Labor ‚Wetterstation‘

In diesem Artikel wird beschrieben, wie Sie eine netzwerkfähige Wetterstation erstellen, die zur Überwachung von Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck im Labor verwendet werden kann.

Anwendungsbeispiel

Bei der Durchführung von Experimenten am rotierenden Drehtisch im GFD-Labor ist es oft wünschenswert, den mechanischen Antrieb sehr klein zu halten, um in einem niedrigen Rossby-Zahlen-Regime zu arbeiten. Diese Experimente können durch unerwünschte auftriebsbedingte Strömungen erschwert werden, die manchmal auftreten können, wenn die Umgebungstemperatur im Labor um mehr als einige Grad Celsius schwankt. Da es wünschenswert sein kann, die beiden Effekte – auftriebsgetriebene Strömung und mechanisch angetriebene Strömung – zu isolieren, um eine „saubere“ Dateninterpretation zu erleichtern, protokollieren wir bei der Durchführung des Experiments die Zeitreihen von Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit in der Laboratmosphäre.

Übersicht

Ein Raspberry Pi Mini-PC – von seinen Machern als „kleiner und billiger Computer für Kinder“ bezeichnet – wird hier verwendet, um die Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und den Luftdruck im Labor zu protokollieren. Die Messungen werden von digitalen Sensoren gesammelt, die an den freiliegenden I2C-IO-Pins des RasPi angebracht sind. I2C ist ein für diese Anwendung geeigneter serieller Zweidrahtbus, da er den einfachen Anschluss mehrerer externer Geräte ermöglicht. Die für dieses Projekt gekauften Sensoren werden vormontiert auf Breakout-Boards geliefert, die mit der erforderlichen Schaltung vorverdrahtet sind. Die Daten können über ein drahtloses LAN mit einem WLAN-Dongle, der an den USB-Bus des RasPi angeschlossen ist, ferngesteuert werden. Die Datenerfassung und Datenspeicherung auf dem Server erfolgt über ein in der Programmiersprache Python geschriebenes Skript.

Materialien

Computer

• (1) Raspberry Pi Mini-PC

Sensoren

• (1) Sparkfun Barometer Breakout Board mit Bosch BMP085 Sensor
• (1) Sparkfun Humidity and Temperature Breakout Board mit Honeywell HIH6130 Sensor

Mechanisch

Der Prototyp der Wetterstation wurde auf einem Steckbrett zusammengebaut.

Hardware

Der RasPi muss so konfiguriert werden, dass er den Zugriff auf die SMBus/I2C-Geräte erlaubt, um mit den Sensoren zu kommunizieren. Der einfachste Weg, um loszulegen, besteht darin, mit Occidentalisdistro von Adafruit zu beginnen. Es ist vorkonfiguriert, um die zur Unterstützung von I2C erforderliche Hardware zu aktivieren. Die meisten Informationen zum Einrichten des RasPi finden Sie auf der Website der Raspberry Pi Foundation und zahlreichen anderen Online-Ressourcen. Wir haben auch eine Liste mit Anpassungen sowie einige allgemeine Tipps zusammengestellt, die den Bereitstellungsprozess eines Raspberry Pi beschleunigen könnten.

Software

Diese Beispiele hängen von unserer hauseigenen Bibliothek WeatherStation.py ab, die von der Drittanbieterbibliothek Adafruit_BMP085.py abhängt, die wiederum von Adafruit_I2C.py abhängt. Wir haben eine aktuelle (Stand 26.08.2013) gfdi/gfdiPiTools-Kopie von jedem davon bereitgestellt, aber Sie möchten vielleicht die neuesten Versionen finden und erhalten.

Sie können gfdiPitools und die Beispielskripte einfach mit git klonen.

 Git-Klon https://github.com/gfdi/gfdiPiTools.git

Weitere Informationen: Labor „Wetterstation“