Arduino Weathercloud मौसम स्टेशन: 16 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

मैंने इंटरनेट से जुड़ा एक मौसम स्टेशन बनाया। यह तापमान, आर्द्रता, दबाव, वर्षा, हवा की गति, यूवी सूचकांक को मापता है और यह कुछ और महत्वपूर्ण मौसम संबंधी मूल्यों की गणना करता है। इसके बाद यह इस डेटा को weathercloud.net पर भेजता है, जिसमें अच्छे ग्राफिक्स और UX हैं। इसमें वेदर वेब कैमरा भी है। इसकी कीमत मुझे लगभग 140 € थी। मैंने इस स्टेशन को अपने स्कूल प्रोजेक्ट के रूप में बनाया है। स्टेशन ब्रातिस्लावा, स्लोवाकिया में मेरे स्कूल में लगाया गया है। यहाँ वर्तमान डेटा है।

फ़ोटो क्रेडिट: मिमो पत्रिका. अनुमति के साथ प्रयोग किया जाता है।

नोट: मैं इस परियोजना पर दो साल से अधिक समय से काम कर रहा हूं। यह निर्देशयोग्य मूल रूप से एक निर्देशयोग्य का पुन: अपलोड है जिसे मैंने एक साल पहले प्रकाशित किया था, लेकिन इतने सारे बदलाव हुए हैं कि मैंने एक नया निर्देश योग्य बनाने का फैसला किया। साथ ही, कोई भी कभी भी एक साल पुराने इंस्ट्रक्शंस को नहीं देखता है।

अद्यतन १४.१२.२०१८: अरे वहाँ! मैंने अपने स्टेशन पर एक एनीमोमीटर (विंड गेज) जोड़ा। कुछ नया पाठ और तस्वीरें हैं, इसलिए इसे देखना सुनिश्चित करें।

चरण 1: वेदरक्लाउड

सबसे पहले, Weatherclud क्या है? वेदरक्लाउड दुनिया भर से वास्तविक समय में डेटा रिपोर्ट करने वाले मौसम स्टेशनों का एक बड़ा नेटवर्क है। यह मुफ़्त है और इससे १०,००० से अधिक मौसम केंद्र जुड़े हुए हैं। सबसे पहले, मेरी अपनी एचटीएमएल वेबसाइट थी जहां सभी डेटा भेजे गए थे लेकिन अपनी वेबसाइट और ग्राफिक्स बनाना कठिन है और सभी डेटा को एक बड़े क्लाउड प्लेटफॉर्म पर भेजना बहुत आसान है जिसमें अच्छे ग्राफिक्स और स्थिर सर्वर हैं। मैंने खोजा कि वेदरक्लाउड में डेटा कैसे भेजा जाता है और मैंने पाया कि आप एक साधारण जीईटी कॉल द्वारा इसे आसानी से पूरा कर सकते हैं। वेदरक्लाउड के साथ एकमात्र समस्या यह है कि एक मुफ्त खाते के साथ यह आपको हर दस मिनट में केवल डेटा भेजने की सुविधा देता है, लेकिन अधिकांश उपयोगों के लिए यह समस्या नहीं होनी चाहिए। इसे काम करने के लिए आपको एक वेदरक्लाउड खाता बनाना होगा। फिर आपको उनकी वेबसाइट पर एक स्टेशन प्रोफाइल बनाना होगा। जब आप वेदरक्लाउड पर अपना वेदर स्टेशन प्रोफाइल बनाते हैं, तो आपको वेदरक्लाउड आईडी और वेदरक्लाउड कुंजी दी जाती है। इन्हें रखें क्योंकि Arduino को यह जानने की आवश्यकता होगी कि डेटा कहाँ भेजना है।

चरण 2: भागों की सूची

Google पत्रक BOM

अनुमानित मूल्य: 140€/150$

चरण 3: उपकरण

ये उपकरण काम आ सकते हैं:

वायर स्ट्रिपर

बैटरी ड्रिल

सोल्डरिंग आयरन

चिमटा

screwdrivers

ग्लू गन

मल्टीमीटर

देखा

ट्री ड्रिल बिट

फ़ाइल

चरण 4: DS18B20 सौर विकिरण शील्ड

सौर विकिरण ढाल एक बहुत ही सामान्य चीज है जिसका उपयोग मौसम विज्ञान स्टेशनों में प्रत्यक्ष सौर विकिरण को अवरुद्ध करने के लिए किया जाता है और इसलिए मापा तापमान में त्रुटियों को कम करता है। यह तापमान संवेदक के लिए धारक के रूप में भी कार्य करता है। विकिरण ढाल बहुत उपयोगी होते हैं लेकिन आमतौर पर स्टील से बने होते हैं और वे महंगे होते हैं इसलिए मैंने अपनी खुद की ढाल बनाने का फैसला किया। मैंने एक निर्देशयोग्य बनाया जो दिखाता है कि इस तरह से विकिरण ढाल कैसे बनाया जाता है। यहाँ शिक्षाप्रद है।

