Լրացրեք DIY Raspberry Pi եղանակային կայանը `ծրագրակազմով. 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Դեռ փետրվարի վերջին ես տեսա այս գրառումը Raspberry Pi կայքում:

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

Նրանք ստեղծել էին Raspberry Pi եղանակային կայաններ դպրոցների համար: Ես լիովին ուզում էի մեկը: Բայց այն ժամանակ (և ես հավատում եմ, որ դեռ սա գրելիս) դրանք հրապարակայնորեն մատչելի չեն (դուք պետք է լինեք փորձարկողների ընտրված խմբում): Դե, ես ուզում էի, և ես չունեի հարյուրավոր դոլարներ ծախսելու գոյություն ունեցող երրորդ կողմի համակարգի համար:

Այսպիսով, ինչպես լավ Instructable օգտվողը, ես որոշեցի ինքս պատրաստել !!!

Ես մի փոքր հետազոտություն կատարեցի և գտա որոշ լավ առևտրային համակարգեր, որոնցից կարող էի հիմնվել իմը: Ես գտա որոշ լավ հրահանգներ, որոնք կօգնեն սենսորային կամ ազնվամորու PI հասկացություններին: Ես նույնիսկ գտա այս կայքը, որը կեղտոտ էր, նրանք ստիպված էին քանդել գոյություն ունեցող Maplin համակարգը.

www.philpot.me/weatherinsider.html

Արագ առաջ շարժվեք մոտ մեկ ամիս, և ես ունեմ հիմնական աշխատանքային համակարգ: Սա ամբողջական Raspberry Pi եղանակային համակարգ է `Raspberry Pi- ի հիմնական սարքավորումներով, տեսախցիկով և անալոգային և թվային սենսորների տեսականիով` մեր չափումները կատարելու համար: Չենք գնում նախապես պատրաստված անեմոմետրեր կամ անձրևաչափեր, մենք ինքներս ենք պատրաստում: Ահա դրա առանձնահատկությունները.

• Տեղեկությունները գրանցում է RRD և CSV, այնպես որ դրանք կարող են շահարկվել կամ արտահանվել/ներմուծվել այլ ձևաչափերով:
• Օգտագործում է Եղանակի ստորգետնյա API- ն ՝ զով տեղեկություններ ստանալու համար, ինչպիսիք են պատմական բարձունքներն ու ցածրությունները, լուսնի փուլերը և արևածագը/մայրամուտը:
• Օգտագործում է Raspberry Pi տեսախցիկը ՝ րոպեում մեկ անգամ լուսանկարելու համար (այնուհետև դրանք կարող եք օգտագործել ժամանակի թռիչքներ կատարելու համար):
• Ունի վեբ էջեր, որոնք ցուցադրում են ընթացիկ պայմանների և որոշ պատմական տվյալների տվյալները (վերջին ժամ, օր, 7 օր, ամիս, տարի): Կայքի թեման փոխվում է օրվա ժամի հետ (4 տարբերակ ՝ արևածագ, մայրամուտ, օր ու գիշեր):

Տեղեկատվության գրանցման և ցուցադրման բոլոր ծրագրակազմը Github- ում է, ես նույնիսկ որոշ սխալների հետևում եմ կատարել, այնտեղ կան նաև գործառույթների պահանջներ.

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

Այս նախագիծը ինձ համար հիանալի ուսուցման փորձ էր, ես իսկապես սուզվեցի Raspberry Pi- ի հնարավորությունների մեջ, հատկապես GPIO- ի միջոցով, և ես հարվածեցի նաև ուսուցման որոշ ցավերի: Հուսով եմ, որ դուք, ընթերցողս, կարող եք դասեր քաղել իմ որոշ փորձություններից և նեղություններից:

Քայլ 1: Նյութեր

Էլեկտրոնիկա:

• 9 Եղեգի անջատիչ (8 քամու ուղղության համար, 1 անձրևաչափի համար, ըստ ցանկության ՝ 1 քամու արագության համար ՝ դահլիճի սենսորի փոխարեն), ես դրանք օգտագործել եմ ՝
• 1 սրահի տվիչ (քամու արագության համար, որը կոչվում է անեմոմետր) -
• Temերմաստիճանը (https://amzn.to/2RIHf6H)
• Խոնավություն (Խոնավության բազմաթիվ տվիչներ գալիս են peratերմաստիճանի տվիչով), ես օգտագործել եմ DHT11- ը ՝
• Pressնշում (BMP- ն նույնպես պարունակում էր ջերմաստիճանի տվիչ), ես օգտագործեցի BMP180- ը, https://www.adafruit.com/product/1603, այս ապրանքը այժմ դադարեցվել է, բայց BMP280- ի համարժեքը կա (https://amzn.to/2E8nmhi)
• Ֆոտոռեզիստոր (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS չիպ կամ USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3):
• 4 ուժեղ մագնիս (2 անեմոմետր, 1 ուղղություն, 1 անձրևաչափ), ես օգտագործեցի հազվագյուտ երկրային մագնիսներ, շատ խորհուրդ է տրվում) (https://amzn.to/2LHBoKZ):
• Մի բուռ տարբեր դիմադրողներ, ես ունեմ այս փաթեթը, որը ժամանակի ընթացքում չափազանց հարմար է դարձել.

• MCP3008 - Raspberry Pi- ի համար անալոգային թվային մուտքեր փոխարկելու համար -

Սարքավորումներ

• Ազնվամորու Pi - Ես ի սկզբանե օգտագործել եմ 2 -ը անլար ադապտեր ունեցող սարքով, այժմ ձեռք բերեք նաև 3 B+ հանդերձանքը ՝ հոսանքի ադապտերով: (https://amzn.to/2P76Mop)
• Pi տեսախցիկ
• Հզոր 5 Վ հզորության ադապտեր (սա ցավալիորեն նյարդայնացնող էր, ես ի վերջո ձեռք բերեցի Adafruit- ը, հակառակ դեպքում տեսախցիկը չափազանց շատ հյութ է քաշում և կարող է/կարող է կախել Pi- ն, այստեղ է ՝ https://www.adafruit.com/products /501)

Նյութեր:

• 2 Շարժիչային առանցքակալներ (կամ սքեյթբորդի կամ չմուշկներով առանցքակալները նույնպես կաշխատեն), ես դրանք ձեռք եմ բերել Amazon- ում ՝
• 2 Անջրանցիկ պատյաններ (ես օգտագործել եմ էլեկտրական պատյան տեղական մեծ արկղերի խանութից), մեծ նշանակություն չունի, պարզապես անհրաժեշտ է գտնել լավ չափի պատյան, որը կունենա բավարար տարածք և կպաշտպանի ամեն ինչ):
• Որոշ PVC խողովակների և վերջնական կափարիչներ (տարբեր չափերի):
• PVC ամրացման փակագծեր
• Նիհար պլեքսիգլասի զույգ թերթեր (ոչ մի շքեղ բան):
• պլաստիկ բախումներ
• մինի պտուտակներ (ես օգտագործել եմ #4 պտուտակներ և ընկույզներ):
• 2 Պլաստիկ տոնածառի զարդ - օգտագործվում է անեմոմետրերի համար, ես իմը ստացել եմ տեղական Հոբբի լոբբիում:
• Փոքր dowel
• Նրբատախտակի փոքր կտոր:

Գործիքներ:

• Դրեմել
• Սոսինձ ատրճանակ
• Sոդման երկաթ
• Բազմաչափ
• Գայլիկոն

Քայլ 2. Հիմնական պարիսպ - Pi, GPS, տեսախցիկ, լույս

Հիմնական պարիսպը պարունակում է PI, Տեսախցիկ, GPS և լույսի ցուցիչ: Այն նախագծված է անջրանցիկ լինելու համար, քանի որ այն պարունակում է բոլոր կարևոր բաղադրիչները, չափումները կատարվում են հեռավոր պարիսպից և այն նախատեսված է տարրերի վրա բաց/բաց լինելու համար:

Քայլեր.

