Raspberry Pi Günəş Hava İstasyonu: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Əvvəlki iki layihəm olan Kompakt Kamera və Portativ Oyun Konsolunun tamamlanmasından sonra yeni bir problem tapmaq istədim. Təbii irəliləmə açıq bir uzaq sistem idi …

Özünü şəbəkədən kənarda saxlaya bilən və nəticələrini hər yerdən simsiz bir əlaqə vasitəsi ilə mənə göndərə bilən bir Raspberry Pi hava stansiyası qurmaq istədim! Bu layihənin həqiqətən də çətinlikləri oldu, amma xoşbəxtlikdən Raspberry Pi -ni gücləndirmək, PiJuice -in günəş dəstəyi ilə enerji təchizatı kimi istifadə edilməsi ilə asanlaşdırılan əsas problemlərdən biridir (inqilabi PiAnywhere texnologiyamızla tamamlanır - ən yaxşı yol Pi -ni şəbəkədən çıxarın!).

İlk düşüncəm, oxumaq üçün fantastik AirPi modulundan istifadə etmək idi. Bunun iki əsas çatışmazlığı var idi; nəticələri yükləmək üçün birbaşa internet bağlantısı tələb olunur və birbaşa Pi üzərindəki GPIO -ya bağlanmalıdır, bu da Raspberry Pi -ni ifşa etmədən havaya məruz qala bilməz (bu hava stansiyasını istəsək ideal deyil) hər hansı bir müddətə davam edin).

Həll… öz algılama modulumu qurun! AirPi -nin çox hissəsini ilham üçün istifadə edərək, əlimdə olan bir neçə sensordan istifadə edərək çox sadə bir prototip hazırlaya bildim; temperatur, rütubət, işıq səviyyələri və ümumi qazlar. Və bunun üstün cəhəti odur ki, istədiyiniz zaman daha çox sensor əlavə etmək çox asandır.

Əsasən aşağı enerji istehlakı səbəbindən Raspberry Pi a+ istifadə etməyə qərar verdim. Nəticələri mənə göndərmək üçün EFCom Pro GPRS/GSM modulundan istifadə etdim, nəticəsi ilə birbaşa cib telefonuma mətn göndərə bilərəm! Olduqca səliqəlidir, elə deyilmi?

Digər möhtəşəm günəş və ya portativ layihələr üçün fikirlərinizdən məmnunam. Şərhlərdə mənə bildirin və bir dərslik yaratmaq üçün əlimdən gələni edəcəyəm!

Addım 1: hissələr

1 x PiJuice + Günəş Paneli (inqilabi PiAnywhere texnologiyamızla tamamlanır - Pi -ni şəbəkədən çıxarmağın ən yaxşı yolu!)

1 x Moruq Pi a+

1 x EFCom Pro GPRS/GSM Modulu

1 x Sim Kart

1 x Çörək Paneli

Protoboard

1 x MCP3008 ADC

1 x LDR

1 x LM35 (Temperatur Sensoru)

1 x DHT22 (Nəmlik Sensoru)

1 x TGS2600 Ümumi Hava Keyfiyyəti sensoru

1 x 2.2 KΩ rezistor

1 x 22 KΩ rezistor

1 x 10 kΩ rezistor

10 x Dişi - Qadın Jumper telləri

Tək ölçülü tellərin çeşidi

1 x Tək Açıq Bağlantı Qutu

1 x İkiqat Açıq Bağlantı Qutu

1 x Suya Dayanıklı Kabel Bağlayıcısı

2 x 20 mm Yarı Kor Kabel Grommets

Addım 2: Algılama dövrəsi

Bu layihənin bir neçə fərqli elementi var, buna görə hər şeyi addım -addım etmək yaxşıdır. Əvvəlcə algılama dövrəsini necə bir araya gətirəcəyimi öyrənəcəyəm.

Bunu əvvəlcə bir çörək taxtası üzərində qurmaq yaxşı bir fikirdir, hər hansı bir səhv etsəniz, istinad etmək üçün bir sxem diaqramı və addım -addım şəkillər əlavə etdim.

