Arduino Weathercloud meteostacija: 16 soļi (ar attēliem)

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

Es izveidoju laika staciju, kas savienota ar internetu. Tas mēra temperatūru, mitrumu, spiedienu, nokrišņu daudzumu, vēja ātrumu, UV indeksu un aprēķina dažas svarīgākas meteoroloģiskās vērtības. Pēc tam tas nosūta šos datus uz weathercloud.net, kurā ir jauka grafika un UX. Tam ir arī laika apstākļu tīmekļa kamera. Man tas izmaksāja ap 140 €. Es izveidoju šo staciju kā savu skolas projektu. Stacija ir uzstādīta manā skolā Bratislavā, Slovākijā. Šeit ir pašreizējie dati.

Fotoattēls: žurnāls Mimo. Izmanto ar atļauju.

Piezīme: Es strādāju pie šī projekta jau vairāk nekā divus gadus. Šī pamācība ir vienkārši atkārtota instrukcijas augšupielāde, ko publicēju vienu gadu iepriekš, taču ir notikušas tik daudzas izmaiņas, ka nolēmu izveidot jaunu pamācību. Tāpat neviens nekad neskatās uz vienu gadu vecām pamācībām

UPDATE 14.12.2018: Sveiki! Es savai stacijai pievienoju anemometru (vēja mērītāju). Ir jauns teksts un fotoattēli, tāpēc noteikti pārbaudiet to

1. solis: Weathercloud

Pirmkārt, kas ir Weatherclud? Weathercloud ir liels meteoroloģisko staciju tīkls, kas reālā laikā ziņo datus no visas pasaules. Tas ir bez maksas, un tam ir pievienotas vairāk nekā 10 000 laika staciju. Pirmkārt, man bija sava HTML vietne, kurā tika nosūtīti visi dati, bet izveidot savu vietni un grafiku ir grūti, un ir daudz vieglāk vienkārši nosūtīt visus datus uz lielu mākoņu platformu, kurai ir jauka grafika un stabili serveri. Es meklēju, kā nosūtīt datus uz weathercloud, un atklāju, ka to var paveikt vienkārši, izmantojot vienkāršu GET zvanu. Vienīgā Weathercloud problēma ir tā, ka ar bezmaksas kontu tas ļauj sūtīt datus tikai ik pēc desmit minūtēm, taču lielākajai daļai to nevajadzētu radīt problēmas. Lai tas darbotos, jums ir jāizveido Weathercloud konts. Tad jums būs jāizveido stacijas profils viņu vietnē. Veidojot meteoroloģiskās stacijas profilu vietnē Weathercloud, jums tiek piešķirts Weathercloud ID un Weathercloud KEY. Saglabājiet tos, jo Arduino tie būs nepieciešami, lai zinātu, kur sūtīt datus.

2. darbība: detaļu saraksts

Google lapas BOM

Paredzamā cena: 140 €/150 $

3. darbība: rīki

Šie rīki var būt noderīgi:

stiepļu noņēmējs

akumulatora urbis

lodāmurs

knaibles

skrūvgrieži

līmes pistole

multimetrs

ieraudzīja

koka urbis

failu

4. solis: DS18B20 saules starojuma vairogs

Saules starojuma vairogs ir ļoti izplatīta lieta, ko izmanto meteoroloģiskajās stacijās, lai bloķētu tiešo saules starojumu un tādējādi samazinātu kļūdas izmērītajā temperatūrā. Tas darbojas arī kā temperatūras sensora turētājs. Radiācijas vairogi ir ļoti noderīgi, bet parasti tie ir izgatavoti no tērauda un ir dārgi, tāpēc es nolēmu izveidot savu vairogu. Es izveidoju pamācību, kas parāda, kā izveidot šādu starojuma vairogu. Šeit ir pamācība.

Es arī atradu videoklipu, kurā ir redzamas tieši tādas pašas procedūras, lai jūs varētu to izmantot:

5. solis: spaiļu kārba

Spaiļu kārba ir stacijas centrs. Galvenais 14 dzīslu kabelis savieno to ar servera kastīti. Tajā ieiet kabelis no DS18B20. Tajā ieiet kabelis no UV kastes. Tajā ir arī mitruma un spiediena sensors. Izvēloties spaiļu kārbu, varat izmantot jebkuru IP65 plastmasas sadales kārbu, kuras izmērs pārsniedz 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

6. solis: UV sensora kaste

UV sensora kastē ir UVM-30A UV sensors, un tas ir arī viduspunkts starp galveno spaiļu kārbu un lietus un vēja mērierīcēm. UV sensora kārba var būt jebkura plastmasas IP65 kaste ar pilnībā caurspīdīgu vāku.

