Proqramlı Tam DIY Raspberry Pi Hava İstasyonu: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Fevralın sonlarında bu yazını Raspberry Pi saytında gördüm.

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

Məktəblər üçün Raspberry Pi Hava İstasyonları yaratmışdılar. Tamamilə birini istədim! Ancaq o dövrdə (və hələ də bunu yazdığım üçün inanıram) ictimaiyyətə açıq deyillər (seçilmiş bir test qrupunda olmalısınız). Yaxşı, davam etmək istədim və mövcud bir üçüncü tərəf sistemi üçün yüzlərlə dollar ödəmək istəmədim.

Beləliklə, yaxşı bir Təlimatçı istifadəçi kimi, özüm etmək qərarına gəldim !!!

Kiçik bir araşdırma apardım və özümə əsas ola biləcəyim yaxşı ticarət sistemləri tapdım. Sensor və ya Raspberry PI anlayışlarından bəzilərinə kömək etmək üçün yaxşı təlimatlar tapdım. Hətta kir ödəyən bu saytı tapdım, mövcud Maplin sistemini yıxdılar:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Təxminən bir ay sürətlə irəliləyin və mənim əsas iş sistemim var. Ölçmələrimizi aparmaq üçün yalnız əsas Raspberry Pi aparatı, kamerası və müxtəlif analoq və rəqəmsal sensorları olan tam bir Raspberry Pi Hava Sistemidir. Əvvəlcədən hazırlanan anemometrlər və ya yağış ölçü cihazları almırıq, özümüz hazırlayırıq! Budur onun xüsusiyyətləri:

• RRD və CSV məlumatlarını qeyd edir, buna görə manipulyasiya edilə bilər və ya digər formatlara ixrac/idxal edilə bilər.
• Tarixi yüksəklər və enişlər, ay fazaları və günəşin çıxışı/qürub kimi sərin məlumatlar əldə etmək üçün Hava Yeraltı API -dən istifadə edir.
• Dəqiqədə bir dəfə şəkil çəkmək üçün Raspberry Pi Kamerasından istifadə edir (bundan sonra zaman qrafikləri yaratmaq üçün istifadə edə bilərsiniz).
• Mövcud şərtlər və bəzi tarixi (son saat, gün, 7 gün, ay, il) üçün məlumatları göstərən veb səhifələri var. Veb saytın mövzusu günün vaxtı ilə dəyişir (4 seçim: günəşin çıxması, qürub, gündüz və gecə).

Məlumatı qeyd etmək və göstərmək üçün bütün proqramlar bir Github -da var, hətta bəzi səhv izləmə, xüsusiyyət istəkləri də etmişəm:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Bu layihə mənim üçün böyük bir öyrənmə təcrübəsi idi, xüsusən də GPIO ilə Raspberry Pi -nin imkanlarına ciddi şəkildə daxil olmalıydım və bəzi öyrənmə ağrı nöqtələrini də vurdum. Ümid edirəm ki, oxucu, mənim bəzi sınaqlarımdan və dərdlərimdən dərs alacaqsınız.

Addım 1: Materiallar

Elektronika:

• 9 Qamış Açarı (Külək Yönü üçün 8, Yağış Göstəricisi üçün 1, isteğe bağlı olaraq Hall Sensoru əvəzinə külək sürəti üçün 1) bunları istifadə etdim:
• 1 Hall Sensoru (Külək Sürəti üçün, anemometr adlanır) -
• Temperatur (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Rütubət (bir çox Nəm sensoru bir temperatur sensoru ilə gəlir), DHT11 istifadə etdim:
• Təzyiq (BMP -də bir temperatur sensoru da var), BMP180 istifadə etdim, https://www.adafruit.com/product/1603, bu məhsul artıq dayandırılıb, ancaq BMP280 -ə bərabərdir (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Fotoresistor (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS Çipi və ya USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 güclü maqnit (2 anemometr üçün, 1 istiqamət üçün, 1 yağış ölçmə cihazı üçün), nadir torpaq maqnitlərindən istifadə etdim, çox tövsiyə olunur) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• Bir ovuc müxtəlif rezistorlar, zaman keçdikcə son dərəcə lazımlı olduğunu sübut edən bu paketə sahibəm:

• MCP3008 - Raspberry Pi üçün analoqları rəqəmsal girişə çevirmək üçün -

Avadanlıq

• Raspberry Pi - Əvvəlcə 2 -ni Simsiz adapterlə istifadə etdim, indi də güc adapteri olan 3 B+ dəstini əldə edin. (https://amzn.to/2P76Mop)
• Pi Kamera
• Möhkəm 5V güc adapteri (ağrılı şəkildə əsəbiləşdirici olduğu ortaya çıxdı, nəticədə Adafruit -i aldım, əks halda kamera çox suyu çəkir və Pi -ni asa bilər/asacaq, burada: https://www.adafruit.com/products /501)

Materiallar:

• 2 itələyici rulmanlar (və ya skeytbord və ya rulmanlı rulmanlar da işləyəcək), bunları Amazon-da aldım:
• 2 Su keçirməyən Kassalar (yerli böyük bir qutu mağazasından bir elektrik qəfəs istifadə etdim), çox da önəmli deyil, kifayət qədər yerə sahib olacaq və hər şeyi qoruyacaq yaxşı ölçülü bir korpus tapmaq lazımdır).
• Bəzi PVC borular və qapaqlar (müxtəlif ölçülərdə).
• PVC montaj mötərizələri
• İncə pleksiglasdan hazırlanmış bir neçə təbəqə (çox zövqlü bir şey yoxdur).
• plastik dayaqlar
• mini vintlər (4 nömrəli bolt və qoz -fındıq istifadə etdim).
• 2 Plastik Milad Ağacı Ornamenti - anemometr üçün istifadə olunur, yerli Hobbi Lobisində özümə sahibəm.
• Kiçik dübel
• Kiçik kontrplak parçası.

Alətlər:

• Dremel
• Yapışqan Tabancası
• Lehimleme dəmir
• Multimetr
• Qazma

Addım 2: Əsas Muhafaza - Pi, GPS, Kamera, İşıq

Əsas korpusda PI, Kamera, GPS və işıq sensoru var. Suya davamlı olması üçün hazırlanmışdır, çünki bütün kritik komponentləri özündə saxlayır, ölçülər uzaqdan olan korpusdan alınır və elementlərin açıq/açıq olması üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Addımlar:

Bir korpus seçin, bir elektrik qovşağı qutusu istifadə etdim, müxtəlif layihə qutuları və suya davamlı qutular da işləyəcək. Əsas odur ki, hər şeyi saxlamaq üçün kifayət qədər yer var.

Kassamda aşağıdakılar var:

• Raspberry pi (qarşıdurmalarda) - Bir WIFI çipinə ehtiyac var, Cat5e -ni arxa həyətə daxil etmək istəmirəm!
• Kamera (həm də arada)
• USB vasitəsilə bağlanan GPS çipi (bir sparkfun FTDI kabelindən istifadə edərək: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS çox gözəl və uzunluq təmin edir, amma daha da əhəmiyyətlisi, dəqiq vaxt əldə edə bilərəm. GPS!
• Əsas hissəni digər sensorları yerləşdirən digər korpusa bağlamaq üçün iki ethernet/cat 5 jakı. Bu, iki qutu arasında kabel çəkməyin əlverişli bir yolu idi, təxminən 12 telim var və iki cat5 16 mümkün əlaqə təmin edir, buna görə ətrafdakıları genişləndirmək/dəyişdirmək üçün yerim var.

Kameramın qabağında Kameranın görünə biləcəyi bir pəncərə var. Bu pəncərədəki qutu kameranı qoruyur, amma kamerada qırmızı ledin (fotoşəkil çəkərkən) pleksiglasdan əks olunduğu və fotoda göründüyü problemlərlə qarşılaşdım. Bunu azaltmaq və (və Pi və GPS -dən digər LED -ləri) bloklamaq üçün bəzi qara lent istifadə etdim, amma hələ 100% deyil.

