Pilnīga DIY Raspberry Pi laika stacija ar programmatūru: 7 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Vēl februāra beigās es redzēju šo ziņu Raspberry Pi vietnē.

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

Viņi bija izveidojuši Raspberry Pi laika stacijas skolām. Es pilnīgi gribēju vienu! Bet tajā laikā (un es uzskatu, ka šī raksta laikā) tie nav publiski pieejami (jums ir jābūt noteiktā testētāju grupā). Nu, es gribēju turpināt, un es nejutos kā apmaksāt simtiem dolāru par esošu trešās puses sistēmu.

Tātad, tāpat kā labs Instructable lietotājs, es nolēmu izveidot savu !!!

Es veicu nelielu izpēti un atradu dažas labas komerciālas sistēmas, kuras varētu izmantot. Es atradu dažus labus norādījumus, lai palīdzētu ar dažām sensora vai aveņu PI koncepcijām. Es pat atradu šo vietni, kurā bija jāmaksā netīrumi, viņi bija nojaukuši esošo Maplin sistēmu:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Ātri uz priekšu apmēram mēnesi, un man ir pamata darba sistēma. Šī ir pilnīga Raspberry Pi laika apstākļu sistēma ar tikai Raspberry Pi aparatūru, kameru un dažiem analogiem un digitāliem sensoriem, lai veiktu mūsu mērījumus. Nepērciet iepriekš izgatavotus anemometrus vai lietus mērītājus, mēs izgatavojam paši! Šeit ir tās funkcijas:

• Ieraksta informāciju RRD un CSV formātā, tāpēc to var manipulēt vai eksportēt/importēt citos formātos.
• Izmanto Weather Underground API, lai iegūtu vēsu informāciju, piemēram, vēsturiskos maksimumus un kritumus, mēness fāzes un saullēktu/saulrietu.
• Izmanto Raspberry Pi kameru, lai vienu reizi minūtē uzņemtu attēlu (pēc tam varat tos izmantot laika nobīdes veikšanai).
• Ir tīmekļa lapas, kurās tiek parādīti dati par pašreizējiem apstākļiem un daži vēsturiski dati (pēdējā stunda, diena, 7 dienas, mēnesis, gads). Mājas lapas tēma mainās atkarībā no diennakts laika (4 iespējas: saullēkts, saulriets, diena un nakts).

Visa programmatūra informācijas ierakstīšanai un attēlošanai ir Github, es pat esmu veicis dažas kļūdu izsekošanas, funkciju pieprasījumus, kā arī tur:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Šis projekts man bija lieliska mācīšanās pieredze, man izdevās patiešām ienirt Raspberry Pi iespējās, īpaši ar GPIO, un es saskāros arī ar dažiem mācīšanās sāpju punktiem. Es ceru, ka jūs, lasītāj, varat mācīties no dažiem maniem pārbaudījumiem un grūtībām.

1. solis: materiāli

Elektronika:

• 9 niedru slēdži (8 vēja virzienam, 1 lietus mērierīcei, pēc izvēles 1 vēja ātrumam, nevis zāles sensoram), es izmantoju šos:
• 1 zāles sensors (vēja ātrumam, ko sauc par anemometru) -
• Temperatūra (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Mitrums (daudziem mitruma sensoriem ir temperatūras sensors), es izmantoju DHT11:
• Spiediens (BMP bija aprīkots arī ar temperatūras sensoru), es izmantoju BMP180, https://www.adafruit.com/product/1603, tagad šī produkta darbība ir pārtraukta, bet ir līdzvērtīgs BMP280 (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Fotorezistors (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS mikroshēma vai USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 spēcīgi magnēti (2 anemometram, 1 virzienam, 1 lietus mērītājam), es izmantoju retzemju magnētus, ļoti ieteicams) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• Sauja dažādu rezistoru, man ir šis iepakojums, kas laika gaitā ir izrādījies ļoti ērts:

