Програм хангамж бүхий DIY Raspberry Pi цаг уурын станц: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Хоёрдугаар сарын сүүлээр би Raspberry Pi сайт дээр энэ бичлэгийг харсан.

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

Тэд сургуулиудад Raspberry Pi цаг уурын станцыг бий болгосон. Би нэгийг үнэхээр хүсч байсан! Гэхдээ тэр үед (мөн би үүнийг бичсэн хэвээр байгаа гэж бодож байна) тэд олон нийтэд нээлттэй биш байна (та сонгосон шалгагчдын бүлэгт байх ёстой). За, би үргэлжлүүлэхийг хүсч байсан бөгөөд одоо байгаа гуравдагч талын системд хэдэн зуун доллар зарцуулахыг хүсээгүй.

Тиймээс сайн зааварчилгаа өгдөг хэрэглэгчийн нэгэн адил би өөрөө хийхээр шийдсэн !!!

Би бага зэрэг судалж үзээд уурхайг түшиглэх сайн арилжааны системийг олж мэдэв. Мэдрэгч эсвэл Raspberry PI -ийн зарим ойлголтуудад туслах сайн зааварчилгааг олсон. Би шороо төлдөг байсан энэ сайтыг олж мэдсэн бөгөөд тэд одоо байгаа Maplin системийг нураасан байв.

www.philpot.me/weatherinsider.html

Ойролцоогоор нэг сарын турш хурдан урагшилж, надад ажлын үндсэн систем бий. Энэ бол Raspberry Pi -ийн цаг агаарын иж бүрэн систем бөгөөд Raspberry Pi -ийн үндсэн тоног төхөөрөмж, камер, аналоги болон дижитал төрөл бүрийн мэдрэгчтэй бөгөөд бидний хэмжилтийг хийдэг. Урьдчилан бэлтгэсэн анемометр, борооны хэмжигч худалдаж авахгүй, бид өөрсдөө хийж байна! Энд түүний онцлог шинж чанарууд байна:

• Мэдээллийг RRD болон CSV -д бүртгэдэг тул тэдгээрийг өөр формат руу экспортлох/импортлох боломжтой.
• Түүхэн оргил, нам, сарны үе, нар мандах/жаргах гэх мэт гайхалтай мэдээллийг авахын тулд Цаг уурын газар доорх API -ийг ашигладаг.
• Raspberry Pi камерыг ашиглан минутанд нэг удаа зураг авах боломжтой (дараа нь та тэдгээрийг цагийн хуваарь гаргахад ашиглаж болно).
• Одоогийн нөхцөл байдал, зарим түүхэн (сүүлийн цаг, өдөр, 7 өдөр, сар, жил) мэдээллийг харуулдаг вэб хуудастай. Вэбсайтын сэдэв өдрийн цагаар өөрчлөгддөг (4 сонголт: нар мандах, жаргах, өдөр, шөнө).

Мэдээллийг бүртгэх, харуулах бүх програм хангамж нь Github -д байдаг, би зарим алдааг хянах, онцлог хүсэлтүүдийг хүртэл хийж үзсэн.

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Энэ төсөл нь миний хувьд маш сайн суралцах туршлага байсан бөгөөд би Raspberry Pi -ийн чадавхийг, ялангуяа GPIO -г ашиглан үнэхээр ухамсарлаж, суралцах зарим өвдөлтийн цэгүүдийг давсан. Уншигч та миний зарим сорилт бэрхшээлээс сургамж авч чадна гэж найдаж байна.

Алхам 1: Материал

Электроник:

• 9 зэгс унтраалга (Салхины чиглэлд 8, борооны хэмжүүрт 1, танхимын мэдрэгчийн оронд салхины хурданд 1 сонголт хийх боломжтой), би эдгээрийг ашигласан:
• 1 танхим мэдрэгч (салхины хурдыг анемометр гэж нэрлэдэг) -
• Температур (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Чийглэг (олон чийгшлийн мэдрэгч нь температур мэдрэгчтэй ирдэг), би DHT11 -ийг ашигласан:
• Даралт (BMP нь температур мэдрэгчтэй хамт ирдэг), би BMP180, https://www.adafruit.com/product/1603 -ийг ашигласан, одоо энэ бүтээгдэхүүнийг ашиглахаа больсон боловч BMP280 -тэй дүйцэхүйц байна (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Фоторезистор (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS чип эсвэл USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 хүчтэй соронз (анемометрийн хувьд 2, чиглэлийн хувьд 1, борооны хэмжүүрийн хувьд 1), би газрын ховор соронзыг маш их санал болгосон) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• Хэд хэдэн төрөл бүрийн резистор надад цаг хугацааны явцад маш их ашиг тустай болсон энэхүү багц байгаа:

• MCP3008 - Raspberry Pi -ийн аналогийг дижитал оролт болгон хөрвүүлэх -

Техник хангамж

• Raspberry Pi - Би анх 2 -ийг утасгүй адаптераар ашиглаж байсан бол одоо цахилгаан адаптертай 3 B+ хэрэгслийг аваарай. (https://amzn.to/2P76Mop)
• Pi камер
• Хатуу 5V цахилгаан адаптер (энэ нь үнэхээр ядаргаатай байсан, би эцэст нь Адафрут авсан, эс тэгвээс камер хэт их шүүс татаж, Pi -г өлгөх боломжтой болно) энд байна: https://www.adafruit.com/products /501)

Материал:

• 2 түлхэх холхивч (эсвэл скейтборд эсвэл гулсмал холхивч ажиллах болно), би үүнийг Амазон дээрээс авсан:
• 2 Усны хамгаалалттай хашаа (би орон нутгийн том хайрцагны дэлгүүрээс цахилгаан хашлага ашигласан), тийм ч чухал биш, хангалттай зайтай, бүх зүйлийг хамгаалах сайн хэмжээтэй хашаа олох хэрэгтэй).
• Зарим PVC хоолой ба төгсгөлийн таг (янз бүрийн хэмжээтэй).
• PVC холбох хаалт
• Нимгэн Plexiglass -ийн хос хуудас (ямар ч гоёмсог зүйл байхгүй).
• хуванцар зогсолт
• мини эрэг (би #4 боолт, самар ашигласан).
• 2 Зул сарын гацуур модны хуванцар чимэглэл - анемометрт би орон нутгийн хоббигийн лоббид авсан.
• Жижиг алчуур
• Жижиг фанер.

Хэрэгсэл:

• Дремел
• Цавуу буу
• Гагнуурын төмөр
• Мультиметр
• Өрөмдлөг

Алхам 2: Үндсэн хашаа - Pi, GPS, камер, гэрэл

Үндсэн хашлагад PI, камер, GPS, гэрэл мэдрэгч байрладаг. Энэ нь ус нэвтэрдэггүй байхаар хийгдсэн бөгөөд бүх чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг тул хэмжилтийг алсын хашлагаас авдаг бөгөөд нэг хэсгийг элементүүдэд ил/нээлттэй байлгахаар зохион бүтээдэг.

Алхам:

Би хашаа сонгоорой, би цахилгаан холболтын хайрцгийг ашигласан, янз бүрийн төслийн хайрцаг, ус үл нэвтрэх хайрцаг нь мөн адил ажиллах болно. Гол зүйл бол бүх зүйлийг хадгалах хангалттай зайтай юм.

Миний хашлага дараахь зүйлийг агуулна.

• Бөөрөлзгөнө pi (зогсолт дээр) - WIFI чип хэрэгтэй, Cat5e -ийг арын хашаанд ажиллуулахыг хүсэхгүй байна!
• Камер (мөн зогсолт дээр)
• USB -ээр холбогдсон GPS чип (sparkfun FTDI кабелийг ашиглан: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS нь өргөрөг, уртраг өгдөг бөгөөд энэ нь сайхан боловч хамгийн чухал нь би цагийг зөв авах боломжтой. GPS!
• Үндсэн хашлагыг бусад мэдрэгчийг байрлуулдаг нөгөө хашлагатай холбох хоёр ethernet/cat 5 үүр. Энэ бол хоёр хайрцгийн хооронд кабель тавих хамгийн тохиромжтой арга байсан, би ойролцоогоор 12 утастай, хоёр cat5 нь 16 боломжит холболтыг өгдөг тул эргэн тойронд байгаа зүйлийг өргөжүүлэх/өөрчлөх орон зай надад бий.

Миний хашааны урд талд камерыг харах цонх байгаа. Энэ цонхны хайрцаг нь камерыг хамгаалдаг боловч надад камер дээр улаан гэрэл (гэрэл зураг авах үед) plexiglass -ийг тусгаж, зураг дээр харуулдаг асуудал гардаг. Үүнийг багасгахын тулд би хар соронзон хальс ашигласан бөгөөд үүнийг блоклохыг оролдсон (мөн Pi болон GPS -ийн бусад LED), гэхдээ энэ нь 100% хараахан болоогүй байна.

