Wetterstation basierend auf Raspberry Pi

Dies ist ein einfaches Projekt für eine Wetterstation.

Zunächst werden Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit angezeigt. Der nächste Schritt besteht darin, die Windrichtung und danach die Windgeschwindigkeit zu messen.

Basis des Projekts ist ein Raspberry PI A+, der aufgrund seines geringen Verbrauchs ausgewählt wurde, da die Idee darin bestand, die Wetterstation mit Solarstrom zu betreiben.

Das Betriebssystem ist eine Raspbian-Distribution mit einigen standardmäßigen Python-Bibliotheken.

Das Hauptprogramm wurde in Python geschrieben.

Die Wetterstation lädt alle 2 Minuten alle Daten auf www.wunderground.com hoch.

Schritt 1:Hardwarebeschreibung

Für den Abschluss des Projekts benötigen wir Folgendes:

Raspberry Pi A+ (Es ist möglich, jedes Modell zu verwenden)

Temperatur-/Drucksensor Bosch BMP180

Temperatur-/Feuchtigkeitssensor HTU21D

Drahtloser Adapter

SD-Karte

10W Solarpanel

7,2 Ah 12V Batterie

Generisches 12V Solarregler/Ladegerät

5V-Regler 7805

Bits and Moors benötigt

Schritt 2:Einrichten der Grundlagen

Ich werde keine Zeit damit verschwenden, zu erklären, wie man Raspbian auf einem Rpi installiert. Ich gehe davon aus, dass jeder, der dieses Projekt bauen möchte, in diesen Angelegenheiten kompetent genug ist.

Wie auch immer, der Link für die Distributionen ist http://www.raspberrypi.org/downloads/

Da ich ein paar Rpi besitze, habe ich bereits ein SD-Image mit drahtloser Konnektivität bereit, also war es nur eine Frage, es auf eine neue Karte umzuschreiben.

Wenn Sie kein solches „Backup“ haben, ist es wahrscheinlich besser für Sie, ein B+ oder ein anderes Modell mit Ethernet zu verwenden und alles mit einem der vielen verfügbaren Tutorials einzurichten.

Ein gutes Tutorial zum Einrichten von Rpi ist http://www.raspberrypi.org/help/quick-start-guide/

Eine gute für Wireless ist http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless/

Wenn alles gut gelaufen ist, sollten Sie jetzt ein Rpi mit drahtlosem Internetzugang haben.

Sie müssen Ihr Rpi immer noch bereit haben, um das I2C-Protokoll zu verwenden.

Eine gute ist https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Schritt 3:Andere Software einrichten

Nachdem Sie Ihr Rpi eingerichtet haben, benötigen wir einige Software, um die verwendeten Sensoren auslesen zu können.

Ich habe alles mit Rpi "Headless" und mit der Befehlszeile gemacht

Ich habe die Adafruit-Bibliothek für den BMP180 verwendet, folge einfach dem Link, um sie zu installieren

https://learn.adafruit.com/using-the-bmp085-with-raspberry-pi/using-the-adafruit-bmp085-python-library

Wir benötigen auch die Piggio-Bibliothek zum Auslesen des Feuchtigkeitssensors. Sie können herunterladen von

http://abyz.co.uk/rpi/piggio/download.html und befolgen Sie die Installationsanweisungen

Danach müssen Sie sicherstellen, dass bei jedem Neustart des Rpi auch Piggio geladen wird. Ich habe dies getan, indem ich die folgende Zeile zu /etc/rc.local hinzugefügt habe

Sudo Pigpiod

In meinem Fall reicht das aber das hängt davon ab wo du pigpio installiert hast. Wenn Sie auf Probleme stoßen, geben Sie einfach den gesamten Pfad für die Datei ein und Sie sollten in Ordnung sein.

Die vorgestellten Tutorials sind ziemlich einfach, aber wenn Sie Hilfe benötigen, bin ich hier 😀

Schritt 4:Einrichten der Sensoren

Ich habe beide Sensoren von Ebay, da es einfacher (und billiger) ist, fertige kleine Platinen mit den bereits gelöteten Sensoren selbst zu machen. Wenn Sie bei Ebay nach BMP180 und HTU21D suchen, werden Sie sie mit Sicherheit finden.