• MCP3008 - lai analogo pārveidotu par digitālo ieeju Raspberry Pi -

Aparatūra

• Raspberry Pi - es sākotnēji izmantoju 2 ar bezvadu adapteri, tagad iegūstiet arī 3 B+ komplektu ar strāvas adapteri. (https://amzn.to/2P76Mop)
• Pi kamera
• Ciets 5V strāvas adapteris (tas izrādījās sāpīgi kaitinošs, galu galā es dabūju Adafruit, citādi kamera ievelk pārāk daudz sulas un var/var pakārt Pi, tas ir šeit: https://www.adafruit.com/products /501)

Materiāli:

• 2 vilces gultņi (vai derēs arī skeitborda vai skrituļslidas gultņi), es tos ieguvu vietnē Amazon:
• 2 ūdensnecaurlaidīgi korpusi (es izmantoju elektrisko korpusu no vietējā lielā kastes veikala), tam nav lielas nozīmes, vienkārši jāatrod laba izmēra korpuss, kurā būs pietiekami daudz vietas un kas visu aizsargā).
• Daži PVC cauruļu un gala vāciņi (dažādi izmēri).
• PVC stiprinājuma kronšteini
• Pāris plānas plexiglass loksnes (nekas pārāk grezns).
• plastmasas statīvi
• mini skrūves (es izmantoju #4 skrūves un uzgriežņus).
• 2 Plastmasas Ziemassvētku eglīšu rotājums - izmantots anemometram, es to dabūju vietējā hobija vestibilā.
• Neliels dībelis
• Neliels saplākšņa gabals.

Rīki:

• Dremel
• Līmes pistole
• Lodāmurs
• Multimetrs
• Urbis

2. solis: galvenais korpuss - Pi, GPS, kamera, gaisma

Galvenajā korpusā atrodas PI, kamera, GPS un gaismas sensors. Tas ir veidots tā, lai būtu ūdensizturīgs, jo tajā ir visas svarīgākās sastāvdaļas, mērījumi tiek veikti no attālā korpusa un viens ir paredzēts pakļaut/atvērt elementiem.

Soļi:

Izvēlieties korpusu, es izmantoju elektrisko sadales kārbu, tikpat labi darbosies dažādas projektu kastes un ūdensnecaurlaidīgi futrāļi. Galvenais ir tas, ka tajā ir pietiekami daudz vietas, lai turētu visu.

Manā korpusā ir:

• The aveņu pi (uz pārtraukumiem) - Nepieciešama WIFI mikroshēma, nevēlos palaist Cat5e pagalmā!
• Kamera (arī apturēta)
• GPS mikroshēma, kas savienota, izmantojot USB (izmantojot sparkfun FTDI kabeli: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS nodrošina platumu un garumu, kas ir jauki, bet vēl svarīgāk, es varu iegūt precīzu laiku no GPS!
• divas Ethernet/cat 5 ligzdas, lai savienotu galveno korpusu ar otru korpusu, kurā atrodas citi sensori. Tas bija tikai ērts veids, kā novietot kabeļus starp abām kastēm, man ir aptuveni 12 vadi, un abi cat5 nodrošina 16 iespējamos savienojumus, tāpēc man ir vieta, kur paplašināt/mainīt lietas.

Manas kameras priekšpusē ir logs, no kura kamera var redzēt. Korpuss ar šo logu aizsargā kameru, taču man bija problēmas, kad sarkanā gaismas diode uz kameras (fotografējot) atspoguļojas no plexiglass un parādās fotoattēlā. Es izmantoju melnu lenti, lai to mazinātu un mēģinātu to bloķēt (un citas gaismas diodes no Pi un GPS), bet tas vēl nav 100%.

3. solis: “Tālvadības korpuss” temperatūrai, mitrumam, spiedienam

Šeit es glabāju temperatūras, mitruma un spiediena sensorus, kā arī lietus mērītāja, vēja virziena un vēja ātruma sensoru "savienojumus".

