სრული DIY Raspberry Pi ამინდის სადგური პროგრამული უზრუნველყოფით: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

თებერვლის ბოლოს ვნახე ეს პოსტი Raspberry Pi საიტზე.

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

მათ შექმნეს ჟოლოს პი ამინდის სადგურები სკოლებისთვის. სულ მინდოდა ერთი! მაგრამ იმ დროს (და მე მჯერა, რომ ჯერ კიდევ ამის წერისას) ისინი საჯაროდ არ არის ხელმისაწვდომი (თქვენ უნდა იყოთ შემმოწმებელთა რჩეულ ჯგუფში). ისე, მე მინდოდა და არ მინდოდა ასობით დოლარის დაგროვება არსებული მესამე მხარის სისტემისთვის.

ასე რომ, კარგი ინსტრუქციული მომხმარებლის მსგავსად, მე გადავწყვიტე ჩემი საკუთარი გამეკეთებინა !!!

მე მცირე გამოკვლევა ჩავატარე და ვიპოვე რამდენიმე კარგი კომერციული სისტემა, რომლის დაფუძნებაც მე შემიძლია. ვიპოვე კარგი ინსტრუქცია, რომელიც დაეხმარება სენსორის ან ჟოლოს PI კონცეფციას. მე კი აღმოვაჩინე ეს საიტი, რომელიც ჭუჭყიანი იყო, მათ მოუწიათ არსებული Maplin სისტემის დანგრევა:

www.philpot.me/weatherinsider.html

სწრაფად გადადექი დაახლოებით ერთი თვის განმავლობაში და მე მაქვს ძირითადი სამუშაო სისტემა. ეს არის სრული Raspberry Pi ამინდის სისტემა მხოლოდ ძირითადი Raspberry Pi აპარატურით, კამერით და რამოდენიმე ანალოგური და ციფრული სენსორებით ჩვენი გაზომვებისთვის. არ ვყიდულობთ წინასწარ დამზადებულ ანემომეტრებს ან წვიმის საზომებს, ჩვენ ვქმნით საკუთარებს! აქ არის მისი მახასიათებლები:

• ჩანაწერს ინფორმაციას RRD და CSV– ში, ასე რომ შესაძლებელია მისი მანიპულირება ან ექსპორტი/იმპორტი სხვა ფორმატებში.
• იყენებს ამინდის მიწისქვეშა API– ს ისეთი მაგარი ინფორმაციის მისაღებად, როგორიცაა ისტორიული სიმაღლეები და დაბლა, მთვარის ფაზები და მზის ამოსვლა/მზის ჩასვლა.
• იყენებს Raspberry Pi კამერას სურათის გადასაღებად წუთში ერთხელ (შემდეგ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ისინი დროის გასვლის მიზნით).
• აქვს ვებგვერდები, რომლებიც აჩვენებს მონაცემებს მიმდინარე პირობებისა და ზოგიერთი ისტორიული (ბოლო საათი, დღე, 7 დღე, თვე, წელი). ვებსაიტის თემა იცვლება დღის განმავლობაში (4 ვარიანტი: მზის ამოსვლა, მზის ჩასვლა, დღე და ღამე).

ყველა პროგრამული უზრუნველყოფა ინფორმაციის ჩაწერისა და ჩვენებისთვის არის Github– ში, მე კი გავაკეთე შეცდომების თვალყურის დევნება, ფუნქციების მოთხოვნებიც იქ:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

ეს პროექტი ჩემთვის დიდი სასწავლო გამოცდილება იყო, მე ნამდვილად ჩავწვდი Raspberry Pi- ს შესაძლებლობებს, განსაკუთრებით GPIO– ს საშუალებით და ასევე შევეჯახე სწავლის ტკივილს. იმედი მაქვს, თქვენ, მკითხველს, შეგიძლიათ ისწავლოთ ჩემი ზოგიერთი განსაცდელისა და გასაჭირისგან.