Алхам 3: Температур, чийгшил, даралтыг "алсын хашлага"

Энд би температур, чийгшил, даралт мэдрэгч, мөн бороо хэмжигч, салхины чиглэл, салхины хурдны мэдрэгчийн "дэгээ" -г хадгалсан.

Энэ нь маш энгийн бөгөөд энд байгаа зүү нь Ethernet кабелиар Raspberry Pi дээрх шаардлагатай зүү рүү холбогддог.

Би дижитал мэдрэгчийг ашиглахыг оролдсон бөгөөд дараа нь ямар ч аналогийг MCP 3008 дээр нэмэхэд 8 аналог шаардагдах бөгөөд энэ нь миний хэрэгцээнд хангалттай байсан боловч сайжруулах, өргөжүүлэх боломжийг олгодог.

Энэхүү хашаа нь агаарт нээлттэй байдаг (энэ нь температур, чийгшил, даралтын нарийвчлалтай байх ёстой). Доод нүхнүүд нь цоорсон тул би зарим хэлхээнд силикон хэлбэрийн бүрэх шүршигч цацсан (та үүнийг онлайнаар эсвэл Фрайсын электроник гэх мэт газраас авах боломжтой). Энэ нь металыг ямар ч чийгээс хамгаална гэж найдаж байна, гэхдээ болгоомжтой байж, зарим мэдрэгч дээр ашиглахгүй байх ёстой.

Хашааны дээд хэсэг нь салхины хурдны мэдрэгч тохирох газар юм. Энэ бол шидэлт байсан, би салхины хурд эсвэл салхины чиглэлийг дээд талд нь тавьж болох байсан, би нөгөөгөөсөө давуу тал олж хараагүй. Ерөнхийдөө барилга, хашаа, саад тотгор нь хэмжилт хийхэд саад болохгүй газарт мэдрэгчийн аль аль нь (салхи, хурд) хангалттай өндөр байхыг хүсч байна.

Алхам 4: Борооны хэмжигч

Бодит хэмжигчийг гаргахын тулд би ихэвчлэн энэ зааварчилгааг дагаж мөрдсөн.

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

Би үүнийг plexiglass -аар хийсэн болохоор юу болж байгааг харж, дажгүй байх болно гэж бодсон. Ерөнхийдөө plexiglass нь сайн ажилласан боловч Gluegun, резинэн чигжээс, ерөнхий хайчлах, өрөмдлөгтэй хослуулсан нь хамгаалалтын хальстай ч гэсэн онгон хэвээр үлдэхгүй.

Гол оноо:

• Мэдрэгч бол RaspberryPi кодын товчлуур дарахтай адил энгийн зэгс унтраалга, соронз юм. Би хувиныг цаг хугацааны явцад тоолж, дараа нь "борооны инч" болгон хувиргадаг.
• Усыг хангалттай хэмжээгээр барьж чадахаар том болгоорой. Миний анхны дамжуулалт би тавиур бүрийг хангалттай том биш болгосон тул бөглөхөөс өмнө ирмэгийг нь шавхаж эхлэв.
• Үлдсэн ус нь хэмжилтэнд ямар нэгэн алдаа нэмж болохыг би олж мэдсэн. Бүрэн хуурай бол нэг талыг бөглөхөд X дусал хэрэгтэй, нэг удаа норгоод Y дуслыг (X -ээс бага) дүүргэж, үзүүрлэв. Энэ нь тийм ч их биш боловч шалгалт тохируулга хийж, "1 ачаалал хэр их байна" гэсэн хэмжилтийг сайн авахыг оролдоход нөлөөлсөн.
• Тэнцвэржүүлээрэй, хэрэв та нэг тал нь нөгөө талаасаа илүү хүнд байвал доор нь цавуу нэмж цавуу нэмж хуурч болно, гэхдээ танд аль болох тэнцвэртэй байх хэрэгтэй.
• Суулгахаасаа өмнө живх, мод эзэмшигч ашиглан бага зэрэг туршилтын төхөөрөмж суурилуулж байгааг зураг дээрээс харж болно.

