- GND – земля
- RX, TX – виводи UART
- Вивод CH_PD – Chip enable
- GPIO0, GPIO2 – цифрові контактиї

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.5 – Призначення контактів модуля ESP - 01

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.6 – Схема підключення та зв’язки з модулем в режимі AT-
команд
IO, а так само режим сну з вкрай низьким споживанням. Для
використання модуля потрібно перехідник, так як у модуля крок 2мм а не 2,54
як у більшості макетів.

Зовнішній вигляд ESP-07
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 1.1 – Характеристики модуля ESP-07
№ Назва характеристики Значення
1 Виробник модуля: AI-THINKER
2 Напруга живлення 3.3В
3 Робоча частота 2.4 ГГц
4 Потужність випромінювання + 24dbm
5 Порти GPIO: доступні у всіх виконаннях модуля
з портом 2.0мм
6 Швидкість послідовного 115200 бод
порту за замовчуванням
7 Тип антени вбудована керамічна
Ардуіно-сумісний контролер WEMOS D1 (рис. 1.7) на базі WiFi модуля
ESP8266-12. Розроблений для створення проектів в ідеології "інтернет речей"
(IoT).[8]
Специфікація:
- цифрових входів / виходів: 11 (з них 10 ШІМ);
- аналогових виходів: 1 (максимальна вхідна напруга 3,3 В);
- micro USB роз'єм;
- роз'єм живлення (9-24 В);
- підтримка Arduino IDE;
- мікроконтролер ESP-8266EX;
- тактова частота: 80/160 МГц;
- Флеш-пам'ять: 4 Мб;

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.7 – WEMOS D1
Програмування через Serial або OTA ( завантаження програмного коду по
Wi-Fi).
NodeMCU V3 ESP8266
Wi-Fi модуль NodeMCU V3 ESP8266 (рис. 1.7) - являє собою плату
розробника на базі чіпа ESP8266 (версія ESP12E), який представляє собою UART-
WiFi модуль з ультра низьким споживанням. Сам чіп проектувався для пристроїв
зі світу інтернет речей, а дана плата дозволяє спростити розробку, тому що на ній
вже реалізовано підключення по USB, регулятор живлення і все виведення чіпа
розведені на гребінки зі стандартним кроком 2.54 мм, що дозволяє вставити його
в макетну плату і створити прототип навіть не включаючи паяльник. [9]
Крім цього плата поставляється з прошивкою NodeMCU, що дозволяє
програмувати її за допомогою мови Lua або за допомогою Arduino IDE.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.8 – Зовнішній вигляд NodeMCU V3 ESP8266
Специфікація:
- цифрових входів / виходів: 11 (з низ 10 ШІМ);
- аналогових виходів: 1 (максимальна вхідна напруга 3,3 В);
- micro USB роз'єм;
- роз'єм живлення (9-24 В);
- підтримка Arduino IDE;
- мікроконтролер ESP-8266EX;
- тактова частота: 80/160 МГц;
- Флеш-пам'ять: 4 Мб;
- програмування через Serial або OTA (бездротова завантаження
програмного коду по Wi-Fi).
Інтерфейси:
- UART: D9, D10;
- I²C / TWI: D1, D2;
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- SPI: D5 - D8;
- ШІМ: D1-D10;
- АЦП: A0.
Враховуючи вимоги технічного завдання та характеристики розглянутих
плат прийнято рішення обрати контролер NodeMCU V3 ESP8266, який
повністю задовольняє вимоги технічного завдання, та має піни для підключення
різноманітних модулів та датчиків (рис. 1.9).

Рисунок 1.9 Компоненти NodeMCU V3 ESP8266
Використання плати в якості WiFi точки доступу дозволяє підключатися(у
тому числі і автоматично) до точки доступу WiFi у режимі зниженого
енергоспоживання (перехід в режим сну) управління призначеним для
користувача таймером і таймером WatchDog управління GPIO1
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Технічні характеристики модуля NodeMCU V3 ESP8266
- Процессор 32-битный.
- WiFi – 802.11 b/g/n.
- Напруга живлення 3,3 В.
- Зовнішнє живлення 3.6-20 В.
- Струм споживання : режим передачі напруги- 200 мА, режим прийому
даних 60 мА.
- Під'єднування до комп'ютера - вхід microUSB.
- Має вбудовану flash пам'ять 4 Mб.
- Підтримка у базовій прошивці інтерпретатора Lua.
- Можливість оновлення прошивки по Wi – Fi.
- Наявність вбудованого датчика температури.

1.4 Огляд датчиків, що використовуються для проєктування
метеостанцій
Внутрішня енергонезалежна пам'ять температурних установки забезпечує
запис довільних значень верхньої та нижньої межі установки. Крім того,
мікросхема містить вбудований логічний механізм пріоритетної сигналізації в
лінію про факт виходу температури за один з заданих порогів. Вузол 1-Wire-
інтерфейсу приладу організований таким чином, що існує теоретична можливість
адресації необмеженої кількості подібних пристроїв на одностороні виводи
Термометр має індивідуальний 64-розрядний реєстраційний номер
(груповий код 028Н) і забезпечує можливість роботи без зовнішнього джерела
живлення, тільки за рахунок паразитного живлення однопровідної лінії.
Живлення приладу через окремий зовнішній канал використовує напруга від 3.0В
до 5.5В. [10]
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.10 – DS18B20
Загальний опис.
- DS18B20 це цифровий вимірник температури, з дозволом перетворення 9
- 12 розрядів і функцією тривожного сигналу контролю за температурою.
Параметри контролю можуть бути задані користувачем і збережені в
енергонезалежній пам'яті датчика.
- DS18B20 обмінюється даними з мікроконтролером по однопровідній лінії
зв'язку, використовуючи протокол інтерфейсу 1 - Wire
- Живлення датчик може отримувати безпосередньо від лінії даних, без
використання зовнішнього джерела. У цьому режимі живлення датчика походить
від енергії, запасеної на паразитній місткості.
- Діапазон виміру температури складає від - 55 до +125 °C. Для діапазону
від - 10 до +85 °C погрішність не перевищує 0,5 °C.
- У кожної мікросхеми DS18B20 є унікальний серійний код завдовжки 64
розряди, який дозволяє декільком датчикам підключатися на одну загальну лінію
зв'язку. Тобто через один порт мікроконтроллера можна обмінюватися даними з
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

декількома датчиками, що розташовані на значній відстані. Режим украй зручний
для використання в системах екологічного контролю, моніторингу температури у
будівлях, вузлах устаткування.
Основні характеристики:
• Для однопровідного інтерфейсу 1 - Wire досить одного порту зв'язку з
контролером.
• Кожен пристрій має унікальний серійний код завдовжки 64 розряди.
• Можливість підключення декількох датчиків через одну лінію зв'язку
• Немає необхідності в зовнішніх компонентах.
• Можливість отримувати живлення безпосередньо від лінії зв'язку. Напруга
живлення в межах 3,0 В . 5,5 В.
• Діапазон виміру температури - 55 ... +125 °C
• Погрішність не перевищує 0,5 °C в діапазоні - 10 ... +85 °C.
• Дозвіл перетворення 9 . 12 біт. Задається користувачем.
• Час виміру, не перевищує 750 мс, при максимально можливому дозволі 12
біт
• Можливість програмування параметрів тривожного сигналу.
• Тривожний сигнал передає дані про адресу датчика, для якого температура
вийшла за задані межі.
• Сумісність програмного забезпечення з DS1822
• Украй широкі сфери застосування.