7. solis: Weathercam

Laika tīmekļa kameras (vai laika kameras, kā man patīk tās saukt) tiek izmantotas, lai ierakstītu vai straumētu faktisko laika apstākļu attēlu. No attēla jūs varat noteikt gaismas intensitāti un mākoņainību. Es izvēlējos lētāko pieejamo wifi kameru, bet jūs varat izmantot jebkuru jūsu izvēlēto wifi kameru. Šī lētā kamera darbojas lieliski, taču ar to ir viena problēma. Jums ir jābūt datoram, kurā pastāvīgi darbojas straumēšanas programmatūra. Man tā nebija problēma, jo tīklā jau ir serveris, kurā darbojas vietne, lai tā varētu rūpēties arī par straumēšanu. Bet, ja jūsu mājas tīklā nav šāda datora, tad iesaku iegādāties Raspberry pi un Raspberry pi kameru. Tas ir dārgāk (25 USD pret 70 USD), taču jums nav citas iespējas, ja vēlaties tīmekļa kameru. Abos gadījumos kamera jāievieto laika apstākļu necaurlaidīgā kastē. Jūs varat izmantot to pašu kārbu kā UV sensoram. Es izveidoju savu kastīti no parastas plastmasas kastes un plexiglass, bet tas nav vajadzīgs. Kameras akumulatoram būs nepieciešama pastāvīga uzlāde. To var izdarīt, noņemot USB kabeli un savienojot + un - vadus ar sensoru 5 V izeju. Ja kamera ir izturīga pret laika apstākļiem, varat to vienkārši uzstādīt jebkurā vietā, kur ir labs skats ar rāvējslēdzējiem.

Tagad apskatīsim programmatūru. Šī daļa prasa dažas uzlabotas kodēšanas prasmes. Lai to izdarītu, jūsu mājas tīklā ir jābūt visu diennakti strādājošam datoram (var būt Raspberry pi). Tātad pirmā lieta, kas jums jādara, ir savienot savu IP kameru ar mājas Wi-Fi tīklu. Tad jums ir jāmaina lietotājvārds un parole skriptā atbilstoši jūsu lietotājvārdam un parolei kameras saskarnē. Jums arī jāmaina skripta kameras IP adrese. Tad jums ir jāiestata uzdevumu plānotājs, lai serverī/datorā palaistu iekļauto skriptu ik pēc 5 minūtēm. Skriptam tagad ik pēc 5 minūtēm jāuzņem kameras attēla ekrānuzņēmums un jāsaglabā tas iepriekš iestatītajā mapē. Mapei jābūt publiskai, lai jūs to varētu meklēt meklētājprogrammā, piemēram: example.com/lietotājvārds/webcam.jpg. Pēc tam Weathercloud var paņemt šo attēlu no publiskās mapes un ievietot to savā tīmekļa vietnē. Šeit varat redzēt plūsmu "tiešraide" (atjauninājumi ik pēc 5 minūtēm).

8. solis: augšējais sensoru turētājs

Augšējo sensoru turētājs ir tērauda komponents, kas tur augšējos sensorus (UV, nokrišņu daudzums un vēja ātrums) uz jumta. Daļa, ko redzat šajos attēlos, atbilst tikai mūsu ēkai. Jūs varat uzstādīt šos sensorus, kā vien vēlaties. Šis ir tikai piemērs. Mums jau bija uzstādīta tērauda caurule uz jumta, tāpēc turētāju bija viegli uzstādīt.

9. solis: vairoga saderības problēma

Pastāv vienkārša saderības problēma starp Ethernet vairogu un protoshield. Jūs nevarat uzlikt protoshield virs ethernet vairoga, jo Ethernet savienotājs to vienkārši neļauj. Un jūs nevarat uzlikt ethernet vairogu protoshield augšpusē, jo Ethernet vairogam ir jābūt tiešam savienojumam ar arduino caur ICSP savienotāju, bet protoshield nav. Nu, vienkārša problēma, vienkāršs risinājums. Es vienkārši izgriezu taisnstūrveida caurumu protoshield, lai varētu ievietot Ethernet savienotāju.

