Мне всегда хотелось посмотреть параметры окружающей среды вдали от дома и прямо на месте. Например, какое давление в самолёте на крейсерской высоте или какая влажность на берегу моря. Отсюда и родилась идея сделать компактную метеостанцию в виде брелока, который всегда с собой и работает продолжительное время на одном заряде. Чтобы не мелочиться, решил сделать сразу мелкую серию таких брелоков.
Для первой партии устройств решил руководствоваться следующими вводными: компактный размер, датчик и дисплей отдельными модулями и максимальное время работы.
Главная задумка устройства включать питание платы по нажатию кнопки, а через отведённое время полностью обесточивать плату, таким образом максимально продлевая работоспособность на одном заряде батареи. То есть пользователь нажал кнопку, увидел данные окружающей среды и брелок сам отключится.
Контроллер взял STM32F030K6T6. Он в удобном для пайки корпусе и потребляет довольно мало в спящем режиме. Для программирования на плате выведены небольшие площадки с SWDIO и SWCLK для припаивания проводов, а в заводской версии платы эти контакты выведены вместе с питанием с шагом 2,54мм, чтобы можно было прижать к ним подпружиненные контакты без пайки.
Я уже работал с датчиком температуры влажности и давления BME280. Со своей задачей датчик справляется отлично, но требует громоздкого кода для вычисления температуры, влажности и давления из сырых данных датчика. Также в коде из даташита есть косяк с получением отрицательных температур, об этом подробнее ниже в статье.
Дисплей решил использовать I2C OLED 0,91” с разрешением 128х32 пикселя. Он продаётся готовым модулем с разными цветами экрана.
По схеме у контроллера сделана минимальная обвязка, а датчик и дисплей уже готовые модули со своей обвязкой. Они сидят на одной шине I2C. Устройство питается от литий-ионной батареи на 220 мАч.
Контроллер заряда литий-ионного аккумулятора взял MCP73831 в удобном корпусе SOT-23-5. На него достаточно подать 5В, и он сам разберётся с зарядом батареи. Резистор R9 задаёт максимальный ток заряда. Номинал резистора 2,2 кОм соответствует току заряда 450 мА. Во время заряда батареи светодиод HL1 будет светиться.
После батареи подключён LDO-стабилизатор на 3,3В. Пока кнопка не нажата, его управляющий контакт подтянут к земле и стабилизатор отключён. В таком состоянии всё устройство потребляет микроамперы и может храниться длительное время в готовом к работе состоянии. Как только пользователь нажмёт кнопку, на управляющий контакт стабилизатора будет подан плюс от батареи и стабилизатор подаст питание на микроконтроллер, а тот сразу выдаст высокий уровень напряжения на ножку, идущую к управляющему контакту стабилизатора, и произойдёт самоподхват. Диод VD1 служит для защиты вывода микроконтроллера от напряжения батареи выше 3,3 В, если кнопка будет нажата повторно.
Для ещё большей экономии энергии во время работы устройства все незадействованные выводы микроконтроллера переведены в режим аналогового входа. С этой же целью делитель для АЦП собран на резисторах большого номинала. Резисторы выбирал из наличия, при 4,2 В на батарее после делителя получается 1,1 В.
Теперь перейдём к программной части.
Алгоритм работы брелка простой, после включения настраивается дисплей и датчик, после чего микроконтроллер отправляется в сон. По таймеру генерируется ивент, микроконтроллер выходит из сна, считывает данные с датчика и напряжение на батарее, обрабатывает их и выводит на дисплей. А через 15 секунд устройство отключается.
Код для вычисления температуры, влажности и давления взят напрямую из даташита на датчик, но этот код не будет работать корректно при отрицательных температурах. Пришлось довольно долго искать проблему, но энтузиасты на одном из форумов уже нашли решение. Достаточно было нормально представить отрицательное число, а не переводить всего один старший бит в единицу. Остаётся лишь гадать, почему этого не сделали сразу в коде из даташита на датчик.
