Plotësoni stacionin e motit DIY Raspberry Pi me softuer: 7 hapa (me fotografi)

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-13 06:58

Në fund të shkurtit e pashë këtë postim në faqen Raspberry Pi.

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

Ata kishin krijuar Stacionet e Motit Raspberry Pi për Shkollat. Doja plotësisht një! Por në atë kohë (dhe besoj akoma që kur e shkruaj këtë) ato nuk janë në dispozicion të publikut (ju duhet të jeni në një grup të zgjedhur testuesish). Epo, doja dhe nuk doja të shpenzoja qindra dollarë për një sistem ekzistues të palëve të treta.

Kështu, si një përdorues i mirë Instructable, vendosa të bëj timen !!!

Bëra një hulumtim të vogël dhe gjeta disa sisteme të mira komerciale që mund t'i bazoja në të miat. Kam gjetur disa udhëzues të mirë për të ndihmuar me disa nga konceptet Sensor ose Raspberry PI. Unë madje gjeta këtë faqe, e cila ishte e papastër, ata duhej të shkatërronin një sistem ekzistues Maplin:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Shpejt përpara rreth një muaj dhe unë kam një sistem bazë të punës. Ky është një sistem i plotë i motit Raspberry Pi me vetëm bazën e pajisjes Raspberry Pi, kamerën dhe disa sensorë analogë dhe dixhitalë të ndryshëm për të bërë matjet tona. Pa blerë anemometra të paracaktuar ose matës shiu, ne po i bëjmë tonat! Këtu janë veçoritë e tij:

• Regjistron informacion në RRD dhe CSV, kështu që mund të manipulohet ose eksportohet/importohet në formate të tjera.
• Përdor API Weather Underground për të marrë informacion të lezetshëm si lartësitë dhe uljet historike, fazat e hënës dhe lindjen/perëndimin e diellit.
• Përdor Raspberry Pi Camera për të bërë një fotografi një herë në minutë (më pas mund t'i përdorni për të bërë afate kohore).
• Ka faqe interneti që shfaqin të dhënat për kushtet aktuale dhe disa historike (ora e fundit, dita, 7 ditët, muaji, viti). Tema e faqes në internet ndryshon me kohën e ditës (4 opsione: lindja e diellit, perëndimi i diellit, dita dhe nata).

I gjithë programi kompjuterik për regjistrimin dhe shfaqjen e informacionit është në një Github, madje kam bërë disa gjurmime të defekteve, kërkesa për veçori gjithashtu atje:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Ky projekt ishte një përvojë e madhe mësimore për mua, unë me të vërtetë u zhyt në aftësitë e Raspberry Pi veçanërisht me GPIO, dhe godita disa pika dhimbjeje të të mësuarit gjithashtu. Shpresoj se ju, lexuesi, mund të mësoni nga disa nga sprovat dhe mundimet e mia.

Hapi 1: Materialet

Elektronikë:

• 9 çelësa kallami (8 për drejtimin e erës, 1 për matësin e shiut, opsionalisht 1 për shpejtësinë e erës në vend të sensorit të sallës), kam përdorur këto:
• Sensori 1 Hall (për shpejtësinë e erës, i quajtur anemometër) -
• Temperatura (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Lagështia (shumë sensorë lagështie vijnë me një sensor Temperature), kam përdorur DHT11:
• Presioni (BMP erdhi me një sensor të temperaturës gjithashtu), unë përdorja BMP180, https://www.adafruit.com/product/1603, ky produkt tani është ndërprerë, por ekziston një ekuivalent me BMP280 (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Photoresistor (https://amzn.to/2seQFwd)
• Çip GPS ose USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3).
• 4 magnetë të fortë (2 për anemometër, 1 për Drejtimin, 1 për Rain Gauge), kam përdorur magnet të rrallë të tokës, shumë të rekomanduara) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
• Një grusht rezistence të ndryshme, kam këtë paketë e cila është treguar jashtëzakonisht e dobishme me kalimin e kohës:

