【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。
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。
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
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。
風(fēng)向
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。
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？
（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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