ნაბიჯი 1: მასალები

ელექტრონიკა:

• 9 ლერწმის გადამრთველი (8 ქარის მიმართულებისათვის, 1 წვიმის მრიცხველისთვის, სურვილისამებრ 1 ქარის სიჩქარისთვის დარბაზის სენსორის ნაცვლად), მე გამოვიყენე ეს:
• 1 დარბაზის სენსორი (ქარის სიჩქარისთვის, რომელსაც ეწოდება ანემომეტრი) -
• ტემპერატურა (https://amzn.to/2RIHf6H)
• ტენიანობა (ბევრი ტენიანობის სენსორი მოყვება ტემპერატურის სენსორს), მე გამოვიყენე DHT11:
• წნევა (BMP მოყვა ტემპერატურის სენსორიც მასში), მე გამოვიყენე BMP180, https://www.adafruit.com/product/1603, ეს პროდუქტი ახლა შეწყვეტილია, მაგრამ არის BMP280– ის ექვივალენტი (https://amzn.to/2E8nmhi)
• ფოტო რეზისტორი (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS ჩიპი ან USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 ძლიერი მაგნიტი (2 ანემომეტრისთვის, 1 მიმართულებისათვის, 1 წვიმის მრიცხველისთვის), მე გამოვიყენე იშვიათი დედამიწის მაგნიტები, ძალიან რეკომენდირებულია) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• რამოდენიმე წინააღმდეგობის ასორტიმენტი, მე მაქვს ეს პაკეტი, რომელიც დროთა განმავლობაში ძალიან მოსახერხებელი აღმოჩნდა:

• MCP3008 - Raspberry Pi– სთვის ანალოგურ ციფრულ შესაყვანად გადაყვანა -

ტექნიკა

• Raspberry Pi - მე თავდაპირველად ვიყენებდი 2 უკაბელო ადაპტერს, ახლავე მიიღეთ 3 B+ ნაკრები დენის ადაპტერთან ერთად. (https://amzn.to/2P76Mop)
• Pi კამერა
• მყარი 5V დენის ადაპტერი (ეს აღმოჩნდა მტკივნეულად შემაშფოთებელი, მე საბოლოოდ მივიღე ადაფრუტი ერთი, წინააღმდეგ შემთხვევაში კამერა ძალიან ბევრ წვენს იძენს და შეუძლია/დაკიდებს Pi, ის აქ არის: https://www.adafruit.com/products /501)

მასალები:

• 2 საყრდენი საკისრები (ან სკეიტბორდი ან როლიკებით საკისრებიც იმუშავებს), მე ეს ავიღე ამაზონზე:
• 2 წყალგაუმტარი კორპუსი (მე გამოვიყენე ელექტრო სათავსო ადგილობრივი დიდი ყუთის მაღაზიიდან), არ აქვს დიდი მნიშვნელობა, უბრალოდ უნდა მოძებნოთ კარგი ზომის კორპუსი, რომელსაც ექნება საკმარისი ადგილი და დაიცავს ყველაფერს).
• ზოგიერთი PVC მილები და ბოლოები (სხვადასხვა ზომის).
• PVC სამაგრი სამაგრები
• წყვილი თხელი პლექსიგლასის ფურცლები (არაფერია ძალიან ლამაზი).
• პლასტიკური ჩავარდნები
• მინი ხრახნები (მე გამოვიყენე #4 ჭანჭიკი და თხილი).
• 2 პლასტიკური ნაძვის ხის ორნამენტი - გამოიყენება ანემომეტრისთვის, მე მივიღე ჩემი ადგილობრივი ჰობის ლობისში.
• პატარა დუელი
• პლაივუდის პატარა ნაჭერი.

ინსტრუმენტები:

• დრემელი
• წებო იარაღი
• გასაყიდი რკინა
• მულტიმეტრი
• საბურღი

ნაბიჯი 2: მთავარი დანართი - Pi, GPS, კამერა, შუქი

მთავარ კორპუსში არის PI, კამერა, GPS და სინათლის სენსორი. იგი შექმნილია წყალგაუმტარი, ვინაიდან მასში განთავსებულია ყველა კრიტიკული კომპონენტი, გაზომვები ხდება დისტანციური დანართიდან და ის განკუთვნილია ელემენტებთან გამჟღავნებისათვის.

ნაბიჯები:

შეარჩიეთ დანართი, მე გამოვიყენე ელექტრული გადასატანი ყუთი, სხვადასხვა პროექტის ყუთები და წყალგაუმტარი შემთხვევები ასევე იმუშავებს. მთავარი ის არის, რომ მას აქვს საკმარისი ადგილი ყველაფრის შესანახად.