• MCP3008 - për të kthyer inpute analoge në dixhitale për Raspberry Pi -

Hardware

• Raspberry Pi - Unë fillimisht kam përdorur 2 me një përshtatës Wireless, tani merrni edhe kompletin 3 B+ me përshtatës energjie. (https://amzn.to/2P76Mop)
• Kamera Pi
• Një përshtatës i fortë i energjisë 5V (kjo doli të ishte e bezdisshme, përfundimisht e mora atë Adafruit, përndryshe kamera tërheq shumë lëng dhe mund/do ta var Pi, është këtu: https://www.adafruit.com/products /501)

Materiale:

• 2 Kushineta shtytëse (ose kushinetat me rrota ose patina do të funksionojnë gjithashtu), i kam këto në Amazon:
• 2 Rrethoja të papërshkueshme nga uji (kam përdorur një mbyllje elektrike nga dyqani i madh lokal i kutive), nuk ka shumë rëndësi, vetëm duhet të gjeni një rrethim me madhësi të mirë që do të ketë hapësirë të mjaftueshme dhe do të mbrojë gjithçka).
• Disa tuba PVC dhe kapakë fundorë (madhësi të ndryshme).
• Kllapa për montim PVC
• Çift fletë pleksiglas të hollë (asgjë shumë e zbukuruar).
• ngërçet plastike
• mini vida (kam përdorur bulona #4 dhe arra).
• 2 Ornamenti i Pemës së Krishtlindjeve Plastike - përdoret për anemometrin, e mora në Lobin Hobi lokal.
• Kunj i vogël
• Copë e vogël kompensatë.

Mjetet:

• Dremel
• Armë ngjitëse
• Makine per ngjitjen e metalit
• Multimetër
• Stërvitje

Hapi 2: Shtojca kryesore - Pi, GPS, Kamera, Drita

Rrethimi kryesor përmban IP, Kamera, GPS dhe sensorin e dritës. Designedshtë projektuar të jetë i papërshkueshëm nga uji pasi përmban të gjithë përbërësit kritikë, matjet po merren nga rrethimi në distancë dhe ai është krijuar për t'u ekspozuar/hapur ndaj elementeve.

Hapat:

Zgjidhni një rrethim, unë kam përdorur një kuti bashkimi elektrike, kutitë e ndryshme të projektit dhe kutitë e papërshkueshme nga uji do të funksionojnë po aq mirë. Pika kryesore është se ka hapësirë të mjaftueshme për të mbajtur gjithçka.

Shtojca ime përmban:

• Mjedra pi (në ngërç) - Ka nevojë për një çip WIFI, mos doni të vraponi Cat5e në oborrin e shtëpisë!
• Kamera (gjithashtu në ngërç)
• Çipi GPS, i lidhur me USB (duke përdorur një kabllo sparkfun FTDI: https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS siguron gjerësi dhe gjatësi gjeografike, gjë që është e bukur, por më e rëndësishmja, mund të marr kohë të saktë nga GPS!
• dy priza ethernet/cat 5 për të lidhur rrethimin kryesor me rrethimin tjetër që strehon sensorët e tjerë. Kjo ishte vetëm një mënyrë e përshtatshme për të pasur kabllo që kalojnë midis dy kutive, kam afërsisht 12 tela, dhe të dy cat5 ofrojnë 16 lidhje të mundshme, kështu që kam vend për të zgjeruar/ndryshuar gjërat përreth.

Ekziston një dritare në pjesën e përparme të rrethimit tim për të parë nga Kamera. Rasti me këtë dritare mbron kamerën, por unë kisha probleme kur e kuqja në kamerë (kur është duke bërë një fotografi) reflekton pleksiglasin dhe shfaqet në foto. Kam përdorur një kasetë të zezë për ta zbutur këtë dhe provoj ta bllokoj (dhe LED të tjerë nga Pi dhe GPS), por nuk është akoma 100%.

Hapi 3: 'Mbyllje në distancë' për temperaturën, lagështinë, presionin

Këtu kam ruajtur sensorët e Temperaturës, Lagështisë dhe Presionit, si dhe "ngritjet" për matësin e shiut, drejtimin e erës dhe sensorët e shpejtësisë së erës.