मुझे एक वीडियो भी मिला है जो ठीक उसी तरह की प्रक्रिया दिखाता है ताकि आप इसका उपयोग कर सकें:

चरण 5: टर्मिनल बॉक्स

टर्मिनल बॉक्स स्टेशन का केंद्र है। मुख्य 14-कोर केबल इसे सर्वर बॉक्स से जोड़ता है। DS18B20 से केबल इसमें जाती है। यूवी बॉक्स से केबल उसमें जाती है। यह आर्द्रता और दबाव सेंसर को भी होस्ट करता है। जब आप एक टर्मिनल बॉक्स का चयन कर रहे हों, तो आप 10x5x5cm (4"x2"x2") से अधिक के IP65 प्लास्टिक जंक्शन बॉक्स का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 6: यूवी सेंसर बॉक्स

यूवी सेंसर बॉक्स यूवीएम -30 ए यूवी सेंसर को होस्ट करता है और यह मुख्य टर्मिनल बॉक्स और बारिश और हवा के गेज के बीच एक मध्य बिंदु भी है। यूवी सेंसर बॉक्स पूरी तरह से पारदर्शी कवर वाला कोई भी प्लास्टिक IP65 बॉक्स हो सकता है।

चरण 7: वेदरकैम

मौसम वेबकैम (या वेदरकैम जिन्हें मैं उन्हें कॉल करना पसंद करता हूं) का उपयोग वास्तविक मौसम की स्थिति की छवि को रिकॉर्ड या स्ट्रीम करने के लिए किया जाता है। छवि से आप प्रकाश की तीव्रता और बादलपन का निर्धारण कर सकते हैं। मैं सबसे सस्ते वाईफाई कैमरा के लिए गया था लेकिन आप अपनी पसंद के किसी भी वाईफाई कैमरे का उपयोग कर सकते हैं। यह सस्ता कैमरा ठीक काम करता है लेकिन इसमें एक समस्या है। आपके पास लगातार स्ट्रीमिंग सॉफ़्टवेयर चलाने वाला कंप्यूटर होना चाहिए। यह मेरे लिए कोई समस्या नहीं थी क्योंकि नेटवर्क में पहले से ही एक सर्वर चलाने वाली वेबसाइट है, इसलिए यह स्ट्रीमिंग का भी ध्यान रख सकती है। लेकिन अगर आपके घर के नेटवर्क में ऐसा कंप्यूटर नहीं है, तो मैं रास्पबेरी पाई और रास्पबेरी पाई कैमरा खरीदने की सलाह देता हूं। यह अधिक महंगा है (25$ बनाम 70$) लेकिन यदि आप एक वेबकैम चाहते हैं तो आपके पास वास्तव में दूसरा विकल्प नहीं है। दोनों ही मामलों में आपको कैमरे को वेदरप्रूफ बॉक्स में रखना होगा। आप यूवी सेंसर के लिए उसी बॉक्स का उपयोग कर सकते हैं। मैंने अपना खुद का बॉक्स एक नियमित प्लास्टिक बॉक्स और प्लेक्सीग्लस से बनाया है लेकिन यह अनावश्यक है। कैमरे की बैटरी को लगातार रिचार्ज करने की आवश्यकता होगी। आप ऐसा कर सकते हैं कि एक यूएसबी केबल को स्ट्रिप करके और सेंसर के लिए + और - तारों को 5V पावर आउटपुट से कनेक्ट करें। जब आपके पास अपना कैमरा वेदरप्रूफ होता है तो आप इसे कहीं भी माउंट कर सकते हैं जहां ज़िप्टी के साथ अच्छा दृश्य होता है।

