Užbaigti „pasidaryk pats“Raspberry Pi orų stotį su programine įranga: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Dar vasario pabaigoje pamačiau šį įrašą Raspberry Pi svetainėje.

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

Jie sukūrė mokykloms „Raspberry Pi“oro stotis. Aš visiškai norėjau vieno! Tačiau tuo metu (ir aš tikiu, kad rašydamas) jie nėra viešai prieinami (turite būti pasirinktoje bandytojų grupėje). Na, aš norėjau tęsti ir nemaniau, kad išleisiu šimtus dolerių už esamą trečiųjų šalių sistemą.

Taigi, kaip geras Instructable vartotojas, nusprendžiau pasidaryti savo !!!

Aš šiek tiek ištyriau ir radau gerų komercinių sistemų, kuriomis galėčiau remtis. Radau keletą gerų instrukcijų, padedančių kai kurioms jutiklių ar aviečių PI koncepcijoms. Aš net radau šią svetainę, kuri buvo nešvari, jie sugriovė esamą „Maplin“sistemą:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Greitai pirmyn maždaug mėnesį ir turiu pagrindinę darbo sistemą. Tai yra visa „Raspberry Pi Weather“sistema, turinti tik pagrindinę „Raspberry Pi“aparatinę įrangą, fotoaparatą ir kai kuriuos įvairius analoginius ir skaitmeninius jutiklius. Nepirkite iš anksto pagamintų anemometrų ar lietaus matuoklių, mes gaminame patys! Štai jo savybės:

• Įrašo informaciją į RRD ir CSV, todėl gali būti manipuliuojama arba eksportuojama/importuojama į kitus formatus.
• Naudoja „Weather Underground“API, kad gautų puikios informacijos, pvz., Istorines aukštumas ir žemumas, mėnulio fazes ir saulėtekį/saulėlydį.
• Naudoja „Raspberry Pi“fotoaparatą, kad nufotografuotų vieną kartą per minutę (tada galite jas naudoti laiko tarpams daryti).
• Turi tinklalapių, kuriuose rodomi dabartinių sąlygų duomenys ir tam tikra istorija (paskutinė valanda, diena, 7 dienos, mėnuo, metai). Svetainės tema keičiasi priklausomai nuo paros laiko (4 variantai: saulėtekis, saulėlydis, diena ir naktis).

Visa programinė įranga, skirta informacijai įrašyti ir rodyti, yra „Github“, aš netgi atlikau klaidų stebėjimą, funkcijų užklausas:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Šis projektas man buvo puiki mokymosi patirtis, aš turėjau tikrai pasinerti į „Raspberry Pi“galimybes, ypač su GPIO, ir pataikiau į kai kuriuos mokymosi skausmo taškus. Tikiuosi, kad jūs, skaitytojau, galite pasimokyti iš kai kurių mano išbandymų ir sunkumų.

1 žingsnis: medžiagos

Elektronika:

• 9 nendrių jungikliai (8 vėjo krypties, 1 lietaus matuoklio, pasirinktinai 1 vėjo greičio, o ne salės jutiklio), aš naudoju šiuos:
• 1 salės jutiklis (skirtas vėjo greičiui, vadinamas anemometru) -
• Temperatūra (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Drėgmė (daug drėgmės jutiklių yra su temperatūros jutikliu), aš naudoju DHT11:
• Slėgis (BMP taip pat buvo su temperatūros jutikliu), aš naudoju BMP180, https://www.adafruit.com/product/1603, dabar šio produkto gamyba nutraukta, tačiau yra atitikmuo su BMP280 (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Fotorezistorius (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS lustas arba USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 stiprūs magnetai (2 anemometrui, 1 krypties, 1 lietaus matuoklis), aš naudoju retųjų žemių magnetus, labai rekomenduojama) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• Turiu saują įvairių rezistorių, turiu šią pakuotę, kuri laikui bėgant pasirodė labai patogi:

• MCP3008 - konvertuoti „Raspberry Pi“analogines į skaitmenines įvestis -

Techninė įranga

• „Raspberry Pi“- aš iš pradžių naudoju 2 su belaidžiu adapteriu, dabar taip pat gaunu 3 B+ rinkinį su maitinimo adapteriu. (https://amzn.to/2P76Mop)
• „Pi“kamera
• Tvirtas 5 V maitinimo adapteris (tai pasirodė skausmingai erzina, galiausiai gavau „Adafruit“, kitaip fotoaparatas ištraukia per daug sulčių ir gali/pakabins „Pi“, čia: https://www.adafruit.com/products /501)

Medžiagos:

• 2 traukos guoliai (arba riedlentės ar riedučių guoliai taip pat veiks), aš juos gavau „Amazon“:
• 2 vandeniui atsparūs gaubtai (aš naudoju elektrinį gaubtą iš vietinės didelių dėžių parduotuvės), nesvarbu, tiesiog reikia rasti gero dydžio korpusą, kuriame būtų pakankamai vietos ir viskas būtų apsaugota).
• Kai kurie PVC vamzdžiai ir galiniai dangteliai (įvairių dydžių).
• PVC tvirtinimo laikikliai
• Pora plono organinio stiklo lakštų (nieko neįmantraus).
• plastikinės atramos
• mini varžtai (aš naudoju #4 varžtus ir veržles).
• 2 Plastikinis Kalėdų eglutės ornamentas - naudojamas anemometrui, aš jį gavau vietiniame hobis fojė.
• Mažas kaištis
• Mažas faneros gabalas.

Įrankiai:

• „Dremel“
• Klijų pistoletas
• Lituoklis
• Multimetras
• Grąžtas

2 žingsnis: pagrindinis gaubtas - „Pi“, GPS, fotoaparatas, šviesa

Pagrindiniame korpuse yra PI, fotoaparatas, GPS ir šviesos jutiklis. Jis suprojektuotas taip, kad būtų atsparus vandeniui, nes jame yra visi svarbiausi komponentai, matavimai atliekami iš nuotolinio gaubto ir tas yra suprojektuotas taip, kad būtų veikiamas/atidaromas elementų.

Žingsniai:

Pasirinkite korpusą, aš naudoju elektros jungčių dėžę, įvairios projekto dėžutės ir vandeniui atsparūs dėklai veiks taip pat gerai. Svarbiausia, kad jame yra pakankamai vietos viskam laikyti.

Mano priede yra:

• „Aviečių pi“(„standoffs“) - Reikia WIFI lusto, nenoriu paleisti „Cat5e“į kiemą!
• Kamera (taip pat sustabdyta)
• GPS lustas, prijungtas per USB (naudojant „sparkfun“FTDI kabelį: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS suteikia platumą ir ilgumą, o tai yra malonu, bet dar svarbiau, kad galiu gauti tikslų laiką iš GPS!
• du eterneto/katės 5 lizdai, skirti pagrindiniam korpusui prijungti prie kito korpuso, kuriame yra kiti jutikliai. Tai buvo tik patogus būdas, kai kabeliai eina tarp dviejų dėžių, turiu maždaug 12 laidų, o du „cat5“suteikia 16 galimų jungčių, todėl turiu erdvės išplėsti/pakeisti dalykus.

Mano korpuso priekyje yra langas, iš kurio galima pamatyti fotoaparatą. Korpusas su šiuo langu apsaugo fotoaparatą, tačiau turėjau problemų, kai raudona lemputė ant fotoaparato (kai ji fotografuojama) atsispindi nuo organinio stiklo ir pasirodo nuotraukoje. Aš sušvelninau tam tikrą juodą juostą ir bandžiau ją užblokuoti (ir kitus šviesos diodus iš „Pi“ir GPS), tačiau tai dar nėra 100%.