Addım 3: Temperatur, Rütubət, Təzyiq üçün 'Uzaqdan Mühafizə'

İstilik, Rütubət və Təzyiq sensorlarını, həmçinin yağış ölçən, külək istiqaməti və külək sürəti sensorları üçün "çəngəllər" saxladığım yer budur.

Hamısı çox sadədir, buradakı pinlər Ethernet kabelləri ilə Raspberry Pi üzərindəki lazımlı pinlərə bağlanır.

Mən edə biləcəyim rəqəmsal sensorlar istifadə etməyə çalışdım və sonra hər hansı bir analoq MCP 3008 -ə əlavə edildikdə ehtiyaclarım üçün kifayət qədər çox olan 8 analoq tələb edir, lakin təkmilləşdirmək / genişləndirmək üçün yer verir.

Bu qapaq havaya açıqdır (dəqiq temperatur, rütubət və təzyiq üçün olmalıdır). Alt çuxurlar çıxarıldı, buna görə də bəzi sxemlərə bir Silikon Konformal Kaplama spreyi verdim (onu onlayn olaraq və ya Fry's Electronics kimi bir yerdən əldə edə bilərsiniz). Ümid edirik ki, metal hər hansı bir nəmdən qorunmalıdır, baxmayaraq ki, diqqətli olmalı və bəzi sensorlarda istifadə etməməlisiniz.

Korpusun üst hissəsi də külək sürəti sensorunun yerləşdiyi yerdir. Külək sürətini və ya külək istiqamətini üstünə qoya bilərdim, bir -birinin üstündən heç bir əsas üstünlüyü görmədim. Ümumiyyətlə, hər iki sensorun (külək dirəyi və sürəti) binaların, çəpərlərin, maneələrin ölçülərə müdaxilə etmədiyi yerlərdə kifayət qədər yüksək olmasını istəyirsiniz.

Addım 4: Yağış Göstəricisi

Həqiqi ölçmə etmək üçün əsasən bu təlimatı izlədim:

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

Bunu pleksiglasdan hazırladım ki, nələrin baş verdiyini görə biləm və yaxşı olacağını düşündüm. Ümumiyyətlə, pleksiglas yaxşı işləyirdi, amma Gluegun, rezin mastik və ümumi kəsmə və qazma ilə birlikdə qoruyucu filmlə belə səliqəli görünmür.

Əsas məqamlar:

• Sensor, RaspberryPi kodunda bir düyməyə basmaq kimi işlənmiş sadə bir qamış açarı və maqnitdir, zamanla vedrələri sadə sayıram və sonra "yağış düymünə" çevirirəm.
• Uçmaq üçün kifayət qədər su tutacaq qədər böyük hala gətirin, amma o qədər çox deyil ki, uçmaq üçün çox ehtiyac var. İlk keçidimi hər bir tepsiyi yetərincə böyük etmədim, belə ki, yuvarlanmadan kənarın üstündən doldurub axmağa başlayacaqdı.
• Qalan suyun ölçüdə bəzi səhvlər əlavə edə biləcəyini də gördüm. Yəni tamamilə qurudulmaq üçün bir tərəfi doldurmaq və yuvarlamaq üçün X damcıları, bir dəfə isladıqdan sonra Y damlaları (X -dən az olan) doldurulmalı və ucu alınmalıdır. Böyük bir məbləğ deyil, amma "1 yük nə qədərə bərabərdir" ölçüsünü kalibr etməyə və əldə etməyə çalışarkən təsir etdi.
• Balanslaşdırın, bir tərəfi digərindən çox ağırdırsa, alt uclarına yapışqan tüfəng əlavə edərək aldada bilərsiniz, ancaq bacardığınız qədər balanslaşdırılmış bir yerə ehtiyacınız var.
• Quraşdırmadan əvvəl balansı düzgün sınamaq və balanslaşdırmaq üçün bəzi süngərlər və taxta tutacaqlardan istifadə edərək kiçik bir sınaq qurğusu qurduğum fotoşəkildə görə bilərsiniz.