1. Kabel bağlamaq üçün ilk komponent rəqəmsal çeviriciyə bu MCP3008 analoqudur. Bu 8 analoq girişi ala bilər və SPI vasitəsilə Raspberry Pi ilə əlaqə qura bilər. Çip yuxarıya baxarkən və yarı dairə sizdən ən ucunda kəsildikdə, sağdakı sancaqlar Raspberry Pi-yə bağlanır. Göstərildiyi kimi onları bağlayın. Çipin necə işlədiyini öyrənmək istəyirsinizsə, burada MCP3008 və SPI protokolu üçün əla bir təlimat var.
2. Soldakı pinlər, yuxarıdan aşağıya 0-7 nömrəli 8 Analog girişdir. LDR, ümumi qaz sensoru (TGS2600) və temperatur sensoru (LM35) üçün yalnız ilk 3 -dən (CH0, CH1, CH2) istifadə edəcəyik. Əvvəlcə LDR -ni diaqramda göstərildiyi kimi bağlayın. 2.2KΩ rezistor və CH0 vasitəsilə bir tərəfi yerə, digər tərəfi 3.3V -ə.
3. Sonra "ümumi qaz sensoru" nu bağlayın. Bu qaz sensoru hidrogen və karbonmonoksit kimi hava çirkləndiricilərini aşkar etmək üçün istifadə olunur. Xüsusi konsentrasiyaların necə alınacağını hələ öyrənməmişəm, buna görə indiyə qədər bu sensorun nəticəsi 100% tam doymuş olduğu əsas faiz səviyyəsidir. Sensor yuxarıya baxdıqda (altdakı pinlər), kiçik çıxışın sağındakı pin 1 -ci pindir və sonra ədədlər pin ətrafında saat əqrəbi istiqamətində artır. Beləliklə, 1 və 2 sancaqlar 5V -ə, pin 3 CH1 -ə və toprağa 22KΩ müqavimət vasitəsi ilə bağlanır və pin4 düz yerə bağlanır.
4. Bağlanacaq son analoq sensor LM35 temperatur sensordur. Bunun 3 sancağı var. Düz tərəfi sizə ən yaxın olan sensoru götürün, ən sol pin düz 5V -ə qoşulur (diaqramda qeyd olunmayıb, mənim pis!), Mərkəzi pin CH2 -yə, ən sağ pin isə yerə birbaşa bağlanır. Asan!
5. Qoşulmaq üçün son komponent DHT22 rütubət sensoru. Bu rəqəmsal bir sensordur, buna görə birbaşa Raspberry Pi -yə qoşula bilər. Şəbəkə sizə baxan və altındakı dörd sancaq olan sensoru götürün. Sancaqlar soldan 1 -dən sifariş edilir. 1 -dən 3.3V -ə qoşun. Pin 2 10KΩ rezistor vasitəsilə GPIO4 və 3.3V -ə keçir. 3 -cü pimi ayırmayın və 4 -cü pin düz yerə gedir.

Bu belədir! Test dövrəsi quruldu. Vaxtım olanda daha çox komponent əlavə edəcəyimi düşünürəm. Bir təzyiq sensoru, bir külək sürəti sensoru əlavə etmək və qaz konsentrasiyası haqqında daha ağıllı məlumatlar əldə etmək istərdim.

Addım 3: GSM Modulu

İndi algılama sxemləri qurulduqdan sonra, nəticələri əldə etmək üçün bir yol olmalıdır. GSM modulunun gəldiyi yer budur. Nəticələri gündə bir dəfə mobil şəbəkə üzərindən SMS olaraq göndərmək üçün istifadə edəcəyik.

GSM modulu Raspberry Pi ilə UART istifadə edərək serial vasitəsilə əlaqə qurur. Raspberry Pi ilə ardıcıl ünsiyyət haqqında bəzi əla məlumatlar. Pi -nin serial portuna nəzarət etmək üçün əvvəlcə konfiqurasiya etməliyik.