Огляд датчика DS18B20.
На Рисунку 1 блок-схема датчика DS18B20. 64-бітовий ПЗП(ROM) зберігає
унікальний серійний код пристрою.
Оперативна пам'ять містить:
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

значення виміряної температури(2 байти);
верхній і нижній порогове значення зпрацювання сигналу (Th, Tl);
регістр конфігурації(1 байт).
Через регістр конфігурації можна встановити дозвіл перетворення
термодатчика. Дозвіл може бути заданий 9, 10, 11 або 12 біт. Регістр конфігурації
і пороги тривожного сигналу містяться в енергонезалежній пам'яті(EEPROM)
8-PIN TO- СИГНАЛ ОПИС
SOIC 92
5 1 GND Земля
4 2 DQ Вивід сигнала даних (входу/виход). Виход типа
відкритий коллектор інтерфейса 1-Wire. Такоже
через нього відбуваєця живлення в режимі
”паразитне живлення”.
3 3 VDD Вивод зовнішнього живлення. В режимі
”паразитного живлення" повина бути
підключена
до землі.

У мікросхемі DS18B20 для обміну даними використовує спеціалізований
протокол 1 - Wire корпорації Dallas. Для лінії зв'язку потрібно слабкий
підтягуючий резистор оскільки усі пристрої фізично підключені до однієї
загальної шини і використовують вихід з трьома станами або вихід типу
відкритий стік. У цій системі з однією шиною, мікроконтроллер(майстер)
визначає наявність пристроїв на шині і обмінюється з ними, використовуючи
унікальну адресу для кожного пристрою - 64-розрядний код. Оскільки кожен
термодатчик має унікальний код, то число пристроїв, підключених до шини,
практично ні чим не обмежено. Протокол інтерфейсу 1 - Wire детально описаний
в розділі
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Інша особливість DS18B20 - працювати без зовнішнього джерела живлення.
Живлення відбувається через резистор шини і виведення DQ, під час високого
рівня шини. Сигнал високого рівня заряджає через DQ внутрішній
конденсатор(Cpp), енергією якого і живиться мікросхема при низькому рівні лінії
зв'язку. Цей метод в специфікації протоколу 1 - Wire називається "Паразитне
живлення". Нічого не заважає використати і зовнішнє живлення для DS18B20.
Подається воно на Vdd
Маркування
DS18B20
- Корпус TO-92
- Розрядність 9-бит 9-12бит
- Час приформуванні 750nS (max) 750nS(max)
- Точність вимірювань ±0.5% температури -10 ….+85°С
- Напруга живлення ±0.5% 3,0-5,5V
Датчик температури і вологості DHT22

Рисунок 1.11 – Зовнішній вигляд DHT22
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

DHT22 цифровий сигнал на виході. Складається з ємнісного датчика
вологості і термістора. Містить АЦП для перетворення аналогових значень
вологості і температури. AOSONG (Китай), p / n AM2302. [11 (рис. 1.11) - це
цифровий датчик температури і вологості, що дозволяє калібрувати]
Специфікація:
Напруга живлення: від 3.3 до 5.5В;
Вимірювання температури:
- допустимий діапазон: -40 ° C .. + 80 ° C;
- максимальна похибка: ± 1 ° C;
- дозвіл шкали: 0.1 ° C;
Вимірювання відносної вологості:
- допустимий діапазон: 0..99.9%;
- мінімальна похибка: ± 2% @ + 25 ° C;
- максимальна похибка: ± 4%;
- дозвіл шкали: 0.1%;
- мінімальний час між зчитуванням даних: 2 сек.
Датчики BMP085 і BMP180
До найдоступнішим датчикам тиску, які часто використовуються польотних
контролерах і в різного роду саморобних електронних пристроях, можна віднести
датчики компанії BOSH: BMP085 і BMP180 (рис. 1.12). Другий барометр
новіший, але повністю сумісний зі старою версією.[12]
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.12 – BMP180
Трохи важливих характеристик BMP180:
- діапазон вимірюваних значень: від 300 гПа до 1100 гПа (від -500м від
+ 9000м над рівнем моря);
- напруга живлення: від 3.3 до 5 Вольт;
- сила струму: 5 мкА при швидкості опитування - 1 Герц;
- рівень шуму: 0.06 гПа (0.5м) в грубому режимі (ultra low power mode)
і 0.02 гПа (0.17м) а режимі максимального дозволу (advanced
resolution mode).
Барометр BME280 5В I2C (датчик температури, вологості, тиску)
Модуль датчика BME280 (температура, вологість, тиск) - нове покоління
датчиків тиску, що дозволяють вимірювати не тільки значення атмосферного
тиску, а й температуру і вологість (рис. 1.13). Датчик характеризується високою
точністю вимірювання, високою швидкодією інтерфейсу і надмалим
споживанням. Для підключення використовується I2C. [13]
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.13 – BME280

Характеристики:
2
- Інтерфейси підключення: I C
- Максимальна швидкодія інтерфейсу: I2C до 3.4МГц
- Межі вимірювання температури: від -40 до 85 градусів
- Точність вимірювання температури: від 0.5 до 1 градуса
- Межі вимірювання вологості: від 0 до 100%
- Точність вимірювання вологості: 3%
- Межі вимірювання тиску: від 300 до 1100 гПа
- Точність вимірювання тиску: 1гПа
- Напруга живлення: від 1.8 до 5 В
- Струм в режимі вимірювання тиску: 714 мкА
- Струм в режимі вимірювання вологості: 340 мкА
- Споживаний струм в режимі вимірювання температури: 350 мкА
- Струм в режимі сну: від 0.1 мкА до 0.5 мкА
- Розміри модуля: 15 х 12 х 3 мм
Датчик повністю виконує вимоги технічного завдання. Використання
універсального BME280 здатного вимірювати одночасно всі три погодні
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

