תוכן עניינים:
2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-13 06:57
בסוף פברואר ראיתי את הפוסט הזה באתר Raspberry Pi.
www.raspberrypi.org/school-weather-station-…
הם יצרו תחנות מזג אוויר Raspberry Pi לבתי ספר. לגמרי רציתי אחד! אבל באותו זמן (ואני מאמין שעד כתיבת זה) הם אינם זמינים לציבור (אתה צריך להיות בקבוצה נבחרת של בודקים). ובכן, רציתי הלאה ולא התחשק לי להוציא מאות דולרים עבור מערכת קיימת של צד שלישי.
אז, כמו משתמש טוב להוראה, החלטתי להכין לבד !!!
עשיתי קצת מחקר ומצאתי כמה מערכות מסחריות טובות שאוכל לבסס את שלי. מצאתי כמה הוראות טובות שיעזרו בכמה מהמושגים של חיישן או פטל PI. אפילו מצאתי את האתר הזה, שהוא עפר שכר, הם קרעו מערכת Maplin קיימת:
www.philpot.me/weatherinsider.html
מהר קדימה כחודש ויש לי מערכת עבודה בסיסית. זוהי מערכת מזג אוויר מלאה של Raspberry Pi עם רק חומרת הבסיס של Raspberry Pi, מצלמה וכמה חיישנים אנלוגיים ודיגיטליים שונים לביצוע המדידות שלנו. בלי לרכוש מדי-מדי מד או גשם, אנו מייצרים בעצמנו! להלן התכונות שלו:
- רושם מידע ל- RRD ו- CSV, כך שניתן לתפעל אותו או לייצא/לייבא אותו לפורמטים אחרים.
- משתמש בממשק ה- Weather Underground כדי לקבל מידע מגניב כמו שיא ושפל היסטורי, שלבי ירח וזריחה/שקיעה.
- משתמש במצלמת Raspberry Pi כדי לצלם תמונה אחת לדקה (לאחר מכן תוכל להשתמש בהן לביצוע זמן).
- בעל דפי אינטרנט המציגים את הנתונים לגבי התנאים הנוכחיים וחלקם היסטוריים (שעה אחרונה, יום, 7 ימים, חודש, שנה). נושא האתר משתנה עם הזמן ביום (4 אפשרויות: זריחה, שקיעה, יום ולילה).
כל התוכנות לרישום והצגת המידע נמצאות ב- Github, אפילו עשיתי כמה מעקב אחר באגים, וגם שם בקשות לתכונות:
github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…
הפרויקט הזה היה חוויית למידה מצוינת בשבילי, יצא לי לצלול באמת ליכולות ה- Raspberry Pi במיוחד עם ה- GPIO, וגם פגעתי בכמה נקודות כאב למידה. אני מקווה שאתה, הקורא, תוכל ללמוד מכמה ניסיונות ותלאות שלי.
שלב 1: חומרים
מכשירי חשמל:
- 9 מתגי קנים (8 לכיוון הרוח, 1 למד הגשם, אופציונלי 1 למהירות הרוח במקום חיישן אולם), השתמשתי בהם:
- חיישן אולם אחד (למהירות הרוח, נקרא מד -מד) -
- טמפרטורה (https://amzn.to/2RIHf6H)
- לחות (הרבה חיישני לחות מגיעים עם חיישן טמפרטורה), השתמשתי ב- DHT11:
- לחץ (ה- BMP הגיע עם חיישן טמפרטורה גם בו), השתמשתי ב- BMP180, https://www.adafruit.com/product/1603, מוצר זה הופסק כעת אך יש מקבילה ל- BMP280 (https://amzn.to/2E8nmhi)
- פוטורססיסטור (https://amzn.to/2seQFwd)
- שבב GPS או GPS USB (https://amzn.to/36tZZv3).
- 4 מגנטים חזקים (2 למד רוח, 1 לכיוון, 1 למד גשם), השתמשתי במגנטים של כדור הארץ הנדיר, מומלץ מאוד) (https://amzn.to/2LHBoKZ).