10. solis: nokrišņu mērīšana

Manis pasūtītais lietus mērītājs darbojas lieliski, taču ar to ir viena liela problēma. Tam nav nekādas komunikācijas saskarnes, piemēram, I2C vai RX/TX. Ir tikai vienkāršs slēdzis, kas ieslēdzas uz 60 mikrosekundēm katru reizi, kad līst vairāk nekā 0,28 mm/m2. Arduino to var viegli uztvert, ja tas nedara neko citu, kā tikai mēra nokrišņu daudzumu. Bet, ja tam ir citi uzdevumi (piemēram, temperatūras mērīšana un nosūtīšana uz mākoni), pastāv liela varbūtība, ka arduino procesors lietus mērītāja ieslēgšanas brīdī būs aizņemts. Tas radīs neprecīzu nokrišņu rādījumu. Tāpēc es pievienoju otru arduino - arduino nano. Nano vienīgais uzdevums ir izmērīt nokrišņu daudzumu un nosūtīt to galvenajam arduino caur I2C. Tādā veidā nokrišņu rādījumi vienmēr būs precīzi. Es izveidoju PCB, kurā ir gan arduino nano, gan RTC modulis, bet jūs varat arī pielodēt to protoshield. Es zinu, ka tas nav vienkāršākais un lētākais risinājums, bet man tas patīk, un tas ir ļoti glīts un organizēts.

11. solis: vēja ātruma mērīšana

Šis solis ir ļoti līdzīgs iepriekšējam. Es izveidoju tāfeli, kas mēra vēja ātrumu un pēc tam nosūta to caur I2C. Vienkārši atkārtojiet iepriekšējo darbību bez RTC. Es mēģināju abus dēļus salikt vienā, bet tas neizdevās.

12. solis: servera kaste

Vienmēr ir laba ideja slēpt visu elektroniku nelielā, sakārtotā kastītē. Un tieši to es darīju ar servera lodziņu. Servera kastē atrodas Arduino UNO, Ethernet vairogs, protoshield, 5V regulators, galvenais datu kabeļa terminālis un nokrišņu mērīšanas panelis. Viena piezīme par Arduino: stacijas kods izmanto aptuveni 90% Arduino UNO atmiņas, un tas var radīt dažas problēmas. Jums var būt vai nav nepieciešams izmantot Arduino Mega.

13. darbība. Savienojumi

Vienkārši pievienojiet visu saskaņā ar pievienoto shēmu.

14. darbība: KODĒT

Šī ir pēdējā daļa, daļa, kuru mēs visi gaidījām - pārbaude, vai tā darbojas. IP adrese, Weathercloud ID un Weathercloud KEY ir jāmaina atbilstoši jūsu mājas tīklam un jūsu Weathercloud kontam. Pēc tam jūs esat gatavs to augšupielādēt savā arduino. Jums arī jāaugšupielādē I2C lietus sūtītāja kods uz lietus dēļa Arduino nano un I2C vēja sūtītājs uz Arduino nano vēja ātruma dēļā. Ir arī skripts index.php, plašāka informācija par to ir 7. darbībā..

15. solis: uzstādīšana

Likt meteostacijai darboties jūsu darbnīcā ir viena lieta, bet panākt, lai tā darbotos skarbos reālos apstākļos. Uzstādīšanas procedūra ir ļoti atkarīga no ēkas, uz kuras uzstādāt staciju. Bet, ja jums ir saules starojuma vairogs un augšējais sensoru turētājs, tam nevajadzētu būt tik grūti. Temperatūras un mitruma sensoru var novietot jebkurā vietā uz ēkas, bet UV sensoram un lietus mērītājam jāatrodas ēkas augšpusē. UV sensors nevar atrasties ēnā, un lietus mērītājs nevar atrasties pie sienas, pretējā gadījumā, ja ir stiprs vējš, lietus lāses neietilpst mērierīcē un rādījumi būs neprecīzi. Šeit ir attēls, kurā parādīts, kā jūs varat uzstādīt staciju tipiskā mājā. Uzstādot staciju uz jumta, jums jābūt ļoti uzmanīgam, un jums vajadzētu būt jaudīgam urbjmašīnai, kas var urbt caur betonu.

16. darbība. Gatavs

Apsveicu. Ja visas darbības veicāt pareizi, jums ir pilnībā funkcionējoša mākoņu laika stacija. Jūs varat redzēt datus no manas stacijas šeit. Ja jums ir kādi jautājumi vai ieteikumi, es labprāt uzklausīšu tos komentāru sadaļā zemāk.

Es plānoju izveidot līdzīgu staciju, izmantojot ESP32 Wi-Fi plati un dažus papildu sensorus (vēja ātrums/virziens, saules starojums, augsnes mitrums), bet vairāk par to vēlāk. Izbaudi!