Tas viss ir ļoti vienkārši, tapas šeit, izmantojot Ethernet kabeļus, tiek savienotas ar nepieciešamajām Raspberry Pi tapām.

Es mēģināju izmantot digitālos sensorus, kur vien varēju, un tad jebkurš analogs tiek pievienots MCP 3008, tas aizņem līdz 8 analogiem, kas bija vairāk nekā pietiekami manām vajadzībām, bet dod iespēju uzlabot / paplašināt.

Šis korpuss ir atvērts gaisam (tam jābūt precīzai temperatūrai, mitrumam un spiedienam). Apakšējie caurumi ir iznirstoši, tāpēc dažām ķēdēm iedevu aerosolu ar silikona konformālo pārklājumu (to var iegūt tiešsaistē vai tādu vietu kā Fry's Electronics). Cerams, ka tam vajadzētu pasargāt metālu no jebkāda mitruma, lai gan jums jābūt uzmanīgam un neizmantojiet to dažiem sensoriem.

Korpusa augšpusē ir arī vēja ātruma sensors. Tā bija mētāšanās augšup, es būtu varējis virsū uzlikt vēja ātrumu vai vēja virzienu, es neredzēju lielas priekšrocības viena no otras. Kopumā jūs vēlaties, lai abi sensori (vēja virziens un ātrums) būtu pietiekami augsti, kur ēkas, žogi, šķēršļi netraucē mērījumiem.

4. solis: lietus mērītājs

Es lielākoties ievēroju šo pamācību, lai veiktu faktisko mērierīci:

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

Es to izveidoju no plexiglass, lai es varētu redzēt, kas notiek, un es domāju, ka tas būtu forši. Kopumā plexiglass strādāja labi, bet kopā ar līmes pistoli, gumijas hermētiķi un kopējo griešanu un urbšanu tas neizskatās tik neskarts pat ar aizsargplēvi.

Galvenie punkti:

• Sensors ir vienkāršs niedru slēdzis un magnēts, kas RaspberryPi kodā tiek apstrādāts kā pogas nospiešana, laika gaitā es vienkārši saskaitu spaiņus un pēc tam pārveidoju par "lietus centimetriem".
• Padariet to pietiekami lielu, lai turētu pietiekami daudz ūdens, lai apgāztos, bet ne tik daudz, lai tam būtu nepieciešams daudz, lai gāztu. Mana pirmā caurlaide es padarīju katru paplāti nepietiekami lielu, lai tā piepildītos un sāktu notecēt pāri malai, pirms tā apgāžas.
• Es arī atklāju, ka atlikušais ūdens var pievienot mērījumiem kādu kļūdu. Tas nozīmē, ka pilnīgi sauss, lai aizpildītu sānu un apgāž to, vajadzēja X pilienus, bet, kad tas bija samitrināts, vajadzēja Y pilienus (kas ir mazāks par X), lai aizpildītu un apgāžtu. Nav milzīgs daudzums, bet tas ietekmēja, mēģinot kalibrēt un iegūt labu "1 slodze vienāds ar cik" mērījumu.
• Līdzsvarojiet to, jūs varat krāpties, pievienojot līmes pistoles līmi apakšējiem galiem, ja viena puse ir ievērojami smagāka nekā otra, bet jums tā ir nepieciešama pēc iespējas tuvāk līdzsvaram.
• Fotoattēlā redzams, ka es uzstādīju nelielu testēšanas iekārtu, izmantojot dažus sūkļus un koka turētāju, lai pirms uzstādīšanas pārbaudītu un līdzsvarotu to pareizi.

