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如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”

發(fā)布時(shí)間:2017-12-01 來(lái)源:胡安 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】自動(dòng)氣象站可以實(shí)時(shí)探測(cè)氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、紫外線輻射等氣象信息,通過(guò)不同的傳感器采集地面氣象數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集完成后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一傳輸?shù)綒庀蠓?wù)器上,再經(jīng)氣象采集軟件處理各項(xiàng)數(shù)據(jù),最后通過(guò)專(zhuān)業(yè)氣象軟件傳出。
 
網(wǎng)上搜索到之前大部分的設(shè)計(jì)都是基于DSP的方案,但是IoT時(shí)代,我們需要速成的設(shè)計(jì),網(wǎng)上現(xiàn)成的傳感器和樹(shù)莓派教程能幫助我們迅速的設(shè)計(jì)出一個(gè)小型氣象站。
 
正好我在網(wǎng)上看到DIY hacking上Arvind Sanjeev做了個(gè)類(lèi)似項(xiàng)目。這個(gè)完整的天氣系統(tǒng),只用樹(shù)莓派的基礎(chǔ)硬件,攝像頭,和一些我們使用的雜七雜八的模擬和數(shù)字傳感器。
 
風(fēng)速計(jì)和雨量計(jì)也都是自己做的。
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
產(chǎn)品特點(diǎn):
 
  • 在RRD和CSV上記錄信息,方便被導(dǎo)出/導(dǎo)入到其它格式
  • 使用天氣地下API來(lái)得到歷史高點(diǎn)和低點(diǎn),月相和日出/日落等信息
  • 使用樹(shù)莓派相機(jī)拍攝一分鐘一次的圖片(可以用它來(lái)制作延時(shí)錄像)
  • 有顯示當(dāng)前天氣狀況和歷史天氣狀況的數(shù)據(jù)網(wǎng)頁(yè)(最后一小時(shí),一天,七天,月,年)
  • 網(wǎng)站主題隨不同時(shí)間而改變(四個(gè)選項(xiàng):日出,日落,白天和夜間)。
 
所有的進(jìn)行記錄和顯示信息的軟件是在GitHub上,而且是開(kāi)源的。
 
這個(gè)項(xiàng)目是很好的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),能幫助真正深入理解樹(shù)莓派的能力,尤其是GPIO。
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
所需的材料
 
電子
 
  • 9個(gè)簧片開(kāi)關(guān)(8個(gè)用于風(fēng)向,1個(gè)用于雨計(jì),1個(gè)可選用為風(fēng)速來(lái)代替霍爾傳感器
  • 1個(gè)霍爾傳感器 (用于風(fēng)速,稱(chēng)為風(fēng)速計(jì))
  • 溫度傳感器
  • 濕度傳感器(許多濕度傳感器集成了溫度傳感器),我用的DHT11
  • 壓力傳感器(許多也集成了溫度傳感器),我用的BMP180
  • 光敏電阻
  • GPS芯片或USB GPS
  • 4個(gè)強(qiáng)磁體(2個(gè)用于風(fēng)速計(jì),1個(gè)用于方向,1個(gè)用于雨量計(jì))
  • 各類(lèi)電阻器
  • MCP3008用來(lái)把模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入
 
硬件
 
  • 樹(shù)莓派,我使用的B +
  • 無(wú)線適配器
  • 樹(shù)莓派攝像頭
  • 5V電源適配器
 
物料
 
  • 2個(gè)推力軸承 (或滑板或滑旱冰的軸承也行)
  • 2個(gè)防水罩——我用的是超市的電器罩,找一個(gè)大小合適,有足夠的空間且能保護(hù)設(shè)備的就可以。
  • 一些PVC管和蓋子(各種尺寸)
  • PVC安裝支架
  • 一些薄有機(jī)玻璃片(不用太花哨)
  • 塑料支架
  • 塑料螺釘
  • 2個(gè)塑料圣誕樹(shù)裝飾品——用于風(fēng)速計(jì)。
  • 小木釘
  • 小膠合板
 
工具
 
  • 達(dá)美電磨
  • 膠槍
  • 烙鐵
  • 萬(wàn)用表
  • 鉆孔機(jī)
 
機(jī)箱
 
一個(gè)能裝進(jìn)樹(shù)莓派、攝像頭、GPS和光傳感器的盒子。需要選防水的,因?yàn)樗b進(jìn)了所有關(guān)鍵元件,測(cè)量環(huán)境風(fēng)吹雨打。
 
機(jī)箱包含:
 
  • 樹(shù)莓派(螺母上)——需要Wi-Fi芯片。
  • 攝像頭(螺母上)
  • GPS芯片通過(guò)USB連接(我用的FTDI電纜 )。GPS能提供緯度和經(jīng)度,更重要的是,我可以從GPS獲取精確的時(shí)間!
  • 2個(gè)以太網(wǎng)/CAT5個(gè)插口,連接到主外殼與其它傳感器。兩個(gè)容器之間這樣鏈接很方便。我用了大致12跟線纜,兩個(gè)CAT5提供16個(gè)可能的連接,所以有空間做擴(kuò)展。
 
測(cè)溫度、濕度、壓力的機(jī)箱
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
這是我放置溫度、濕度和壓力傳感器的板子,以及用于雨量計(jì),風(fēng)向和風(fēng)速傳感器掛鉤。
 
這一切都非常簡(jiǎn)單。。
 
制作雨量器
 
我大多沿用這個(gè)教程進(jìn)行實(shí)際測(cè)量?jī)x。
 
我是用有機(jī)玻璃來(lái)做的。總的來(lái)說(shuō),有機(jī)玻璃效果不錯(cuò),結(jié)合膠槍?zhuān)鹉z密封材料,以及整體切割和鉆孔就更棒了。
 
關(guān)鍵點(diǎn):
 
  • 該傳感器是一個(gè)簡(jiǎn)單的簧片開(kāi)關(guān)和磁體,樹(shù)莓派上充當(dāng)按鈕。我簡(jiǎn)單地計(jì)算隨著時(shí)間的推移桶里的水位,后來(lái)轉(zhuǎn)換為“雨/英寸。”
  • 讓它大到足以容納足夠的水來(lái)翻轉(zhuǎn),但不用太大因?yàn)樾枰芏鄠€(gè)。我的第一個(gè)制作失敗了因?yàn)椴粔虼?,所以它?huì)被填滿,并開(kāi)始在它傾斜之前開(kāi)始排水。
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
風(fēng)向
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
這很簡(jiǎn)單。
 
關(guān)鍵點(diǎn):
 
  • 這是一種模擬傳感器。
  • 擰在風(fēng)向標(biāo)的后面,您需要校準(zhǔn)它,“這個(gè)方向就是指向北方。”
  • 我做了一個(gè)木試驗(yàn)臺(tái),有所以我可以在全量程內(nèi)輕松切換電阻器。
  • 我使用的推力軸承工作得很好。
 
軟件
 
該軟件也是開(kāi)源的,可以在同一個(gè)GitHub庫(kù)拿到。
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
軟件是用Python寫(xiě)的,記錄來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)。 我第三方的庫(kù),獲得來(lái)自傳感器和GPS信息。
 
看起來(lái)很不錯(cuò)吧?
 
如何使用樹(shù)莓派制作“小氣象站”
 
(文中部分素材編譯自How to Build a Raspberry Pi Weather Station)
 
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
 
 





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