Бағдарламалық жасақтамасы бар DIY Raspberry Pi метеостанциясы: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Ақпанның соңында мен бұл жазбаны Raspberry Pi сайтында көрдім.

www.raspberrypi.org/school-weather-station-…

Олар мектептер үшін Raspberry Pi метеостанцияларын құрды. Мен біреуін толығымен алғым келді! Бірақ сол кезде (мен әлі де жазамын деп ойлаймын) олар көпшілікке қол жетімді емес (сіз тестерлердің таңдаулы тобында болуыңыз керек). Мен жалғастырғым келді, бірақ мен үшінші тарап жүйесі үшін жүздеген долларды жұмсамаймын.

Сонымен, жақсы Instructable қолданушысы сияқты мен де өз бетімше жасауға шешім қабылдадым !!!

Мен кішігірім зерттеулер жүргіздім, мен өз жұмысымды негіздей алатын жақсы коммерциялық жүйелерді таптым. Мен Sensor немесе Raspberry PI тұжырымдамаларына көмектесу үшін жақсы нұсқаулықтарды таптым. Мен тіпті кірді төлейтін бұл сайтты таптым, олар бұрыннан бар Maplin жүйесін бұзды:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Бір айға тез алға жылжыңыз, менде негізгі жұмыс жүйесі бар. Бұл Raspberry Pi ауа -райы жүйесі, ол Raspberry Pi негізгі қондырғысымен, камерасымен және біздің аналогты және цифрлық сенсорлармен өлшенеді. Алдын ала дайындалған анемометрлер мен жаңбыр өлшегіштерді сатып алмайсыз, біз өзіміз жасаймыз! Міне, оның ерекшеліктері:

• Ақпаратты RRD және CSV -ге жазады, сондықтан оларды өңдеуге немесе экспорттауға/басқа форматтарға импорттауға болады.
• Weather Underground API көмегімен тарихи биіктіктер мен төмендіктер, айдың фазалары және күннің шығуы/батуы сияқты керемет ақпарат алу үшін.
• Raspberry Pi камерасын минутына бір рет суретке түсіру үшін пайдаланады (содан кейін оларды уақыт белдеулерін жасау үшін пайдалануға болады).
• Ағымдағы жағдайлар мен кейбір тарихи деректерді (соңғы сағат, күн, 7 күн, ай, жыл) көрсететін веб -беттер бар. Веб -сайттың тақырыбы күннің уақытына байланысты өзгереді (4 нұсқа: күннің шығуы, батуы, күн мен түн).

Ақпаратты жазуға және көрсетуге арналған барлық бағдарламалық қамтамасыз ету Github -да, мен тіпті қателерді бақылауды, мүмкіндік сұрауларын жасадым:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Бұл жоба мен үшін үлкен оқу тәжірибесі болды, мен Raspberry Pi -дің мүмкіндіктеріне, әсіресе GPIO -мен шынымен де енуім керек болды, мен де кейбір аурудың нүктелерін үйрендім. Сіз, оқырман, менің кейбір сынақтарым мен қиыншылықтарымнан сабақ аласыз деп үміттенемін.

1 -қадам: материалдар

Электроника:

• 9 қамыс қосқышы (жел бағыты үшін 8, жаңбыр өлшегіш үшін 1, Холл сенсорының орнына жел жылдамдығы үшін 1), мен мыналарды қолдандым:
• 1 Холл сенсоры (анемометр деп аталатын жел жылдамдығы үшін) -
• Температура (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Ылғалдылық (көптеген ылғалдылық сенсорлары температура сенсорымен бірге келеді), мен DHT11 қолдандым:
• Қысым (BMP -де температура сенсоры бар), мен BMP180 қолдандым, https://www.adafruit.com/product/1603, бұл өнім қазір тоқтатылды, бірақ BMP280 -ге балама бар (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Фоторезистор (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS чипі немесе USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 күшті магнит (анемометр үшін 2, бағыт үшін 1, жаңбыр өлшеуіш үшін 1), мен сирек кездесетін жер магнитін қолдандым, өте ұсынылады) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• Бірнеше ассортиментті резистор, менде бұл пакет бар, ол уақыт өте ыңғайлы болды:

• MCP3008 - Raspberry Pi үшін аналогты цифрлық кірістерге түрлендіру үшін -

Аппараттық құрал

• Raspberry Pi - Мен бастапқыда 2 -ді сымсыз адаптермен қолдандым, енді қуат адаптері бар 3 B+ жинағын алыңыз. (https://amzn.to/2P76Mop)
• Pi камерасы
• Қатты 5В қуат адаптері (бұл өте тітіркендіргіш болып шықты, мен ақырында Adafruit алдым, әйтпесе камера тым көп шырын тартып алады және Пиді іліп қоя алады/іледі, мына жерде: https://www.adafruit.com/products /501)

Материалдар:

• 2 тартқыш мойынтіректер (немесе скейтборд немесе роликті подшипниктер де жұмыс істейді), мен оларды Amazon-да алдым:
• 2 Су өткізбейтін корпустар (мен жергілікті үлкен қорап дүкенінен электрлік корпусты қолдандым), маңызды емес, тек жеткілікті кеңістікке ие болатын қоршауды табу керек және бәрін қорғайды).
• Кейбір ПВХ құбырлары мен ұштары (әр түрлі өлшемдер).
• ПВХ бекіту кронштейндері
• Жұқа Plexiglass жұп парақтары (тым сәнді ештеңе жоқ).
• пластикалық тоқтаулар
• шағын бұрандалар (мен № 4 болттар мен жаңғақтарды қолдандым).
• 2 Рождестволық шыршаның пластикалық әшекейі - анемометр үшін, мен өзімнің жергілікті хобби лоббиінде алдым.
• Кішкене дюбель
• Фанераның кішкене бөлігі.

Құралдар:

• Дремель
• Желім мылтық
• Пісіру темірі
• Мультиметр
• Бұрғылау

2 -қадам: Негізгі корпус - Pi, GPS, камера, жарық

Негізгі корпуста PI, камера, GPS және жарық сенсоры орналасқан. Ол су өткізбейтін етіп жасалған, өйткені онда барлық маңызды компоненттер орналасқан, өлшемдер қашықтағы қоршау арқылы алынады және ол элементтерге ашық/ашық болуға арналған.

Қадамдар:

Қоршауды таңдаңыз, мен электр байланыстыру қорабын қолдандым, әр түрлі жобалық қораптар мен су өткізбейтін корпустар жақсы жұмыс істейді. Ең бастысы - бәрін сақтауға жеткілікті орын.

Менің корпусым мыналарды қамтиды:

• Таңқурай пи (тоқтаусыз) - WIFI чипі қажет, Cat5e -ді артқы аулада іске қосқыңыз келмейді!
• Камера (сонымен қатар үзілістерде)
• USB арқылы қосылған GPS чипі (sparkfun FTDI кабелінің көмегімен: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS ендік пен бойлықты қамтамасыз етеді, бұл жақсы, бірақ одан да маңыздысы мен дәл уақытты ала аламын. GPS!
• Негізгі корпусты басқа датчиктер орналасқан басқа корпусқа қосу үшін екі Ethernet/cat 5 ұясы. Бұл екі қораптың арасында кабель өткізудің ыңғайлы әдісі, менде шамамен 12 сым бар, ал екі cat5 16 ықтимал қосылымды қамтамасыз етеді, сондықтан менде заттарды кеңейтуге/өзгертуге орын бар.

Менің корпусымның алдында камера көрінетін терезе бар. Бұл терезенің корпусы камераны қорғайды, бірақ менде фотокамерадағы қызыл светофор (суретке түсіргенде) плексиглассадан шағылысатын және фотода көрінетін мәселелер болды. Мен мұны жеңілдету үшін бірнеше қара таспаны қолдандым және оны блоктауға тырыстым (және Pi мен GPS -тің басқа жарық диодтары), бірақ бұл әлі 100% емес.