Ընտրեք պարիսպ, ես օգտագործեցի էլեկտրական միացման տուփ, տարբեր նախագծային տուփեր և անջրանցիկ պատյաններ նույնքան լավ կաշխատեն: Հիմնական բանը այն է, որ այն ունի բավականաչափ տարածք `ամեն ինչ պահելու համար:

Իմ պարիսպը պարունակում է.

• Ազնվամորու pi (կանգնած վիճակում) - WIFI չիպերի կարիք ունի, մի՛ ցանկացեք Cat5e- ն վազել տան բակ:
• Տեսախցիկ (նույնպես կանգնած է)
• GPS- ի չիպը, որը միացված է USB- ով (օգտագործելով sparkfun FTDI մալուխ ՝ https://www.sparkfun.com/products/9718) - GPS- ն ապահովում է լայնություն և երկայնություն, ինչը հաճելի է, բայց որ ամենակարևորն է, ես կարող եմ ճշգրիտ ժամանակ ստանալ GPS- ը!
• երկու ethernet/cat 5 խցիկ ՝ հիմնական պարիսպը մյուս սենսորները տեղադրող մյուս պատյանին միացնելու համար: Սա պարզապես երկու տուփերի միջև մալուխներ ունենալու հարմար միջոց էր, ես ունեմ մոտավորապես 12 լար, և երկու cat5- ն ապահովում են 16 հնարավոր միացում, ուստի ես տեղ ունեմ ընդլայնելու/փոխելու շուրջը:

Իմ պարիսպի առջևում կա պատուհան, որի միջոցով տեսախցիկը կարող է տեսնել: Այս պատուհանի պատյանը պաշտպանում է տեսախցիկը, բայց ես խնդիրներ ունեի, երբ տեսախցիկի կարմիր գույնը (երբ լուսանկարում է) արտացոլում է պլեքսիգլասը և հայտնվում լուսանկարում: Ես ինչ -որ սև ժապավեն օգտագործեցի դա մեղմելու համար և փորձեցի արգելափակել այն (և Pi- ից և GPS- ից այլ LED- ներ), բայց դա դեռ 100% չէ:

Քայլ 3 ՝ «Հեռավոր պարիսպ» ՝ ջերմաստիճանի, խոնավության, ճնշման համար

Այստեղ ես պահեցի peratերմաստիճանի, խոնավության և ճնշման սենսորները, ինչպես նաև անձրևաչափի, քամու ուղղության և քամու արագության տվիչների «կողպեքները»:

Ամեն ինչ շատ պարզ է, այստեղ կապումներն Ethernet մալուխների միջոցով միանում են Raspberry Pi- ի պահանջվող կապումներին:

Ես փորձեցի օգտագործել Թվային տվիչներ, որտեղ կարող էի, այնուհետև ցանկացած Անալոգ ավելացվեց MCP 3008 -ին: Այն տևում է մինչև 8 անալոգ, ինչը ավելի քան բավարար էր իմ կարիքների համար, բայց հնարավորություն է տալիս կատարելագործվելու / ընդլայնվելու:

Այս պարիսպը բաց է օդի համար (այն պետք է լինի ճշգրիտ ջերմաստիճանի, խոնավության և ճնշման համար): Ստորին անցքերը դուրս են եկել, այնպես որ ես մի քանի սխեմաներին տվեցի սիլիկոնե կոնֆորմալ ծածկույթով սփրեյ (կարող եք այն ձեռք բերել առցանց կամ այնպիսի վայրում, ինչպիսին է Fry's Electronics- ը): Հուսանք, որ այն պետք է մետաղը պաշտպանի ցանկացած խոնավությունից, չնայած որ պետք է զգույշ լինել և չօգտագործել որոշ սենսորների վրա:

Պարիսպի գագաթը նաև այն վայրն է, որտեղ տեղավորվում է քամու արագության տվիչը: Դա թռիչք էր, ես կարող էի քամու արագությունը կամ քամու ուղղությունը դնել վերևում, ես որևէ հիմնական առավելություն չէի տեսնում մյուսի նկատմամբ: Ընդհանուր առմամբ, դուք ցանկանում եք, որ երկու սենսորները (քամու արագությունը և արագությունը) բավական բարձր լինեն, որտեղ շենքերը, ցանկապատերը, խոչընդոտները չեն խանգարում չափումներին:

Քայլ 4: Անձրևաչափ

Ես հիմնականում հետևեցի այս հրահանգին ՝ իրական չափիչը կատարելու համար.