Вот рабочая функция вычисления температуры для датчика BME280:
int32_t BME280_ReadTemperature(void) { int32_t temper; uint32_t temper_raw; int32_t val1, val2; BME280_ReadReg_BE_U24(BME280_REGISTER_TEMPDATA,&temper_raw); temper_raw >>= 4; val1 = ((((temper_raw>>3) - ((int32_t)CalibData.dig_T1 <<1))) * ((int32_t)CalibData.dig_T2)) >> 11; //Если в 20 разряде val1 появилась единица, то переделываем число до отрицательного //Иначе отрицательная температура будет вычисляться некорректно if (val1&(0x100000)) val1 |= 0xFFF00000; val2 = (((((temper_raw>>4) - ((int32_t)CalibData.dig_T1)) * ((temper_raw>>4) - ((int32_t)CalibData.dig_T1))) >> 12) * ((int32_t)CalibData.dig_T3)) >> 14; temper_int = val1 + val2; temper = ((temper_int * 5 + 128) >> 8); temper /= 10; return temper; }
Отображение информации на дисплее происходит квадратами 8х8 пикселей. Для вывода надписей для кириллицы создал файл с собственным шрифтом. Для этого прекрасно подошёл обычный excel. В рамках квадрата 8х8 заполняешь ячейки, которые должны закраситься и сразу получаешь готовый код в 16-ричном формате для вставки в файл шрифта. Файл excel есть в архиве с кодом в конце статьи. В нём можно легко сгенерировать код любого символа и преобразовать код символа обратно в изображение.
Также у устройства есть пасхалка - если пользователь продолжит удерживать кнопку включения после истечения времени работы, то дисплей инвертируется, и вместо надписей начнёт выводиться простенькая анимация, серийный номер и данные месяца и года сборки устройства. Кадры анимации хранятся в файле Cat_animation.h.
Изготовление.
Сначала изготовил самодельную тестовую плату. Получилось вполне компактно и всё с лёгкостью уместилось на одном слое.
После отладки кода на самодельной плате пришло время для мелкой серии. Переделал немного плату на двухстороннюю, заодно уменьшив габариты, и заказал 10 плат. Заказывал у российской фирмы и платы вышли около 320 рублей за штуку. У китайских коллег наверняка можно заказать дешевле, но отечественного производителя тоже стоит поддерживать.
И началось самое сложное – изготовление корпуса. По 3D-модели платы нарисовал корпус в SolidWorks, тут никаких сложностей не возникло. А вот при печати корпуса вылезло много трудностей. Мой старенький Anycubic I3 Mega печатает такие маленькие корпуса с дефектами, то капля потемневшего пластика с сопла капнет, то слои немного не ровно ложатся. И при постобработке пришлось прикладывать много усилий, чтобы результат был приемлемый. На примере корпуса для самодельной платы - это заметно.
А при печати на фотополимерном принтере корпуса получались изогнуты бананом. Как только не располагал корпус и поддержки, всё равно получалось не очень. Из-за этого пришлось печатать на FDM-принтере и кропотливо обрабатывать каждый корпус. А в итоге всё дело оказалось в программном обеспечении к принтеру. Корпус для последнего брелока напечатал через современную версию Photon Workshop с автоматической расстановкой поддержек и всё сразу получилось. Видимо я вручную неправильно расставлял поддержки и настраивал их параметры.
Корпуса окрашивал акриловой краской из баллончика (кроме голубого в магазине нормальных цветов не было), а сверху покрыл лаком.
В итоге получилось компактное и полезное устройство с временем работы в режиме ожидания более месяца. Всегда можно посмотреть параметры окружающей среды, только нужно дать датчику пару минут на акклиматизацию, если, например, его занесли с улицы в помещение. И при измерениях не стоит подносить пальцы к отверстию датчика, так как он сразу чувствует влажность от кожи и завышает значения. Также завышает значения температуры при зарядке батареи. Хоть сам датчик расположен на своей плате, нагрев от контроллера заряда добирается и до него.
