रास्पबेरी पाई इंडोर क्लाइमेट मॉनिटरिंग एंड कंट्रोलिंग सिस्टम: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

लोग अपने घर के अंदर आराम से रहना चाहते हैं। जैसा कि हमारे क्षेत्र में जलवायु हमारे अनुकूल नहीं हो सकती है, हम एक स्वस्थ इनडोर वातावरण बनाए रखने के लिए कई उपकरणों का उपयोग करते हैं: हीटर, एयर कूलर, ह्यूमिडिफायर, डीह्यूमिडिफायर, प्यूरीफायर, आदि। आजकल, ऑटो- से लैस कुछ उपकरणों को ढूंढना आम बात है। पर्यावरण को समझने और खुद को नियंत्रित करने की विधा। तथापि:

• उनमें से कई अधिक कीमत वाले हैं/पैसे के लायक नहीं हैं।
• पारंपरिक यांत्रिक भागों की तुलना में उनके विद्युत सर्किट को तोड़ा जाना आसान और प्रतिस्थापित करना कठिन होता है
• उपकरणों को निर्माता के ऐप द्वारा प्रबंधित किया जाना चाहिए। आपके घर में कुछ स्मार्ट उपकरण होना आम बात है और उनमें से प्रत्येक का अपना ऐप है। उनका समाधान ऐप को एलेक्सा, Google सहायक और आईएफटीटीटी जैसे प्लेटफार्मों में एकीकृत करना है ताकि हमारे पास "केंद्रीकृत" नियंत्रक हो
• सबसे महत्वपूर्ण बात, निर्माताओं के पास हमारा डेटा है, और Google/Amazon/IFTTT/आदि के पास हमारा डेटा है। हम नहीं। आप गोपनीयता की परवाह नहीं कर सकते हैं, लेकिन कभी-कभी हम सभी अपने शयनकक्ष के आर्द्रता पैटर्न को देखना चाहते हैं, उदाहरण के लिए, यह तय करना कि किस समय खिड़कियां खोलना है।

इस ट्यूटोरियल में, मैं अपेक्षाकृत कम लागत वाली रास्पबेरी पाई-आधारित इंडोर क्लाइमेट कंट्रोलर का एक प्रोटोटाइप बनाता हूं। आरपीआई एसपीआई/आई2सी/यूएसबी इंटरफेस के माध्यम से बाह्य उपकरणों के साथ संचार करता है:

• तापमान, आर्द्रता और वायु दाब को एकत्र करने के लिए एक वायुमंडलीय सेंसर का उपयोग किया जाता है।
• एक उच्च परिशुद्धता वायु गुणवत्ता सेंसर वायु गुणवत्ता सूचकांक (AQI) की गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले वायुमंडलीय कण पदार्थ (PM2.5 और PM10) डेटा प्रदान करता है।

नियंत्रक IFTTT वेबहुक ऑटोमेशन सेवा को अनुरोध भेजकर डेटा प्राप्त करता है और डिवाइस क्रियाओं को ट्रिगर करता है जो समर्थित वाईफाई स्मार्ट प्लग को नियंत्रित करता है।

प्रोटोटाइप इस तरह से बनाया गया है कि कोई भी अन्य सेंसर, उपकरण और स्वचालन सेवाओं को आसानी से जोड़ सकता है।

चरण 1: हार्डवेयर

इसे बनाने के लिए अनुशंसित हार्डवेयर:

1. वाईफाई के साथ रास्पबेरी पाई (कोई भी संस्करण)। मैं इसे आरपीआई बी + का उपयोग करके बनाता हूं। RPi ZeroW ठीक काम करेगा और लागत ~15$
2. तापमान, आर्द्रता, वायु दाब के लिए BME280 सेंसर ~5$
3. एक नोवा SDS011 उच्च परिशुद्धता लेजर PM2.5 / PM10 वायु गुणवत्ता जांच सेंसर मॉड्यूल ~ 25$
4. एक एलईडी/एलसीडी डिस्प्ले। मैंने SSD1305 2.23 इंच OLED स्क्रीन ~15$. का उपयोग किया
5. कुछ वाईफाई/ज़िगबी/जेड-वेव स्मार्ट सॉकेट। 10-20$ प्रत्येक
6. मैकेनिकल स्विच के साथ एयर प्यूरीफायर, ह्यूमिडिफायर, डीह्यूमिडिफायर, हीटर, कूलर आदि। उदाहरण के लिए, मैंने इस ट्यूटोरियल को बनाने के लिए एक सस्ते वायु शोधक का उपयोग किया है

उपरोक्त कुल लागत <100$ है, जो एक स्मार्ट प्यूरिफायर की तुलना में बहुत कम है, जिसकी कीमत आसानी से 200$ हो सकती है।

