Raspberry Pi Solar Weather Station: 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Նախորդ երկու նախագծերիս ՝ Compact Camera- ի և Portable Games Console- ի ավարտից հետո, ես նոր մարտահրավեր գտա: Բնական առաջընթացը բացօթյա հեռավոր համակարգ էր…

Ես ուզում էի կառուցել Raspberry Pi եղանակային կայանը, որը կկարողանար ինքն իրեն պահել ցանցից և արդյունքները ինձ ուղարկել անլար կապի միջոցով, ցանկացած վայրից: Այս նախագիծը իսկապես ունեցել է իր մարտահրավերները, բայց բարեբախտաբար, Raspberry Pi- ի սնուցումը հիմնական մարտահրավերներից մեկն է, որը հեշտացվել է ՝ օգտագործելով PiJuice- ը որպես էներգիայի մատակարարում ՝ արևի լրացուցիչ օժանդակությամբ (լրիվ մեր հեղափոխական PiAnywhere տեխնոլոգիայով. հանեք ձեր Pi- ն ցանցից):

Իմ սկզբնական միտքն էր օգտագործել ֆանտաստիկ AirPi մոդուլը `ընթերցումներ կատարելու համար: Այնուամենայնիվ, սա ուներ երկու հիմնական թերություն. արդյունքները վերբեռնելու համար այն պահանջում է ուղղակի ինտերնետային կապ և այն պետք է ուղղակիորեն միացված լինի PiI- ի GPIO- ին, ինչը նշանակում է, որ այն չի կարող ենթարկվել օդին ՝ առանց նաև Raspberry Pi- ի բացահայտման (իդեալական չէ, եթե մենք ուզում ենք, որ այս եղանակային կայանը տևել ցանկացած երկար ժամանակ):

Լուծումը… կառուցեք իմ սեփական զգայարանային մոդուլը: Օգտագործելով AirPi- ի մեծ մասը ոգեշնչման համար, ես կարողացա հավաքել մի շատ պարզ նախատիպ `օգտագործելով արդեն իսկ ունեցած մի քանի սենսորներ. ջերմաստիճանը, խոնավությունը, լույսի մակարդակը և ընդհանուր գազերը: Եվ այս ամենի առավելությունն այն է, որ ցանկացած պահի ավելի հեշտ է ավելացնել ավելի շատ տվիչներ:

Ես որոշեցի Raspberry Pi a+ օգտագործել հիմնականում էներգիայի ցածր սպառման պատճառով: Արդյունքները ինձ ուղարկելու համար ես օգտագործեցի EFCom Pro GPRS/GSM մոդուլը, որը կարող է ուղարկել տեքստը անմիջապես իմ բջջային հեռախոսին `արդյունքներով: Բավականին կոկիկ չէ՞:

Ուրախ եմ, որ ցանկացած գաղափար ունեք արևային կամ դյուրակիր այլ մեծ նախագծերի վերաբերյալ: Տեղեկացրեք ինձ մեկնաբանություններում և ամեն ինչ կանեմ, որպեսզի ստեղծեմ ձեռնարկ:

Քայլ 1: Մասեր

1 x PiJuice + արևային վահանակ (ամբողջական մեր հեղափոխական PiAnywhere տեխնոլոգիայով. Ձեր Pi- ն ցանցից հանելու լավագույն միջոցը):

1 x Ազնվամորի Pi a+

1 x EFCom Pro GPRS/GSM մոդուլ

1 x SIM քարտ

1 x Հացի տախտակ

Նախատախտակ

1 x MCP3008 ADC

1 x LDR

1 x LM35 (ջերմաստիճանի տվիչ)

1 x DHT22 (խոնավության տվիչ)

