Arduino Weathercloudi ilmajaam: 16 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Tegin ilmajaama Interneti -ühendusega. See mõõdab temperatuuri, niiskust, rõhku, sademeid, tuule kiirust, UV -indeksit ja arvutab välja mõned olulisemad meteoroloogilised väärtused. Seejärel saadab ta need andmed saidile weathercloud.net, millel on kena graafika ja UX. Sellel on ka ilmateatega veebikaamera. See maksis mulle umbes 140 €. Tegin selle jaama oma kooliprojektina. Jaam asub minu koolis Slovakkias Bratislavas. Siin on praegused andmed.

Foto krediit: ajakiri Mimo. Kasutatakse loal.

Märkus: Olen selle projekti kallal töötanud juba üle kahe aasta. See juhend on põhiliselt lihtsalt ühe juhendi uuesti laadimine, mille avaldasin aasta varem, kuid muudatusi on olnud nii palju, et otsustasin uue juhendi muuta. Samuti ei vaata keegi kunagi üheaastaseid juhiseid

UPDATE 14.12.2018: Tere! Lisasin oma jaamale annemomeetri (tuulemõõtur). Seal on mõned uued tekstid ja fotod, seega kontrollige seda kindlasti

Samm: Weathercloud

Esiteks, mis on Weatherclud? Weathercloud on suur ilmajaamade võrgustik, mis esitab reaalajas andmeid kogu maailmast. See on tasuta ja sellega on ühendatud üle 10 000 ilmajaama. Esiteks oli mul oma HTML -veebisait, kuhu kõik andmed saadeti, kuid oma veebisaidi ja graafika tegemine on raske ning palju lihtsam on lihtsalt saata kõik andmed suurele pilveplatvormile, millel on kena graafika ja stabiilsed serverid. Otsisin, kuidas Weathercloudi andmeid saata, ja leidsin, et saate seda lihtsa GET -kõne abil hõlpsalt teha. Weathercloudi ainus probleem on see, et tasuta kontoga võimaldab see saata andmeid ainult iga kümne minuti tagant, kuid see ei tohiks enamiku kasutusviiside puhul probleeme tekitada. Selle toimimiseks peate looma Weathercloudi konto. Seejärel peate nende veebisaidil looma jaama profiili. Ilmajaama profiili loomisel Weathercloudis antakse teile Weathercloudi ID ja Weathercloudi VÕTI. Hoidke need alles, sest Arduino vajab neid, et teada saada, kuhu andmeid saata.

Samm: osade loend

Google Sheets BOM

HINNATAV HIND: 140 €/150 $

Samm: tööriistad

Need tööriistad võivad olla kasulikud:

traadi eemaldaja

akutrell

jootekolb

tangid

kruvikeerajad

liimipüstol

multimeeter

Saag

puuripuur

faili

Samm: päikesekiirguse kilp DS18B20

Päikesekiirguse kilp on meteoroloogiajaamades väga levinud asi, mis blokeerib otsese päikesekiirguse ja vähendab seega vigu mõõdetud temperatuuril. See toimib ka temperatuurianduri hoidjana. Kiirguskaitsed on väga kasulikud, kuid tavaliselt valmistatud terasest ja on kallid, nii et otsustasin oma kilbi ehitada. Tegin juhendatava, mis näitab, kuidas sellist kiirguskilpi teha. Siin on juhendatav.

Leidsin ka video, mis näitab täpselt samu protsesse, nii et saate seda kasutada:

Samm: klemmikarp

Klemmikarp on jaama keskpunkt. Peamine 14-sooneline kaabel ühendab selle serverikastiga. DS18B20 kaabel läheb sinna sisse. Sellesse läheb UV -kastist pärit kaabel. See sisaldab ka niiskus- ja rõhuandurit. Klemmikarbi valimisel saate kasutada mis tahes IP65 plastikust jaotuskarbi, mille mõõtmed on üle 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

6. samm: UV -andurikarp

UV-andurikarbis on UVM-30A UV-andur ja see on ka keskpunkt peamise klemmi ning vihma- ja tuuleandurite vahel. UV -anduri kast võib olla ükskõik milline plastikust IP65 kast, millel on täiesti läbipaistev kate.

Samm 7: Weathercam

Ilmaveebikaameraid (või ilmakaameraid, nagu mulle meeldib neid nimetada) kasutatakse tegelike ilmastikutingimuste pildi salvestamiseks või voogesitamiseks. Pildi järgi saate määrata valguse intensiivsuse ja hägususe. Otsisin odavaimat saadaolevat wifi -kaamerat, kuid saate kasutada mis tahes teie valitud WiFi -kaamerat. See odav kaamera töötab suurepäraselt, kuid sellega on üks probleem. Teil peab olema voogedastustarkvara pidevalt käivitav arvuti. See ei olnud minu jaoks probleem, sest võrgus on juba server, kus töötab veebisait, nii et see saab hoolitseda ka voogesituse eest. Kui aga koduvõrgus sellist arvutit pole, siis soovitan osta Raspberry pi ja Raspberry pi kaamera. See on kallim (25 $ vs 70 $), kuid teil pole veebikaamera hankimiseks tegelikult muud võimalust. Mõlemal juhul tuleb kaamera panna ilmastikukindlasse karpi. Võite kasutada sama kasti nagu UV -anduri puhul. Ma tegin oma karbi tavalisest plastkastist ja pleksiklaasist, kuid see pole vajalik. Kaamera aku vajab pidevat laadimist. Seda saate teha, eemaldades USB -kaabli ja ühendades + ja - juhtmed andurite 5 V väljundiga. Kui teil on kaamera ilmastikukindel, saate selle lihtsalt kinnitada kõikjale, kus on hea vaade koos tõmblukkudega.

Nüüd vaatame tarkvara. See osa nõuab mõningaid täiustatud kodeerimisoskusi. Selle kõige tegemiseks peab teie koduvõrgus olema ööpäevaringne jooksuarvuti (võib olla Raspberry pi). Nii et esimene asi, mida peate tegema, on ühendada oma IP-kaamera koduse Wi-Fi-võrguga. Seejärel peate muutma skriptis oleva kasutajanime ja parooli vastavalt kaamera kasutajaliidese kasutajanimele ja paroolile. Samuti peate skriptis muutma kaamera IP -aadressi. Seejärel peate seadistama ülesannete planeerija, et käivitada kaasatud skript iga 5 minuti järel teie serveris/arvutis. Skript peaks nüüd iga 5 minuti järel tegema kaamera pildist ekraanipildi ja salvestama selle eelseadistatud kausta. Kaust peab olema avalik, et saaksite seda otsingumootorist otsida järgmiselt: example.com/username/webcam.jpg. Weathercloud saab seejärel selle pildi avalikust kaustast võtta ja selle veebisaidile panna. Siit saate vaadata otseülekannet (värskendused iga 5 minuti järel).

8. samm: ülemise anduri hoidik

Ülemine andurite hoidja on terasest komponent, mis hoiab katusel ülemisi andureid (UV, vihmasadu ja tuule kiirus). See osa, mida näete nendel piltidel, sobib ainult meie hoonele. Saate neid andureid paigaldada mis tahes viisil. See on vaid näide. Meil oli juba katusele paigaldatud terastoru, nii et hoidiku paigaldamine on olnud lihtne.

9. samm: kilbi ühilduvuse probleem

Etherneti kilbi ja protoshieldi vahel on lihtne ühilduvusprobleem. Te ei saa protoshieldi Etherneti kilbi peale panna, sest Etherneti pistik lihtsalt ei luba. Ja te ei saa Etherneti kilpi protoshieldi ülaosale panna, kuna Etherneti kilbil peab olema otseühendus arduinoga ICSP -pistiku kaudu, kuid protoshieldil seda pole. Noh, lihtne probleem, lihtne lahendus. Lõikasin lihtsalt protoshieldi ristkülikukujulise augu, et Etherneti pistik sinna sisse mahuks.

10. samm: sademete mõõtmine

Tellitud vihmamõõtur töötab suurepäraselt, kuid sellega on üks suur probleem. Sellel pole ühtegi suhtlusliidest nagu I2C või RX/TX. Seal on lihtsalt lihtne lüliti, mis lülitub sisse 60 mikrosekundiks iga kord, kui sajab rohkem kui 0,28 mm/m2. Arduino saab sellest hõlpsalt aru, kui ta ei tee midagi muud kui mõõdab sademeid. Kuid kui tal on muid ülesandeid (näiteks temperatuuri mõõtmine ja pilve saatmine), on suur tõenäosus, et arduino protsessor on vihmamõõturi sisselülitamise ajal hõivatud. See põhjustab vihma ebatäpset lugemist. Seetõttu lisasin teise arduino - arduino nano. Nano ainus ülesanne on mõõta sademeid ja saata need I2C kaudu arduino kaptenile. Nii on sademete näidud alati täpsed. Tegin trükkplaadi, mis mahutab nii arduino nano kui ka RTC mooduli, kuid saate selle ka protoshieldi külge jootma panna. Ma tean, et see pole kõige lihtsam ja odavam lahendus, kuid mulle meeldib see ning see on väga korralik ja organiseeritud.

11. samm: tuule kiiruse mõõtmine

See samm on eelmisega väga sarnane. Tegin tahvli, mis mõõdab tuule kiirust ja saadab selle siis läbi I2C. Lihtsalt korrake eelmist sammu ilma RTC -ta. Üritasin mõlemad tahvlid ühte panna, kuid see ei õnnestunud.

12. samm: serveriboks

Alati on hea mõte peita kogu elektroonika väikesesse organiseeritud kasti. Ja just seda ma tegin serverikastiga. Serverikastis on Arduino UNO, Etherneti kilp, protoshield, 5V regulaator, peamine andmekaabli terminal ja sademete mõõtmise tahvel. Üks märkus Arduino kohta: jaama kood kasutab umbes 90% Arduino UNO mälust ja see võib põhjustada mõningaid probleeme. Teil võib tekkida vajadus Arduino Mega kasutada.

Samm 13: Ühendused

Lihtsalt ühendage kõik vastavalt kaasasolevale skeemile.

14. samm: KOODI

See on viimane osa, osa, mida me kõik oleme oodanud - testimine, kui see töötab. IP -aadressi, Weathercloudi ID -d ja Weathercloudi VÕTI tuleb muuta vastavalt koduvõrgule ja Weathercloudi kontole. Seejärel olete selle oma arduino seadmesse üles laadinud. Samuti peate I2C vihmasaatja koodi üles laadima vihmalaual olevale Arduino nanole ja I2C tuule saatja Arduino nanole tuulekiiruse pardal. Samuti on olemas skript index.php, selle kohta leiate lisateavet sammust 7.

15. samm: paigaldamine

Ilmajaama töötamine oma töökojas on üks asi, kuid reaalses maailmas karmides tingimustes töötamine on teine asi. Paigaldusprotseduur sõltub suuresti hoonest, millele jaama paigaldate. Kuid kui teil on päikesekiirguse kaitse ja ülemine andurite hoidik, ei tohiks see nii keeruline olla. Temperatuuri- ja niiskusandurit saab paigutada hoonele kõikjale, kuid UV -andur ja vihmamõõtur peavad asuma hoone peal. UV -andur ei saa olla varjus ja vihmamõõtur ei saa olla seina lähedal, muidu tugeva tuule korral ei lange vihmapiisad mõõtjasse ja näidud on ebatäpsed. Siin on pilt, mis näitab, kuidas saate jaama tüüpilisele majale paigaldada. Jaama katusele paigaldamisel peaksite olema väga ettevaatlik ja teil peaks olema võimas puur, mis suudab betooni puurida.

16. samm: valmis

Palju õnne. Kui tegite kõik toimingud õigesti, on teil täielikult toimiv pilveilmajaam. Minu jaama andmeid näete siit. Kui teil on küsimusi või ettepanekuid, kuulaksin neid hea meelega allpool olevas kommentaaride jaotises.

Kavatsen ehitada sarnase jaama, kasutades ESP32 WiFi-plaati ja mõningaid täiendavaid andureid (tuule kiirus/suund, päikesekiirgus, mulla niiskus), kuid sellest lähemalt hiljem. Nautige!