3 -қадам: Температура, ылғалдылық, қысым үшін «Қашықтан қоршау»

Бұл жерде мен температура, ылғалдылық және қысым сенсорларын, сондай -ақ жаңбыр өлшегішке, желдің бағыты мен желдің жылдамдығына арналған сенсорларды сақтадым.

Мұның бәрі түйреуіштерді Ethernet кабельдері арқылы Raspberry Pi -ге қажетті түйреуіштерге қосады.

Мен цифрлық сенсорларды қолдануға тырыстым, содан кейін MCP 3008 -ге кез келген аналогты қосуға болады, ол 8 аналогты құрайды, бұл менің қажеттіліктеріме жетеді, бірақ жақсартуға / кеңейтуге мүмкіндік береді.

Бұл қоршау ауаға ашық (ол дәл температура, ылғалдылық және қысым үшін болуы керек). Төменгі саңылаулар шығып кетеді, сондықтан мен кейбір схемаларға силиконды конформалайтын жабын бүріккішін бердім (оны Интернеттен немесе Fry's Electronics сияқты жерден алуға болады). Бұл металды кез келген ылғалдан қорғайды деп үміттенеміз, бірақ сақ болу керек және оны кейбір сенсорларда қолданбау керек.

Қоршаудың жоғарғы жағы желдің жылдамдығы сенсоры сәйкес келетін жерде орналасқан. Бұл лақтыру болды, мен желдің жылдамдығын немесе желдің бағытын жоғары қоя аламын, мен бір -бірінен үлкен артықшылықтарды көрмедім. Жалпы алғанда, сенсорлардың екеуінің де (желдің жылдамдығы мен жылдамдығы) ғимараттар, қоршаулар, кедергілер өлшеулерге кедергі жасамайтындай жоғары болғанын қалайсыз.

4 -қадам: Жаңбыр өлшегіш

Мен нақты көрсеткішті жасау үшін көбінесе осы нұсқаулықты ұстандым:

www.instructables.com/id/Arduino-Weather-St…

Мен мұны плексигласстан жасадым, сондықтан мен не болып жатқанын көре алдым және бұл керемет болады деп ойладым. Жалпы плексиглас жақсы жұмыс істеді, бірақ желіммен, резеңке тығыздағышпен және жалпы кесу мен бұрғылаумен бірге ол қорғаныш пленкамен де таза болып қала бермейді.

Негізгі тармақтар:

• Сенсор - бұл қарапайым қамыс қосқышы мен магнит, RaspberryPi кодындағы түймені басу сияқты өңделеді, мен уақыт бойынша шелектерді санап, кейінірек «жаңбырдың дюйміне» айналдырамын.
• Ұшу үшін жеткілікті мөлшерде су ұстайтындай етіп үлкен етіп жасаңыз, бірақ ол соншалықты көп емес. Мен бірінші науаны әр науаны жеткіліксіз етіп жасадым, сондықтан ол құлап кетпес бұрын шетінен ағып кете бастады.
• Мен сондай -ақ қалдық судың өлшеуге қателік қосуы мүмкін екенін анықтадым. Яғни, толық кептіру үшін бір жағын толтыру үшін X тамшылары қажет болды, ал суланған кезде Y тамшылары қажет болды (бұл X -тен аз). Бұл үлкен мөлшер емес, бірақ калибрлеуге және «1 жүктеме қаншаға тең» деген жақсы өлшемді алуға тырысқанда әсер етті.
• Тепе -теңдікте ұстаңыз, егер астыңғы жағына желім қосатын желім қоссаңыз, алдай аласыз, егер бір жағы екіншісінен едәуір ауыр болса, бірақ ол сізге мүмкіндігінше теңдестірілген түрде қажет.
• Сіз орнатқанға дейін оны дұрыс теңестіру және сынау үшін жөкемен және ағаш ұстағышпен кішкене сынақ қондырғысын орнатқанымды фотода көре аласыз.