1 x TGS2600 Ընդհանուր օդի որակի տվիչ

1 x 2.2 KΩ դիմադրություն

1 x 22 KΩ դիմադրություն

1 x 10 KΩ դիմադրություն

10 x Իգական - իգական ցատկող լարեր

Մեկ չափիչ մետաղալարերի տեսականի

1 x Մեկ բացօթյա միացման տուփ

1 x Կրկնակի բացօթյա միացման տուփ

1 x Անջրանցիկ մալուխի միակցիչ

2 x 20 մմ կիսակույր կաբելային Grommets

Քայլ 2: Sգացողության միացում

Այս նախագծում կան բավականին տարբեր տարրեր, ուստի ավելի լավ է ամեն ինչ անել քայլ առ քայլ: Նախ, ես կքննարկեմ, թե ինչպես միացնել զգայարանների միացումը:

Լավ գաղափար է, որ սա առաջին հերթին կառուցվի հացի տախտակի վրա, եթե որևէ սխալ թույլ տաք, ես ներառել եմ սխեմայի դիագրամ և քայլ առ քայլ նկարներ, որոնց պետք է անդրադառնալ:

1. Առաջին բաղադրիչը, որը պետք է լարված լինի, սա MCP3008 անալոգային թվային փոխարկիչն է: Սա կարող է տևել մինչև 8 անալոգային մուտք և հաղորդվում է Raspberry Pi- ի հետ SPI- ի միջոցով: Չիպը դեմքով դեպի վերև, իսկ կիսաշրջանը կտրված է ձեզանից ամենահեռու ծայրով, աջ կողմում կապում են բոլորը Raspberry Pi- ին: Միացրեք դրանք, ինչպես ցույց է տրված: Եթե ցանկանում եք մի փոքր ավելին իմանալ այն մասին, թե ինչպես է չիպը գործում, ահա MCP3008- ի և SPI արձանագրության հիանալի ուղեցույց:
2. Ձախ կողմում տեղադրված են 8 անալոգային մուտքերը, որոնք համարակալված են 0-7 վերևից ներքև: Մենք կօգտագործենք միայն առաջին 3 -ը (CH0, CH1, CH2), LDR- ի համար, գազի ընդհանուր տվիչը (TGS2600) և ջերմաստիճանի տվիչը (LM35): Նախ միացրեք LDR- ը, ինչպես ցույց է տրված դիագրամում: Մի կողմը գետնին, իսկ մյուսը մինչև 3.3V ՝ 2.2KΩ դիմադրության և CH0- ի միջոցով:
3. Հաջորդը, միացրեք «ընդհանուր գազի սենսորը»: Այս գազի սենսորը օգտագործվում է օդի աղտոտիչների հայտնաբերման համար, ինչպիսիք են ջրածինը և ածխածնի օքսիդը: Ես դեռ չեմ մշակել, թե ինչպես ստանալ կոնկրետ կոնցենտրացիաներ, ուստի առայժմ այս սենսորից ստացված արդյունքը հիմնական տոկոսային մակարդակն է, որտեղ 100% -ը լիովին հագեցած է: Սենսորը դեմքով դեպի վեր (ներքևի կապում), փոքր ծայրից անմիջապես աջ գտնվող քորոցը 1 -ին փինն է, այնուհետև թվերը ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ ավելանում են քորոցի շուրջը: Այսպիսով, 1 -ին և 2 -րդ կապերը միանում են 5 Վ -ին, 3 -րդը ՝ CH1- ին և գետնին ՝ 22KΩ ռեզիստորի միջոցով, իսկ pin4- ը միանում է ուղիղ գետնին:
4. Միացման վերջին անալոգային սենսորը LM35 ջերմաստիճանի տվիչն է: Սա ունի 3 կապում: Վերցրեք սենսորը, որպեսզի հարթ կողմը ձեզ ամենամոտ լինի, ձախից ամենափոքրիկ քորոցը միանում է ուղիղ 5 Վ -ի (գծապատկերում նշված չէ, վատ է), կենտրոնական քորոցը միանում է CH2- ին, իսկ աջը ՝ ուղիղ գետնին: Հեշտ!
5. Միացման վերջին բաղադրիչը DHT22 խոնավության տվիչն է: Սա թվային սենսոր է, այնպես որ կարելի է միացնել անմիջապես Raspberry Pi- ին: Վերցրեք տվիչը դեպի ձեր կողմը դրված ցանցը և ներքևի չորս կապում: Կապերը պատվիրվում են ձախից 1 -ից: Միացրեք 1 -ը 3.3 Վ -ին: Պին 2 -ը անցնում է GPIO4 և 3.3V 10KΩ ռեզիստորի միջոցով: 3 -րդ քորոցն անջատված թողեք, իսկ 4 -րդը ուղիղ գետնին:

