Arduinon Weathercloud -sääasema: 16 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tein sääaseman, joka on yhteydessä internetiin. Se mittaa lämpötilan, kosteuden, paineen, sademäärän, tuulen nopeuden, UV -indeksin ja laskee muutamat tärkeät säätiedot. Sitten se lähettää nämä tiedot weathercloud.net -sivustoon, jossa on hienot grafiikat ja UX. Siinä on myös sääkamera. Se maksoi minulle noin 140 €. Tein tämän aseman kouluprojektina. Asema on asennettu kouluuni Bratislavassa, Slovakiassa. Tässä ajankohtaiset tiedot.

Valokuvaluotto: Mimo Magazín. Käytetään luvalla.

Huomaa: Olen työskennellyt tämän projektin parissa yli kaksi vuotta. Tämä ohje on pohjimmiltaan vain uudelleenlataus ohjeesta, jonka julkaisin vuosi aiemmin, mutta muutoksia on tapahtunut niin paljon, että päätin tehdä uuden ohjeen. Kukaan ei myöskään koskaan katso yhden vuoden ikäisiä opetusvälineitä

PÄIVITYS 14.12.2018: Hei! Lisäsin asemalleni tuulimittarin (annemometer). Siellä on uusia tekstejä ja valokuvia, joten muista tarkistaa se

Vaihe 1: Weathercloud

Ensinnäkin, mikä on Weatherclud? Weathercloud on laaja sääasemien verkko, joka raportoi tietoja reaaliajassa kaikkialta maailmasta. Se on ilmainen ja siihen on kytketty yli 10 000 sääasemaa. Ensinnäkin minulla oli oma HTML -verkkosivustoni, jolle kaikki tiedot lähetettiin, mutta oman verkkosivuston ja grafiikan tekeminen on vaikeaa, ja on paljon helpompaa lähettää kaikki tiedot suurelle pilvialustalle, jolla on hienot grafiikat ja vakaat palvelimet. Etsin tietojen lähettämistä Weathercloudiin ja huomasin, että voit tehdä sen helposti yksinkertaisella GET -puhelulla. Ainoa Weathercloudin ongelma on, että ilmaisen tilin avulla voit lähettää tietoja vain kymmenen minuutin välein, mutta sen ei pitäisi olla ongelma useimmissa käyttötarkoituksissa. Sinun on luotava Weathercloud -tili, jotta se toimii. Sitten sinun on luotava asemaprofiili heidän verkkosivuilleen. Kun luot sääasemaprofiilisi Weathercloudissa, sinulle annetaan Weathercloud -tunnus ja Weathercloud -AVAIN. Säilytä nämä, koska Arduino tarvitsee heidät tietämään minne lähettää tietoja.

Vaihe 2: Osaluettelo

Google -arkit BOM

Arvioitu hinta: 140 €/150 $

Vaihe 3: Työkalut

Nämä työkalut voivat olla hyödyllisiä:

langanpoistaja

akun pora

juotin

pihdit

ruuvimeisselit

liimapistooli

yleismittari

näin

puun poranterä

tiedosto

Vaihe 4: DS18B20 -aurinkosäteilysuoja

Auringonsäteilysuoja on erittäin yleinen asia, jota käytetään meteorologisilla asemilla estämään suoraa auringon säteilyä ja siten vähentämään mitatun lämpötilan virheitä. Se toimii myös lämpötila -anturin pidikkeenä. Säteilysuojat ovat erittäin hyödyllisiä, mutta ne on yleensä valmistettu teräksestä ja ne ovat kalliita, joten päätin rakentaa oman kilven. Tein ohjeen, joka näyttää kuinka tehdä tällainen säteilysuoja. Tässä on opettavainen.

Löysin myös videon, joka näyttää täsmälleen samat prosessit, joten voit käyttää sitä:

Vaihe 5: Liitäntäkotelo

Liitäntäkotelo on aseman keskipiste. 14-ytiminen pääkaapeli yhdistää sen palvelinlaatikkoon. DS18B20: n kaapeli menee siihen. Kaapeli UV -laatikosta menee siihen. Siinä on myös kosteus- ja paineanturi. Kun valitset liitäntäkotelon, voit käyttää mitä tahansa IP65 -muovista jakorasiaa, jonka koko on yli 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

Vaihe 6: UV -anturilaatikko

UV-anturikotelossa on UVM-30A-UV-anturi, ja se on myös keskipiste pääliitäntäkotelon ja sade- ja tuulimittarin välillä. UV -anturilaatikko voi olla mikä tahansa muovinen IP65 -laatikko, jossa on täysin läpinäkyvä kansi.

Vaihe 7: Weathercam

Sää web -kameroita (tai sääkameroita, kuten haluan kutsua niitä) käytetään tallentamaan tai suoratoistamaan kuvaa todellisista sääolosuhteista. Kuvasta voit määrittää valon voimakkuuden ja sameuden. Valitsin halvimman saatavilla olevan wifi -kameran, mutta voit käyttää mitä tahansa valitsemasi wifi -kameraa. Tämä halpa kamera toimii hienosti, mutta siinä on yksi ongelma. Sinulla on oltava tietokone, jossa on suoratoisto -ohjelmisto jatkuvasti. Se ei ollut ongelma minulle, koska verkossa on jo palvelin, jolla on verkkosivusto, joten se voi huolehtia myös suoratoistosta. Mutta jos sinulla ei ole tällaista tietokonetta kotiverkossasi, suosittelen Raspberry pi- ja Raspberry pi -kameran ostamista. Se on kalliimpaa (25 dollaria vs 70 dollaria), mutta sinulla ei oikeastaan ole muuta vaihtoehtoa, jos haluat verkkokameran. Kummassakin tapauksessa kamera on asetettava säänkestävään laatikkoon. Voit käyttää samaa laatikkoa kuin UV -anturia. Tein oman laatikon tavallisesta muovilaatikosta ja pleksilasista, mutta se on tarpeetonta. Kameran akku tarvitsee jatkuvaa lataamista. Voit tehdä tämän irrottamalla USB -kaapelin ja liittämällä + ja - johdot antureiden 5 V: n ulostuloon. Kun kamera on säänkestävä, voit asentaa sen mihin tahansa, missä on hyvä näkymä vetoketjuilla.

Katsotaanpa nyt ohjelmistoa. Tämä osa vaatii edistyneitä koodaustaitoja. Sinulla on oltava 24/7 käynnissä oleva tietokone (voi olla Raspberry pi) kotiverkossasi, jotta voit tehdä kaiken tämän. Joten ensimmäinen asia, joka sinun on tehtävä, on liittää IP-kamera kotisi Wi-Fi-verkkoon. Sitten sinun on vaihdettava käyttäjänimi ja salasana skriptissä käyttäjänimesi ja salasanasi mukaan kameran käyttöliittymässä. Sinun on myös vaihdettava kameran IP -osoite komentosarjassa. Sitten sinun on asetettava tehtävien ajoitus, jotta voit suorittaa mukana tulevan komentosarjan noin 5 minuutin välein palvelimellasi/tietokoneellasi. Skriptin pitäisi nyt ottaa kuvakaappaus kameran kuvasta 5 minuutin välein ja tallentaa se esiasetettuun kansioon. Kansion on oltava julkinen, jotta voit etsiä sen hakukoneesta seuraavasti: example.com/username/webcam.jpg. Weathercloud voi sitten ottaa tämän kuvan julkisesta kansiosta ja laittaa sen verkkosivulleen. Näet "live" (päivitykset 5 minuutin välein) -syötteen täältä.

Vaihe 8: Yläanturien pidike

Yläanturien pidike on teräskomponentti, joka pitää katon yläanturit (UV, sademäärä ja tuulen nopeus). Näissä kuvissa näkyvä osa sopii vain rakennukseemme. Voit asentaa nämä anturit haluamallasi tavalla. Tämä on vain esimerkki. Meillä oli jo teräsputki asennettu katolle, joten pidikkeen asentaminen on ollut helppoa.

Vaihe 9: Kilven yhteensopivuusongelma

Ethernet -suojan ja protoshieldin välillä on yksinkertainen yhteensopivuusongelma. Et voi laittaa protoshieldiä ethernet -suojan päälle, koska ethernet -liitin ei vain salli sinua. Et voi laittaa ethernet -suojaa protoshieldin päälle, koska ethernet -suojalla on oltava suora yhteys arduinoon ICSP -liittimen kautta, mutta protoshieldillä ei ole sitä. No, yksinkertainen ongelma, yksinkertainen ratkaisu. Leikkasin suorakulmaisen reiän protoshieldiin, jotta ethernet -liitin mahtuu sisään.