ჩემი დანართი შეიცავს:

• ჟოლოს პი (ჩამორჩენილ მდგომარეობაში) - სჭირდება WIFI ჩიპი, არ მინდა Cat5e- ს გაშვება შემოგარენში!
• კამერა (ასევე ჩიხში)
• GPS ჩიპი, რომელიც დაკავშირებულია USB– ით (sparkfun FTDI კაბელის გამოყენებით: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS უზრუნველყოფს გრძედისა და გრძედის სიგრძეს, რაც სასიამოვნოა, მაგრამ რაც მთავარია, მე შემიძლია ვიპოვო ზუსტი დრო GPS!
• ორი Ethernet/cat 5 ჯეკი, რომ დააკავშიროთ მთავარი დანართი სხვა დანართთან, სადაც განთავსებულია სხვა სენსორები. ეს იყო მხოლოდ მოსახერხებელი გზა კაბელებს შორის ორ ყუთს შორის, მე მაქვს დაახლოებით 12 მავთული და ორი კატა 5 უზრუნველყოფს 16 შესაძლო კავშირს, ასე რომ მე მაქვს ადგილი, რომ გავაფართოვო/შევცვალო ყველაფერი.

ჩემი ფანჯრის წინ არის ფანჯარა, საიდანაც კამერა იშლება. ამ ფანჯრის შემთხვევაში კამერა იცავს კამერას, მაგრამ მე მქონდა პრობლემები, როდესაც წითელი ფერი კამერაზე (როდესაც ის იღებს ფოტოს) ასახავს პლექსიგლასს და ჩანს ფოტოში. მე გამოვიყენე შავი ლენტი ამის შესამსუბუქებლად და ვცდილობ დაბლოკო იგი (და სხვა LED- ები Pi და GPS– დან), მაგრამ ეს ჯერ კიდევ არ არის 100%.

ნაბიჯი 3: "დისტანციური დანართი" ტემპერატურის, ტენიანობის, წნევისთვის

ეს არის ადგილი, სადაც მე შევინახე ტემპერატურის, ტენიანობის და წნევის სენსორები, ასევე წვიმის მრიცხველის, ქარის მიმართულების და ქარის სიჩქარის სენსორების "ჩამკეტები".

ეს ყველაფერი ძალიან მარტივია, აქ ქინძისთავები ეთერნეტის კაბელების საშუალებით აკავშირებენ Raspberry Pi- ს საჭირო ქინძისთავებთან.

მე შევეცადე გამომეყენებინა ციფრული სენსორები, სადაც შემეძლო და შემდეგ ნებისმიერი ანალოგი დაემატა MCP 3008 -ს, მას 8 -მდე ანალოგი სჭირდება, რაც საკმარისზე მეტი იყო ჩემი საჭიროებებისათვის, მაგრამ იძლევა სივრცის გაუმჯობესების / გაფართოების საშუალებას.

ეს დანართი ღიაა ჰაერისთვის (ის უნდა იყოს ზუსტი ტემპერატურის, ტენიანობის და წნევისთვის). ქვედა ხვრელები ამოღებულია, ამიტომ ზოგიერთ სქემას მივეცი სილიკონის კონფორმული საფარის სპრეი (შეგიძლიათ მიიღოთ ის ინტერნეტით ან ისეთი ადგილი, როგორიცაა Fry's Electronics). ვიმედოვნებთ, რომ მან უნდა დაიცვას ლითონი ნებისმიერი ტენიანობისგან, თუმცა ფრთხილად უნდა იყოთ და არ გამოიყენოთ იგი ზოგიერთ სენსორზე.

შიგთავსის ზედა ნაწილი ასევე არის ქარის სიჩქარის სენსორი. ეს იყო გადახტომა, მე შემეძლო ქარის სიჩქარის ან ქარის მიმართულების თავზე დაყენება, მე ვერ ვხედავდი ერთ -ერთ მთავარ უპირატესობას მეორესთან შედარებით. საერთო ჯამში, თქვენ გჭირდებათ ორივე სენსორი (ქარის სიჩქარე და სიჩქარე) საკმარისად მაღალი, სადაც შენობები, ღობეები, დაბრკოლებები არ ერევა გაზომვებში.