показники (температуру, вологість і тиск) робить метеостанцію значно
компактнішою, простішим в підключенні та налаштуванні.
Датчик BME280 - це новітній сенсор від Bosch. Він може вимірювати
температуру, вологість і атмосферний тиск. Нам потрібний всього один датчик,
щоб зібрати цілую погодну станцію. На додаток, цей датчик дуже маленький і він
простий в управлінні. Датчик управляється через інтерфейс I2C, так що взаємодія
з Ардуіно буде дуже простою - для стабільної роботи нам треба буде живити його
і припаяти всього пару дротів. Також існує безліч бібліотек, розроблених для
цього датчика, так що в нашому проекті ми можемо використати будь-яку з них.
Замітка: нам потрібний датчик BME280. Існує також датчик BMP280, який не
вимірює вологість повітря.
Датчик BME280 – це новітній сенсор від Bosch. Він може вимірювати
температуру, вологість і атмосферний тиск. Нам потрібний всього один датчик,
щоб зібрати цілую погодну станцію. На додаток, цей датчик дуже маленький і він
простий в управлінні. Датчик управляється через інтерфейс I2C, так що взаємодія
з Ардуіно буде дуже простою - для стабільної роботи нам треба буде живити
його і припаяти всього пару дротів. Також існує безліч бібліотек, розроблених для
цього датчика, так що в нашому проекті ми можемо використати будь-яку з них.
Замітка: нам потрібний датчик BME280. Існує також датчик BMP280, який не
вимірює вологість повітря.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2. РОЗРОБКА МЕТЕОРОЛОГІЧНОЇ СТАНЦІЇ

2.1. Обґрунтування технічного завдання
Автоматизована метеорологічна станція призначена для моніторингу
показників, таких як: температура, тиск, вологість. Також автоматизовано
отримані виміри будуть синхронізуватись з серверами Blynk, що в свою чергу
дозволить синхронізувати показники із смартфоном.
Вимірювання температури вологості та тиску здійснюється датчиками, в
свою чергу отримані показники передаються на контролер, який оброблює данні
та в реальному часі Відправляє в метеоцентри.
Контролер повинен включати модуль Wi-fi, для портативності та
впровадження великого спектру можливостей для синхронізації та автоматизації
даних. Структурна схема метеостанції зображена н рисунку 2.1.
На даному етапі буде розроблено схему під’єднання датчика до плати
розробника. А також налаштування, компілювання коду для ESP8266,
синхронізація даних з серверами Blynk.

Рисунок 2.1 – Структурна схема метеорологічної станції
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.2 – Схема підключення компонентів

2.2 Підключення датчика BME280 NodeMCU V3 ESP8266
Під’єднуємо радіокомпоненти відповідно до схеми (рис. 2.2)
- D1 відповідає за передачу даних (sda);
- D2 відповідає за синхронізацію (scl)
- 3v3 – живлення 3в;
- GND – заземлення;
При підключені деталей доцільно використовувати флюс RMA-223. Флюс –
це – речовина, що додається до розплавленого металу для видалення його окисів і
сторонніх шлаків, чи під час паяння для запобігання окиснення поверхні металу.
Плата NodeMCU v3 має інтерфейс miniUSB, тому для готового прототипу
(рис. 2.3) в якості блоку живлення можна використовувати зарядний пристрій від
телефону, чи PowerBank.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.3 – Метеостанція на базі ESP8266
2.3 Інтерфейс Arduino-IDE
Перевіримо чи модуль розпізнає підключений датчик, для цього
використаєм середовище розробки Arduino IDE.
Arduino Integrated Development Environment (IDE) - це кросплатформенне
додаток (для Windows, macOS, Linux), яке записується у функції з C та C ++. Він
використовується для запису та завантаження програм на суміжні плати Arduino,
а також, за допомогою сторонніх ядер, інших плат розвитку розробників. [14]
Скетч це ім’я, яке Arduino використовує для програми, одиниця коду яка
запускається на платі Arduino
Датчик BME 280 підключений до модуля ESP протоколом I2С.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Шина I2C створює стабільний високошвидкісний двосторонній зв’язок між
модулями і потребує мінімального числа контактів вводу-виводу. До шини
підключений ведучий прилад (мікроконтролер) і один чи декілька слідуючих
приладів, які отримують інформацію від ведучого. [15]
Проводимо компіляцію коду. Спостерігаємо такий результат:

Рисунок 2.4 – Інтерфейс Ardino IDE.
Моніторинг порта : “ I2C device found at address 0x76 !”(рис. 2.4). Отже,
радіокомпоненти працюють справно і маємо адрес підключення який знадобиться
в подальшому.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3. НАПИСАННЯ ПРОГРАМНОГО КОДУ ТА НАЛАШТУВАННЯ
МОБІЛЬНОГО ДОДАТКУ
Для коректної роботи датчика BME280 додамо бібліотеку «adafruit BME280
Libery». Щоб відкрити менеджер бібліотек в Arduino IDE переходимо Скетч >
Додати бібліотеку > Керування бібліотеками. В пошуку вводимо «BME280», далі
натискаємо кнопку «встановити» (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Менеджер бібліотек

Після того як встановили бібліотеку. Переходимо до написання коду, для
зчитування метеорологічних показників з BME280.
Програма для зчитування даних з датчиків
//додавання бібліотек
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
Adafruit_BME280 bme; // I2C
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS); // hardware SPI
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO,
BME_SCK); // software SPI
unsigned long delayTime;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println(F("BME280 test"));
bool status;
// default settings
status = bme.begin();
if (!status) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");
while (1);
}
Serial.println("-- Default Test --");
delayTime = 1000;

Serial.println();
}
void loop() {
printValues();
delay(delayTime);
}
//вивід метеоданих для моніторингу послідовного порту
void printValues() {
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Serial.print("Temperature = ");
Serial.print(bme.readTemperature());
Serial.println(" *C");

Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bme.readPressure() / 133.33);
Serial.println(" hPa");
Serial.print("Approx. Altitude = ");
Serial.print(bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA));
Serial.println(" m");
Serial.print("Humidity = ");
Serial.print(bme.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.println();
}
Отриманий результат можемо спостерігати в Моніторингу послідовного
порту. (рис. 3.2)

Рисунок 3.2 – Відповідь COM-порту

3.1. Використання хмарного сервісу Blynk
В завданні до дипломного роботи потрібно автоматизувати метеостанцію.
Автоматизація буде здійснюватися через відправлення пакету даних з модуля на
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

сервер, для подальшого моніторингу показників, в даному випадку я
використовуватиму смартфон на базі Android. Реалізовувати цю технологію я
буду за допомогою сервісу Blynk, середовища розробки Arduino IDE, та додатку
на смартфон Blynk.
Blynk - це апаратно-діагностична IoT платформа з білими мобільними
програмами, приватними хмарами, управління пристроями, аналітика даних та
машинне навчання.[16]
У додатку Blynk створюємо новий проект, (рис. 3.1) підписуємо назву
«Метеостанція», натискаємо готово, після чого отримати ключ доступу, при
створюванні нового проекту. Отримуємо ключ
«4W_TUSlAfYeTt2USKuGcACDDtqiiexod». Інтерфейс програми має наступний
вигляд.