Dies sind I2C-Sensoren, mit denen sehr einfach zu kommunizieren ist. Das I2C-Protokoll ermöglicht es Ihnen, mehrere Sensoren parallel zu verbinden und mit jedem von ihnen zu kommunizieren, da jeder eine eindeutige Adresse hat.

Ich habe beides mit etwas Geschick zusammengelötet, passend zu allen Signalen wie auf den Bildern zu sehen.

Die Sensoren benötigen +3.3V, GND, SDA und SCL Signale vom Rpi.

Sie können jede beliebige Verkabelung verwenden, aber ein 4-adriges Kabel (Telefonie) ist wahrscheinlich eine gute Idee.

Schritt 5:Hauptprogramm

Hauptprogramm ist temp-monitor.py

Sie sollten Python installiert haben, wenn nicht, folgen Sie einfach http://raspberry.io/wiki/how-to-get-python-on-your-raspberrypi/

Der erste Teil des Programms zeigt die benötigten Bibliotheken.

import Adafruit_BMP.BMP085 als BMP085
import smbus
import os
import sys
import getopt
import sqlite3
import mathe
import pigpio
Zeit importieren

Nach dem Programm haben wir 2 Funktionen, die die Luftfeuchtigkeit lesen. Read_temperature ist eine Funktion, die die Temperatur des HUT21D zur Kompensation bei der Berechnung der relativen Luftfeuchtigkeit liest. Es wird für die folgende Funktion read_humidity benötigt.

Es gibt einige Berechnungen in diesen Funktionen, aber dies alles entspricht dem Datenblatt der Sensoren. Nicht wichtige Sachen, aber du kannst sie immer überprüfen, wenn du magst

BMP180 http://www.vssec.vic.edu.au/media/41229/BMP180-datasheet.pdf

HTU21D http://www.meas-spec.com/downloads/HTU21D.pdf

Die Variable cmd ist dafür verantwortlich, die Daten mit curl an www.wundergroud.com zu senden. Diese Website bietet einige wirklich schöne Statistiken und Grafiken. Sie müssen ein Konto registrieren (kostenlos), um die Daten hochzuladen.

Danach haben Sie eine ID und ein Passwort, die Sie in der cmd-Variablen wie gezeigt ändern sollten

cmd =„curl“+“'http://weatherstation.wunderground.com/weatherstation/updateweatherstation.php?ID=&PASSWORD=&dateutc=now&tempf=“+str((temp*1.8)+32)+“&humidity=“+ str(round(Luftfeuchtigkeit,2))+”&baromin=”+str((Druck/100)*0.0295299)+”&action=updateraw”+”'”

Sie müssen dann erneut /etc/rc.local ändern und eine Zeile einfügen, damit das Programm beim Neustart des Rpi startet:

sudo python /usr/lib/cgi-bin/temp-monitor.py &

Das &-Symbol ist wichtig, da es Ihr Programm in den Speicher legt und die zu verwendende Befehlszeile freigibt.

AKTUALISIERUNG

Für Neugierige ist temp-monitor-online.py das aktuelle Programm, das ich verwende, mit Messwerten für Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Taupunkt, Windgeschwindigkeit und -richtung sowie UV und Sonneneinstrahlung.

Schritt 6:Aufbau des Solarpanels

Wenn Sie also alles geklärt haben und gut funktionieren, ist es an der Zeit, Ihre Wetterstation nach draußen zu stellen.

Ich habe mich entschieden, meinen Rpi mit einem solarbetriebenen System zu speisen, mit 3 3,5-W-Modulen, die bei Ebay gekauft wurden.

Die Module geben 6V aus, also 3 Module in Reihe liefern uns 18V, was der Standard für ein 12V-Solarsystem ist.

Sie können sie so anordnen, wie ich es getan habe, und Sie erhalten ein hübsches kleines Panel, auf dem das System ausgeführt werden kann.

Wahrscheinlich denken Sie, dass 10W und ein 7,2Ah-Akku für den Rpi etwas zu viel sind, aber da ich in Irland bin, rechne ich damit, ein paar Tage ohne Sonne zu laufen, also…

Für mehr Details:Wetterstation auf Basis von Raspberry Pi