- קומץ נגדים מגוונים, יש לי את החבילה הזו שהוכיחה את עצמה מאוד שימושית לאורך זמן:
-
MCP3008 - להמרת כניסות אנלוגיות לדיגיטליות עבור ה- Raspberry Pi -
חוּמרָה
- Raspberry Pi - במקור השתמשתי ב- 2 עם מתאם אלחוטי, ועכשיו קיבלתי גם את ערכת 3+ B עם מתאם מתח. (https://amzn.to/2P76Mop)
- מצלמת פי
- מתאם מתח 5V מוצק (התברר שזה מעצבן עד כאב, בסופו של דבר קיבלתי את Adafruit, אחרת המצלמה שואבת יותר מדי מיץ ויכולה לתלות את הפי, היא כאן: https://www.adafruit.com/products /501)
חומרים:
- 2 מיסבי דחיפה (או מיסבי סקייטבורד או גלגיליות) יעבדו גם הם, קיבלתי אלה באמזון:
- 2 מארזים עמידים למים (השתמשתי במארז חשמלי מחנות הקופסאות הגדולות המקומיות), לא משנה הרבה, רק צריך למצוא מארז בגודל טוב שיהיה לו מספיק מקום ולהגן על הכל).
- כמה מכסי צינור וסיום PVC (גדלים שונים).
- סוגרי הרכבה מ- PVC
- כמה דפי פרספקס דקים (שום דבר מפואר מדי).
- עמידות מפלסטיק
- ברגי מיני (השתמשתי בברגים ואומים מס '4).
- 2 קישוט עץ חג המולד מפלסטיק - המשמש למד הרוח, קיבלתי את שלי בלובי התחביב המקומי.
- דיבל קטן
- חתיכת דיקט קטנה.
כלים:
- דרמל
- אקדח דבק
- מלחם
- מולטימטר
- תרגיל
שלב 2: מארז ראשי - פי, GPS, מצלמה, אור
המארז הראשי מכיל את ה- PI, המצלמה, ה- GPS וחיישן האור. הוא נועד להיות עמיד למים מכיוון שהוא מכיל את כל המרכיבים הקריטיים, המדידות נלקחות מהמארז המרוחק ושאחד נועד להיות חשוף/פתוח לאלמנטים.
שלבים:
בחר מארז, השתמשתי בקופסת חיבור חשמלית, ארגזי פרויקטים שונים ומארזים עמידים למים יעבדו באותה מידה. נקודת המפתח היא שיש לו מספיק מקום להכיל הכל.
המארז שלי מכיל:
- פטל הפטל (בהתנגדות) - זקוק לשבב WIFI, לא רוצה להריץ Cat5e לחצר האחורית!
- המצלמה (גם במעמדים)
- שבב ה- GPS, המחובר באמצעות USB (באמצעות כבל FTDI sparkfun: https://www.sparkfun.com/products/9718) - ה- GPS מספק קו רוחב ואורך, וזה נחמד, אך חשוב מכך, אני יכול לקבל זמן מדויק מ- את ה- GPS!
- שני שקעי Ethernet/cat 5 לחיבור המתחם הראשי למארז השני שמכיל את החיישנים האחרים. זו הייתה רק דרך נוחה להעביר כבלים בין שתי הקופסאות, יש לי בערך 12 חוטים ושני cat5 מספקים 16 חיבורים אפשריים, כך שיש לי מקום להרחיב/לשנות דברים.
יש חלון בחזית המארז שלי למראה המצלמה. המקרה עם חלון זה מגן על המצלמה, אך היו לי בעיות שבהן האדום המוביל על המצלמה (כאשר הוא מצלם) משקף את הפרספקס ומופיע בתמונה. השתמשתי בקלטת שחורה כדי להקל על זה ולנסות ולחסום אותה (ועוד נוריות LED מה- Pi ו- GPS), אבל זה עדיין לא 100%.