Raspberry Pi -ni standart bir Raspbian Şəkli ilə yükləyin. İndi "/boot/cmdline.txt" faylını dəyişdirin:

"dwc_otg.lpm_enable = 0 konsol = ttyAMA0, 115200 kgdboc = ttyAMA0, 115200 konsol = tty1 kökü =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 lift = son tarix kök gözləmə"

üçün:

"dwc_otg.lpm_enable = 0 konsol = tty1 kök =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 lift = son tarix kök gözləmə"

mətnin altından xətt çəkilmiş hissəsini silməklə.

İkincisi, "/etc/inittab" faylını aşağıdakı hissədə ikinci sətiri şərh edərək redaktə etməlisiniz:

#Raspberry Pi seriya xəttində getti tT0: 23: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100"

Belə ki, oxuyur:

#Raspberry Pi seriyası#T0: 23 -də getti yazın: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

və Pi'yi yenidən başladın. İndi serial portu istədiyiniz kimi əlaqə qurmaq üçün sərbəst olmalıdır. GSM modulunu bağlamağın vaxtı gəldi. Bunun necə edildiyini görmək üçün əvvəlki addımdakı dövrə diaqramına və yuxarıdakı şəkillərə baxın. Əsasən, TX RX -ə, RX isə TX -ə bağlıdır. Raspberry Pi TX və RX -də müvafiq olaraq GPIO 14 və 15 var.

İndi, ehtimal ki, modulun işlədiyini yoxlamaq istəyirsən, buna görə də mətn göndərməyə çalışaq! Bunun üçün Minicom yükləməlisiniz. Serial portuna yazmağa imkan verən bir proqramdır. İstifadə edin:

"sudo apt-get install minicom"

Minicom quraşdırıldıqdan sonra aşağıdakı əmrlə açıla bilər:

"minicom -b 9600 -o -D /dev /ttyAMA0"

9600, baud dərəcəsidir və /dev /ttyAMA0, Pi'nin seriyalı limanının adıdır. Bu, yazdığınız hər şeyin seriya portunda görünəcəyi, yəni GSM moduluna göndəriləcəyi bir terminal emulyatoru açacaq.

Əlavə edilmiş sim kartınızı GSM moduluna daxil edin və güc düyməsini basın. Bundan sonra mavi bir LED açılmalıdır. GSM modulu AT əmr dəstini istifadə edir, həqiqətən maraqlanırsınızsa sənədlər burada. İndi Raspberry Pi -nin modulu aşağıdakı əmrlə aşkar etdiyini yoxlayırıq:

"AT"

modul bundan sonra cavab verməlidir:

"TAMAM"

Əla! Sonra modulu ikili deyil, mətn olaraq SMS göndərmək üçün konfiqurasiya etməliyik:

"AT+CMGF = 1"

yenə cavab "OK" olmalıdır. İndi SMS göndərmək əmrini yazırıq:

"AT+CMGS =" 44 ************* "", ulduzları nömrənizlə əvəz edin.

Modem ">" ilə cavab verir, sonra mesaj yaza bilərsiniz. Mesajı göndərmək üçün basın. Budur və hər hansı bir şansla, Raspberry Pi -dən bir mətn aldınız.

İndi GSM modulunun işlədiyini bildiyimiz üçün minicomu bağlaya bilərsiniz; Layihənin qalan hissəsinə ehtiyacımız olmayacaq.