Рисунок 3.3 – Інтерфейс додатку «Blynk»
Для роботи з онлайн сервісами, встановимо відповідну бібліотеку «Blynk»
(рис. 3.4) в Arduino IDE.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.4 – Бібліотека «Blynk»
Бібліотека для роботи з сервісами встановлена, переходимо до написання
коду.
#include <Blynk.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <Wire.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
//Список бібліотек які буде використовувати
#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
//налаштування мережі
Adafruit_BME280 bme; // I2C
char auth[] = "MFcgGj0wsi5n2_HzwSFZMwiOZHKd-m9U";
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

//ключ blynk
char ssid[] = "Redmi";
//назва Wifi з’єднання
char pass[] = "123456789";
//пароль від мережі
BlynkTimer timer;
//Зазначаємо змінні
float pressure;
float humidity;
float temperature;
int altimeter
//проводимо ініціалізацію
void setup() {
bme.begin(0x76); //Begin the sensor
Serial.begin(9600); //Begin serial communication at 9600bps
Serial.println("Adafruit BME280 test:");
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
timer.setInterval(2000L, ReadSensors); // read sensor every 5s
}
//присвоєння зчитуваних значень
void ReadSensors(){
//Read values from the sensor:
pressure = bme.readPressure();
temperature = bme.readTemperature();
humidity = bme.readHumidity ();
Blynk.virtualWrite(V1, pressure/133.33); // write pressure to V1 value
display widget
Blynk.virtualWrite(V2, temperature); // write temperature to V2 value
display widget
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Blynk.virtualWrite(V4, humidity); //// write temperature to V3 value
display widget
Blynk.virtualWrite(V3, altimeter); // write altimeter to V4 value display
widget
//V1,V2,V3,V4 – віртуальні піни для Blynk
//Print values to serial monitor:
Serial.print(F("Pressure: "));
Serial.print(pressure);
Serial.print(" Mb");
Serial.print("\t");
Serial.print(("Temp: "));
Serial.print(temperature);
Serial.print(" °C");
Serial.print("\t");
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(humidity); // this should be adjusted to your local forcase
Serial.println(" %");
//delay(2000); //Оновлення кожні 5 секунд
}
void loop() {
Blynk.run();
timer.run();
}
В ході виконання даного додатку метеостанція буде під'єднуватись до
мобільної точки доступу, зазначаємо в коді її ім'я та пароль, це зроблено для
більшої портативності пристрою. Аналогічно можна вказати дані від іншого Wi-fi.
Після компілювання, перезавантажуємо пристрій. Метеостанція
автоматично приєднається до мережі Wi-fi.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Можливості метеостанції дозволяє вимірювати температуру, атмосферний
тиск і відносну вологість повітря Накопичувати дані за останні кілька днів,
показує дані у вигляді графіків на веб-інтерфейсі Дисплей для перегляду поточної
температури, тиску і вологості Met Station підключається до домашнього WiFi.
Перегляд даних на метеостанції можливий з будь-якого персонального
комп'ютера, або мобільний пристрій, підключений до домашньої Мережі WiFi
Metestation, може публікувати дані в Інтернеті (прямі дані на власний сайт або
веб-інтерфейс для налаштування метеостанції і перегляду даних про погоду. Щоб
налаштувати метеостанцію, заради безпеки ви використовуєте власну точку
доступу WiFi
Перевіримо чи модуль розпізнає підключений датчик, для цього
використаєм середовище розробки Arduino IDE.
Arduino Integrated Development Environment (IDE) - це кросплатформені
додаток (для Windows, macOS, Linux), яке записується у функції з C та C ++. Він
використовується для запису та завантаження програм на суміжні плати Arduino,
а також, за допомогою сторонніх ядер, інших плат розвитку розробників. [14]
Додаток це ім’я, яке Arduino використовує для програми, одиниця коду яка
запускається на платі Arduino
Датчик BME 280 підключений до модуля ESP протоколом I2С.
Шина I2C забезпечує стабільну високошвидкісний двосторонній зв’язок
між приборами і потребує мінімального числа контактів вводу-виводу. До шини
підключений ведучий прилад (мікроконтролер) і один чи декілька слідуючих
приладів, які отримують інформацію від ведучого. [15]
Додаток для перевірки I2C виглядатиме так:
#include <Wire.h>
const byte pinSDA PROGMEM = D3;
const byte pinSCL PROGMEM = D4;
//D3,D4 Пін який буде перевірятись
void setup(){
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

//Wire.begin();
//Wire.begin(pinSDA, pinSCL);
Wire.begin();
Serial.begin(115200);
while (!Serial);
Serial.println("\nI2C Scanner");
}
void loop(){
byte error, address;
int nDevices;
Serial.println("Scanning...");
//Запускаємо сканування
nDevices = 0;
for(address = 8; address < 127; address++ ){
Wire.beginTransmission(address);
error = Wire.endTransmission();
//Умова
if (error == 0){
Serial.print("I2C device found at address 0x");
if (address<16)
Serial.print("0");
Serial.print(address,HEX);
Serial.println(" !");
nDevices++;
}
else if (error==4) {
Serial.print("Unknow error at address 0x");
if (address<16)
Serial.print("0");
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Serial.println(address,HEX);
}
}
if (nDevices == 0)
Serial.println("No I2C devices found\n");
else
Serial.println("done\n");

delay(5000);}Проводимо компіляцію коду. Спостерігаємо такий
результат:

Рисунок 3.5 – Інтерфейс Ardino IDE
Моніторинг послідовного порта виводить результат: “ I2C device found at
address 0x76 !”(рис. 3.6). Отже, компоненти працюють справно і маємо адрес
підключення який знадобиться в подальшому.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3.2 Зчитування даних датчика в просторі Libery
Для коректної роботи датчика BME280 додана бібліотека «adafruit
BME280 Libery». Щоб відкрити менеджер бібліотек в Arduino IDE переходимо
Додаток > Додати бібліотеку > Керування бібліотеками. В пошуку вводимо
«BME280», далі натискаємо кнопку «встановити». (рис. 3.7)

Рисунок 3.7 - Менеджер бібліотек

Після того як встановили бібліотеку. Переходимо до написання коду, для
зчитування метеопоказників показників з BME280.
додаток для считування даних з датчиків
//додавання бібліотек
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

#define BME_CS 10
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
Adafruit_BME280 bme; // I2C
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS); // hardware SPI
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO, BME_SCK);
// software SPI
unsigned long delayTime;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println(F("BME280 test"));
bool status;
// default settings
status = bme.begin();
if (!status) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");
while (1);
}
Serial.println("-- Default Test --");
delayTime = 1000;

Serial.println();
}
void loop() {
printValues();
delay(delayTime);
}
//вивід метеоданих для моніторингу послідовного порту
void printValues() {
Serial.print("Temperature = ");
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Serial.print(bme.readTemperature());
Serial.println(" *C");

Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bme.readPressure() / 133.33);
Serial.println(" hPa");
Serial.print("Approx. Altitude = ");
Serial.print(bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA));
Serial.println(" m");
Serial.print("Humidity = ");
Serial.print(bme.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.println();
}
Отриманий результат можемо спостерігати в Моніторингу послідовного
порту. (рис. 3.8)

Рисунок 3.8 – Відповіть COM-порту
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

В даному випадку я використовуватиму смартфон на базі Android.
Реалізовувати цю технологію розумний будимо за допомогою сервісу Blynk,
середовища розробки Arduino IDE, та додатку на смартфон Blynk.
Blynk - це апаратно IoT платформа з білими мобільними програмами,
приватними хмарами, управління пристроями, аналітика даних та машинне
навчання.[16]
У додатку створюємо новий проект, (рис. 3.9) підписуємо назву
«Метеостанція», натискаємо готово, після чого отримати ключ доступу, при
створюванні нового проекту. Отримуємо ключ аутентифікації:
«4W_TUSlAfYeTt2USKuGcACDDtqiiexod». Інтерфейс програми має наступний
вигляд.