Allshtë gjithçka shumë e drejtpërdrejtë, kunjat këtu lidhen përmes kabllove ethernet me kunjat e kërkuar në Raspberry Pi.

Unë u përpoqa të përdor sensorë dixhitalë ku munda dhe pastaj çdo Analog i shtohet MCP 3008 kërkon deri në 8 analoge që ishte më se e mjaftueshme për nevojat e mia, por jep hapësirë për tu përmirësuar / zgjeruar.

Ky rrethim është i hapur për ajrin (duhet të jetë për temperaturë, lagështi dhe presion të saktë). Vrimat e poshtme janë shfaqur, kështu që unë i dhashë disa prej qarqeve një sprucim të një llak Silicone Conformal Coating (mund ta merrni në internet ose në një vend si Fry's Electronics). Shpresojmë se duhet të mbrojë metalin nga çdo lagështi, megjithëse duhet të jeni të kujdesshëm dhe të mos e përdorni në disa nga sensorët.

Pjesa e sipërme e rrethimit është gjithashtu aty ku përshtatet sensori i shpejtësisë së erës. Ishte një hedhje lart, mund të kisha vënë shpejtësinë e erës ose drejtimin e erës në krye, nuk pashë ndonjë avantazh të madh të njërit mbi tjetrin. Në përgjithësi ju dëshironi që të dy sensorët (era dhe shpejtësia) të jenë mjaft të larta ku ndërtesat, gardhet, pengesat nuk ndërhyjnë në matjet.

Hapi 4: Matësi i shiut

Unë kryesisht ndoqa këtë udhëzues për të bërë matësin aktual:

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

Unë e bëra këtë nga pleksiglas në mënyrë që të shikoja se çfarë po ndodhte dhe mendova se do të ishte mirë. Në përgjithësi, pleksiglasi funksionoi mirë, por e kombinuar me Gluegun, ngjitës gome dhe prerje dhe shpime të përgjithshme, ai nuk qëndron aq i pacenuar, edhe me filmin mbrojtës.

Pikat kryesore:

• Sensori është një ndërprerës i thjeshtë kallami dhe magnet i trajtuar si një shtypje butoni në kodin RaspberryPi, unë thjeshtë numëroj kova me kalimin e kohës dhe pastaj bëj konvertimin më vonë në "centimetra shiu".
• Bëni atë mjaft të madh për të mbajtur ujë të mjaftueshëm për të majë, por jo aq shumë sa të ketë nevojë për shumë për të rrjedhur. Kalimi im i parë e bëra secilën tabaka jo aq të madhe sa të mbushej dhe të fillonte të thahej mbi buzë para se të hidhej.
• Kam gjetur gjithashtu se uji i mbetur mund të shtojë një gabim në matje. Do të thotë, plotësisht e thatë u deshën X pika për të mbushur një anë dhe për ta hedhur atë, pasi të ishte lagur u deshën pika Y (që është më pak se X) për të mbushur dhe majë. Jo një sasi e madhe, por hyri në ndikim kur përpiqeni të kalibroni dhe merrni një matje të mirë "1 ngarkesë është e barabartë me sa".
• Ekuilibroni atë, ju mund të mashtroni duke shtuar ngjitësin e armës ngjitëse nën skajet nëse njëra anë është shumë më e rëndë se tjetra, por ju nevojitet sa më afër që të mundeni.
• Ju mund të shihni në foton që kam vendosur një pajisje të vogël testimi duke përdorur disa sfungjerë dhe një mbajtëse druri për të provuar dhe për ta balancuar siç duhet para instalimit.