Addım 4: Proqramı yükləyin və quru işləyin

Bu mərhələdə hər şey telə bağlanmalı və quru qaçış üçün sınanmağa hazır olmalıdır. Hər bir sensordan oxunuş alacaq və nəticələrini cib telefonunuza göndərəcək olduqca sadə bir python proqramı yazdım. Bütün proqramı PiJuice Github səhifəsindən yükləyə bilərsiniz. İndi PiJuice modulu ilə test etmək üçün yaxşı bir vaxt ola bilər. Yalnız Raspberry Pi -nin GPIO -na qoşulur, Pi -yə qoşulan bütün tellər birbaşa PiJuice -də müvafiq pin çıxışlarına bağlanır. Pi qədər asandır. Kodu yükləmək üçün əmrdən istifadə edin:

git klonu

Bu, gündə bir dəfə məlumat göndərmək üçün qurulmuşdur. Test məqsədləri üçün bu çox yaxşı deyil, buna görə proqramı redaktə etmək istəyə bilərsiniz. Bu asanlıqla edilir; yalnız faylı açın; "sudo nano weatherstation.py". Yuxarıda "gecikməni təyin et" bölməsi var. "Gecikmə = 86400" sətrini şərh edin və "gecikmə = 5" şərhini yazın. İndi nəticələr hər 5 saniyədə bir göndəriləcək. Proqramı öz mobil nömrənizi ehtiva edən şəkildə dəyişdirmək istəyəcəksiniz. "+44 **********" yazdığı yeri tapın və ulduzları öz nömrənizlə əvəz edin.

Proqramı işə salmadan əvvəl DHT22 rütubət sensoru oxumaq üçün bir kitabxana yükləməlisiniz.

git klonu

Və kitabxananın quraşdırılması lazımdır:

"cd Adafruit_Python_DHT"

"sudo apt-get yeniləmə"

"sudo apt-get install build-essential python-dev"

"sudo python setup.py quraşdırın"

Sərin, indi proqramı sınaya bilərsiniz.

"sudo python weatherstation.py"

Proqram işləyərkən nəticələr cibinizə göndərilməli, həm də hər 5 saniyədə bir terminalda çap olunmalıdır.

Addım 5: Dövrə qurun

İndi hər şey praktik olaraq işləyir, əsl şeyi qurmağın vaxtı gəldi. Şəkillər, bütün vahidin necə bir araya gəldiyinə dair ümumi fikri göstərir. İki ayrı mənzil var; bir hissə algılama dövrəsi üçün (içərisində havanın dolaşmasını təmin edəcək delikləri olacaq) və biri də Raspberry Pi, GPRS vahidi və PiJuice üçün (tamamilə su keçirməyən) günəş paneli su keçirməyən qovşağı olan hesablama qurğusuna bağlanacaq. Daha sonra iki hissəni asanlıqla ayırmaq olar ki, ya sensor korpusu, ya da hesablama korpusu bütün vahidi sökmədən sökülə bilər. Daha çox sensorlar əlavə etmək istəyirsinizsə və ya başqa bir layihə üçün Raspberry Pi və ya PiJuice -ə ehtiyacınız varsa, bu əladır.

İki qovşaq qutusunun ən kiçiyinin içinə oturmaq üçün protoboardı qırmaq lazımdır. Algılama dövrəsinin yerləşdiyi yer budur. Algılama dövrəsi indi çörək taxtasından protoboarda köçürülür. İndi bir az lehim etməlisiniz. Bir lehimləmə dəmirindən etibarlı şəkildə istifadə etməyinizə əmin olun. Əmin deyilsinizsə, səlahiyyətli bir lehimçi olan birindən kömək istəyin.

Buradakı laboratoriyada olan Patrickə çox təşəkkür edirəm, bu dövrənin əsl hashini etməkdən məni xilas etdi. Bir neçə dəqiqə ərzində onu bir yerə yıxmağı bacardı! Əgər mənim kimi ən yaxşı bir dövrə quruluşu deyilsinizsə və Patrick kimi sizə kömək etməyə hazır bir dahiniz yoxdursa, elektrik qutunuza uyğun olduğu müddətdə hər zaman bir çörək taxtasında dövrə buraxa bilərsiniz..