Алхам 5: Салхины чиглэл

Энэ бол энгийн цаг уурын сэнс байв. Би электроникийг Maplin систем дээр үндэслэсэн.

www.philpot.me/weatherinsider.html

Гол оноо:

Энэ бол аналог мэдрэгч юм. Найман зэгс унтраалга нь янз бүрийн резистортой хослуулан гаралтыг хэсэг болгон хуваадаг тул мэдрэгчийн аль координатыг утгаар нь тодорхойлох боломжтой болно. (Энэхүү ойлголтыг дараах зааварт тайлбарласан болно:

• Цаг агаарын сэнсний хэсгийг шургуулсны дараа та үүнийг "энэ чиглэл нь хойд зүг рүү чиглүүлэх болно" гэж тохируулах хэрэгтэй.
• Би модоор хийсэн туршилтын төхөөрөмж хийсэн бөгөөд ингэснээр би бүхэл бүтэн утгыг хамарсан резисторыг амархан сольж, унтраана.
• Би түлхэх холхивч ашигласан, энэ нь сайн байсан, ердийн скейтборд эсвэл роллер тэшүүр нь зүгээр байх байсан гэдэгт би итгэлтэй байна.

Алхам 6: Салхины хурд

Үүнийг би дахин зааварлагчдын нийгэмлэгт хандаж, энэ зааварчилгааг олж, дагаж мөрдөв.

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

Гол оноо:

• Та танхимын мэдрэгчийг ашиглах эсвэл зэгс мэдрэгч рүү шилжих боломжтой. Танхимын мэдрэгч нь илүү аналог мэдрэгч тул хэрэв та үүнийг дижитал хэлбэрээр ашиглаж байгаа бол товчлуур дарах гэх мэт унших/хүчдэл нь хангалттай өндөр биш харин жинхэнэ товчлуур дарах шиг ажиллах ёстой..
• Аяганы хэмжээ маш чухал тул савхны урт нь чухал юм! Эхэндээ би ширээний теннисний бөмбөг ашигладаг байсан бөгөөд тэд хэтэрхий жижиг байсан. Би бас тэднийг урт модонд хийв. Би маш их бухимдаж, дараа нь тэр заавартай тааралдлаа, Пторелли тайлбарлахдаа маш сайн ажилласан бөгөөд миний анхны загвар тийм ч сайн ажиллахгүй байхад надад тусалсан.

Алхам 7: Програм хангамж

Мэдрэгчийн өгөгдлийг бүртгэх програмыг Python хэл дээр бичсэн болно. Мэдээлэгч болон GPS -ээс мэдээлэл авахын тулд би Adafruit болон бусад гуравдагч талын Git номын санг ашигласан. API -ийн зарим мэдээллийг татдаг зарим cron ажлууд байдаг. Ихэнхийг docs/install_notes.txt дээрх Git баримт бичигт тайлбарласан болно

Вэб програмыг PHP дээр байрлуулсан бөгөөд үүнийг вэб хуудсан дээр харуулахын зэрэгцээ YAML -ийг тохиргооны файлууд болон мэдээж өгөгдлийг хадгалах, график болгох RRD хэрэгслийг ашигладаг.

Энэ нь цаг уурын газар доорх API -ийг ашигладаг бөгөөд мэдрэгчид татаж чаддаггүй сонирхолтой өгөгдлүүдийг олж авах боломжтой: Hi's and Lows, Сарны үе, Нар жаргах, Нар мандах цаг, Бичлэгийг API дээр бас үзэх боломжтой. гэхдээ би уснаас маш хол оршдог Остин TX хотод амьдардаг.

Энэ бүгдийг Github дээр ашиглах боломжтой бөгөөд идэвхтэй ашиглаж байгаа бөгөөд одоогоор би өөрийн системийг улам боловсронгуй болгож, шалгалт тохируулга хийж байгаа тул та функцын хүсэлт, алдааны тайланг илгээх боломжтой болно.

Програм хангамж нь өдрийн цаг хугацаанаас хамааран сэдвийг өөрчилдөг бөгөөд 4 үе шаттай. Хэрэв одоогийн цаг нар мандах эсвэл нар жаргахаас + 2 цагийн дараа байвал та нар мандах, нар жаргах сэдвүүдийг тус тусад нь авах болно (яг одоо өөр дэвсгэр, би ирээдүйд өөр фонт/хүрээний өнгө хийх болно). Үүнтэй адилаар эдгээр хязгаараас гадуур өдөр, шөнийн сэдвийг өгдөг.

Уншсанд баярлалаа, хэрэв та миний төслүүдийн зураг, видеог үзэхийг хүсвэл миний Инстаграм, YouTube сувгийг үзээрэй.

Pi/e Day тэмцээний гурав дахь шагнал