Raspberry Pi päikesejaam: 7 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Oma kahe eelneva projekti - kompaktkaamera ja kaasaskantavate mängukonsooli - valmimisest ajendatuna tahtsin leida uue väljakutse. Loomulik areng oli välistingimustes kasutatav kaugjuhtimissüsteem…

Tahtsin ehitada Raspberry Pi ilmajaama, mis suutis end võrgust eemal hoida ja tulemused mulle juhtmevaba ühenduse kaudu kõikjalt saata! Sellel projektil on tõesti olnud oma väljakutseid, kuid õnneks on Raspberry Pi toiteallikas üks peamisi väljakutseid, mis on lihtsaks tehtud, kasutades PiJuice'i toiteallikana koos lisatud päikesetoega (koos meie revolutsioonilise PiAnywhere tehnoloogiaga - parim viis võtke oma Pi võrgust välja!).

Minu esialgne mõte oli kasutada näitude lugemiseks fantastilist AirPi moodulit. Sellel oli aga kaks peamist puudust; tulemuste üleslaadimiseks on vaja otsest Interneti -ühendust ja see peab olema ühendatud otse GP GPIO -ga, mis tähendab, et seda ei saa õhu kätte saada ilma Raspberry Pi -d paljastamata (pole ideaalne, kui tahame, et see ilmajaam kesta ükskõik kui kaua).

Lahendus … ehita oma tundemoodul! Kasutades inspiratsiooniks suurt osa AirPi -st, suutsin mõne juba olemasoleva anduri abil kokku panna väga lihtsa prototüübi; temperatuur, niiskus, valguse tase ja üldised gaasid. Ja selle juures on suurepärane see, et igal ajal on tõesti lihtne andureid lisada.

Otsustasin kasutada Raspberry Pi a+ peamiselt selle väikese energiatarbimise tõttu. Tulemuste saatmiseks kasutasin EFCom Pro GPRS/GSM moodulit, mis võib tulemustega saata teksti otse minu mobiiltelefonile! Päris korralik eks?

Mul on hea meel siin, kui teil on ideid muude suurepäraste päikeseenergia- või kaasaskantavate projektide jaoks. Andke mulle kommentaarides teada ja annan endast parima, et õpetus koostada!

Samm: osad

1 x PiJuice + päikesepaneel (koos meie revolutsioonilise PiAnywhere tehnoloogiaga - parim viis oma Pi võrgust eemaldamiseks!)

1 x Vaarika Pi a+

1 x EFCom Pro GPRS/GSM moodul

1 x Sim -kaart

1 x leivalaud

Protoboard

1 x MCP3008 ADC

1 x LDR

1 x LM35 (temperatuuriandur)

1 x DHT22 (niiskusandur)

1 x TGS2600 üldine õhukvaliteedi andur

1 x 2,2 KΩ takisti

1 x 22 KΩ takisti

1 x 10 KΩ takisti

10 x emane - emane hüppaja juhtmed

Ühe gabariidiga traadi valik

1 x üks välijaotuskarp

1 x kahekordne välistingimustes jaotuskarp

1 x veekindel kaabli pistik

2 x 20 mm poolpimekaabli tihendid

2. samm: anduriring

Sellel projektil on üsna palju erinevaid elemente, seega on kõige parem teha kõike samm -sammult. Kõigepealt lähen läbi, kuidas anduriring kokku panna.

See on hea mõte esmalt leivaplaadile ehitada. Igaks juhuks, kui teete vigu, olen lisanud lülitusskeemi ja samm -sammult pildid.

1. Esimene komponent, mis ühendatakse, on see MCP3008 analoog -digitaalmuundur. See võib võtta kuni 8 analoogsisendit ja suhtleb Raspberry Pi -ga SPI kaudu. Kui kiip on ülespoole suunatud ja poolring on teie kõige kaugemas otsas ära lõigatud, ühendavad paremal asuvad tihvtid kõik Raspberry Pi-ga. Ühendage need vastavalt joonisele. Kui soovite natuke rohkem teada saada, kuidas kiip töötab, leiate siit suurepärase juhendi MCP3008 ja SPI protokolli kohta.
2. Vasakul olevad tihvtid on 8 analoogsisendit, nummerdatud ülevalt alla 0-7. LDR -i, üldgaasianduri (TGS2600) ja temperatuurianduri (LM35) jaoks kasutame ainult esimest kolme (CH0, CH1, CH2). Ühendage esmalt LDR, nagu joonisel näidatud. Üks külg maapinnale ja teine 3,3 V -ni 2,2 KΩ takisti ja CH0 kaudu.
3. Seejärel ühendage "üldine gaasiandur". Seda gaasiandurit kasutatakse õhusaaste, nagu vesinik ja vingugaas, tuvastamiseks. Ma ei ole veel välja mõelnud, kuidas konkreetseid kontsentratsioone saada, nii et praegu on selle anduri tulemus baasprotsendi tase, kus 100% on täielikult küllastunud. Kui andur on ülespoole (tihvtid alumisel küljel), on otse väikesest paljandist paremal olev tihvt 1 ja seejärel suurenevad numbrid tihvti ümber päripäeva. Seega ühendatakse tihvtid 1 ja 2 5V -ga, tihvt 3 ühendatakse CH1 -ga ja maandatakse 22KΩ takisti kaudu ja tihvt 4 ühendatakse otse maandusega.
4. Viimane ühendatav analoogandur on LM35 temperatuuriandur. Sellel on 3 tihvti. Võtke andur nii, et lame külg oleks teile kõige lähemal, vasakpoolne tihvt ühendub otse 5V -ga (pole skeemil märgitud, minu halb!), Keskmine tihvt ühendatakse CH2 -ga ja parempoolne tihvt otse maapinnaga. Lihtne!
5. Viimane ühendatav komponent on DHT22 niiskusandur. See on digitaalne andur, nii et seda saab otse Raspberry Pi -ga ühendada. Võtke andur nii, et võre on teie poole ja neli tihvti alumisel küljel. Nööpnõelad tellitakse vasakult 1 -st. Ühendage 1 kuni 3.3V. Pin 2 läheb 10KΩ takisti kaudu GPIO4 ja 3.3V juurde. Jätke tihvt 3 lahti ja tihvt 4 läheb otse maapinnale.

See on kõik! Testiahel on ehitatud. Loodan lisada veel komponente, kui aega saan. Tahaksin tõesti lisada rõhuanduri, tuulekiiruse anduri ja saada intelligentsemaid andmeid gaasikontsentratsioonide kohta.

3. samm: GSM -moodul

Nüüd, kui anduriskeemid on üles ehitatud, peab tulemuste saamiseks olema võimalus. See on koht, kus GSM -moodul tuleb. Me kasutame seda tulemuste saatmiseks kord päevas mobiiltelefonivõrgu kaudu SMS -iga.

GSM -moodul suhtleb Raspberry Pi -ga jadaühenduse kaudu, kasutades UART -i. Siin on suurepärast teavet jadaühenduse kohta Raspberry Pi -ga. Pi jadapordi kontrolli alla saamiseks peame esmalt konfigureerima.

Käivitage oma Raspberry Pi tavalise Raspbiani pildiga. Nüüd muutke faili "/boot/cmdline.txt" järgmisest:

"dwc_otg.lpm_enable = 0 konsool = ttyAMA0, 115200 kgdboc = ttyAMA0, 115200 konsool = tty1 juur =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 lift = tähtaeg rootwait"

:

"dwc_otg.lpm_enable = 0 konsool = tty1 juur =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 lift = tähtaeg rootwait"

eemaldades allajoonitud tekstiosa.

Teiseks peate redigeerima faili "/etc/inittab", kommenteerides järgmise jaotise teist rida:

#Spawn a getty on Raspberry Pi serial lineT0: 23: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100"

Nii et see loeb:

#Spawn a getty on the Raspberry Pi serial line#T0: 23: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

ja taaskäivitage Pi. Nüüd peaks jadaport olema vabalt suhelda, nagu soovite. On aeg ühendada GSM -moodul. Kuidas seda teha, vaadake eelmise sammu skeemi ja ülaltoodud pilte. Põhimõtteliselt on TX ühendatud RX -iga ja RX on ühendatud TX -iga. Raspberry Pi TX ja RX on vastavalt GPIO 14 ja 15.

Nüüd soovite ilmselt kontrollida, kas moodul töötab, nii et proovime teksti saata! Selleks peate alla laadima Minicomi. See on programm, mis võimaldab teil jadaporti kirjutada. Kasutamine:

"sudo apt-get install minicom"

Kui see on installitud, saab minicomi avada järgmise käsuga:

"minicom -b 9600 -o -D /dev /ttyAMA0"

9600 on edastuskiirus ja /dev /ttyAMA0 on Pi jadapordi nimi. See avab terminaliemulaatori, milles kõik, mida kirjutate, ilmub jadaporti, st saadetakse GSM -moodulisse.

Sisestage täiendatud SIM -kaart GSM -moodulisse ja vajutage toitenuppu. Pärast seda peaks sinine LED -tuli põlema. GSM -moodul kasutab käsukomplekti AT, siin on dokumentatsioon, kui olete tõesti huvitatud. Nüüd kontrollime, kas Raspberry Pi on tuvastanud mooduli järgmise käsuga:

"AT"

siis peaks moodul vastama:

"OKEI"

Suurepärane! Siis peame seadistama mooduli saatma SMS -i tekstina, mitte binaarina:

"AT+CMGF = 1"

jällegi peaks vastus olema "OK". Nüüd kirjutame SMS -i saatmise käsu:

"AT+CMGS =" 44 ************* "", asendage tähed oma numbriga.

Modem vastamiseks ">", mille järel saate teile sõnumi kirjutada. Sõnumi saatmiseks vajutage. See on kõik, ja õnne korral olete just saanud teksti otse oma Raspberry Pi -lt.

Nüüd, kui me teame, et GSM -moodul töötab, saate minicomi sulgeda; me ei vaja seda ülejäänud projekti jaoks.

Samm: laadige tarkvara alla ja käivitage kuivkäivitus

Selles etapis peaks kõik olema ühendatud ja valmis kuiva jooksu testimiseks. Olen kirjutanud üsna lihtsa python -programmi, mis võtab iga anduri näidud ja saadab tulemused seejärel teie mobiiltelefonile. Kogu programmi saate alla laadida PiJuice Githubi lehelt. Nüüd võiks olla ka hea aeg testida PiJuice mooduliga. See ühendatakse lihtsalt Raspberry Pi GPIO -ga, kõik Pi -ga ühendatud juhtmed ühendatakse lihtsalt otse PiJuice'i vastavate nööpnõeltega. Lihtne nagu Pi. Koodi allalaadimiseks kasutage käsku:

git kloon

See on seadistatud andmete saatmiseks üks kord päevas. Testimise eesmärgil pole see suurepärane, nii et võiksite programmi muuta. Seda on lihtne teha; lihtsalt avage fail; "sudo nano weatherstation.py". Ülaosas on jaotis "Määra viivitus". Kommenteerige rida "delay = 86400" ja tühistage kommentaar "delay = 5". Nüüd saadetakse tulemused kord 5 sekundi jooksul. Samuti soovite programmi muuta nii, et see sisaldaks teie enda mobiilinumbrit. Leidke koht, kus on kirjas „+44 **********” ja asendage tähed oma numbriga.

Enne programmi käivitamist peate DHT22 niiskusanduri lugemiseks raamatukogu alla laadima:

git kloon

Ja raamatukogu tuleb installida:

"cd Adafruit_Python_DHT"

"sudo apt-get update"

"sudo apt-get install build-essential python-dev"

"sudo python setup.py install"

Lahe, nüüd saate programmi testida.

"sudo python weatherstation.py"

Programmi töötamise ajal tuleks tulemused saata teie mobiiltelefonile, kuid ka terminalis printida iga 5 sekundi järel.

Samm: looge vooluring

Nüüd, kui kõik töötab praktikas, on aeg tõeline üles ehitada. Piltidel on näha üldine idee, kuidas kogu seade kokku sobib. Seal on kaks eraldi elamuüksust; üks anduriringile (millel on augud õhu ringlemiseks) ja teine Raspberry Pi, GPRS -seadme ja PiJuice jaoks (täielikult veekindel) päikesepaneel ühendatakse arvutisse veekindla ristmikuga. Seejärel saab neid kahte seadet kergesti eemaldada, nii et anduri korpust või arvutikorpust saab eemaldada ilma kogu seadet maha võtmata. See on suurepärane, kui soovite lisada rohkem andureid või kui vajate oma projekti Raspberry Pi või PiJuice mõne muu projekti jaoks.