Addım 6: Mənzillərin hazırlanması

Bu hissə həqiqətən əyləncəli olduğu yerdir. Yəqin ki, hər qutunun üzüklərini gördünüz. Bu qutular elektrik üçün qovşağa çevrilə bilməsi üçün hazırlanmışdır. Onları algılama vahidi ilə hesablama vahidi arasında, günəş panelinə qoşulmaq üçün, həmçinin hava dövranını təmin etmək üçün algılama qurğusunun ventilyasiyası kimi istifadə edəcəyik.

Şəkillərdə göründüyü kimi, əvvəlcə hər bir qutuda bir çuxur açın. Delikləri sökmək səliqəli etmək çətin ola bilər, amma kobud bir kənarın əhəmiyyəti yoxdur. Ən yaxşı üsulun əvvəlcə hər bir çuxurun ətrafındakı girintili halqanı deşmək və sonra boya qalay qapağı kimi çıxarmaq üçün tornavida istifadə etmək olduğunu gördüm. Su keçirməyən kabel konnektoru daha sonra iki qutunu birləşdirmək üçün istifadə olunur.

Sonra, günəş paneli telinin hesablama korpusunda başqa bir çuxur açmalısınız. Bu deşik daha sonra yarı kor kabel qarmaqlarınızdan biri ilə bağlanır. Çubuğu deşmədən əvvəl, kabelin keçməsi üçün bir delik açın. Su keçirməməsi üçün mümkün qədər kiçik olması lazımdır, sonra mikro usb ucunu çuxurdan itələyin (bu PiJuice -ə bağlanan ucdur).

Nəhayət, hava giriş və çıxışı təmin etmək üçün algılama qurğusunda əlavə bir çuxur açmaq lazımdır. İki qutu arasındakı qovşağın tam əksinə getmək qərarına gəldim. İkinci bir çuxur əlavə etmək lazım ola bilər. Hava stansiyasından istifadə edərək bir müddət sonra öyrənəcəyik.

Addım 7: Hava İstasyonunun Bağlanması və Tamamlanması

Düzdür, az qala orada. Son mərhələ hər şeyi bağlamaqdır.

Hesablama vahidindən başlayaraq. Bu qutuda Raspberry Pi, Raspberry Pi GPIO -ya bağlanan PiJuice və PiJuice -dəki qadın -dişi tullanan tellər vasitəsi ilə GPIO qırılmasına qoşulan GSM modulu var. Gözəl və rahat! Bu mərhələdə, ehtimal ki, günəş paneli üçün USB kabelinin giriş nöqtəsinə bir növ möhürləyici qoymağı məsləhət görərdim. Bir növ qatran və ya super yapışqan çox güman ki, işləyəcək.

Sonra algılama qurğusuna keçin. Fotoda yuxarıdan aşağıya doğru tellər; boz, ağ, bənövşəyi və mavi SPI məlumat xətləridir, qara torpaqdır, narıncı 3.3V, qırmızı 5V və yaşıl GPIO 4 -dir. Bunlara qoşulmaq üçün keçid telləri tapmalı və sonra su keçirməyən kabel vasitəsilə qidalandırmalısınız. şəkillərdə göründüyü kimi bağlayıcı. Sonra hər bir tel müvafiq GPIO -ya qoşula bilər və bağlayıcı bərkidilə bilər. Bu mərhələdə dizaynın necə təkmilləşdirilə biləcəyini görmək asandır; LDR böyük bir işığa məruz qalmayacaq (nisbi dəyərləri bilmək hələ də faydalı ola bilər və əlavə bir çuxur atmaq kömək edə bilər), hesablama vahidi ilə eyni ölçüdə istifadə etmək daha yaxşı olardı algılama vahidi üçün bir qutu da, sonra devre kartını qutuya sığdırmaq daha asan olardı və fərqli aranjımanlarla oynamaq üçün yer olardı.

Şəkillərdə gördüyünüz kimi indi bağçaya qoydum. İnşallah yaxın bir neçə gün ərzində bəzi nəticələr də yaza biləcəyəm! Daha əvvəl dediyim kimi, bəzi sərin layihələr üçün fikirləriniz varsa, mənə bildirin!