Рисунок 3.9 – Інтерфейс «Blynk»
Для роботи з онлайн сервісами, встановимо відповідну бібліотеку «Blynk»
(рис. 3.10) в Arduino IDE.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.10 – Бібліотека «Blynk»
Бібліотека для роботи з сервісами встановлена, переходимо до написання
коду.
В ході виконання даного додаток метеостанція буде під'єднуватись до
мобільної точки доступу, зазначаємо в коді її ім'я та пароль, це зроблено для
більшої портативності пристрою. Аналогічно можна вказати дані від іношого Wi-
fi.
Після компілювання, перезавантажуємо пристрій. Метеостанція
автоматично приєднається до мережі Wi-fi.

3.3 Отримання даних у мобільному додатку Blynk.
Додаток має вигляд плати налагодження. Всі компоненти, які можна
розмістити на платі, в додатку називають «віджатими», вони складаються з таких
компонентів:
Для візуалізації даних температури та тиску використаємо віджет «LCD»
(рис.3.11).
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.11 – Віджет «LCD»
Обираємо V2 в якості показника температури, задаємо йому
мінімальне та максимально допустиме значення, це значення буде
відображатись в першій частині віджету. V1 зазначаємо як показник тиску,
він відображатиметься в другій частині віджету.
Також потрібно додати показники вологості, для його відображення
використаємо віджет «Gauge». (Рис. 3.12)
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.12 – програма «Gauge»
В якості віртуального піну обираємо 3-й(V3), так як це значення
слугує для відображення відсотку вологості.
Оновлюємо додаток, спостерігаємо результат на смартфоні.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.13 – Візуалізація всіх метеоданих
Всі показники коректно відображаються на екрані. (рис. 3.13) Отже,
метеостанція працює правильно, проєкт завершено.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Аналіз умов праці робітників конструкторсько-технічного відділу в
процесі проектування метеорологічної станції
Вданій бакалаврській роботі проводиться розробка автоматизованої
метеорологічної станції працівниками конструкторсько-технічного
відділу.Проведення роботинеможливе без використання сучасного комп’ютера
для розрахунків, побудови схем та креслень. Тому для більш продуктивної
та безпечної праці співробітника відділу необхідно створити раціональні та
безпечні умови праці під час роботи в приміщенні відділу.
Конструкторсько-технічний відділ містить три робочих місця. Кожне робоче
місце обладнане комп’ютером. Робочі місця у приміщенні знаходяться на відстані
1 м одне від одного, в один ряд вздовж стіни біля вікон. Ширина та довжина
приміщення складає 5 м та 6,5 м відповідно, висота стелі – 3,5 м. Загальна площа
приміщення складає 32,5 м2, а загальний об‘єм – 113,75 м3. Фактична площа на
одного працівника становить 10,8 м2, а об'єм – 38,0 м3, що відповідає нормативній
площі згідно ДБН В.2.2-28:2010.
На підприємствах і організаціях, що використовують персональні
комп’ютери (ПК), технологічний процес та використовуване обладнання є
потенційними джерелами шкідливих і небезпечних виробничих факторів, що
можуть несприятливо впливати на стан здоров'я працюючих.
На робочих місцях працівників відділу виникають небезпечні та шкідливі
фактори: підвищений рівень шуму, несприятливі мікрокліматичні умови,
недостатній рівень освітленості, підвищений рівень електромагнітних
випромінювань радіочастот, висока напруга електричної мережі, статична
електрика та інші. Робота з ПК супроводжується також підвищеним ступенем
напруженості трудового процесу. При систематичному впливі виробничих
факторів, які не відповідають нормативним показникам, зростає рівень
професійно зумовленої захворюваності працюючих та можуть виникнути
професійні захворювання органів зору, руху, нервової системи. Таким
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

чином, виявлення та аналіз небезпечних та шкідливих факторів виробництва
користувача ПК та особливо наукового працівника є необхідною умовою
запобігання негативних наслідків впливу небезпечних та шкідливих факторів.
Правильна організація робочих місць запобігає передчасній втомлюваності
користувача і сприяє збереженню здоров'я. Організація робочого місця
передбачає вибір ергономічно обґрунтованого робочого положення, виробничих
меблів з урахуванням характеристик людини, згідно ДСТУ 8604:2015. Робочі
столи виготовлені з ДСП і мають глибину 0,80 м та шириною 1 м 20 см. Сидіння
робочих місць відповідають ергономічним вимогам для найбільш зручного
положення тіла при роботі з ПК: тулуб розташований вертикально, кут, що
утворюється між тулубом та стегновими кістками, складає 90 градусів, кут між
стегном та гомілкою складає 90-110 градусів, кут між тулубом та передпліччям
складає приблизно 0 градусів. Відстань між користувачем та ПК складає
приблизно 650-700 мм. Висота робочої поверхні столу становить 740 мм.
Параметри мікроклімату справляють безпосередній вплив на самопочуття
людини та його працездатність. Зниження температури за всіх інших однакових
умов призводить до зростання тепловіддачі шляхом конвекції та випромінювання
і може зумовити переохолодження організму
При підвищенні температури повітря мають місце зворотні явища.
Встановлено, що при температурі повітря понад 30 °С працездатність людини
починає падати. За такої високої температури та вологості практично все тепло,
що виділяється, віддається у навколишнє середовище при випаровуванні поту.
При підвищенні вологості піт не випаровується, а стікає краплинами з поверхні
шкіри.
Недостатня вологість призводить до інтенсивного випаровування вологи зі
слизових оболонок, їх пересихання та розтріскування, забруднення
хвороботворними мікробами. Вода та солі, котрі виносяться з організму з потом,
повинні заміщуватися, оскільки їх втрата призводить до згущення крові та
порушення діяльності серцево-судинної системи.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Тривалий вплив високої температури у поєднанні зі значною вологістю
може призвести до накопичення теплоти в організмі і до гіпертермії – стану, при
котрому температура тіла піднімається до 38...40 °С. При гіпертермії, як наслідок,
тепловому ударі, спостерігається головний біль, запаморочення, загальна
слабкість, спотворення кольорового сприйняття, сухість у роті, нудота, блювання,
потовиділення. Пульс та частота дихання прискорюється, в крові зростає вміст
залишкового азоту та молочної кислоти. Спостерігається блідість, посиніння
шкіри, зіниці розширені, часом виникають судоми, втрата свідомості.
За зниженої температури, значної рухомості та вологості повітря виникає
переохолодження організму (гіпотермія). На початковому етапі впливу помірного
холоду спостерігається зниження частоти дихання, збільшення об'єму вдиху. За
тривалого впливу холоду дихання стає неритмічним, частота та об'єм вдиху
зростають, змінюється вуглеводний обмін. З'являється м'язове тремтіння, при
котрому зовнішня робота не виконується і вся енергія тремтіння перетворюється в
теплоту. Це дозволяє протягом деякого часу затримувати зниження температури
внутрішніх органів. Наслідком дії низьких температур є холодові травми.
Параметри мікроклімату спричиняють суттєвий вплив на продуктивність
праці та на травматизм.
Нормування параметрів мікроклімату проводиться в залежності від періоду
року та категорії важкості виконуваних робіт. Для постійних робочих місць,
якими є місця операторів ПК, встановлені оптимальні параметри мікроклімату, а
при неможливості їх дотримання використовують допустимі параметри. Робота
оператора ПК за енерговитратами відноситься до категорії легких робіт Іа. В
таблиці 7.1 наведені нормативні параметри мікроклімату в приміщеннях, де
виконуються роботи операторського типу, згідно ДСН 3.3.6.042-99.