Все файлы проекта (плата в AltiumDesigner, прошивка в CubeIDE и корпуса в SolidWorks) выложены на яндекс диск. Скачать их можно по ссылкам ниже:
P.S. Миниатюрные датчики типа BME280 можно довольно легко перепаять с готового модуля к себе на плату, таким образом можно получить одноплатное устройство, вместо сборки модулей. В следующей версии брелока я добавил сразу три датчика прямо на плату и поставил цветной дисплей. Так что у проекта будет продолжение.
Комментарии (61)
Arhammon
24.06.2026 03:42Давление по хорошему делать в виде барометра, там же важен тренд снижается или повышается, а не абсолютное.
Lizdroz
24.06.2026 03:42Можно добавить внешний rtc-модуль, чтобы он дергал плату по прерыванию, писал лог и уходил обратно в сон
Arhammon
24.06.2026 03:42Можно наверно и на встроенном таймере, там точность не требуется - в классическом барометре это вообще вторая стрелка которую устанавливают вручную. Моряки, у которых когда-то и жизнь зависела от этого прибора, раз в четыре часа измеряли по нормативу.
ogost
24.06.2026 03:42Я извиняюсь за тупой вопрос, но поносив брелок в кармане можно измерить только температуру своего кармана, не? Ну, пока брелок не остынет/нагреется до температуры окружающей среды.
Arhammon
24.06.2026 03:42Еще хуже! Оно от работы электроники нагревается... У меня подобная(настольная) DIY игрушка стабильно +1С выдаёт, надо активный прогон воздуха микровентилятором или эжектором делать чтоб такого не было.
По этому датчики выносят из общего корпуса
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Тут за 15 секунд работы нагреться ничего не успевает. Проблема проявляется при длительном включении.
Arhammon
24.06.2026 03:42А вам нужно длительное включение. Иначе как вы поймете что показания установились в равновесное значение, а не еще по середине между температурой кармана и воздуха?
Krypt
24.06.2026 03:42Похоже что сенсор на отельной плате должен быть: Я экспериментировал c ENS160+AHT2x модулем (не советую, он без модификации не работает), из-за того что ENS160 при работе греется - показания c AHT20 были на 5 градусов выше чем должны.
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Всё верно, поэтому всем кто этими брелками теперь пользуется было сказано, что требуется несколько минут акклиматизации)
Iscander_Che
24.06.2026 03:42Может, термоизолированный футляр забабахать?
ferosod
24.06.2026 03:42Это только замедлит "акклиматизацию". Либо придется постоянно чехол снимать/надевать.
Lizdroz
24.06.2026 03:42Такие штуки лучше вешать на рюкзак снаружи на карабин, тогда он всегда будет показывать реальную температуру среды
Dobr
24.06.2026 03:42Реализация как прибора очень интересная. Но вот что по поводу достоверности показаний, тут не все так просто.
Во-первых, как уже сказал один из комментаторов, для многих людей важнее производная давления (тенденция), а не абсолютное значение. Само по себе давление мало о чем говорит. Можно, конечно, приводить его к QNH, но тогда надо GPS использовать. А еще оно сильно меняется от высоты и даже от ветра.
Во-вторых, температура и влажность. Тут важно место измерения, подальше от человека и солнца, желательно.
У меня давно была такая идея, сделать портативную метеостанцию для походов или кемпинга. С маленьким экраном Стивенсона. На природе, например, повесил ее на дерево и снимаешь показания через блютуз. В гористой местности байкальского региона такие штуки здорово помогают, у нас тут погода может меняться очень быстро, и часто можно предсказать ливень или ураган по резкому изменению давления.
Пока только стационарное решение использую на Home Assistant с несколькими датчиками BME280.
Скрытый текст
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Да, тренды давления и влажности было бы более информативно, но тут требуются постоянные замеры. Я изначально планировал работу по требованию, для продолжительного срока хранения.