5 -қадам: желдің бағыты

Бұл қарапайым ауа районы болды. Мен электрониканы Maplin жүйесінен құрдым:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Негізгі ұпайлар:

Бұл аналогтық сенсор. Әр түрлі резисторлармен біріктірілген сегіз қамысты қосқыштар шығынды бөліктерге бөледі, осылайша сенсордың қай координатта екенін анықтай аламын. (Тұжырымдама нұсқаулықта түсіндірілген:

• Вентилятор бөлігін бұрап алғаннан кейін оны «солтүстікке бағытталған бағыт» етіп калибрлеу қажет.
• Мен ағаштан сынақ қондырғысын жасадым, осылайша мен үшін құндылықтардың толық ауқымын қамтитын резисторларды оңай қосуға және сөндіруге болатын, бұл өте пайдалы болды!
• Мен тартқыш мойынтіректі қолдандым, ол жақсы болды, мен сенімдімін, скейтборд немесе роликті коньки дәл жақсы болар еді.

6 -қадам: Желдің жылдамдығы

Мен бұл нұсқаулықты қауымдастыққа тағы бір рет жүгіндім және осы нұсқаулықты таптым және ұстандым:

www.instructables.com/id/Data-Logging-Anemo…

Негізгі тармақтар:

• Сіз холл сенсорын қолдана аласыз немесе қамыс сенсорына ауыса аласыз. Холл сенсоры аналогтық сенсорға көбірек ұқсайды, сондықтан егер сіз оны цифрлық түрде қолдансаңыз, мысалы, түймені басу, сіз оқу/кернеу жеткілікті жоғары емес екеніне сенімді болуыңыз керек, ол жеткіліксіз емес, нағыз түймені басу сияқты әрекет етеді..
• Шыныаяқтың өлшемі маңызды, таяқтың ұзындығы да маңызды! Бастапқыда мен пинг -понг шарларын қолдандым, олар тым кішкентай болды. Мен оларды ұзын таяқтарға қойдым, ол да жұмыс істемеді. Мен қатты ренжідім, содан кейін бұл нұсқаулықты кездестірдім, Пторелли жақсы түсіндірді және менің түпнұсқалық дизайным жұмыс істемеген кезде маған көмектесті.

7 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Датчиктерден деректерді жазу үшін бағдарламалық қамтамасыз ету Python тілінде жазылған. Мен сенсорлар мен GPS -тен ақпарат алу үшін Adafruit -тен басқа үшінші тараптың Git кітапханаларын қолдандым. Сондай -ақ, кейбір API ақпаратын тартатын кейбір cron тапсырмалары бар. Көбісі Git құжаттамасында docs/install_notes.txt сайтында түсіндірілген/көрсетілген

Веб -бағдарламалық жасақтама PHP -де оны веб -бетте көрсету үшін, сонымен қатар конфигурация файлдары үшін YAML -ды және әрине деректерді сақтау мен диаграммалау үшін RRD құралын қолданады.

Ол сенсорлар түсіре алмайтын қызықты деректерді алу үшін Weather Underground API -ді қолданады: Hi's and Lows, айдың фазасы, күннің батуы мен шығуы туралы жазбаларды жазу, сонымен қатар олардың API -де толқындар бар, олар мен өте ұқыпты деп ойладым. бірақ мен судан өте алыс орналасқан Остин штатында тұрамын.

Мұның бәрі Github -те қол жетімді және белсенді түрде сақталады және қазіргі уақытта қолданылады, себебі мен өз жүйемді одан әрі жетілдіріп, калибрлеймін, осылайша сіз мүмкіндік сұраулары мен қателер туралы есептерді жібере аласыз.

Бағдарламалық қамтамасыз ету күннің уақытына байланысты тақырыпты өзгертеді, 4 кезең бар. Егер ағымдағы уақыт күннің батуы мен батуына дейін + немесе - 2 сағат болса, онда сіз күннің шығуы мен батуы тақырыптарын аласыз (дәл қазір басқа фон, мен болашақта әр түрлі қаріп/жиек түстерін жасайтын шығармын). Сол диапазондардың сыртында күндіз де, түнде де тақырып беріледі.

Оқығаныңызға рахмет, егер сіз менің жобаларымның фотосуреттері мен бейнелерін көбірек көргіңіз келсе, менің Инстаграм мен YouTube каналыма кіріп көріңіз.

Pi/e Day байқауының үшінші жүлдесі