Addım 5: Külək istiqaməti

Bu sadə bir hava qanadı idi. Elektronikanı Maplin sistemindən qurdum:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Əsas məqamlar:

Bu analoq sensordur. Müxtəlif rezistorlar ilə birlikdə səkkiz qamış açarı, çıxışı hissələrə bölür, beləliklə sensora hansı koordinatın daxil olduğunu təyin edə bilərəm. (Konsepsiya bu təlimatda izah olunur:

• Hava qanad hissəsini vidaladıqdan sonra onu "bu istiqamət şimala istiqamətləndirir" deyə kalibr etməlisiniz.
• Ağacdan bir sınaq qurğusu düzəltdim ki, mənim üçün dəyərlərin bütün aralığını əhatə edən rezistorları asanlıqla aça və söndürə bilərəm, bu çox faydalıdır!
• Bir itələyici rulman istifadə etdim, yaxşı oldu, əminəm ki, adi bir skeytbord və ya roller skate rulmanı da yaxşı olardı.

Addım 6: Külək Sürəti

Bu bir daha Təlimatlandırılan cəmiyyətə müraciət etdim və bu təlimatı tapdım və təqib etdim:

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

Əsas məqamlar:

• Zal sensörünü istifadə edə və ya qamış sensoruna keçə bilərsiniz. Zal sensoru daha çox analoq bir sensordur, buna görə də rəqəmsal bir şəkildə istifadə edirsinizsə, düyməni basmaq kimi, oxumağın/gərginliyin kifayət qədər yüksək deyil, həqiqi düymə basması kimi işlədiyinə əmin olmalısınız..
• Kubokun ölçüsü vacibdir, çubuğun uzunluğu da vacibdir! Əvvəlcə stolüstü tennis toplarından istifadə etdim və onlar çox kiçik idi. Onları da işləməyən uzun çubuqlara qoydum. Çox məyus oldum və sonra bu təlimat verənlə tanış oldum, Ptorelli izah etməkdə əla bir iş gördü və orijinal dizaynım da işləmədiyi zaman mənə kömək etdi.

Addım 7: Proqram təminatı

Sensorlardan alınan məlumatları qeyd etmək üçün proqram Python -da yazılıb. Sensorlardan və GPS -dən məlumat almaq üçün Adafruit -dən və digərlərindən üçüncü tərəf Git kitabxanalarından istifadə etdim. API məlumatlarının bir hissəsini çəkən bəzi cron işləri də var. Çoxu docs/install_notes.txt ünvanındakı Git sənədlərində izah olunur/təsvir olunur

Veb proqramı, onu səhifədə göstərmək üçün PHP -dədir, eyni zamanda konfiqurasiya faylları üçün YAML -dən və məlumatları saxlamaq və qrafikləşdirmək üçün əlbəttə RRD alətindən istifadə edir.

Sensorların çəkə bilmədiyi bəzi maraqlı məlumatları əldə etmək üçün Weather Underground API -dən istifadə edir: Hi's and Lows, Ayın fazası, Gün batımı və Günəşin doğuş vaxtlarını qeyd edin, API -lərində həqiqətən də səliqəli olduğunu düşündüyüm Tides var. amma sudan çox uzaq olan Austin TX -də yaşayıram.

Hamısı Github -da mövcuddur və öz sistemimi daha da təkmilləşdirdiyim və kalibr etdiyim üçün aktiv şəkildə saxlanılır və hazırda istifadə olunur, buna görə də xüsusiyyət istəklərini və səhv hesabatlarını təqdim edə bilərsiniz.

Proqram, günün vaxtından asılı olaraq bir mövzu dəyişikliyindən keçir, 4 mərhələ var. Mövcud vaxt günəşin doğuşundan və ya qürubundan 2 saat sonra olarsa, müvafiq olaraq günəşin doğuşu və gün batımı mövzularını alacaqsınız (hazırda fərqli bir fon, ehtimal ki, gələcəkdə fərqli şrift/haşiyə rəngləri edəcəyəm). Eynilə bu diapazonların xaricində gündüz və ya gecə mövzusu verilir.

Oxuduğunuz üçün təşəkkürlər, layihələrimdən daha çox foto və video görmək istəyirsinizsə, İnstagram və YouTube Kanalımı yoxlayın.

Pi/e Day yarışmasında üçüncü mükafat