3 žingsnis: „Nuotolinis gaubtas“, skirtas temperatūrai, drėgmei ir slėgiui

Čia aš saugojau temperatūros, drėgmės ir slėgio jutiklius, taip pat lietaus matuoklio, vėjo krypties ir vėjo greičio jutiklių jungtis.

Viskas labai paprasta, čia kaiščiai eterneto kabeliais prijungiami prie reikiamų „Raspberry Pi“kaiščių.

Aš bandžiau naudoti skaitmeninius jutiklius, kur galėjau, ir tada bet koks analogas pridedamas prie MCP 3008, jis užima iki 8 analogų, o tai buvo daugiau nei pakankamai mano poreikiams, tačiau suteikia vietos tobulėti / plėsti.

Šis gaubtas yra atviras orui (jis turi būti tikslus temperatūrai, drėgmei ir slėgiui). Apatinės skylės yra išlenktos, todėl kai kurioms grandinėms padaviau purškiamą silikoninę konforminę dangą (galite ją gauti internete arba tokioje vietoje kaip „Fry's Electronics“). Tikimės, kad jis turėtų apsaugoti metalą nuo bet kokios drėgmės, nors jūs turite būti atsargūs ir nenaudoti jo kai kuriuose jutikliuose.

Korpuso viršuje taip pat yra vėjo greičio jutiklis. Tai buvo metimas į viršų, galėjau uždėti vėjo greitį ar vėjo kryptį, nemačiau esminių vieno pranašumo prieš kitą. Apskritai norite, kad abu jutikliai (vėjo kryptis ir greitis) būtų pakankamai aukšti ten, kur pastatai, tvoros, kliūtys netrukdo matavimams.

4 žingsnis: lietaus matuoklis

Aš dažniausiai laikiausi šios instrukcijos, kad padarytų tikrąjį matuoklį:

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

Aš tai padariau iš organinio stiklo, kad galėčiau pamatyti, kas vyksta, ir maniau, kad tai bus šaunu. Apskritai organinis stiklas veikė gerai, tačiau kartu su klijų pistoletu, guminiu sandarikliu ir bendru pjovimu bei gręžimu jis net su apsaugine plėvele neatrodo toks nesugadintas.

Pagrindiniai klausimai:

• Jutiklis yra paprastas nendrinis jungiklis ir magnetas, apdorotas kaip mygtuko paspaudimas „RaspberryPi“kode. Laikui bėgant skaičiuoju kibirus ir vėliau paversiu „colio lietumi“.
• Padarykite jį pakankamai didelį, kad tilptų pakankamai vandens, kad jis galėtų apvirsti, bet ne tiek, kad jo būtų daug, kad jis galėtų apvirsti. Pirmasis mano praėjimas padarė kiekvieną padėklą nepakankamai didelį, kad jis užpildytų ir pradėtų nutekėti per kraštą, kol neapvirstų.
• Aš taip pat pastebėjau, kad likęs vanduo gali pridėti tam tikrų matavimo klaidų. Tai reiškia, kad visiškai išdžiūvus, užteko X lašų, kad užpildytų šoną ir jį apvertė, o sušlapus - Y lašai (tai yra mažiau nei X) užpildymui ir vartymui. Ne milžiniškas kiekis, bet tai paveikė bandant kalibruoti ir gauti gerą „1 apkrova lygi kiek“matavimą.
• Jei subalansuosite, galite apgauti pridėję klijų pistoletų apačioje, jei viena pusė yra daug sunkesnė už kitą, tačiau jums to reikia kuo arčiau.
• Nuotraukoje galite pamatyti, kaip aš sumontuoju nedidelį bandymo įrenginį, naudodamas tam tikras kempines ir medžio laikiklį, kad prieš diegdami išbandytumėte ir tinkamai subalansuotumėte.