А по поводу близости человека - температура не искажается, если только не трогают сам датчик или дышат на него, а вот при измерении влажности лучше руки близко не подносить. Но если аккуратно нажать кнопку, не поднося руки к датчику, то замеры не страдают. Датчику немного помогает, что он стоит в углублении.
Nick0las
24.06.2026 03:42Я делал метеостанцию когда-то давно еще на AVR. У меня там еще дисплей старый трансрефлективный от сименса, и я его гашу чтобы снизить энергопотребление. Без дисплея с постоянными замерами получается около 200мКа и в основном это датчики. Есть прототип более новой станции на NRF52 + цветной memory lcd. Там потребление 200мка с постоянной индикацией и включенным bluetooth (и то немного снизить можно если период advertise увеличить). Можно просто частоту замеров снижать при выключенной индикации до раза в минуту и срок хранения сильно вырастет, если конечно нет утечек через LDO.
K2_Chicago
24.06.2026 03:42по моему опыту, датчики вроде BME280 имеют собственный ощутимый дрейф, так что "тренд давления" будет проблематичным.
Nick0las
24.06.2026 03:42Я делал метеостанцию для природы с графиком, гермокорпусом и трансрефлективным экраном. Правда, без экрана Стивенсона. Опыт показал, что на солнце термометр сильно завышает температуру, несмотря на то, что корпус белый. На дневных графиках температура скачет из-за переходов на солнце и в тень. Самый информативный график - давление. Им можно пользоваться как предсказателем погоды пока стоишь или ходишь по воде, и как барометрическим высотомером при движении в горах.
Можно попробовать сделать и с экраном Стивенсона но тогда вначале нужно испытать экран, и потом делать. Я сомневаюсь, что маленький экран будет адекватно работать.
SkobkaDev
24.06.2026 03:42Классный проект! Самоподхват через LDO и микроамперы в standby — это прям грамотно для носимой электроники. STM32F030K6T6 — правильный выбор для такой задачи, где важна автономность.
Но если не секрет, почему не рассматривал ESP32 Super Mini? Она стоит копейки, а если прошить на ESPHome — можно интегрировать брелок в самодельный умный дом: отправлять данные с BME280 прямо в Home Assistant, смотреть историю в Grafana. Получился бы не просто метеоблок, а полноценный IoT-датчик.
Хотя понимаю, что с ESP32-C3 или S3 Super Mini пришлось бы ставить аккумулятор побольше — 220 мАч не выдержит постоянную работу WiFi и ESPHome с отправкой данных в HA. Тут как раз и кроется компромисс: STM32 = месяц в standby по кнопке, ESP32 = IoT-датчик с WiFi, но разряжается за день-два. Для брелока первый вариант явно лучше.
И экран 0.91" 128×32 маловат. Можно было взять 0.96" или 1.3" OLED 128×64 — всего на 5-7 мм больше, но информации влезает в 2 раза больше.
В любом случае, проект крутой, особенно пасхалка с котом!
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Я люблю под контроллер самодельные платы делать, а ESP идёт в не очень удобных корпусах. Припаять конечно можно, но куда легче выводные микроконтроллеры паяются.
timerbulatov
24.06.2026 03:42Кстати, не сталкивались ли с самонагревом датчика BME280? у меня несколько таких датчиков, и стабильно завышают температуру на 1-2 градуса. выявил просто - рядом расположил ds18b20 и dht22 - между ними разница была гораздо меньше, в сравнении с результатами измерений bme280. пробовал даже снижать частоту опроса датчиков, выносить сами датчики на отдельную от стабилизатора плату - безрезультатно.
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Возможно прямо сейчас сталкиваюсь) Сейчас программирую следующий брелок и там на плате датчик явно завышает температуру. Но пока с этим не успел разобраться, как код допишу, так и разберусь. Либо что-то рядом греет его, либо он сам подогревается, либо он уже устал - я его уже на вторую плату перепаял
Kudriavyi
24.06.2026 03:42Термометр в барометрах нужен не для измерения температуры, а для компенсации измерения давления. Я думаю, что производитель его закладывает как термодатчик кристалла и не борется за правильность его показаний.