ნაბიჯი 4: წვიმის საზომი

მე ძირითადად მივყვებოდი ამ ინსტრუქციას, რათა გამეაზრებინა რეალური მაჩვენებელი:

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

მე ეს გავაკეთე პლექსიგლასისგან, რათა დავინახე რა ხდებოდა და ვფიქრობდი, რომ მაგარი იქნებოდა. საერთო ჯამში, პლექსიგლასი კარგად მუშაობდა, მაგრამ Gluegun– თან, რეზინის გამაძლიერებელთან და მთლიან ჭრა – ბურღვასთან ერთად ის არ დარჩება ისეთივე ხელუხლებელი, თუნდაც დამცავი ფილმით.

ძირითადი პუნქტები:

• სენსორი არის უბრალო ლერწმის გადამრთველი და მაგნიტი, როგორც RaspberryPi კოდში ღილაკის დაჭერით, მე ვითვლი დროთა განმავლობაში თაიგულებს და შემდეგ ვაკეთებ შემდგომ კონვერტაციას "წვიმის დუიმზე".
• გახადე ის საკმარისად დიდი, რომ დაიჭიროს საკმარისი წყალი წვეტისთვის, მაგრამ არა იმდენად, რომ მას ბევრი რამ დასჭირდეს წვერი. ჩემი პირველი უღელტეხილზე თითოეული უჯრა საკმარისად დიდი არ მქონდა, რომ იგი შევსებულიყო და დაიწყება დრენაჟი ზღვარზე, სანამ დაიხარა.
• მე ასევე აღმოვაჩინე, რომ ნარჩენ წყალს შეუძლია შეცდომების დამატება გაზომვაში. რაც იმას ნიშნავს, რომ მთლიანად გაშრა, X წვეთი დასჭირდა გვერდის შევსებას და წვერის შევსებას, ერთხელ სველს დასჭირდა Y წვეთები (რაც X- ზე ნაკლებია) შევსება და წვერი. არა უზარმაზარი თანხა, მაგრამ გავლენა მოახდინა დაკალიბრებისა და კარგი "1 დატვირთვის ტოლი რამდენის" კარგი გაზომვის მცდელობისას.
• დააბალანსეთ, თქვენ შეგიძლიათ მოატყუოთ წებოს თოფის წებოს ქვედა ბოლოებში, თუ ერთი მხარე ბევრად უფრო მძიმეა ვიდრე მეორე, მაგრამ თქვენ გჭირდებათ რაც შეიძლება დაბალანსებულთან ახლოს.
• თქვენ ხედავთ ფოტოში, როდესაც მე დავაყენე პატარა საცდელი აპარატი რამდენიმე ღრუბლის და ხის დამჭერის გამოყენებით, რათა შეამოწმო და სწორად დაბალანსდეს ინსტალაციამდე.

ნაბიჯი 5: ქარის მიმართულება

ეს იყო უბრალო ამინდი. მე დავამყარე ელექტრონიკა Maplin სისტემიდან:

www.philpot.me/weatherinsider.html

ძირითადი პუნქტები:

ეს არის ანალოგური სენსორი. რვა ლერწამიანი გადამრთველი სხვადასხვა რეზისტენტებთან ერთად გამოყოფს გამოყოფას ნაწილებად, ასე რომ მე შემიძლია განვსაზღვრო, თუ რომელ კოორდინატშია სენსორი მნიშვნელობით. (კონცეფცია განმარტებულია ამ ინსტრუქციაში:

• ამინდის მბზინავი ნაწილის ხრახნის შემდეგ თქვენ გჭირდებათ მისი დაკალიბრება ისე, რომ "ეს არის ის, რაც ჩრდილოეთით მიუთითებს".
• მე გავაკეთე საცდელი აპარატი ხეზე ისე, რომ შემეძლო ადვილად შემეყვანა და გამომეტანა რეზისტორები, რომლებიც ფარავდა ჩემთვის ღირებულებების მთელ სპექტრს, რაც ძალიან დამხმარე იყო!
• მე ვიყენებ ბიძგს, ის მშვენივრად მუშაობს, დარწმუნებული ვარ, რომ ჩვეულებრივი სკეიტბორდი ან როლიკერსატის ტარება ისეთივე კარგი იქნებოდა.