שלב 3: 'מארז מרחוק' לטמפרטורה, לחות, לחץ
כאן שמרתי את חיישני הטמפרטורה, הלחות והלחץ וכן את "חיבורי החיבור" למד הגשם, כיוון הרוח וחיישני מהירות הרוח.
הכל פשוט מאוד, פינים כאן מתחברים באמצעות כבלי Ethernet לפינים הנדרשים ב- Raspberry Pi.
ניסיתי להשתמש בחיישנים דיגיטליים היכן שאוכל ולאחר מכן כל אנלוגי נוסף ל- MCP 3008 הדרוש עד 8 אנלוגים שהספיקו לצרכי, אך נותנים מקום לשיפור / הרחבה.
מארז זה פתוח לאוויר (הוא חייב להיות עבור טמפרטורה, לחות ולחץ מדויקים). החורים התחתונים צצו החוצה, אז נתתי לחלק מהמעגלים תרסיס של תרסיס ציפוי קונפורמלי של סיליקון (אתה יכול להשיג אותו באינטרנט או מקום כמו פריי'ס אלקטרוניקה). אני מקווה שהיא אמורה להגן על המתכת מפני כל רטיבות, אם כי עליך להיזהר ולא להשתמש בה בחלק מהחיישנים.
החלק העליון של המארז הוא גם המקום שבו מתאים חיישן מהירות הרוח. זה היה זריקה, יכולתי לשים את מהירות הרוח או כיוון הרוח למעלה, לא ראיתי יתרונות גדולים של אחד על השני. בסך הכל אתה רוצה ששני החיישנים (רוח רוח ומהירות) גבוהים מספיק במקום שבו בניינים, גדרות, מכשולים אינם מפריעים למדידות.
שלב 4: מד גשם
בעיקרון עקבתי אחר ההוראות האלה כדי ליצור את המדד בפועל:
www.instructables.com/id/Arduino-Weather-St…
הכנתי את זה מפרספקס כדי שאוכל לראות מה קורה וחשבתי שזה יהיה מגניב. בסך הכל הפרספקס עבד בסדר, אבל בשילוב עם Gluegun, איטום גומי וחיתוך וקידוח כללי הוא לא נשאר נראה כל כך בתולי, אפילו עם הסרט המגן.
נקודות מפתח:
- החיישן הוא מתג קנים פשוט ומגנט המטופל כמו לחיצת כפתור בקוד RaspberryPi, אני פשוט סופר דליים לאורך זמן ואז מבצע את ההמרה מאוחר יותר ל"סנטימטרים של גשם ".
- הפוך אותו גדול מספיק בכדי להכיל מספיק מים כדי להטות, אך לא עד כדי כך שהוא צריך הרבה כדי להטות. את המעבר הראשון שלי הפכתי כל מגש לא מספיק גדול כדי שהוא יתמלא ויתחיל להתנקז מעבר לקצה לפני שהוא יתהפך.
- גיליתי גם שמים שאריות יכולות להוסיף שגיאה מסוימת למדידה. כלומר, לייבש לגמרי זה לקח X טיפות למלא צד ולהטות אותו, לאחר שהרטב לקח טיפות Y (שזה פחות מ- X) כדי למלא ולהטות. לא כמות עצומה אבל נכנסה להשפעה כאשר מנסים לכייל ולקבל מדידה טובה של "עומס 1 שווה לכמה".
- איזון, אתה יכול לרמות על ידי הוספת דבק דבק לקצוות התחתונות אם צד אחד כבד בהרבה מהצד השני, אבל אתה צריך אותו קרוב ומאוזן ככל שתוכל.
- אתה יכול לראות בתמונה אני מקימה אסדת בדיקה קטנה בעזרת כמה ספוגים ומחזיק עץ לבדיקה ואיזון נכון לפני ההתקנה.