NutsUnderline
24.06.2026 03:42Барометр давно уже встроили в смартфоны, а в часы - даже в те которые совсем как бы не и смарт, а обычные защищенные. Причем вполне себе график, но в первую очередь скорее для оценки набора высоты. Ну и тренд с передсказанием погоды тоже бывает.
С термометром несколько посложнее, смарт-часы переориентировали на температуру тела. Но походные часы в принципе могут показать температуру окружающей среды, в том числе воды - для подводников.
Для полноты комплекта - походные компактные измерители CO и CO2. был даже какой то смартфон с датчиком CO2. (вполне логично в походный телефон-кирпич, с лазерной рулеткой, тепловизором и прожектором и проектором) но они достаточно жручие и не мелкие, и широко че то их не используют.
nixtonixto
24.06.2026 03:42На Али есть и совсем недорогие наручные часы с компасом, барометром и термодатчиком. Пользуюсь часами от Ezon - давление показывает одинаковое по сравнению с домашней метеостанцией, ведёт тренды давления и температуры даже в фоновом режиме. Компас сильно врёт (возможно, влияют компоненты платы) но приноровившись и покрутившись с калибровкой, в лесу можно определить направление. Термодатчик нагревается от руки, но минут за 5 остывает, если снять часы.
NutsUnderline
24.06.2026 03:42для походного использования стоило бы взять не этот микроскопический oled, они кстати быстро выгорают, а столь же микросrопический модуль на e-ink
Prohard
24.06.2026 03:42Абсолютное значение атмосферного давления на мой взгляд малоинформативно. В своем датчике я вывожу на дисплей разницу между нормой для данной местности и фактическим значением давления.
ponikrf
24.06.2026 03:42Собирал я не так давно логгер на параметры BME280.
Поскольку это логгер - ему нужен USB что бы считывать данные удобно. Поэтому выбор пал на L серию
По сути большая часть кода уже готова. Но самое интересное - реализация графиков. Без графиков и понимания динамики - это все не так информативно.
Осознав это я просто забил на реализацию. Возможно есть смысл сделать какой нибудь BLE с инфой на телефон, и без дисплея вообще.
Тема хорошая. Компактный индивидуальный лабораторный логгер - идея отличная. Но как это реализовать удобно - вопрос остается открытый
dimaaannn
24.06.2026 03:42Не понимаю восторгов в комментах. Очередная ардуиноподелка метеостанция.
Невероятно новый, полезный и оригинальный проект, которых никто никогда не делал
m039
24.06.2026 03:42Восторг в том, что все вспоминают как делали метеостанцию и скорее всего вы это знаете, но метеостанция самый популярный проект для разработки. Поэтому восторг понятен, хотя я плохо его понимаю, потому что не делал метеостанцию, но задумываюсь
K2_Chicago
24.06.2026 03:42Не понимаю восторгов в комментах. Очередная ардуиноподелка метеостанция.
Невероятно новый, полезный и оригинальный проект, которых никто никогда не делалА это классический эффект Bikeshedding
чем примитивнее тема тем больше народа и с бОльшим энтузизизьмом принимает участие в обсуждении.
Berks
24.06.2026 03:42А если бы дисплей e-ink? Всегда показывает предыдущий замер, обновил -и видишь сразу, что изменилось.
Lizdroz
24.06.2026 03:42Вместо россыпи деталек под зарядку можно было просто кинуть стандартный модуль на TP4056, сэкономил бы место на плате)
dragonnur
24.06.2026 03:42Самолёт на высоте наддувают воздухом, отбираемых у компрессоров, поэтому нормативно давление там примерно как на высоте 2,5 км.
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42И теперь я знаю, что оно на борту опускается до 570 мм.рт.ст.