ნაბიჯი 6: ქარის სიჩქარე

ეს კიდევ ერთხელ მივმართე სასწავლო საზოგადოებას და აღმოვაჩინე და მივყევი ამ ინსტრუქციულს:

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

ძირითადი პუნქტები:

• თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ დარბაზის სენსორი ან გადახვიდეთ ლერწმის სენსორზე. დარბაზის სენსორი უფრო ანალოგური სენსორია, ასე რომ, თუ თქვენ იყენებთ მას ციფრული გზით, ღილაკის დაჭერის მსგავსად, თქვენ უნდა დარწმუნდეთ, რომ კითხვა/ძაბვა საკმარისად მაღალია, რომ ის მოქმედებს როგორც ღილაკის დაჭერა და არა საკმარისად. რა
• თასის ზომა გადამწყვეტია, ასევე ჯოხის სიგრძე! თავდაპირველად მე ვიყენებდი პინგ -პონგის ბურთებს და ისინი ძალიან პატარა იყო. მე ასევე დავდე მათ გრძელ ჯოხებზე, რომლებიც არც მუშაობდა. მე ძალიან იმედგაცრუებული და შემდეგ დამხვდა, რომ სასწავლო, Ptorelli გააკეთა დიდი სამუშაო ახსნა და ეს დამეხმარა, როდესაც ჩემი ორიგინალური დიზაინი არ მუშაობს ასევე.

ნაბიჯი 7: პროგრამული უზრუნველყოფა

პროგრამული უზრუნველყოფა დაწერილია პითონში სენსორების მონაცემების ჩასაწერად. მე გამოვიყენე მე –3 მესამე მხარის Git ბიბლიოთეკა ადაფრუტიდან და სხვები სენსორებისა და GPS– ის ინფორმაციის მისაღებად. ასევე არსებობს რამოდენიმე სამუშაო, რომელიც ასევე იზიდავს API– ს ინფორმაციას. უმეტესობა განმარტებულია/გამოკვეთილია Git დოკუმენტაციაში docs/install_notes.txt

ვებ პროგრამული უზრუნველყოფა არის PHP, რომ აჩვენოს იგი ვებგვერდზე, ასევე იყენებს YAML კონფიგურაციის ფაილებს და რა თქმა უნდა RRD ინსტრუმენტს მონაცემების შესანახად და გრაფიკულად.

ის იყენებს ამინდის მიწისქვეშა API– ს, რომ მიიღოთ რამდენიმე საინტერესო მონაცემი, რომელსაც სენსორები ვერ ამოიღებენ: ჩაწერეთ Hi's and Lows, Moon Phase of Moon, Sunset and Sunrise times, ასევე არსებობს Tides ხელმისაწვდომია მათ API– ში, რომელიც მე მეგონა მართლაც სისუფთავე იყო, მაგრამ მე ვცხოვრობ Austin TX– ში, რომელიც ძალიან შორს არის წყლისგან.

ეს ყველაფერი ხელმისაწვდომია Github– ზე და აქტიურად არის შენარჩუნებული და ამჟამად გამოიყენება, როდესაც მე ვახვეწებ და ვაკალიბრებ საკუთარ სისტემას, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ წარადგინოთ ფუნქციების მოთხოვნები და შეცდომების ანგარიშებიც.

პროგრამული უზრუნველყოფა გადის თემის ცვლილებას დღის დროის მიხედვით, არის 4 ეტაპი. თუ ამჟამინდელი დრო არის + ან - 2 სთ მზის ამოსვლიდან ან მზის ჩასვლამდე, თქვენ მიიღებთ მზის ამოსვლისა და მზის ჩასვლის თემებს, შესაბამისად (ახლა სხვა ფონი, მომავალში ალბათ გავაკეთებ სხვა შრიფტის/საზღვრის ფერებს). ანალოგიურად, ამ დიაპაზონის მიღმა მოცემულია დღის ან ღამის თემა.

გმადლობთ კითხვისთვის, თუ გსურთ ნახოთ ჩემი პროექტების მეტი ფოტო და ვიდეო, ვიდრე ნახოთ ჩემი Instagram და YouTube არხი.

მესამე პრიზი Pi/e Day კონკურსში