Peate protoboardi purustama, et see sobiks kahe harukarbi väiksema sisse. See on koht, kus asub anduriring. Anduriring lülitatakse nüüd leivaplaadilt protoboardile. Nüüd peate jootma. Veenduge, et teil oleks mugav jootekolvi ohutult kasutada. Kui te pole kindel, küsige abi kelleltki, kes on pädev joodik.

Suur tänu Patrickule siin laboris, kes päästis mind selle vooluringi tõelise räsi tegemisest. Tal õnnestus see mõne minutiga kokku lüüa! Kui teie, nagu mina, ei ole ehitusskeemidest parimad ja teil pole Patriku -sugust geeniust valmis teid aitama, võite ringraja alati leivaplaadile jätta, kui see teie elektrikarpi mahub..

6. samm: eluasemeüksuste ettevalmistamine

See osa on koht, kus saab tõeliselt lõbusaks. Võib -olla olete märganud rõngaid igal karbil. Need on mõeldud väljalülitamiseks, nii et kastid võivad muutuda elektrikute ristmikeks. Kasutame neid anduri ja arvutusseadme ühendamiseks, päikesepaneeliga ühendamiseks ja ka anduri ventilatsiooniks, et võimaldada õhuringlust.

Kõigepealt lööge mõlemast karbist välja üks auk nende kahe ühendamiseks, nagu piltidel näha. Aukude väljalöömine võib olla keeruline, kuid seda ei saa teha karedal serval. Leidsin, et parim meetod on kruvikeeraja abil kõigepealt torgata iga augu ümber olev tahm sisse ja seejärel eemaldada see nagu värvipurgi kaas. Seejärel kasutatakse kahe kasti ühendamiseks veekindlat kaabli pistikut.

Seejärel peate päikesepaneeli juhtme jaoks arvutikorpusesse tegema teise augu. See auk ühendatakse seejärel ühe teie poolpimekaabli tihendiga. Enne tihendi läbistamist torgake sellesse auk, et kaabel saaks läbi minna. See peab olema võimalikult väike, et see oleks veekindel, ja seejärel lükake mikro -usb ots läbi augu (see on ots, mis ühendab PiJuice'i).

Lõpuks tuleb andurisse teha täiendav auk õhu sisse- ja väljalaskmiseks. Otsustasin minna kahe kasti vahelise ristmiku vastas olevale. Võimalik, et on vaja lisada teine auk. Ilmselt saame sellest teada mõne aja pärast ilmajaama kasutamisel.

Samm 7: Ilmajaama ühendamine ja viimistlemine

Õige, peaaegu seal. Viimane etapp on kõigi juhtmete ühendamine.

Alustades arvutusüksusest. Selles kastis on meil Raspberry Pi, PiJuice, mis ühendub Raspberry Pi GPIO -ga, ja GSM -moodul, mis ühendub GPJ katkestusega PiJuice'is naissoost naissoost juhtmete kaudu. Kena ja kena! selles etapis soovitaksin ilmselt päikesepaneeli USB -kaabli sisenemispunkti ümber panna mingi tihendi. Ilmselt sobiks mingi vaik või superliim.

Seejärel liikuge andurile. Fotol on ülevalt alla juhtmed; hall, valge, lilla ja sinine on SPI andmejooned, must on jahvatatud, oranž on 3,3 V, punane on 5 V ja roheline on GPIO 4. Nende ühendamiseks peate leidma hüppajajuhtmed ja seejärel need veekindla kaabli kaudu toita pistik nagu fotodel näha. Seejärel saab iga juhtme ühendada vastava GPIO -ga ja pistiku pingutada. Selles etapis on lihtne näha, kuidas disaini saaks parandada; LDR ei puutu suure valgusega kokku (kuigi suhteliste väärtuste tundmine võib siiski olla kasulik ja täiendava augu väljalöömine võib aidata), arvan, et parem oleks kasutada sama suurust kui arvutusüksus kasti ka anduriseadme jaoks, siis oleks lihtsam trükkplaati kasti mahutada ja oleks ruumi erinevate korraldustega mängimiseks.

Panin selle nüüd aeda välja, nagu fotodel näha. Loodetavasti saan lähipäevil ka mõned tulemused postitada! Ja nagu ma juba ütlesin, kui teil on ideid mõne laheda projekti jaoks, andke mulle sellest teada!