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

Ես սա պատրաստել եմ պլեքսիգլասից, որպեսզի տեսնեմ, թե ինչ է կատարվում և մտածեցի, որ դա զով կլինի: Ընդհանուր առմամբ, պլեքսիգլասը լավ էր աշխատում, բայց Gluegun- ի, ռետինե կնիքի և ընդհանուր կտրման և հորատման հետ զուգակցված, այն չի մնում այդքան անթերի, նույնիսկ պաշտպանիչ թաղանթով:

Հիմնական կետեր.

• Սենսորը պարզ եղեգի անջատիչ է և մագնիս, որը վերաբերվում է RaspberryPi կոդի կոճակի սեղմմանը:
• Դարձրեք այն բավականաչափ մեծ, որպեսզի բավականաչափ ջուր պահի հուշելու համար, բայց ոչ այնքան, որ այն շատ բան ունենա հուշելու համար: Իմ առաջին անցումը ես դարձրեցի յուրաքանչյուր սկուտեղ բավականաչափ ոչ մեծ, որպեսզի այն լցվի և սկսի ցամաքեցնել եզրից մինչև այն թեքվելը:
• Ես նաև պարզեցի, որ մնացորդային ջուրը կարող է որոշ սխալներ ավելացնել չափման մեջ: Այսինքն ՝ ամբողջովին չորացնելու համար X կաթիլներ պահանջվեցին մի կողմը լցնելու և այն հուշելու համար, թաց լինելուց հետո Y կաթիլները (ինչը X- ից փոքր է) լրացնելու և հուշելու համար պահանջվեցին: Ոչ հսկայական գումար, բայց ազդել է այն ժամանակ, երբ փորձում էին չափաբերել և ստանալ «1 բեռը հավասար է որքանի» լավ չափում:
• Հավասարակշռեք, կարող եք խաբել ՝ սոսինձի սոսինձ ավելացնելով ծայրերի տակ, եթե մի կողմը չափազանց ծանր է, քան մյուսը, բայց ձեզ դա անհրաժեշտ է հնարավորինս հավասարակշռվածին մոտ:
• Լուսանկարում դուք կարող եք տեսնել, որ ես մի փոքր փորձնական սարք եմ տեղադրել ՝ օգտագործելով որոշ սպունգներ և փայտի ամրակ ՝ տեղադրումից առաջ այն ստուգելու և հավասարակշռելու համար:

Քայլ 5: Քամու ուղղություն

Սա պարզ եղանակային սլաք էր: Ես էլեկտրոնիկան հիմնեցի Maplin համակարգից.

www.philpot.me/weatherinsider.html

Հիմնական կետեր.

Սա անալոգային սենսոր է: Եղեգի ութ անջատիչները, որոնք զուգորդվում են տարբեր դիմադրիչների հետ, ելքը բաժանում են կտորների, այնպես որ ես կարող եմ որոշել, թե որ կոորդինատում է սենսորը ըստ արժեքի: (Հայեցակարգը բացատրված է այս հրահանգով ՝

• Եղանակի սանդղակի հատվածը պտուտակելուց հետո դուք պետք է այն չափաբերեք այնպես, որ «այս ուղղությունն է հյուսիսը ցույց տալիս»:
• Ես փորձնական սարք պատրաստեցի փայտով, որպեսզի կարողանամ հեշտությամբ միացնել և դուրս բերել դիմադրողականները, որոնք ծածկում էին ինձ համար արժեքների ամբողջ տեսականին, ինչը շատ օգտակար էր:
• Ես օգտագործեցի մղիչ առանցքակալ, այն լավ աշխատեց, վստահ եմ, որ սովորական սքեյթբորդը կամ գլանափաթեթավոր կրողը նույնքան լավ կլիներ:

Քայլ 6: Քամու արագություն

Այս մեկը ես կրկին դիմեցի Ուսուցանելի համայնքին և գտա և հետևեցի այս ուսանելիին.