שלב 5: כיוון הרוח
זו הייתה שבבת מזג אוויר פשוטה. ביססתי את האלקטרוניקה ממערכת Maplin:
www.philpot.me/weatherinsider.html
נקודות מפתח:
זהו חיישן אנלוגי. שמונה מתגי הקנים בשילוב נגדים שונים מחלקים את הפלט לחתיכות כך שאוכל לזהות באיזה קואורדינטות נמצא החיישן לפי הערך. (הרעיון מוסבר במדריך זה:
- לאחר הברגתם של חלק משבשי מזג האוויר עליכם לכייל אותו כך ש"כיוון זה הוא מה שמצביע צפונה ".
- עשיתי אסדת בדיקה עם עץ כדי שאוכל להיכנס ולצאת נגדים בקלות שכיסו את כל טווח הערכים בשבילי, זה היה מאוד מועיל!
- השתמשתי במסב דחף, זה היה בסדר, אני בטוח שסקייטבורד רגיל או מיסב גליל סקייט היה בסדר לא פחות.
שלב 6: מהירות הרוח
את זה פניתי שוב לקהילת ההוראה ומצאתי ועקבתי אחר ההנחיות:
www.instructables.com/id/Data-Logging-Anemo…
נקודות מפתח:
- אתה יכול להשתמש בחיישן האולם או לעבור גם לחיישן קנים. חיישן המסדרון הוא יותר חיישן אנלוגי, כך שאם אתה משתמש בו בצורה דיגיטלית, כמו לחיצה על כפתור, עליך לוודא שהקריאה/המתח גבוה מספיק כדי שהוא יפעל כמו לחיצת כפתור אמיתית, ולא מספיק.
- גודל הכוס הוא קריטי, כך אורך המקל! במקור השתמשתי בכדורי פינג פונג והם היו קטנים מדי. שמתי אותם גם על מקלות ארוכים שגם הם לא עבדו. התחלתי מאוד מתוסכל ואז נתקלתי בהנחיה, פטורלי עשה עבודה מצוינת בהסבר וזה עזר לי כשהעיצוב המקורי שלי לא עבד טוב.
שלב 7: תוכנה
תוכנה כתובה בפייתון לרישום הנתונים מהחיישנים. השתמשתי בכמה ספריות אחרות של Git מ- Adafruit ואחרות בכדי לקבל את המידע מהחיישנים ו- GPS. יש גם כמה עבודות cron שמושכות גם חלק מהמידע של ה- API. רובו מוסבר/מתואר בתיעוד Git בכתובת docs/install_notes.txt
תוכנת האינטרנט נמצאת ב- PHP כדי להציג אותה בדף האינטרנט תוך ניצול YAML עבור קבצי התצורה וכמובן הכלי RRD לאחסון ותרשים הנתונים.
היא משתמשת בממשק ה- Weather Underground API בכדי לקבל כמה מהנתונים המעניינים שחיישנים לא יכולים למשוך: הקלטת היי -ו -שפל, שלב הירח, זמני שקיעה וזריחה, יש גם זרמים זמינים ב- API שלהם, שלדעתי היה ממש מסודר, אבל אני גר באוסטין טקסס המרוחק מאוד מהמים.
כל זה זמין ב- Github ומתוחזק באופן פעיל ונמצא בשימוש כרגע כאשר אני מעדן ומכייל את המערכת שלי, כך שתוכל לשלוח גם בקשות תכונות ודוחות באגים.
התוכנה עוברת שינוי נושא בהתאם לשעות היום, ישנם 4 שלבים. אם הזמן הנוכחי הוא + או - שעתיים מזריחת השמש או השקיעה, תקבל את נושאי הזריחה והשקיעה בהתאמה (כרגע רק רקע אחר, כנראה שאעשה צבעי גופן/גבול שונים בעתיד). כמו כן מחוץ לטווחים אלה נותן נושא יום או לילה.
תודה שקראתם, אם תרצו לראות יותר תמונות וסרטונים של הפרויקטים שלי מאשר לבדוק את אינסטגרם וערוץ היוטיוב שלי.
פרס שלישי בתחרות יום ה- Pi/e