Vaihe 10: Sademäärän mittaus

Tilattu sademittari toimii hienosti, mutta siinä on yksi suuri ongelma. Siinä ei ole mitään kommunikaatioliitäntää, kuten I2C tai RX/TX. On vain yksinkertainen kytkin, joka kytkeytyy päälle 60 mikrosekunnin ajan aina, kun sataa yli 0,28 mm/m2. Arduino voi helposti huomata sen, kun se ei tee mitään muuta kuin mittaa sateita. Mutta kun sillä on muita tehtäviä (kuten lämpötilan mittaaminen ja sen lähettäminen pilveen), on suuri todennäköisyys, että arduinon suoritin on kiireinen sademittarin kytkemisen aikaan. Tämä aiheuttaa virheellisen sademäärän. Siksi lisäsin toisen arduinon - arduino -nanon. Nanon ainoa tehtävä on mitata sademäärä ja lähettää se master -arduinoon I2C: n kautta. Näin sademäärät ovat aina tarkkoja. Tein piirilevyn, jossa on sekä arduino nano että RTC -moduuli, mutta voit juottaa sen myös protoshieldiin. Tiedän, että tämä ei ole yksinkertaisin ja halvin ratkaisu, mutta pidän siitä ja se on erittäin siisti ja organisoitu.

Vaihe 11: Tuulen nopeuden mittaus

Tämä vaihe on hyvin samanlainen kuin edellinen. Tein levyn, joka mittaa tuulen nopeuden ja lähettää sen sitten I2C: n kautta. Toista vain edellinen vaihe ilman RTC: tä. Yritin laittaa molemmat levyt yhteen, mutta se ei onnistunut.

Vaihe 12: Palvelinlaatikko

On aina hyvä idea piilottaa kaikki elektroniikka pieneen, järjestettyyn laatikkoon. Ja juuri näin tein palvelinlaatikon kanssa. Palvelinlaatikossa on Arduino UNO, ethernet -suoja, protoshield, 5 V: n säädin, pääkaapelipääte ja sademäärän mittauslevy. Yksi huomautus Arduinosta: aseman koodi käyttää noin 90% Arduino UNO -muistista ja se voi aiheuttaa ongelmia. Saatat tarvita tai ei tarvitse käyttää Arduino Megaa.

Vaihe 13: Liitännät

Liitä vain kaikki mukana toimitetun kaavion mukaisesti.

Vaihe 14: KOODI

Tämä on viimeinen osa, osa, jota olemme kaikki odottaneet - testaus, jos se toimii. Sinun on vaihdettava IP -osoite, Weathercloud -tunnus ja Weathercloud -AVAIN kotiverkkosi ja Weathercloud -tilisi mukaan. Olet sitten valmis lataamaan sen arduinoosi. Sinun on myös ladattava I2C -sateen lähettäjäkoodi Arduino nano -laitteelle sadetustaululla ja I2C -tuulenlähetin Arduino nano -laitteelle tuulen nopeuslevyssä. On myös index.php -skripti, lisätietoja siitä on vaiheessa 7.

Vaihe 15: Asennus

Sääaseman toimiminen työpajassasi on yksi asia, mutta sen toimiminen tosielämän ankarissa olosuhteissa on toinen. Asennusmenettely riippuu suuresti rakennuksesta, johon asennat asemasi. Mutta jos sinulla on aurinkosäteilysuoja ja yläanturipidike, sen ei pitäisi olla niin vaikeaa. Lämpötila- ja kosteusanturi voidaan sijoittaa mihin tahansa rakennuksen kohtaan, mutta UV -anturin ja sademittarin on oltava rakennuksen päällä. UV -anturi ei voi olla varjossa eikä sademittari voi olla lähellä seinää, muuten kovan tuulen aikana sadepisarat eivät putoa mittariin ja lukemat ovat epätarkkoja. Tässä on kuva, joka osoittaa, kuinka voit asentaa aseman tyypilliseen taloon. Sinun on oltava erittäin varovainen asennettaessa asemaa katolle ja sinulla on oltava tehokas pora, joka voi porata betonia.

Vaihe 16: Valmis

Onnittelut. Jos teit kaikki vaiheet oikein, sinulla on täysin toimiva pilvisääasema. Näet asemani tiedot täältä. Jos sinulla on kysymyksiä tai ehdotuksia, kuulen ne mielelläni alla olevasta kommenttiosasta.

Aion rakentaa samanlaisen aseman käyttämällä ESP32 Wi-Fi -korttia ja joitain muita antureita (tuulen nopeus/suunta, auringon säteily, maaperän kosteus), mutta siitä lisää myöhemmin. Nauttia!