आइए अब सॉफ्टवेयर पर एक नजर डालते हैं। इस भाग के लिए कुछ उन्नत कोडिंग कौशल की आवश्यकता होती है। यह सब करने के लिए आपके पास अपने होम नेटवर्क में 24/7 चलने वाला कंप्यूटर (रास्पबेरी पाई हो सकता है) होना चाहिए। तो सबसे पहले आपको अपने आईपी कैमरे को अपने घर के वाई-फाई नेटवर्क से कनेक्ट करना होगा। फिर आपको कैमरा इंटरफेस पर अपने उपयोगकर्ता नाम और पासवर्ड के अनुसार स्क्रिप्ट में उपयोगकर्ता नाम और पासवर्ड बदलने की जरूरत है। आपको स्क्रिप्ट में कैमरा आईपी एड्रेस भी बदलना होगा। फिर आपको शामिल स्क्रिप्ट को अपने सर्वर/कंप्यूटर पर हर 5 मिनट में चलाने के लिए एक कार्य शेड्यूलर सेट अप करने की आवश्यकता है। स्क्रिप्ट को अब हर 5 मिनट में कैमरे की छवि का स्क्रीनशॉट लेना चाहिए और इसे प्रीसेट फ़ोल्डर में सहेजना चाहिए। फ़ोल्डर को सार्वजनिक होना चाहिए ताकि आप इसे इस तरह खोज इंजन पर देख सकें: example.com/username/webcam.jpg। वेदरक्लाउड तब इस छवि को सार्वजनिक फ़ोल्डर से ले सकता है और इसे अपने वेबपेज पर डाल सकता है। आप यहां "लाइव" (हर 5 मिनट में अपडेट) फ़ीड देख सकते हैं।

चरण 8: शीर्ष सेंसर धारक

शीर्ष सेंसर धारक एक स्टील कंपोनेंट है जो छत पर शीर्ष सेंसर (यूवी, वर्षा और हवा की गति) रखता है। इन तस्वीरों में आप जो हिस्सा देख रहे हैं, वह सिर्फ हमारी बिल्डिंग पर फिट बैठता है। आप इन सेंसर को किसी भी तरह से माउंट कर सकते हैं। यह सिर्फ एक उदाहरण है। हमारे पास पहले से ही छत पर एक स्टील का पाइप लगा हुआ था, इसलिए होल्डर को माउंट करना आसान हो गया है।

चरण 9: शील्ड संगतता समस्या

ईथरनेट शील्ड और प्रोटोशील्ड के बीच एक साधारण संगतता समस्या है। आप ईथरनेट शील्ड के ऊपर प्रोटोशील्ड नहीं लगा सकते क्योंकि ईथरनेट कनेक्टर आपको ऐसा नहीं करने देगा। और आप ईथरनेट शील्ड को प्रोटोशील्ड के शीर्ष पर नहीं रख सकते क्योंकि ईथरनेट शील्ड को ICSP कनेक्टर के माध्यम से arduino से सीधा संबंध होना चाहिए, लेकिन प्रोटोशील्ड में एक नहीं है। खैर, एक साधारण समस्या, एक सरल समाधान। मैंने प्रोटोशील्ड में सिर्फ एक आयताकार छेद काटा ताकि ईथरनेट कनेक्टर फिट हो सके।

चरण 10: वर्षा माप

मैंने जो रेन गेज ऑर्डर किया था वह ठीक काम करता है, लेकिन इसके साथ एक बड़ी समस्या है। इसमें I2C या RX/TX जैसा कोई संचार इंटरफ़ेस नहीं है। बस एक साधारण स्विच है जो हर बार 0.28 मिमी/एम2 से अधिक बारिश होने पर 60 माइक्रोसेकंड के लिए चालू हो जाता है। आर्डिनो आसानी से पकड़ सकता है जब वह बारिश को मापने के अलावा कुछ और नहीं कर रहा हो। लेकिन जब इसे अन्य कार्य करने होते हैं (जैसे तापमान को मापना और इसे क्लाउड पर भेजना) तो इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि रेन गेज के स्विचिंग के समय आर्डिनो का प्रोसेसर व्यस्त होगा। यह गलत वर्षा रीडिंग का कारण बनेगा। इसलिए मैंने एक दूसरा arduino - एक arduino nano जोड़ा। नैनो का एकमात्र कार्य वर्षा को मापना और इसे I2C के माध्यम से मास्टर आर्डिनो को भेजना है। इस तरह बारिश की रीडिंग हमेशा सटीक होगी। मैंने एक पीसीबी बनाया जिसमें आर्डिनो नैनो और आरटीसी मॉड्यूल दोनों हैं लेकिन आप इसे प्रोटोशील्ड में भी मिला सकते हैं। मुझे पता है कि यह सबसे सरल और सस्ता उपाय नहीं है, लेकिन मुझे यह पसंद है और यह बहुत साफ और व्यवस्थित है।