Վերջ! Փորձնական սխեման կառուցված է: Հուսով եմ, որ ժամանակ կունենամ ավելի շատ բաղադրիչներ ավելացնել: Ես իսկապես կցանկանայի ավելացնել ճնշման տվիչ, քամու արագության տվիչ և կցանկանայի ավելի խելամիտ տվյալներ ստանալ գազի կոնցենտրացիայի վերաբերյալ:

Քայլ 3: GSM մոդուլ

Այժմ, երբ կառուցվել են զգայարանների սխեմաները, անհրաժեշտ է գտնել արդյունքների ստացման եղանակ: Ահա թե որտեղ է հայտնվում GSM մոդուլը: Մենք պատրաստվում ենք այն օգտագործել բջջային ցանցի միջոցով արդյունքները SMS- ով ուղարկելու համար ՝ օրական մեկ անգամ:

GSM մոդուլը շփվում է Raspberry Pi- ի հետ UART- ի միջոցով սերիայի միջոցով: Ահա մի քանի հիանալի տեղեկատվություն Raspberry Pi- ի հետ սերիական հաղորդակցության մասին: Pi- ի սերիական նավահանգստի վերահսկողությունը վերցնելու համար նախ պետք է որոշակի կազմաձևում կատարել:

Գործարկեք ձեր Raspberry Pi- ը ստանդարտ Raspbian պատկերով: Այժմ փոխեք «/boot/cmdline.txt» ֆայլը հետևյալից.

"dwc_otg.lpm_enable = 0 վահանակ = ttyAMA0, 115200 kgdboc = ttyAMA0, 115200 վահանակ = tty1 root =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 վերելակ = վերջնաժամկետ rootwait"

դեպի:

"dwc_otg.lpm_enable = 0 վահանակ = tty1 root =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 վերելակ = վերջնաժամկետ rootwait"

հեռացնելով տեքստի ընդգծված հատվածը:

Երկրորդ, դուք պետք է խմբագրեք «/etc/inittab» ֆայլը ՝ մեկնաբանելով երկրորդ տողը հետևյալ բաժնում.

#Spawn a getty Raspberry Pi սերիայի գծում T0: 23: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100"

Որպեսզի կարդա.

#Գարեգին արա Raspberry Pi սերիայի գծում#T0: 23: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

և վերագործարկեք Pi- ն: Այժմ սերիական նավահանգիստը պետք է ազատ լինի հաղորդակցվելու, ինչպես ցանկանում եք: It'sամանակն է միացնել GSM մոդուլը: Նայեք նախորդ քայլի միացման սխեմային և վերևի նկարներին `տեսնելու, թե ինչպես է դա արվում: Հիմնականում TX- ը միացված է RX- ին, իսկ RX- ը TX- ին: Raspberry Pi TX- ի և RX- ի վրա համապատասխանաբար GPIO 14 և 15 են:

Այժմ, հավանաբար, ցանկանում եք ստուգել, որ մոդուլն աշխատում է, ուստի եկեք փորձենք տեքստ ուղարկել: Դրա համար անհրաժեշտ է ներբեռնել Minicom- ը: Դա ծրագիր է, որը թույլ է տալիս գրել սերիական պորտին: Օգտագործել:

"sudo apt-get install minicom"

Տեղադրվելուց հետո minicom- ը կարող է բացվել հետևյալ հրամանով.