5 žingsnis: vėjo kryptis

Tai buvo paprasta vėtrungė. Elektroniką grindžiau „Maplin“sistema:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Pagrindiniai klausimai:

Tai yra analoginis jutiklis. Aštuoni nendrių jungikliai kartu su įvairiais rezistoriais padalija išvestį į gabalus, kad pagal vertę galėčiau nustatyti, kurioje koordinatėje yra jutiklis. (Sąvoka paaiškinta šioje instrukcijoje:

• Prisukus vėtrungės dalį, reikia ją sukalibruoti taip, kad „šia kryptimi būtų nukreipta šiaurė“.
• Aš padariau bandomąjį įrenginį su medžiu, kad galėčiau lengvai įjungti ir išjungti rezistorius, kurie man padengė visas vertes, tai buvo labai naudinga!
• Aš naudoju traukos guolį, tai gerai, aš tikiu, kad įprastas riedlenčių ar riedučių guolis būtų buvęs toks pat geras.

6 žingsnis: vėjo greitis

Šį kartą aš dar kartą kreipiausi į „Instructable“bendruomenę ir radau bei laikiausi šios instrukcijos:

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

Pagrindiniai klausimai:

• Taip pat galite naudoti salės jutiklį arba perjungti į nendrės jutiklį. Salės jutiklis yra labiau analoginis jutiklis, todėl jei naudojate jį skaitmeniniu būdu, pvz., Paspausdami mygtuką, turite įsitikinti, kad rodmenys/įtampa yra pakankamai aukšti, kad veiktų kaip tikras mygtuko paspaudimas, o ne nepakankamai.
• Puodelio dydis yra labai svarbus, taip pat ir lazdos ilgis! Iš pradžių naudojau stalo teniso kamuoliukus ir jie buvo per maži. Aš taip pat uždėjau juos ant ilgų lazdelių, kurios taip pat nepasiteisino. Aš labai nusivyliau ir tada susidūriau su tuo pamokomu dalyku, Ptorelli puikiai paaiškino ir padėjo man, kai mano pradinis dizainas taip pat neveikė.

7 žingsnis: programinė įranga

Programinė įranga parašyta „Python“, kad būtų galima įrašyti jutiklių duomenis. Informacijai gauti iš jutiklių ir GPS naudojau kitas „Adafruit“trečiųjų šalių „Git“bibliotekas ir kitas. Taip pat yra keletas „cron“užduočių, kurios taip pat ištraukia dalį API informacijos. Dauguma paaiškinta/išdėstyta „Git“dokumentuose adresu docs/install_notes.txt

Žiniatinklio programinė įranga yra PHP, kad būtų rodoma tinklalapyje, o konfigūracijos failams taip pat naudojama YAML ir, žinoma, RRD įrankis duomenims saugoti ir grafikuoti.

Jis naudoja „Weather Underground“API, kad gautų įdomių duomenų, kurių jutikliai negali ištraukti: įrašykite „Hi's“ir „Lows“, „Mėnulio fazės“, „Saulėlydžio“ir „Saulėtekio“laikus, jų API taip pat yra „Tides“, kuri, mano manymu, buvo tikrai tvarkinga, bet aš gyvenu Austin TX, kuris yra labai toli nuo vandens.

Visa tai galima rasti „Github“, ji yra aktyviai prižiūrima ir šiuo metu naudojama, kai toliau tobulinu ir kalibruoju savo sistemą, todėl taip pat galite pateikti funkcijų užklausas ir pranešimus apie klaidas.

Programinė įranga keičia temą, priklausomai nuo paros laiko, yra 4 etapai. Jei dabartinis laikas yra + arba - 2 valandos nuo saulėtekio ar saulėlydžio, gausite atitinkamai saulėtekio ir saulėlydžio temas (šiuo metu tik kitoks fonas, tikriausiai ateityje naudosiu skirtingas šrifto/kraštinių spalvas). Taip pat už šių diapazonų yra dienos ar nakties tema.

Dėkojame, kad perskaitėte. Jei norite pamatyti daugiau mano projektų nuotraukų ir vaizdo įrašų, nei apsilankykite mano „Instagram“ir „YouTube“kanale.

Trečiasis prizas „Pi/e Day“konkurse