चरण 11: हवा की गति मापन

यह चरण पिछले वाले के समान ही है। मैंने एक बोर्ड बनाया जो हवा की गति को मापता है और फिर इसे I2C के माध्यम से भेजता है। आरटीसी के बिना बस पिछले चरण को दोहराएं। मैंने दोनों बोर्डों को एक में डालने की कोशिश की लेकिन यह काम नहीं किया।

चरण 12: सर्वर बॉक्स

सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को एक छोटे, व्यवस्थित बॉक्स में छिपाना हमेशा एक अच्छा विचार है। और ठीक यही मैंने सर्वर बॉक्स के साथ किया। सर्वर बॉक्स Arduino UNO, ईथरनेट शील्ड, प्रोटोशील्ड, 5V रेगुलेटर, मुख्य डेटा केबल टर्मिनल और रेन मेजरमेंट बोर्ड को होस्ट करता है। Arduino के बारे में एक नोट: स्टेशन का कोड लगभग 90% Arduino UNO मेमोरी का उपयोग करता है और इससे कुछ समस्याएं हो सकती हैं। आपको Arduino Mega का उपयोग करने की आवश्यकता हो भी सकती है और नहीं भी।

चरण 13: कनेक्शन

शामिल योजनाबद्ध के अनुसार बस सब कुछ कनेक्ट करें।

चरण 14: कोड

यह अंतिम भाग है, जिस भाग का हम सभी इंतजार कर रहे हैं - परीक्षण, अगर यह काम करता है। आपको अपने होम नेटवर्क और अपने वेदरक्लाउड खाते के अनुसार आईपी एड्रेस, वेदरक्लाउड आईडी और वेदरक्लाउड की को बदलने की जरूरत है। फिर आप इसे अपने arduino पर अपलोड करने के लिए तैयार हैं। आपको रेन बोर्ड पर Arduino नैनो पर I2C रेन सेंडर कोड और विंड स्पीड बोर्ड पर Arduino नैनो पर I2C विंड सेंडर को भी अपलोड करना होगा। index.php स्क्रिप्ट भी है, इसके बारे में अधिक जानकारी चरण 7 में है।.

चरण 15: स्थापना

अपने वर्कशॉप में अपने वेदर स्टेशन को काम करना एक बात है, लेकिन इसे वास्तविक दुनिया की कठोर परिस्थितियों में काम करना दूसरी बात है। स्थापना प्रक्रिया उस भवन पर बहुत निर्भर करती है जिस पर आप अपना स्टेशन माउंट कर रहे हैं। लेकिन अगर आपके पास सौर विकिरण ढाल और शीर्ष सेंसर धारक हैं तो यह इतना मुश्किल नहीं होना चाहिए। तापमान और आर्द्रता सेंसर वास्तव में इमारत पर कहीं भी रखा जा सकता है, लेकिन यूवी सेंसर और बारिश गेज को इमारत के शीर्ष पर होना चाहिए। यूवी सेंसर छाया में नहीं हो सकता है और रेन गेज दीवार के पास नहीं हो सकता है अन्यथा जब तेज हवा होती है तो बारिश की बूंदें गेज में नहीं गिरेंगी और रीडिंग गलत होने वाली हैं। यहाँ एक तस्वीर है जिसमें दिखाया गया है कि आप एक विशिष्ट घर पर स्टेशन को कैसे माउंट कर सकते हैं। छत पर एक स्टेशन बढ़ते समय आपको बहुत सावधान रहना चाहिए और आपके पास एक शक्तिशाली ड्रिल होना चाहिए जो गर्त कंक्रीट को ड्रिल कर सके।

चरण 16: हो गया

बधाई हो। यदि आपने सभी चरणों को सही ढंग से किया है, तो आपके पास पूरी तरह से परिचालित क्लाउड वेदर स्टेशन है। आप मेरे स्टेशन का डेटा यहाँ देख सकते हैं। यदि आपके कुछ प्रश्न या सुझाव हैं, तो मुझे उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में सुनकर खुशी होगी।

मैं ESP32 वाई-फाई बोर्ड और कुछ अतिरिक्त सेंसर (हवा की गति/दिशा, सौर विकिरण, मिट्टी की नमी) का उपयोग करके एक समान स्टेशन बनाने की योजना बना रहा हूं, लेकिन इसके बारे में बाद में। आनंद लेना!