Hapi 5: Drejtimi i erës

Ky ishte një korsi e thjeshtë moti. Unë bazova elektronikën nga sistemi Maplin:

www.philpot.me/weatherinsider.html

Pikat kryesore:

Ky është një sensor analog. Tetë çelsat e kallamit të kombinuar me rezistorë të ndryshëm ndajnë daljen në copa, kështu që unë mund të identifikoj se në cilën koordinatë është sensori sipas vlerës. (Koncepti shpjegohet në këtë udhëzues:

• Pasi të keni vidhosur pjesën e korsisë së motit, ju duhet ta kalibroni atë në mënyrë që "ky drejtim të jetë ai që tregon në veri".
• Unë bëra një pajisje testimi me dru në mënyrë që të mund të hyja dhe dilja me lehtësi në rezistorët që mbulonin gamën e plotë të vlerave për mua, kjo ishte shumë e dobishme!
• Kam përdorur një kushinetë me lëvizje, ishte mirë, jam i sigurt se një skateboard i rregullt ose kushineta me rrota do të kishte qenë po aq mirë.

Hapi 6: Shpejtësia e erës

Këtë unë iu drejtova edhe një herë komunitetit të udhëzueshëm dhe gjeta dhe ndoqa këtë udhëzues:

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

Pikat kryesore:

• Ju gjithashtu mund të përdorni sensorin e sallës ose të kaloni në një sensor kallami. Sensori i sallës është më shumë një sensor analog kështu që nëse e përdorni në mënyrë dixhitale, si një shtypje butoni, duhet të siguroheni që leximi/tensioni të jetë mjaft i lartë sa të veprojë si një shtypje e vërtetë e butonit, në vend që të mos jetë e mjaftueshme Me
• Madhësia e kupës është vendimtare, kështu është edhe gjatësia e shkopit! Fillimisht kam përdorur topa ping pongu dhe ishin shumë të vegjël. I vendosa edhe në shkopinj të gjatë të cilët as nuk funksionuan. Unë u zhgënjeva shumë dhe pastaj hasa në atë udhëzues, Ptorelli bëri një punë të shkëlqyeshme duke shpjeguar dhe më ndihmoi kur dizajni im origjinal nuk funksionoi gjithashtu.

Hapi 7: Softueri

Softueri është shkruar në Python për të regjistruar të dhënat nga sensorët. Kam përdorur disa biblioteka të tjera të Git të palëve të treta nga Adafruit dhe të tjera për të marrë informacionin nga sensorët dhe GPS. Ekzistojnë gjithashtu disa punë cron që tërheqin edhe disa nga informacionet API. Shumica shpjegohet/përshkruhet në dokumentacionin Git në docs/install_notes.txt

Softueri i uebit është në PHP për ta shfaqur atë në faqen në internet duke përdorur gjithashtu YAML për skedarët e konfigurimit dhe natyrisht mjetin RRD për të ruajtur dhe grafikuar të dhënat.

Ai përdor API -në e Nëndheshme të Motit për të marrë disa nga të dhënat interesante që sensorët nuk mund të tërheqin: Regjistroni Hi's and Lows, Phase of the Moon, Sunset and Sunrise, ka edhe Tides të disponueshme në API -në e tyre, të cilat mendova se ishin vërtet të pastra, por unë jetoj në Austin TX e cila është shumë larg nga uji.

E gjithë kjo është në dispozicion në Github dhe mirëmbahet në mënyrë aktive dhe aktualisht po përdoret ndërsa përmirësoj dhe kalibroj më tej sistemin tim, kështu që ju mund të paraqisni kërkesa për veçori dhe raporte të gabimeve gjithashtu.

Softueri kalon përmes një ndryshimi të temës në varësi të kohës së ditës, ka 4 faza. Nëse koha aktuale është + ose - 2 orë nga lindja ose perëndimi i diellit, atëherë do të merrni përkatësisht temat e lindjes dhe perëndimit të diellit (tani për tani vetëm një sfond tjetër, unë ndoshta do të bëj ngjyra të ndryshme të shkronjave/kufirit në të ardhmen). Po kështu jashtë atyre vargjeve jep temën e ditës ose të natës.

Faleminderit për leximin, Nëse dëshironi të shihni më shumë foto dhe video të projekteve të mia sesa shikoni Instagramin tim dhe YouTube Channel.

Çmimi i tretë në Konkursin e Ditës Pi/e