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

Հիմնական կետեր.

• Դուք կարող եք օգտագործել սրահի սենսորը կամ անցնել նաև եղեգի տվիչի: Դահլիճի սենսորը ավելի շատ անալոգային սենսոր է, այնպես որ, եթե այն օգտագործում եք թվային եղանակով, ինչպես կոճակը սեղմելը, ապա պետք է համոզվեք, որ ընթերցումը/լարումը բավականաչափ բարձր է, որպեսզի այն գործի ինչպես իսկական կոճակի սեղմման փոխարեն, այլ ոչ թե բավարար:.
• Գավաթի չափը որոշիչ է, այնպես էլ փայտի երկարությունը: Սկզբում ես օգտագործում էի պինգ -պոնգի գնդակներ, և դրանք չափազանց փոքր էին: Ես դրանք դրեցի նաև երկար ձողերի վրա, որոնք նույնպես չաշխատեցին: Ես շատ հիասթափվեցի և հետո հանդիպեցի այդ ուսանելիին: Պտորելլին հիանալի աշխատանք կատարեց բացատրելով, և դա ինձ օգնեց, երբ իմ սկզբնական դիզայնը նույնպես այդքան լավ չաշխատեց:

Քայլ 7:.րագրակազմ

Սենսորների տվյալները գրանցելու համար ծրագրաշարը գրված է Python- ում: Ես օգտագործեցի Adafruit- ի 3 -րդ կողմի Git գրադարաններ և ուրիշներ ՝ տվիչներից և GPS- ից տեղեկատվություն ստանալու համար: Կան նաև որոշ cron աշխատատեղեր, որոնք նույնպես քաշում են API- ի որոշ տեղեկություններ: Շատերը բացատրված/ուրվագծված են Git փաստաթղթերում ՝ docs/install_notes.txt

Վեբ ծրագրաշարը PHP- ով է ՝ այն ցուցադրելու համար վեբ էջում ՝ միաժամանակ օգտագործելով YAML- ը կազմաձևման ֆայլերի համար և, իհարկե, RRD գործիքը ՝ տվյալները պահելու և գծապատկերելու համար:

Այն օգտագործում է Եղանակի ստորգետնյա API- ն `որոշ հետաքրքիր տվյալներ ստանալու համար, որոնք սենսորները չեն կարող քաշել. Գրանցեք Hi's and Lows, Phase of Moon, Sunset and Sunrise times, կան նաև Tides հասանելի իրենց API- ում, որը ես կարծում էի, որ իսկապես կոկիկ էր, բայց ես ապրում եմ Austin TX- ում, որը շատ հեռու է ջրից:

Այս ամենը հասանելի է Github- ում և ակտիվորեն պահպանվում է և ներկայումս օգտագործվում է, երբ ես ավելի եմ կատարելագործում և չափաբերում իմ սեփական համակարգը, այնպես որ կարող եք նաև ներկայացնել գործառույթի հարցումներ և սխալի հաշվետվություններ:

Theրագրաշարը անցնում է թեմայի փոփոխությամբ ՝ կախված օրվա ժամից, կան 4 փուլ: Եթե ներկայիս ժամանակը + կամ - 2 ժամ է ՝ արևածագից կամ մայրամուտից, ապա համապատասխանաբար կստանաք արևածագի և մայրամուտի թեմաներ (այս պահին պարզապես այլ ֆոն, հավանաբար ապագայում կանեմ տառատեսակի/եզրագծի այլ գույներ): Նմանապես այդ միջակայքերից դուրս տալիս է օրվա կամ գիշերվա թեման:

Շնորհակալություն ընթերցման համար: Եթե ցանկանում եք տեսնել իմ նախագծերի ավելի շատ լուսանկարներ և տեսանյութեր, քան դիտել իմ Instagram- ը և YouTube ալիքը:

Երրորդ մրցանակ Pi/e Day մրցույթում