"minicom -b 9600 -o -D /dev /ttyAMA0"

9600-ը baud-rate- ն է և /dev /ttyAMA0- ը Pi- ի սերիական նավահանգստի անունն է: Սա կբացի տերմինալի էմուլատոր, որում ինչ էլ որ գրեք, կհայտնվի սերիական նավահանգստում, այսինքն ՝ կուղարկվի GSM մոդուլ:

Տեղադրեք ձեր լրացված SIM քարտը GSM մոդուլի մեջ և սեղմեք հոսանքի կոճակը: Դրանից հետո պետք է միանա կապույտ լուսարձակը: GSM մոդուլը օգտագործում է AT հրամանների հավաքածուն, ահա փաստաթղթերը, եթե իսկապես հետաքրքրված եք: Այժմ մենք ստուգում ենք, որ Raspberry Pi- ն հայտնաբերել է մոդուլը հետևյալ հրամանով.

«ԱՏ»

մոդուլն այնուհետև պետք է պատասխանի ՝

"ԼԱՎ"

Հիանալի! Այնուհետև մենք պետք է կազմաձևենք մոդուլը ՝ SMS ուղարկելու համար որպես տեքստ, այլ ոչ թե երկուական.

"AT+CMGF = 1"

կրկին պատասխանը պետք է լինի «OK»: Այժմ մենք գրում ենք SMS ուղարկելու հրամանը.

"AT+CMGS =" 44 ************* "", աստղերը փոխարինեք ձեր համարով:

Մոդեմը, որի պատասխանն է «>», որից հետո կարող եք գրել ձեզ հաղորդագրություն: Հաղորդագրություն ուղարկելու համար սեղմեք: Ահա և վերջ, և ինչ -որ բախտի համար դուք պարզապես տեքստ եք ստացել անմիջապես ձեր Raspberry Pi- ից:

Դե, հիմա, երբ մենք գիտենք, որ GSM մոդուլն աշխատում է, կարող եք փակել minicom- ը. մենք դրա կարիքը չենք ունենա ծրագրի մնացած մասի համար:

Քայլ 4: Ներբեռնեք ծրագրակազմը և չորացրեք այն

Այս փուլում ամեն ինչ պետք է լարված լինի և պատրաստ լինի չոր վազքի համար փորձարկելու համար: Ես գրել եմ բավականին պարզ Python ծրագիր, որը կարդալուց յուրաքանչյուր սենսորից կարդալը, իսկ հետո արդյունքները կուղարկի ձեր բջջային հեռախոսին: Ամբողջ ծրագիրը կարող եք ներբեռնել PiJuice Github էջից: Այժմ կարող է նաև լավ ժամանակ լինել PiJuice մոդուլով փորձարկելու համար: Այն պարզապես միանում է Raspberry Pi- ի GPIO- ին, Pi- ին միացված բոլոր լարերը ուղղակիորեն միանում են PiJuice- ի համապատասխան քորոցներին: Հեշտ, ինչպես Pi- ն: Կոդը ներբեռնելու համար օգտագործեք հրամանը.

«git clone

Սա ստեղծվել է օրական մեկ անգամ տվյալներ ուղարկելու համար: Փորձարկման նպատակով սա հիանալի չէ, այնպես որ գուցե ցանկանաք խմբագրել ծրագիրը: Դա հեշտությամբ է կատարվում; պարզապես բացեք ֆայլը; «sudo nano weatherstation.py»: Վերևի մոտ կա «սահմանել հետաձգում» բաժինը: Մեկնաբանեք «ուշացում = 86400» տողը և չմեկնաբանեք «ուշացում = 5»: Այժմ արդյունքները կուղարկվեն 5 վայրկյանը մեկ անգամ: Դուք նաև կցանկանաք փոխել ծրագիրը, որպեսզի այն պարունակի ձեր սեփական բջջային համարը: Գտեք այնտեղ, որտեղ գրված է «+44 **********» և աստղերը փոխարինեք ձեր սեփական համարով:

Theրագիրը գործարկելուց առաջ պարզապես անհրաժեշտ է ներբեռնել գրադարան DHT22 խոնավության տվիչը կարդալու համար.

«git clone

Իսկ գրադարանը պետք է տեղադրվի.