चरण 2: रास्पबेरी पाई को तार देना

सर्किट आरेख दिखाता है कि I2C इंटरफ़ेस और OLED डिस्प्ले HAT का उपयोग SPI इंटरफ़ेस का उपयोग करके BME280 सेंसर के साथ RPi को कैसे तारित किया जाए।

Waveshare OLED HAT को GPIO के शीर्ष पर जोड़ा जा सकता है, लेकिन इसे अन्य बाह्य उपकरणों के साथ साझा करने के लिए आपको GPIO स्प्लिटर की आवश्यकता होती है। इसे पीठ पर प्रतिरोधों को सोल्डर करके I2C का उपयोग करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

SSD1305 OLED HAT के बारे में अधिक जानकारी यहाँ मिल सकती है।

I2C और SPI दोनों इंटरफेस को RPi में सक्षम करने की आवश्यकता है:

सुडो रास्पि-कॉन्फ़िगरेशन

नोवा एसडीएस०११ डस्ट सेंसर यूएसबी पोर्ट (सीरियल-यूएसबी अडैप्टर के साथ) के जरिए आरपीआई से जुड़ा है।

चरण 3: सेंसर से डेटा एकत्र करना

वायुमंडलीय डेटा, जो काफी सीधा दिखता है, अजगर लिपि से BME280 सेंसर से एकत्र किया जाता है।

21-नवंबर-20 19:19:25 - जानकारी - क्षतिपूर्ति_पठन(id=6e2e8de5-6bc2-4929-82ab-0c0e3ef6f2d2, टाइमस्टैम्प = 2020-11-21 19:19: 25.604317, तापमान = 20.956 डिग्री सेल्सियस, दबाव = 1019.08 एचपीए, आर्द्रता = 49.23% आरएच)

डस्ट सेंसर डेटा को थोड़ी अधिक प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है। सेंसर मॉड्यूल पार्टिकुलेट मैटर का पता लगाने के लिए कुछ हवा के नमूनों को सोख लेता है, इसलिए विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए इसे कुछ समय (30s) तक चलाना चाहिए। अपने अवलोकन से, मैं केवल पिछले 3 नमूनों के औसत पर विचार करता हूं। प्रक्रिया इस स्क्रिप्ट में उपलब्ध है।

21-नवंबर-20 19:21:07 - डीबग - 0. PM2.5: 2.8, PM10: 5.9

21-नवंबर-20 19:21:09 - डीबग - 1. PM2.5: 2.9, PM10: 6.0 21-नवंबर-20 19:21:11 - डीबग - 2. PM2.5: 2.9, PM10: 6.0 21- नवंबर-20 19:21:13 - डीबग - 3. PM2.5: 2.9, PM10: 6.3 21-नवंबर-20 19:21:15 - डीबग - 4. PM2.5: 3.0, PM10: 6.2 21-नवंबर- 20 19:21:17 - डीबग - 5. PM2.5: 2.9, PM10: 6.4 21-नवंबर-20 19:21:19 - डीबग - 6. PM2.5: 3.0, PM10: 6.6 21-नवंबर-20 19:21:21 - डीबग - 7. PM2.5: 3.0, PM10: 6.8 21-नवंबर-20 19:21:23 - डीबग - 8. PM2.5: 3.1, PM10: 7.0 21-नवंबर-20 19:21:25 - डीबग - 9. PM2.5: 3.2, PM10: 7.0 21-नवंबर-20 19:21:28 - डीबग - 10. PM2.5: 3.2, PM10: 7.1 21-नवंबर-20 19:21:30 - डीबग - 11. PM2.5: 3.2, PM10: 6.9 21-नवंबर-20 19:21:32 - डीबग - 12. PM2.5: 3.3, PM10: 7.0 21-नवंबर-20 19:21:34 - डीबग - 13. PM2.5: 3.3, PM10: 7.1 21-नवंबर-20 19:21:36 - डीबग - 14. PM2.5: 3.3, PM10: 7.1

डस्ट सेंसर केवल PM2.5 और PM10 इंडेक्स प्रदान करता है। AQI की गणना करने के लिए हमें अजगर-aqi मॉड्यूल की आवश्यकता होती है:

aqi_index = aqi.to_aqi([(aqi. POLLUTANT_PM25,dust_data[0]), (aqi. POLLUTANT_PM10,dust_data[1])])

डेटा एकत्र करना, प्रदर्शित करना और उपकरण नियंत्रण को समवर्ती और अतुल्यकालिक रूप से निष्पादित किया जाता है। डेटा स्थानीय डेटाबेस में सहेजा जाता है। यदि वातावरण बहुत तेज़ी से नहीं बदलता है, तो हमें उन्हें बार-बार चलाने की आवश्यकता नहीं है। मेरे लिए 15 मिनट का अंतराल समय काफी है। इसके अलावा, डस्ट सेंसर मॉड्यूल अंदर धूल जमा करता है, इसलिए हमें सफाई कार्य से बचने के लिए इसका अधिक उपयोग नहीं करना चाहिए।

चरण 4: गृह स्वचालन सेवा की स्थापना

वहाँ कई होम ऑटोमेशन प्लेटफ़ॉर्म हैं और आपको उस प्लेटफ़ॉर्म को स्थापित करना चाहिए जो आपके पास मौजूद स्मार्ट सॉकेट द्वारा समर्थित हो। यदि आप गोपनीयता की चिंता करते हैं, तो आपको अपना स्वयं का सिस्टम स्थापित करना चाहिए। अन्यथा, आप उन लोकप्रिय प्लेटफार्मों का उपयोग कर सकते हैं जो अधिकांश वाईफाई स्मार्ट सॉकेट द्वारा समर्थित हैं: Google सहायक, एलेक्सा, या आईएफटीटीटी। बातचीत करने के लिए एपीआई के साथ सॉकेट प्लेटफॉर्म का चयन करने का प्रयास करें (वेबहुक इस उद्देश्य के लिए एकदम सही है)

मैं इस ट्यूटोरियल में IFTTT का उपयोग करता हूं क्योंकि यह नए लोगों के लिए भी उपयोग करना बहुत आसान है। लेकिन ध्यान रखें कि: 1. कई स्मार्ट सॉकेट हैं जो IFTTT का समर्थन नहीं करते हैं, और 2. जब मैं इसे लिखता हूं, तो IFTTT आपको केवल 3 एप्लेट (स्वचालन कार्य) मुफ्त में बनाने की अनुमति देता है, जो केवल 1 के लिए पर्याप्त है। उपकरण।

ये चरण हैं:

1. वेबहुक सेवा का उपयोग करके उपकरण को चालू और बंद करने के लिए IFTTT में दो एप्लेट बनाएं। विवरण यहां पाया जा सकता है।

2. एपीआई कुंजी को कॉपी करें और इसे पायथन लिपि में कॉपी करें। मैं सुरक्षा कारणों से इसे एक अलग फाइल में रखने का सुझाव दूंगा।

3. मुख्य लिपि में नियंत्रण तर्क/पैरामीटर को परिभाषित करें।

चरण 5: परिणाम

ठीक है, अब हम सिस्टम का परीक्षण करते हैं।

OLED डिस्प्ले वर्तमान तापमान, आर्द्रता और परिकलित वायु गुणवत्ता सूचकांक (AQI) को दर्शाता है। यह पिछले 12 घंटों में न्यूनतम और अधिकतम मान भी प्रदर्शित करता है।

कुछ ही दिनों में AQI का टाइम-सीरीज़ डेटा कुछ दिलचस्प दिखाता है। AQI पैटर्न में उछाल पर ध्यान दें? यह दिन में दो बार हुआ, छोटी चोटी लगभग 12:00 बजे और ऊँची चोटी लगभग 19:00 बजे। ठीक है, आपने यह अनुमान लगाया, कि जब हम खाना बनाते हैं, तो बहुत सारे कण पदार्थ फैलते हैं। यह देखना दिलचस्प है कि हमारी दैनिक गतिविधि इनडोर वातावरण को कैसे प्रभावित करती है।

साथ ही, आंकड़े में आखिरी उछाल पिछले वाले की तुलना में बहुत कम रहा। तभी हम सिस्टम में एयर प्यूरीफायर जोड़ते हैं। RPi जलवायु नियंत्रक AQI>50 पर PURIFIER_ON अनुरोध भेजता है और AQI<20 पर PURIFIER_OFF करता है। आप उस समय IFTTT Webhook ट्रिगर देख सकते हैं।

चरण 6: निष्कर्ष

इतना ही!

एकत्र किए गए डेटा का उपयोग एयर हीटर, कूलर, (डी) ह्यूमिडिफ़ायर आदि को नियंत्रित करने के लिए भी किया जा सकता है। आपको बस अधिक स्मार्ट सॉकेट खरीदने की आवश्यकता है और हर पुराना उपकरण "स्मार्ट" हो जाएगा।

यदि आप कई उपकरणों को नियंत्रित करना चाहते हैं, तो आपको ध्यान से विचार करना होगा कि आप किस होम ऑटोमेशन सेवा का उपयोग करना चाहते हैं। मैं एक ओपन-सोर्स होम ऑटोमेशन प्लेटफॉर्म स्थापित करने का अत्यधिक सुझाव दूंगा, लेकिन अगर यह बहुत जटिल है, तो Google सहायक और IFTTT वेबहुक जैसे सरल समाधान हैं, या Zigbee स्मार्ट सॉकेट का उपयोग करना है।

इस प्रोटोटाइप का पूर्ण कार्यान्वयन जीथब रिपॉजिटरी में पाया जा सकता है:

github.com/vuva/IndoorClimateControl

मज़े करो !!!