Таблиця 4.1 – Нормативні параметри мікроклімату для категорії Іа
Період року Параметр Опти Допустиме
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

мікроклімату мальне значення
значення
Температура 22..24
20-25 °С
повітря в приміщенні °С
40..60
Холодний Відносна вологість
%
Швидкість руху до 0,1
< 0,2 м/с
повітря м/с
Температура 23..25
21-28 °С
повітря в приміщенні °С
40...6
Теплий Відносна вологість
0%
Швидкість руху 0,1...0
0,3 м/с
повітря ,2 м/с

Слід зазначити, що для нормалізації параметрів мікроклімату слід
використовувати у приміщеннях кондиціювання повітря, або забезпечити подачу
свіжого повітря системами вентиляції, відповідно ДБН В.2.5-67-2013 «Опалення,
вентиляція і кондиціонування». Повітря в приміщенні відділу немає ніяких
шкідливих хімічних речовин.
Фактична температура повітря в приміщенні в холодну пору року сягає
20°С, а в теплу пору року – 30°С. Отже, згідно таблиці 7.1, фактичний рівень не
відповідає допустимому в теплу пору року. Тому в відділі необхідно застосувати
систему кондиціонування повітря. Відділ обладнаний природною системою
вентиляції, канали якої розміщені в несучій стіні приміщення, відповідно ДБН
В.2.5-67-2013 «Опалення, вентиляція і кондиціонування».
Обладнання відділу складається з 3 комп’ютерів та 1 принтеру, до якого
підключені всі комп’ютери. Обладнання не завдає високого рівня шуму, його
фактичний рівень дорівнює 38-43 дБА. Нормативний рівень шуму – 60 дБ. Тому
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

можна зробити висновок, що рівень шуму в відділі допустимий. Стеля
приміщення акустично оздоблена звукопоглинаючим матеріалом Décor Acoustic
13/3, згідно ДБН В.1.1-31:2013. Інфразвуку та ультразвуку в даному приміщенні
немає.
Джерелами електромагнітного випромінювання в приміщенні є мобільні
пристрої зв’язку, а також ввімкнені ПК, що негативно впливають на здоров’я
людини. Фактичне значення напруженості електромагнітного випромінювання в
даному приміщенні відповідає ДСН 239-96 (ДНАОП 0.03-3.30-96). Отже,
електромагнітне випромінювання в приміщенні має допустимий рівень.
Напруженість електростатичного поля в приміщенні відділу також
відповідає нормативним вимогам.
Вплив іонізуючого випромінювання в відділі: нормативне значення – 2 мЗв,
фактичне значення – 0,2 мЗв, відповідно НРБУ-97. Іонізуюче випромінювання в
приміщенні є допустимим і відповідає природному радіаційному фону.
Приміщення відділу має три вікна розміру 1,8 м висотою та 1,8 м шириною.
Площа одного вікна складає 3.24 м2. Загальна площа вікон складає відповідно 9.72
м2. Всі три робочих місця знаходяться на відстані 0,2 м від вікна. Колір
пофарбування стелі білий, стін та підлоги світло – коричневий. Нормативне
значення природного освітлення 1,5%. На робочих місцях фактичне значення
КПО становить 28-43%. Отже, виходячи з цього, на робочих місцях в приміщенні
природне освітлення допустиме, відповідно ДБН В.2.5-28:2018.
Кімната відділу обладнана системою загального штучного освітлення.
Кількість світильників з люмінесцентними лампами – 6, типу ЛВО – 01В.
Кількість ламп в даному світильнику – 4. Тип лампи – ЛБ. Відповідно вони
створюють на робочих місцях допустимий рівень штучного освітлення.
Фактичний рівень штучного освітлення становить 430-445 Лк. Нормативний
рівень становить 400 Лк. Отже, фактичний рівень відповідає нормативному,
згідно ДБН В.2.5-28:2018.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

За вибухопожежонебезпекою дане приміщення можна віднести до категорії
В, згідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016. В приміщенні можуть виникнути пожежі класу
А1 (горіння твердих речовин, що супроводжується тлінням, наприклад, деревини,
паперу, соломи, вугілля) та класу Е (горіння електрообладнання), згідно ДБН
В.1.1-7-2016 «Пожежна безпека об'єктів будівництва».
В приміщенні на кронштейні на стіні змонтований вогнегасник
вуглекислотний ВВК–5, згідно «Правил експлуатації та типових норм належності
вогнегасників».
Приміщення відділу обладнане системою пожежної сигналізації моделі
LifeSOS LS-30 GSM KIT, а також датчиком диму моделі Altronics SM-01, згідно
ДБН В.2.5-56:2014 «Системи протипожежного захисту». В приміщенні
знаходиться план евакуації, який потрібен в разі пожежі, відповідно ДБН В.1.1-7-
2016 «Пожежна безпека об'єктів будівництва».
Робочі місця обладнані персональними комп’ютерами, відповідно в
приміщенні багато кабелів та розеток, необхідно бути дуже обережним, щоб не
відбулось коротке замикання а далі і пожежа. Тому, щоб не було
перенавантаження та не відбулось коротке замикання, в приміщенні знаходиться
3 фільтра, по одному до кожного персонального комп’ютера, куди і ввімкнені ПК.
Проводка живлячої мережі прокладена в вогнебезпечних каналах. Струмопровідні
частини електроустановок захищені робочою ізоляцією від ураження
електричним струмом, згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016.
Приміщення відділу обладнане захисним автоматом, який розташований на
одній із стін приміщення біля головного персонального комп’ютера, від
перевантаження мережі, системи заземлення немає.
Всі працівники проходять інструктажі на робочих місцях відповідно
НПАОП 0.00-4.12-05 «Типове положення про порядок проведення навчання і
перевірки знань з питань охорони праці», з періодичністю пів року. Також кожний
рік працівники відділу проходять медогляд, відповідно Наказу МОЗУ №246 від
21.05.07.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

В результаті проведеного аналізу можна зазначити, що найбільш впливовим
фактором є недопустима температура повітря в приміщенні відділу в теплу пору
року. Тому для нормалізації параметрів мікроклімату в приміщенні відділу
необхідно влаштувати систему кондиціонування.