"cd Adafruit_Python_DHT"

«sudo apt-get թարմացում»

"sudo apt-get install build-essential python-dev"

"sudo python setup.py install"

Լավ, հիմա կարող եք փորձարկել ծրագիրը:

"sudo python weatherstation.py"

Քանի որ ծրագիրը գործում է, արդյունքները պետք է ուղարկվեն ձեր բջջային հեռախոսին, բայց նաև տպվեն տերմինալում յուրաքանչյուր 5 վայրկյանը մեկ:

Քայլ 5: Կառուցեք շրջանը:

Այժմ, երբ ամեն ինչ գործնականում աշխատում է, ժամանակն է կառուցել իրականը: Նկարները ցույց են տալիս ընդհանուր գաղափարը, թե ինչպես է ամբողջ միավորը տեղավորվում միասին: Կան երկու առանձին բնակարանային միավորներ. մեկը զգայարանային սխեմայի համար (որի մեջ կլինեն անցքեր, որոնք թույլ կտան օդը շրջանառել ներսում) և մեկը Raspberry Pi- ի, GPRS միավորի և PiJuice- ի համար (ամբողջովին անջրանցիկ) արևային վահանակը միացված կլինի հաշվիչ միավորին `ջրակայուն հանգույցով: Երկու ստորաբաժանումները կարող են հեշտությամբ անջատվել այնպես, որ կամ սենսորային պատյանները, կամ հաշվիչ պատյանները կարող են հեռացվել ՝ առանց ամբողջ միավորը քանդելու: Սա հիանալի է, եթե ցանկանում եք ավելացնել ավելի շատ տվիչներ, կամ եթե ձեզ անհրաժեշտ է ձեր Raspberry Pi կամ PiJuice մեկ այլ ծրագրի համար:

Երկու միացման տուփերից փոքրերի ներսում տեղավորվելու համար հարկավոր է կոտրել նախատախտակը: Սա այն վայրն է, որտեղ տեղակայված է զգայարանների միացումը: Theգացողության միացումն այժմ հացատախտակից տեղափոխվում է նախատախտակ: Այժմ դուք պետք է մի փոքր զոդում կատարեք: Համոզվեք, որ ձեզ հարմարավետ է զոդման անվտանգ օգտագործումը: Եթե վստահ չեք, ապա խնդրեք ինչ -որ մեկի օգնությունը, ով իրավասու զոդիչ է:

Շատ շնորհակալություն այստեղի լաբորատորիայում գտնվող Պատրիկին, ով ինձ փրկեց այս շրջանի իսկական հեշից: Նա հասցրեց մի քանի րոպեում միասին թակել այն: Եթե դուք, ինչպես և ես, ամենալավը չեք շինարարական սխեմաներում և չունեք Պատրիկի նման հանճար, որը պատրաստ է օգնել ձեզ, ապա դուք միշտ կարող եք միացումը թողնել սեղանի վրա, քանի դեռ այն տեղավորվում է ձեր էլեկտրական արկղում:.

Քայլ 6: Բնակարանային միավորների պատրաստում

Այս հատվածը իսկապես զվարճալի է դառնում: Դուք հավանաբար նկատել եք օղակները յուրաքանչյուր տուփի վրա: Սրանք նախագծված են նոկաուտի ենթարկվելու համար, որպեսզի արկղերը կարողանան դառնալ էլեկտրականության հանգույցներ: Մենք դրանք կօգտագործենք զգայական միավորի և հաշվիչ միավորի միջև, արևային վահանակին միանալու համար, ինչպես նաև որպես օդափոխություն զգայարանների համար `օդի շրջանառությունը թույլ տալու համար:

Սկզբում յուրաքանչյուր տուփի վրա բացեք մեկ անցք երկուսի միջև միացման համար, ինչպես երևում է նկարներում: Փոսերը թակելը կարող է դժվար լինել կոկիկ անել, բայց կոպիտ եզրը նշանակություն չունի: Ես գտա, որ ամենալավ մեթոդը պտուտակահան օգտագործելն է `յուրաքանչյուր անցքի շուրջը ծակող օղակը ծակելու համար, այնուհետև այն պոկելով ներկի թիթեղյա կափարիչի պես: Անջրանցիկ մալուխի միակցիչն այնուհետև օգտագործվում է երկու տուփերը միացնելու համար:

Այնուհետև անհրաժեշտ կլինի արևային վահանակի լարերի հաշվիչ պատյանում մեկ այլ անցք կատարել: Այս անցքն այնուհետև խցանվում է ձեր կիսակույր կաբելային մալուխներից մեկով: Նախքան գորգը տեղադրեք դրա մեջ, անցք կատարեք, որպեսզի մալուխն անցնի: Սա պետք է լինի հնարավորինս փոքր ՝ այն անջրանցիկ պահելու համար, այնուհետև միկրո USB մի ծայրը մղեք անցքի միջով (սա այն վերջն է, որը միանում է PiJuice- ին):

Ի վերջո, անհրաժեշտ է լրացուցիչ անցք կատարել զգայական սարքում, որպեսզի օդը ներս և դուրս գա: Ես որոշեցի գնալ ամբողջովին երկու տուփերի միջև հանգույցի դիմաց: Հնարավոր է, որ անհրաժեշտ լինի երկրորդ անցք ավելացնել: Կարծում եմ, որ մենք որոշ ժամանակ հետո կիմանանք եղանակային կայանի օգտագործումից հետո:

Քայլ 7. Եղանակի կայանի մոնտաժում և ավարտում

Rightիշտ է, գրեթե այնտեղ: Վերջնական փուլը ամեն ինչ լարելն է:

Սկսած հաշվողական միավորից: Այս տուփում մենք ունենք Raspberry Pi, The PiJuice, որը միանում է Raspberry Pi GPIO- ին և GSM մոդուլին, որը PiJuice- ի GPIO- ի ճեղքմանը միանում է իգական և իգական jumper լարերի միջոցով: Գեղեցիկ և հարմարավետ: Այս փուլում ես, հավանաբար, խորհուրդ կտայի արևային վահանակի USB մալուխի մուտքի կետի շուրջ ինչ -որ սելեկտոր տեղադրել: Հավանաբար ինչ -որ տեսակի խեժ կամ սոսինձ կաշխատի:

Այնուհետև անցեք զգայական միավորի վրա: Լուսանկարում ՝ վերևից ներքև, լարերն են. մոխրագույն, սպիտակ, մանուշակագույն և կապույտ են SPI տվյալների գծերը, սևը հիմնավորված է, նարնջագույնը ՝ 3,3 Վ, կարմիրը ՝ 5 Վ, իսկ կանաչը ՝ GPIO 4: Դրանք միացնելու համար անհրաժեշտ է գտնել թռիչքային լարեր, այնուհետև դրանք սնուցել անջրանցիկ մալուխի միջոցով: միակցիչ, ինչպես երևում է լուսանկարներում: Այնուհետև յուրաքանչյուր մետաղալար կարող է միացվել համապատասխան GPIO- ին և միակցիչը կարող է խստացվել: Այս փուլում հեշտ է տեսնել, թե ինչպես կարելի է կատարելագործել դիզայնը. LDR- ն չի ենթարկվի մեծ լույսի (թեև դեռ կարող է օգտակար լինել հարաբերական արժեքները իմանալու համար, և լրացուցիչ անցք բացելը կարող է օգնել), ես կարծում եմ, որ ավելի լավ կլինի օգտագործել նույն չափը, ինչ հաշվողական միավորը: տուփ նաև զգայարանների համար, ապա ավելի հեշտ կլիներ տպատախտակը տեղավորել տուփի մեջ, և տեղ կունենար խաղալու տարբեր պայմանավորվածություններով:

Ես հիմա դրեցի այգում, ինչպես տեսնում եք լուսանկարներում: Հուսով եմ, որ առաջիկա օրերին ես կկարողանամ նաև որոշ արդյունքներ տեղադրել: Եվ ինչպես արդեն ասացի, եթե ինչ -որ գաղափարներ ունեք ինչ -որ հիանալի նախագծերի համար, տեղեկացրեք ինձ: