सॉफ्टवेयर के साथ पूरा DIY रास्पबेरी पाई मौसम स्टेशन: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

फरवरी के अंत में मैंने इस पोस्ट को रास्पबेरी पाई साइट पर देखा।

www.raspberrypi.org/school-weather-station-…

उन्होंने स्कूलों के लिए रास्पबेरी पाई वेदर स्टेशन बनाए थे। मैं पूरी तरह से एक चाहता था! लेकिन उस समय (और मुझे विश्वास है कि यह अभी भी लिखा जा रहा है) वे सार्वजनिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं (आपको परीक्षकों के एक चुनिंदा समूह में होने की आवश्यकता है)। ठीक है, मैं चाहता था और मुझे मौजूदा तृतीय पक्ष प्रणाली के लिए सैकड़ों डॉलर खर्च करने का मन नहीं था।

इसलिए, एक अच्छे इंस्ट्रक्शनल यूजर की तरह, मैंने अपना खुद का बनाने का फैसला किया !!!

मैंने थोड़ा शोध किया और कुछ अच्छी व्यावसायिक प्रणालियाँ पाईं जिन्हें मैं अपना आधार बना सकता था। मुझे कुछ सेंसर या रास्पबेरी पीआई अवधारणाओं में मदद करने के लिए कुछ अच्छे निर्देश मिले। मुझे यह साइट भी मिली, जो गंदगी का भुगतान कर रही थी, उन्होंने मौजूदा मैपलिन सिस्टम को तोड़ दिया था:

www.philpot.me/weatherinsider.html

लगभग एक महीने का फास्ट फॉरवर्ड और मेरे पास एक बुनियादी कार्य प्रणाली है। यह एक पूर्ण रास्पबेरी पाई मौसम प्रणाली है जिसमें हमारे माप करने के लिए सिर्फ आधार रास्पबेरी पाई हार्डवेयर, कैमरा और कुछ मिश्रित एनालॉग और डिजिटल सेंसर हैं। प्री-मेड एनीमोमीटर या रेन गेज नहीं खरीदना, हम अपना बना रहे हैं! यहां इसकी विशेषताएं हैं:

• आरआरडी और सीएसवी को जानकारी रिकॉर्ड करता है, इसलिए अन्य प्रारूपों में हेरफेर या निर्यात/आयात किया जा सकता है।
• ऐतिहासिक ऊंचाई और चढ़ाव, चंद्र चरण और सूर्योदय/सूर्यास्त जैसी अच्छी जानकारी प्राप्त करने के लिए वेदर अंडरग्राउंड एपीआई का उपयोग करता है।
• एक मिनट में एक बार तस्वीर लेने के लिए रास्पबेरी पाई कैमरा का उपयोग करता है (फिर आप उनका उपयोग टाइमलैप्स बनाने के लिए कर सकते हैं)।
• ऐसे वेबपेज हैं जो वर्तमान परिस्थितियों और कुछ ऐतिहासिक (अंतिम घंटे, दिन, 7 दिन, महीने, वर्ष) के लिए डेटा प्रदर्शित करते हैं। वेबसाइट की थीम दिन के समय के साथ बदलती है (4 विकल्प: सूर्योदय, सूर्यास्त, दिन और रात)।

सूचना को रिकॉर्ड करने और प्रदर्शित करने के लिए सभी सॉफ्टवेयर जीथब में हैं, मैंने कुछ बग ट्रैकिंग, फीचर अनुरोध भी किए हैं:

github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather…

यह परियोजना मेरे लिए एक महान सीखने का अनुभव था, मुझे विशेष रूप से GPIO के साथ रास्पबेरी पाई की क्षमताओं में वास्तव में गोता लगाने का मौका मिला, और मैंने कुछ सीखने के दर्द बिंदुओं को भी मारा। मुझे आशा है कि आप, पाठक, मेरे कुछ परीक्षणों और क्लेशों से सीख सकते हैं।

चरण 1: सामग्री

इलेक्ट्रॉनिक्स:

• 9 रीड स्विच (हवा की दिशा के लिए 8, रेन गेज के लिए 1, वैकल्पिक रूप से हॉल सेंसर के बजाय हवा की गति के लिए 1), मैंने इनका उपयोग किया:
• 1 हॉल सेंसर (हवा की गति के लिए, जिसे एनीमोमीटर कहा जाता है) -
• तापमान (https://amzn.to/2RIHf6H)
• आर्द्रता (बहुत सारे आर्द्रता सेंसर एक तापमान सेंसर के साथ आते हैं), मैंने DHT11 का उपयोग किया:
• दबाव (बीएमपी में तापमान सेंसर भी था), मैंने बीएमपी 180 का इस्तेमाल किया, https://www.adafruit.com/product/1603, यह उत्पाद अब बंद कर दिया गया है लेकिन बीएमपी 280 (https://amzn.to/2E8nmhi)
• फोटोरेसिस्टर (https://amzn.to/2seQFwd)
• GPS चिप या USB GPS (https://amzn.to/36tZZv3)।
• 4 मजबूत चुम्बक (एनीमोमीटर के लिए 2, दिशा के लिए 1, रेन गेज के लिए 1, मैंने दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों का उपयोग किया, अत्यधिक अनुशंसित) (https://amzn.to/2LHBoKZ)।
• मुट्ठी भर मिश्रित प्रतिरोधक, मेरे पास यह पैक है जो समय के साथ बेहद उपयोगी साबित हुआ है:

• MCP3008 - रास्पबेरी पाई के लिए एनालॉग को डिजिटल इनपुट में बदलने के लिए -

हार्डवेयर

• रास्पबेरी पाई - मैंने मूल रूप से वायरलेस एडेप्टर के साथ 2 का उपयोग किया था, अब पावर एडॉप्टर के साथ 3 बी + किट भी प्राप्त करें। (https://amzn.to/2P76Mop)
• पाई कैमरा
• एक ठोस 5V पावर एडॉप्टर (यह दर्दनाक रूप से कष्टप्रद निकला, मुझे अंततः एडफ्रूट मिल गया, अन्यथा कैमरा बहुत अधिक रस खींचता है और पाई को लटका सकता है, यह यहाँ है: https://www.adafruit.com/products /501)

सामग्री:

• 2 थ्रस्ट बियरिंग्स (या स्केटबोर्ड या रोलर-स्केट बियरिंग्स भी काम करेंगे), मुझे ये अमेज़न पर मिले:
• 2 वाटरप्रूफ एनक्लोजर (मैंने स्थानीय बड़े बॉक्स स्टोर से एक बिजली के बाड़े का इस्तेमाल किया), ज्यादा मायने नहीं रखता, बस एक अच्छे आकार के बाड़े को खोजने की जरूरत है जिसमें पर्याप्त जगह हो और सब कुछ सुरक्षित हो)।
• कुछ पीवीसी पाइप और एंड कैप्स (विभिन्न आकार)।
• पीवीसी माउंट ब्रैकेट
• पतली प्लेक्सीग्लस की युगल चादरें (कुछ भी फैंसी नहीं)।
• प्लास्टिक गतिरोध
• मिनी स्क्रू (मैंने # 4 बोल्ट और नट्स का इस्तेमाल किया)।
• 2 प्लास्टिक क्रिसमस ट्री आभूषण - एनीमोमीटर के लिए इस्तेमाल किया गया, मुझे स्थानीय हॉबी लॉबी में मिला।
• छोटा डॉवेल
• प्लाईवुड का छोटा टुकड़ा।

उपकरण:

• Dremel
• ग्लू गन
• सोल्डरिंग आयरन
• मल्टीमीटर
• ड्रिल

चरण 2: मुख्य संलग्नक - पीआई, जीपीएस, कैमरा, लाइट

मुख्य बाड़े में पीआई, कैमरा, जीपीएस और लाइट सेंसर हैं। यह वाटरप्रूफ होने के लिए डिज़ाइन किया गया है क्योंकि इसमें सभी महत्वपूर्ण घटक हैं, माप दूरस्थ बाड़े से लिए जा रहे हैं और एक को तत्वों के संपर्क में / खुला होने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

कदम:

एक संलग्नक चुनें, मैंने एक विद्युत जंक्शन बॉक्स का उपयोग किया है, विभिन्न प्रोजेक्ट बॉक्स और जलरोधी मामले भी काम करेंगे। मुख्य बिंदु यह है कि इसमें सब कुछ रखने के लिए पर्याप्त जगह है।

मेरे संलग्नक में शामिल हैं:

• रास्पबेरी पाई (गतिरोध पर) - एक वाईफ़ाई चिप की जरूरत है, पिछवाड़े में Cat5e नहीं चलाना चाहते हैं!
• कैमरा (गतिरोध पर भी)
• जीपीएस चिप, यूएसबी के माध्यम से जुड़ा हुआ है (एक स्पार्कफुन एफटीडीआई केबल का उपयोग करके: https://www.sparkfun.com/products/9718) - जीपीएस अक्षांश और देशांतर प्रदान करता है, जो अच्छा है, लेकिन इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि मैं सटीक समय प्राप्त कर सकता हूं जीपीएस!
• दो ईथरनेट/बिल्ली 5 जैक मुख्य बाड़े को दूसरे बाड़े से जोड़ने के लिए जिसमें अन्य सेंसर होते हैं। यह दो बक्सों के बीच केबल रखने का एक सुविधाजनक तरीका था, मेरे पास लगभग 12 तार हैं, और दो कैट 5 16 संभावित कनेक्शन प्रदान करते हैं, इसलिए मेरे पास चीजों को विस्तार/बदलने के लिए जगह है।

कैमरे के बाहर देखने के लिए मेरे बाड़े के सामने एक खिड़की है। इस विंडो के साथ मामला कैमरे की सुरक्षा करता है, लेकिन मेरे पास ऐसे मुद्दे थे जहां कैमरे पर लाल रंग का नेतृत्व किया (जब यह एक फोटो ले रहा हो) plexiglass को दर्शाता है और फोटो में दिखाई देता है। मैंने इसे कम करने के लिए कुछ काले टेप का इस्तेमाल किया और इसे (और पाई और जीपीएस से अन्य एल ई डी) को ब्लॉक करने की कोशिश की, लेकिन यह अभी तक 100% नहीं है।

चरण 3: तापमान, आर्द्रता, दबाव के लिए 'रिमोट एनक्लोजर'

यह वह जगह है जहां मैंने तापमान, आर्द्रता और दबाव सेंसर के साथ-साथ बारिश गेज, हवा की दिशा और हवा की गति सेंसर के लिए "हुक अप" संग्रहीत किया था।

यह सब बहुत सीधा है, यहां पिन ईथरनेट केबल के माध्यम से रास्पबेरी पाई पर आवश्यक पिन से जुड़ते हैं।

मैंने डिजिटल सेंसर का उपयोग करने की कोशिश की जहां मैं कर सकता था और फिर किसी भी एनालॉग को एमसीपी ३००८ में जोड़ा जाता है, इसमें ८ एनालॉग तक लगते हैं जो मेरी जरूरतों के लिए पर्याप्त से अधिक था, लेकिन सुधार/विस्तार के लिए जगह देता है।

यह बाड़ा हवा के लिए खुला है (इसे सटीक तापमान, आर्द्रता और दबाव के लिए होना चाहिए)। नीचे के छेद बाहर निकल गए हैं, इसलिए मैंने कुछ सर्किटों को एक सिलिकॉन कॉनफॉर्मल कोटिंग स्प्रे का स्प्रे दिया (आप इसे ऑनलाइन प्राप्त कर सकते हैं या फ्राई इलेक्ट्रॉनिक्स जैसी जगह)। उम्मीद है कि यह धातु को किसी भी नमी से बचाएगा, हालांकि आपको सावधान रहना होगा और कुछ सेंसर पर इसका इस्तेमाल नहीं करना होगा।

बाड़े का शीर्ष भी है जहां हवा की गति संवेदक फिट बैठता है। यह टॉस अप था, मैं हवा की गति या हवा की दिशा शीर्ष पर रख सकता था, मुझे एक के दूसरे पर कोई बड़ा लाभ नहीं दिख रहा था। कुल मिलाकर आप दोनों सेंसर (पवन डीआईआर और गति) को काफी ऊंचा चाहते हैं जहां भवन, बाड़, बाधाएं माप में हस्तक्षेप नहीं करती हैं।

चरण 4: वर्षा गेज

मैंने वास्तविक गेज बनाने के लिए ज्यादातर इस निर्देश का पालन किया:

www.instructables.com/id/Arduino-Weather-St…

मैंने इसे plexiglass से बनाया है ताकि मैं देख सकूं कि क्या हो रहा था और मुझे लगा कि यह अच्छा होगा। कुल मिलाकर plexiglass ने ठीक काम किया, लेकिन ग्लूगुन, रबर सीलेंट और समग्र कटिंग और ड्रिलिंग के साथ संयुक्त रूप से यह सुरक्षात्मक फिल्म के साथ भी उस प्राचीन नहीं दिखता है।

प्रमुख बिंदु:

• सेंसर एक साधारण रीड स्विच और चुंबक है जिसे रास्पबेरीपी कोड में एक बटन प्रेस की तरह माना जाता है, मैं समय के साथ बाल्टी को सरल करता हूं और फिर बाद में "इंच बारिश" में रूपांतरण करता हूं।
• टिप करने के लिए पर्याप्त पानी रखने के लिए इसे इतना बड़ा बनाएं, लेकिन इतना नहीं कि टिप करने के लिए इसे बहुत अधिक की आवश्यकता हो। मेरा पहला पास मैंने प्रत्येक ट्रे को इतना बड़ा नहीं बनाया कि वह भर जाए और उसके टिपने से पहले किनारे पर बहना शुरू हो जाए।
• मैंने यह भी पाया कि अवशिष्ट जल माप में कुछ त्रुटि जोड़ सकता है। मतलब, पूरी तरह से सूखने के बाद, एक तरफ भरने के लिए एक्स बूंदों को लिया और इसे टिप दिया, एक बार गीला होने पर वाई बूंदों (जो एक्स से कम है) को भरने और टिपने के लिए लिया। एक बड़ी राशि नहीं है, लेकिन एक अच्छा "1 लोड बराबर कितना" माप प्राप्त करने का प्रयास करते समय प्रभाव में आया।
• इसे संतुलित करें, आप नीचे के सिरों पर ग्लूगन गोंद जोड़कर धोखा दे सकते हैं यदि एक पक्ष दूसरे से बहुत अधिक भारी है, लेकिन आपको इसे जितना हो सके संतुलित करने की आवश्यकता है।
• आप फोटो में देख सकते हैं कि मैंने कुछ स्पंज और लकड़ी के धारक का उपयोग करके परीक्षण करने और स्थापित करने से पहले इसे ठीक से संतुलित करने के लिए थोड़ा परीक्षण रिग स्थापित किया है।

चरण 5: हवा की दिशा

यह एक साधारण मौसम फलक था। मैं मैपलिन सिस्टम से इलेक्ट्रॉनिक्स पर आधारित हूं:

www.philpot.me/weatherinsider.html

प्रमुख बिंदु:

यह एक एनालॉग सेंसर है। विभिन्न प्रतिरोधों के साथ संयुक्त आठ रीड स्विच आउटपुट को विखंडू में विभाजित करते हैं ताकि मैं यह पहचान सकूं कि सेंसर किस मूल्य से समन्वयित है। (इस निर्देश में अवधारणा को समझाया गया है:

• वेदर वेन वाले हिस्से पर शिकंजा कसने के बाद आपको इसे कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है ताकि "यह दिशा उत्तर की ओर इशारा करती है"।
• मैंने लकड़ी के साथ एक परीक्षण रिग बनाया ताकि मैं प्रतिरोधों को आसानी से अंदर और बाहर स्विच कर सकूं जो मेरे लिए मूल्यों की पूरी श्रृंखला को कवर करता है, जो कि बहुत मददगार था!
• मैंने एक जोरदार असर का इस्तेमाल किया, यह ठीक था, मुझे यकीन है कि एक नियमित स्केटबोर्ड या रोलर्सकेट असर उतना ही ठीक होता।

चरण 6: हवा की गति

यह मैंने एक बार फिर से शिक्षाप्रद समुदाय की ओर रुख किया और इस निर्देश को पाया और उसका पालन किया:

www.instructables.com/id/Data-Logging-Anemo…

प्रमुख बिंदु:

• आप हॉल सेंसर का उपयोग कर सकते हैं या रीड सेंसर पर भी स्विच कर सकते हैं। हॉल सेंसर एक एनालॉग सेंसर से अधिक है, इसलिए यदि आप इसे डिजिटल तरीके से उपयोग कर रहे हैं, जैसे बटन प्रेस, तो आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि रीडिंग/वोल्टेज इतना अधिक है कि यह पर्याप्त नहीं होने के बजाय एक सच्चे बटन प्रेस की तरह कार्य करता है।.
• कप का आकार महत्वपूर्ण है, इसलिए छड़ी की लंबाई भी महत्वपूर्ण है! मूल रूप से मैंने पिंग पोंग गेंदों का इस्तेमाल किया और वे बहुत छोटे थे। मैंने उन्हें लंबी डंडियों पर भी रखा जो काम नहीं करती थीं। मैं बहुत निराश हो गया और फिर उस निर्देश के बारे में पता चला, टॉरेली ने समझाते हुए बहुत अच्छा काम किया और इससे मुझे तब मदद मिली जब मेरा मूल डिज़ाइन भी काम नहीं आया।

चरण 7: सॉफ्टवेयर

सॉफ्टवेयर को सेंसर से डेटा रिकॉर्ड करने के लिए पायथन में लिखा गया है। मैंने सेंसर और जीपीएस से जानकारी प्राप्त करने के लिए एडफ्रूट और अन्य से कुछ अन्य तृतीय पक्ष गिट पुस्तकालयों का उपयोग किया। कुछ क्रॉन जॉब्स भी हैं जो कुछ एपीआई सूचनाओं को भी खींचती हैं। अधिकांश को डॉक्स/install_notes.txt पर गिट दस्तावेज़ीकरण में समझाया/उल्लेखित किया गया है

वेब सॉफ्टवेयर इसे वेबपेज पर प्रदर्शित करने के लिए PHP में है जबकि कॉन्फिग फाइलों के लिए YAML का उपयोग करता है और निश्चित रूप से डेटा को स्टोर और ग्राफ करने के लिए RRD टूल।

यह कुछ दिलचस्प डेटा प्राप्त करने के लिए वेदर अंडरग्राउंड एपीआई का उपयोग करता है जो सेंसर खींच नहीं सकते हैं: रिकॉर्ड हाय और लो, चंद्रमा का चरण, सूर्यास्त और सूर्योदय का समय, उनके एपीआई पर ज्वार भी उपलब्ध है, जो मुझे लगा कि वास्तव में साफ है, लेकिन मैं ऑस्टिन TX में रहता हूँ जो पानी से बहुत दूर है।

यह सब जीथब पर उपलब्ध है और सक्रिय रूप से बनाए रखा गया है और वर्तमान में इसका उपयोग किया जा रहा है क्योंकि मैं अपने सिस्टम को और परिष्कृत और कैलिब्रेट करता हूं, ताकि आप फीचर अनुरोध और बग रिपोर्ट भी सबमिट कर सकें।

सॉफ्टवेयर दिन के समय के आधार पर विषय परिवर्तन से गुजरता है, इसमें 4 चरण होते हैं। यदि वर्तमान समय सूर्योदय या सूर्यास्त से + या - 2 घंटे है तो आपको क्रमशः सूर्योदय और सूर्यास्त विषय मिलेंगे (अभी बस एक अलग पृष्ठभूमि है, मैं भविष्य में अलग-अलग फ़ॉन्ट/बॉर्डर रंग करूँगा)। इसी तरह उन श्रेणियों के बाहर दिन या रात का विषय देता है।

पढ़ने के लिए धन्यवाद, अगर आप मेरे इंस्टाग्राम और यूट्यूब चैनल को देखने के बजाय मेरे प्रोजेक्ट्स की और तस्वीरें और वीडियो देखना चाहते हैं।

पाई/ई दिवस प्रतियोगिता में तीसरा पुरस्कार