4.2 Розробка системи кондиціонування повітря в приміщенні
конструкторсько-технічного відділу

Здоров’я, працездатність та самопочуття людини значною мірою
визначаються умовами мікроклімату та повітряного середовища житлових і
громадських, приміщень, де вона проводить значну частину свого часу. Якість
повітря в приміщенні у великій мірі залежить від інженерних систем спеціально
призначених для забезпечення повітряного комфорту.
Серед таких систем можна виділити: системи вентиляції, системи опалення,
(або комбіновану вентиляційно-опалювальну систему) та систему
кондиціонування повітря (СКП). Повітряне опалення суміщене з вентиляцією
створює в приміщенні цілком задовільний мікроклімат і забезпечує сприятливі
умови повітряного середовища. СКП являє собою систему більш високого
ґатунку (з великими можливостями). Принципова перевага є в тому, що крім
виконання функцій вентиляції та опалення СКП дозволяє створювати та постійно
підтримувати сприятливий мікроклімат (комфортний рівень температур) влітку,
коли жарко завдяки фреоновій холодильній машині. Підготовка повітря в СКП
може включати його охолодження, нагрівання, зволоження або осушку, очистку
(фільтрацію, іонізацію і т.д.), система також може підтримувати в приміщенні
задані параметри повітря незалежно від рівня і коливань метеорологічних
параметрів зовнішнього (атмосферного) повітря, а також від перемінного
надходження до приміщення теплоти та вологи.
Системи кондиціонування за своїм призначенням поділяються на комфортні
та технологічні.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Комфортні СКП призначені для створення і автоматичного підтримання
температури, відносної вологості, чистоти та швидкості руху повітря, що
відповідають оптимальним санітарно – гігієнічним вимогам.
Технологічні СКП призначені для забезпечення параметрів повітря, які
максимально відповідають вимогам виробничого або технологічного процесу.
До складу СКП входять технічні засоби забору повітря, підготовки, тобто
надання необхідних кондицій (фільтри, теплообмінники, зволожувачі чи
осушувачі повітря), переміщення (вентилятори) і його розподіл, а також засоби
холодо- і теплопостачання, автоматики, дистанційного керування та контролю.
СКП великих громадських, адміністративних і виробничих будівель
обслуговуються, як правило, комплексними автоматизованими системами
керування. Автоматизована система кондиціонування підтримує заданий стан
повітря в приміщенні незалежно від коливань параметрів навколишнього
середовища (атмосферних умов).
Сучасні системи кондиціонування можливо класифікувати за наступними
ознаками:
- за основним призначенням (об’єкта застосування): комфортне та
технологічне;
- за принципом розташування кондиціонера по відношенню до
приміщення, що обслуговується: центральне та місцеве;
- за наявністю власного (такого, що входить у конструкцію кондиціонера)
джерела тепла та холоду: автономне та неавтономне;
- за принципом дії: прямоточні, рециркуляційні і комбіновані;
- за ступенем забезпечення метеорологічних умов у приміщенні, що
обслуговується: першого, другого і третього класу;
- за кількістю приміщень, що обслуговуються (локальних зон): одно-
зональні та багатозональні.
Системи кондиціонування першого класу забезпечують необхідні для
технологічного процесу параметри у відповідності до нормативних документів.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Системи другого класу забезпечують оптимальні санітарно-гігієнічні норми
або необхідні технологічні норми.
Системи третього класу забезпечують допустимі норми, якщо вони не
можуть бути забезпечені вентиляцією в теплий період року без застосування
штучного охолодження повітря.
Автономні СКП мають у своєму складі повний комплекс обладнання, що
дозволяє провести необхідну обробку повітря у відповідності до нормативних
вимог з очищення, нагрівання, охолодження, осушці, зволоження, переміщення та
розподілу повітря, а також засоби автоматичного і дистанційного керування та
контролю. Для роботи автономної СКП необхідно тільки подати електричну
енергію. До автономних СКП відносяться моноблочні віконні, шафні
кондиціонери, спліт-системи.
Неавтономні СКП не мають вбудованих агрегатів, які є джерелами тепла і
холоду. До цих СКП від інших джерел тепло- і холодопостачання подаються
холодні або гарячі холодоагенти (вода, фреони).
Центральні СКП являють собою неавтономні кондиціонери, які розташовані
поза приміщень що обслуговуються, в яких проводиться підготовка повітря з
подальшим його розподіленням по приміщенням за допомогою повітропроводів.
Сучасні центральні кондиціонери виробляють у секційному виконанні із
уніфікованих типових модулів.
Місцеві СКП виробляють на базі автономних та неавтономних
кондиціонерів, їх встановлюють у приміщенні, що обслуговується.
Однозональні СКП застосовуються для обслуговування одного приміщення
з рівномірним розподіленням тепло- і вологовиділення, наприклад, виставкові
зали, кінотеатри.
Багатозональні СКП застосовуються для обслуговування кількох приміщень
або приміщення з нерівномірним розподілом тепло- і вологовиділення.
Побутові кондиціонери призначені для встановлення в житлових будинках,
офісах і аналогічних об’єктах. Особливістю побутових кондиціонерів є живлення
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

від однофазової мережі, їхня потужність, що споживається, не більш 3кВт. Це є та
потужність, яку допускають споживати стандартні електричні розетки, що
встановлюють у житлових та адміністративних приміщеннях. Як наслідок цього,
холодо- і теплопродуктивність побутових кондиціонерів не перевищує 7 кВт.
Прецизійні кондиціонери використовуються там, де необхідно
підтримувати температуру і вологість з великою точністю. Основні об’єкти, що
потребують прецизійного кондиціонування – це музеї, фармацевтичні
виробництва, банківські приміщення з автоматами для рахунку грошей,
комп’ютерні зали, телефонні станції, медичні установи, чисті приміщення
напівпровідникової промисловості.
Для забезпечення нормативного рівня мікроклімату в заданому
приміщенні проведемо розрахунок системи кондиціонування повітря.
Розрахуємо теплопостачання для конструкторсько-технічного відділу,
розташованого на 4 поверсі капітальної 5 поверхової будівлі. Три вікна 1,8х1,8 м
виходять на південь. Площа кімнати 5х6,5 = 32,5 кв. м, висота стелі 3,5 м, 3
людини.
1. Теплопостачання від сонячної радіації через вікна:
Q1 = n · a · b · q · kв.п
де, n – кількість вікон;
а – висота вікна, м;
b – ширина вікна, м;
q – тепловий потік, що надходить у приміщення через 1 м2 одинарного скла,
Вт/м2 (південна орієнтація – 260 Вт/м2);
��в.п. - коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації (так як на вікні
щільні світлі жалюзі, то наведені величини ділять на коефіцієнт 1,4);
Q1 = 3 х 1,8 х 1,8 х 260/1,4 = 1805,14 Вт.
2. Теплопостачання через зовнішню стіну:
Q2 = k · (a · hcт – Sвікна · n)
де, �� –коефіцієнт теплопередачі зовнішніх огороджень (південна
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