5. solis: vēja virziens

Šī bija vienkārša vējrāde. Es izmantoju elektroniku no Maplin sistēmas:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Galvenie punkti:

Šis ir analogs sensors. Astoņi niedru slēdži kopā ar dažādiem rezistoriem sadala izeju gabalos, lai pēc vērtības varētu noteikt, kurā koordinātā atrodas sensors. (Jēdziens ir izskaidrots šajā pamācībā:

• Pēc vējstikla daļas pieskrūvēšanas tā ir jākalibrē tā, lai "šis virziens būtu tas, kas norāda uz ziemeļiem".
• Es izveidoju testa iekārtu ar koku, lai es varētu viegli ieslēgt un izslēgt rezistorus, kas man aptvēra visu vērtību diapazonu, un tas bija ļoti noderīgi!
• Es izmantoju vilces gultni, tas bija labi, es esmu pārliecināts, ka parasts skeitborda vai skrituļslidas gultnis būtu bijis tikpat labs.

6. solis: vēja ātrums

Šo es atkal vērsos pie Instructable kopienas un atradu un sekoju šim pamācībai:

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

Galvenie punkti:

• Varat arī izmantot zāles sensoru vai pārslēgties uz niedru sensoru. Zāles sensors ir vairāk analogs sensors, tādēļ, ja to izmantojat digitālā veidā, piemēram, nospiežot pogu, jums jāpārliecinās, ka nolasījums/spriegums ir pietiekami augsts, lai tas darbotos kā īsta pogas nospiešana, nevis pietiekami.
• Krūzes izmēram ir izšķiroša nozīme, tāpat kā nūjas garumam! Sākotnēji es izmantoju galda tenisa bumbiņas, un tās bija pārāk mazas. Es arī uzliku tos uz gariem kociņiem, kas arī nedarbojās. Es ļoti sarūgtinājos un pēc tam saskāros ar šo pamācāmo, Ptorelli lieliski paskaidroja, un tas man palīdzēja, kad mans sākotnējais dizains nedarbojās tik labi.

7. solis: programmatūra

Programmatūra ir rakstīta Python, lai ierakstītu datus no sensoriem. Es izmantoju dažas citas trešo pušu Git bibliotēkas no Adafruit un citas, lai iegūtu informāciju no sensoriem un GPS. Ir arī daži cron uzdevumi, kas arī iegūst daļu no API informācijas. Lielākā daļa ir izskaidrota/izklāstīta Git dokumentācijā vietnē docs/install_notes.txt

Tīmekļa programmatūra ir PHP, lai to parādītu tīmekļa vietnē, vienlaikus izmantojot YAML konfigurācijas failiem un, protams, RRD rīku datu glabāšanai un grafikai.

Tā izmanto Weather Underground API, lai iegūtu dažus interesantus datus, ko sensori nevar iegūt: ierakstiet Hi's and Lows, Mēness fāzes, saulrieta un saullēkta laikus, un to API ir pieejami arī plūdmaiņas, kas, manuprāt, bija patiešām glīti, bet es dzīvoju Ostinā TX, kas ir ļoti tālu no ūdens.

Tas viss ir pieejams vietnē Github, un tas tiek aktīvi uzturēts un pašlaik tiek izmantots, turpinot pilnveidot un kalibrēt savu sistēmu, lai jūs varētu iesniegt arī funkciju pieprasījumus un kļūdu ziņojumus.

Programmatūra mainās tēmas atkarībā no diennakts laika, ir 4 posmi. Ja pašreizējais laiks ir + vai - 2 stundas no saullēkta vai saulrieta, tad jūs saņemsiet attiecīgi saullēkta un saulrieta tēmas (šobrīd tikai cits fons, iespējams, turpmāk izmantošu dažādas fontu/apmales krāsas). Tāpat ārpus šiem diapazoniem ir dienas vai nakts tēma.

Paldies, ka lasījāt. Ja vēlaties redzēt vairāk manu projektu fotoattēlu un videoklipu, skatiet manu Instagram un YouTube kanālu.

Trešā balva Pi/e dienas konkursā