В полёте делать нечего всё равно, а за давлением и ощущениями организма последить было интересно)
KbRadar
24.06.2026 03:42Заряжать 220 мА*ч аккумулятор током 450 мА - такое себе, долго не протянет. Mcp73831 в сот23 лучше больше чем на 150-200 мА не гонять, они сгорают с фейерверком подпитываемым аккумулятором, может доходить до дыр в платах.
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Да, соглашусь, перегнул немного. А с MCP за много лет проблем не было, у него встроенная защита по температуре и в случае перегрева должен отключиться.
KbRadar
24.06.2026 03:42А сколько устройств на ней сделано и сколько времени они работают?
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Десятки, и некоторые работают уже лет по 5-7. Но они мало потребляют и я их не часто заряжаю.
KbRadar
24.06.2026 03:42Ну тогда пока нормально. У меня первые проблемы начались после первой тысячи. Сейчас везде эту микру ставлю в DFN чтобы лучше охлаждалась.
fio
24.06.2026 03:42Присмотритесь к ВМР58х - он точнее, чем 280ые
Alex_GESUE Автор
24.06.2026 03:42Спасибо, посмотрю
fio
24.06.2026 03:42Поставил 4шт ВМР580 на одну плату. Расхождение показаний между ними: абсолютное 1.5м, относительное 15см (барометрическая высота). И это не только статика, но и в динамике. Больше суток гонял.
alekseypro
24.06.2026 03:42Помню в конце 90х, грезил сделать брелок, который я назвал "Незабудка". Суть его была в том, чтобы не забыть вытащить ключ из замка. Например, если брелок на ключах провисел почти вертикально скажем одну минуту, то он начинает громко пищать. А вот как сделать так, чтобы он не пищал в кармане или в сумке, если он там лежит вертикально, я тогда не придумал, возможно, какой нибудь датчик освещенности нужен или типа того, когда брелок в кармане/сумке, то там темнота, значит можно не пищать, но и тут засада, в помещении где замок, тоже может быть темно. Вобщем, идея так и осталась идеей. Сейчас есть всякие Bluetooth LE метки, и наверное смысла в самодельном брелоке "Незабудке" нет :)
fio
24.06.2026 03:42если брелок на ключах провисел почти вертикально скажем одну минуту, то он начинает громко пищать.
А для кого он будет пищать? Вы наверняка уже далеко
xSVPx
24.06.2026 03:42И поэтому надо пищать когда он от вас в метре-двух. И пищать должна ответная часть, теперь уж может и телефон.
zeblong
24.06.2026 03:42делал много датчиков температуры и главное - датчик должен быть отнесет проводом от контроллера и тем более от КРЕНки или что там за питание. иначе будет завышенная температура. даже за 15 сек это уже будет видно.
belunix
Не было идеи выпустить небольшую партию и предложить желающим за монету ? Я бы взял, но сам собирать не буду 100%
Arhammon
Так они есть готовые, от бытовой фигни, до профессиональных за много денег с поверкой. Смысл только попрактиковаться в разработке.
ilyakruchinin
В Икее (равно как и на Алиэкспресс) подобного барахла - куча, с поддержкой Threads/Matter, интеграцией в умным домом итд.
В чем смысл (кроме как хобби) - не совсем понимаю.
Lizdroz
Другого смысла и нет. Люди просто любят паять железки и писать код на сях для души
Alex_GESUE Автор
Есть сильные сомнения, что это кому-то понадобится. Стоить-то они будут дороже китайского барахла
Alexey_U
Имел неосторожность купить heltec v4, понял что осталось сделать нечто подобное, только с GNSS и альтиметром, раскидать и делать свою метеостанцию. Яндекс погода уже никак не показывает погоду.
Arsch_des_Prasidenten
Китайцы продают такие готовые, в пределах 150-200 рублей
belunix
Не думаю что за 200 можно такой функционал найти. Вы где смотрите?