орієнтація – 28 Вт/м2).
ℎст. – висота стелі;
а – довжина приміщення;
��вікна – площа вікна;
n – кількість вікон.
Q2 = 28 · (6,5 · 3,5 – 1,8 · 1,8 · 3) = 365 Вт.
3. Теплопостачання від штучного освітлення:
Q3 = Sпр · Рламп
де, ��пр. – площа приміщення;
Pламп – потужність ламп, Вт.
Q3 = 32,5 · 30 = 975 Вт
Необхідно врахувати теплоємність повітря, що знаходиться в приміщенні,
або, іншими словами, об’єм приміщення. (Вважаємо, що 6,5 куб. м займають
меблі):
Q4 = (Sпр · hст – 6,5) · a (4.4)
де, ��пр. – площа приміщення;
ℎст. – висота стелі;
а – довжина приміщення.
Q4 = (32,5 · 3,5 – 6,5) · 6,5 = 697,125 Вт.
Розрахуємо загальне теплопостачання:
Qзаг = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 (4.5)
де, Q1 – теплопостачання від сонячної радіації через вікна;
Q2 – теплопостачання через стелю, підлогу та стіни;
Q3 – теплопостачання від штучного освітлення;
Q4 – теплоємність повітря, що знаходиться в приміщенні.
Qзаг. = 1805,14 + 365 + 975 + 697,125 = 3842 Вт.
Тепер підрахуємо теплопостачання від людей:
Q5 = W · nл (4.6)
де, W – енерговитрати людини залежно від категорії виконуваних робіт
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

(легка робота в сидячому положенні – 130 Вт);
nл – кількість людей, які постійно працюють у приміщенні.
Q5 = 130 · 3 = 390 Вт.
Теплопостачання від офісної техніки:
Q6 = Род.об · nоб (4.7)
де, P – потужність одиниці обладнання, Вт (комп’ютер – 300-400 Вт,
лазерний принтер – 400 Вт);
nоб. – кількість одиниць обладнання, шт.
Q6 = 400 · 4 = 1600 Вт.
Отримуємо загальне теплопостачання від сонячної радіації через вікна,
через стелю, підлогу та стіну, від теплоємності повітря, що знаходиться в
приміщенні, від людей та від офісної техніки Qзаг.2.
Qзаг.2 = Qзаг + Q5 + Q6 (4.8)
де, ��заг. – загальне теплопостачання від сонячної радіації через вікна, через
стелю, підлогу та стіну та від теплоємності повітря, що знаходиться в приміщенні;
Q5 – теплопостачання від людей;
Q6 – теплопостачання від офісної техніки.
Qзаг.2 = 3842 + 390 + 1600 = 5832 Вт.

Рисунок 4.1 – Кондиціонер моделі Cooper&Hunter CH-S24FTXLA
Технічні характеристики кондиціонеру:
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- Рекомендована площа – 65 кв.м.
- Режими роботи: охолодження, обігрів, вентиляція, фільтрація.
- Холодопродуктивність – 6,7 кВт.
- Теплопродуктивність – 7,25 кВт.
- Споживана потужність(охолодження/обігрів) – 1,73/1,56 Вт.
- Електроживлення – 220-240 В.
- Діапазон зовнішніх температур(охолодження/обігрів) - +48/-25 °C
- Габаритні розміри зовнішнього блоку – 963x700x396мм.
- Габаритні розміри внутрішнього блоку – 1078x325x246 мм.
- Вага зовнішнього блоку – 53 кг.
- Вага внутрішнього блоку – 17 кг.
Отже, згідно розрахунків, для поліпшення температури повітря в
приміщенні в теплу пору року необхідно встановити один кондиціонер
рекомендованою площею до 65 кв.м., з холодопродуктивністю до 6,7 кВт, який
буде забезпечувати оптимальну температуру повітря в приміщенні.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ВИСНОВОК

Проаналізувавши типові рішення метеостанцій на ринку, було розроблено
та налаштовано автоматизовану метеорологічну станцію з WI-FI модулем
ESP8266 для синхронізації даних з телефоном.
Під час виконання дипломної роботи було вирішено такі задачі:
1. Розглянуто різні види датчиків але вибір зупинився на BME280 так як
він вимірював вологості, температуру та атмосферного тиск, мав компактний
розмір та з'єднувався по шині I2C.
2. Спроектовано прототип, всі компоненти були успішно з’єднано, а
також перевірені на працездатність, за допомогою додатку у скомпонованого на
модуль за допомогою Arduino IDE.
3. Налаштована автоматична синхронізація метеоданих з сервером
Blynk, для моніторингу даних з будь якої точки Світу. Візуалізація проводиться
через мобільний додаток, у зручному вигляді для користувача.
Модуль ESP8266 є універсальним рішенням, тому в майбутньому, проєкт
можна модифікувати, додавши будь які інші модулі, чи датчики.

Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Метеостанція – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://uk.wikipedia.org/wiki/Метеорологічна_станція – Назва з екрану.
2. СX-301A – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://bright.kh.ua/p577840042-tsifrovoj-termometr-gigrometr.html – Назва з екрану.
3. clatronic-wsu-7022 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://clatronic-shop.com.ua/ru/katalog_tovarov/meteostancii/meteostanciya-chasy-
clatronic-wsu-7022-black.htm – Назва з екрану.
4. – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://bt.rozetka.com.ua/93748454/p93748454/ – Назва з екрану
5 Віктор Петин Проекти с івиконуючим контролера Arduino. – СПБ.: БВХ-
Петербург, 2014. – 400 с.: ил.
6. Esp-01 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://ardushop.in.ua/arduino/wi-fi-module-esp8266-esp-01 – Назва з екрану
7. Esp-07 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://ardushop.in.ua/arduino/wi-fi-module-esp8266-version-esp-07 – Назва з екрану.
8. WEMOS D1 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://shop.robotclass.ru/index.php?route=product/product&product_id=489 – Назва з
екрану.
9. Wi-Fi модуль NodeMCU V3 ESP8266 (CH340)https://arduino.ua/prod1492-
wi-fi-modyl-nodemcu-esp8266 – Назва з екрану.
10 ds18b20 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
http://www.kosmodrom.com.ua/prodlist.php?name=ds18b20 – Назва з екрану.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

11. DHT22 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://shop.robotclass.ru/index.php?route=product/product&product_id=151 – Назва з
екрану.
12. bmp180 – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://robotclass.ru/tutorials/arduino-pressure-sensor-bmp180-bmp085/ – Назва з
екрану
13. BME280– [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://collider.prom.ua/p746653738-bme280-datchik-davleniya.html – Назва з екрану.
14 Arduino_IDE – [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://en.wikipedia.org/wiki/Arduino_IDE – Назва з екрану.
15 Джерелом Блум Вивчаєм Arduino: інструменти и методи технічного чуда:
Пер. Сигнал. – СПБ.: БВХ-Петербург, 2015. – 336 с.: ил.
16. Blynk – [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://blynk.io/ – Назва з
екрану.
Арк.
ТК76.021061.001 ПЗ
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets