Arduino Weathercloud Weather Station: 16 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Gumawa ako ng isang istasyon ng panahon na konektado sa internet. Sinusukat nito ang temperatura, halumigmig, presyon, ulan, bilis ng hangin, UV index at kinakalkula nito ang ilang mas mahahalagang halaga ng meteorological. Ipinapadala nito ang data na ito sa weathercloud.net, na mayroong magandang graphics at UX. Mayroon din itong weather webcamera. Nagkakahalaga ito sa akin sa paligid ng 140 €. Ginawa ko ang istasyong ito bilang aking proyekto sa paaralan. Ang istasyon ay naka-mount sa aking paaralan sa Bratislava, Slovakia. Narito ang kasalukuyang data.

Kredito sa larawan: Mimo magazín. Ginamit nang may pahintulot.

Tandaan: Nagtatrabaho ako sa proyektong ito nang higit sa dalawang taon ngayon. Ang itinuturo na ito ay bassicaly lamang ng isang muling pag-upload ng isang itinuro na nai-publish ko isang taon mas maaga, ngunit maraming mga pagbabago na nagpasya akong gumawa ng isang bagong itinuturo. Gayundin, walang sinuman ang tumingin sa isang taong gulang na mga itinuturo

UPDATE 14.12.2018: Hoy! Nagdagdag ako ng isang anemometro (gauge ng hangin) sa aking istasyon. Mayroong ilang mga bagong teksto at larawan kaya tiyaking suriin iyon

Hakbang 1: Weathercloud

Una sa lahat, ano ang Weatherclud? Ang Weathercloud ay isang malaking network ng mga istasyon ng panahon na nag-uulat ng data sa real time mula sa buong mundo. Ito ay libre at mayroong higit sa 10 000 mga istasyon ng panahon na nakakonekta dito. Una, nagkaroon ako ng sarili kong website sa HTML kung saan ipinadala ang lahat ng data ngunit ang paggawa ng iyong sariling website at graphics ay mahirap at mas madaling ipadala lamang ang lahat ng data sa isang malaking cloud platform na may magagandang graphics at matatag na mga server. Hinanap ko kung paano magpadala ng data sa weathercloud at nalaman kong madali mong magagawa iyon sa pamamagitan ng simpleng tawag na GET. Ang nag-iisang problema sa Weathercloud ay sa isang libreng account na hinahayaan kang magpadala ng data bawat sampung minuto lamang ngunit hindi dapat iyon maging problema para sa karamihan ng mga paggamit. Kakailanganin mong gumawa ng isang Weathercloud account upang maisagawa ito. Pagkatapos kakailanganin mong lumikha ng isang profile ng istasyon sa kanilang website. Kapag nilikha mo ang iyong profile ng istasyon ng panahon sa Weathercloud, bibigyan ka ng isang Weathercloud ID at isang Weathercloud KEY. Panatilihin ang mga ito dahil kakailanganin ng Arduino na malaman nila kung saan magpapadala ng data.

Hakbang 2: Listahan ng Mga Bahagi

Google sheet BOM

Tinantyang PRICE: 140 € / 150 $

Hakbang 3: Mga tool

Ang mga tool na ito ay maaaring madaling magamit:

wire stripper

drill ng baterya

panghinang

pliers

mga birador

kola baril

multimeter

nakita

punoan ng drill ng puno

file

Hakbang 4: DS18B20 Solar Radiation Shield

Ang isang solar radiation Shield ay isang pangkaraniwang bagay na ginagamit sa mga istasyon ng meteorologic upang harangan ang direktang solar radiation at samakatuwid ay bawasan ang mga pagkakamali sa sinusukat na temperatura. Gumagawa rin ito bilang isang may-ari para sa sensor ng temperatura. Ang mga kalasag sa radiation ay napaka kapaki-pakinabang ngunit karaniwang gawa sa bakal at mahal ang mga ito kaya't napagpasyahan kong bumuo ng isang kalasag na sarili ko. Gumawa ako ng isang itinuturo na nagpapakita kung paano gumawa ng isang radiation na tulad nito. Narito ang itinuturo.

Nakakita din ako ng isang video na nagpapakita ng eksaktong parehong mga proceso upang magamit mo iyon:

Hakbang 5: Terminal Box

Ang terminal box ay ang sentro ng istasyon. Ang pangunahing 14-core cable ay kumokonekta sa ito sa server box. Ang cable mula sa DS18B20 ay papunta dito. Ang cable mula sa UV box ay pumapasok dito. Nagho-host din ito ng kahalumigmigan at sensor ng presyon. Kapag pumipili ka ng isang kahon ng terminal, maaari mong gamitin ang anumang kahon ng plastik na IP65 na kantong na mayroong higit sa 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

Hakbang 6: UV Sensor Box

Hinahatid ng kahon ng sensor ng UV ang UVM-30A UV sensor at ito rin ay isang gitnang punto sa pagitan ng pangunahing terminal box at ng mga gauge ng ulan at hangin. Ang UV sensor box ay maaaring maging anumang plastic IP65 box na may isang ganap na transparent na takip.

Hakbang 7: Weathercam

Ang mga Weather Webcam (o mga Weathercam na gusto kong tawagan ang mga ito) ay ginagamit upang magrekord o mag-stream ng imahe ng aktwal na mga kundisyon ng panahon. Mula sa imahe maaari mong matukoy ang ilaw intensity at cloudiness. Nagpunta ako para sa pinakamurang wifi camera na magagamit ngunit maaari mong gamitin ang anumang pinili mong wifi camera. Ang murang camera na ito ay gumagana nang maayos ngunit may isang problema dito. Kailangan mong magkaroon ng isang computer na nagpapatakbo ng isang streaming software na patuloy. Hindi iyon problema sa akin dahil mayroon nang isang server na tumatakbo ang website sa network upang mapangalagaan din nito ang streaming. Ngunit kung wala kang computer na tulad nito sa iyong home network, inirerekumenda kong bumili ng isang Raspberry pi at isang Raspberry pi camera. Mas mahal ito (25 $ kumpara sa 70 $) ngunit wala ka talagang ibang pagpipilian kung nais mo ng isang webcam. Sa parehong mga kaso kailangan mong ilagay ang camera sa isang kahon na hindi tinatablan ng panahon. Maaari mong gamitin ang parehong kahon tulad ng para sa UV sensor. Gumawa ako ng sarili kong kahon mula sa isang regular na kahon ng plastik at plexiglass ngunit hindi kinakailangan iyon. Ang baterya para sa camera ay mangangailangan ng patuloy na muling pag-recharge. Maaari mong gawin iyon sa pamamagitan ng paghubad ng isang USB cable at pagkonekta sa mga + at - wires sa output ng 5V na kapangyarihan para sa mga sensor. Kapag na-weatherproof mo ang iyong camera maaari mo lamang itong mai-mount kahit saan kung saan magandang tingnan ng mga zipties.

Ngayon tingnan natin ang software. Ang bahaging ito ay nangangailangan ng ilang mga advanced na kasanayan sa pag-coding. Kailangan mong magkaroon ng isang 24/7 na tumatakbo na computer (maaaring maging isang Raspberry pi) sa iyong home network upang magawa ang lahat ng ito. Kaya ang unang bagay na kailangan mong gawin ay upang ikonekta ang iyong IP camera sa iyong home Wi-Fi network Pagkatapos ay kailangan mong palitan ang username at password sa script ayon sa iyong username at password sa interface ng camera. Kailangan mo ring baguhin ang adress ng IP camera sa script. Pagkatapos ay kailangan mong i-set up ang isang tagapag-iskedyul ng gawain upang patakbuhin ang kasama na script bawat 5 minuto o higit pa sa iyong server / computer. Ang script ay dapat na kumuha ng isang screenshot ng imahe ng camera bawat 5 minuto at i-save ito sa preset na folder. Dapat maging publiko ang folder upang maaari mo itong tingnan sa isang search engine na tulad nito: halimbawa.com/username/webcam.jpg. Maaari nang kunin ng Weathercloud ang imaheng ito mula sa pampublikong folder at ilagay ito sa webpage na ito. Maaari mong makita ang feed na "live" (mga update tuwing 5 minuto) dito.

Hakbang 8: Nangungunang Mga Hawak ng Mga Sensor

Ang may-hawak ng nangungunang mga sensor ay isang bakal na sangkap na humahawak sa mga nangungunang sensor (UV, ulan at bilis ng hangin) sa bubong. Ang bahagi na nakikita mo sa mga larawang ito ay umaangkop lamang sa aming gusali. Maaari mong mai-mount ang mga sensor na ito sa anumang nais mo. Ito ay isang halimbawa lamang. Mayroon kaming isang bakal na tubo na naka-mount sa bubong, kaya't madaling i-mount ang may-ari.

Hakbang 9: Problema sa Pagkakatugma ng Shield

Mayroong isang simpleng problema sa pagiging tugma sa pagitan ng kalasag ng ethernet at ng protoshield. Hindi mo mailalagay ang protoshield sa tuktok ng kalasag ng ethernet dahil hindi ka lang papayagan ng konektor ng ethernet. At hindi mo mailalagay ang kalasag ng ethernet sa tuktok ng protoshield dahil ang ethernet na kalasag ay kailangang magkaroon ng isang direktang koneksyon sa arduino sa pamamagitan ng konektor ng ICSP ngunit ang protoshield ay walang isa. Sa gayon, isang simpleng problema, isang simpleng solusyon. Pinutol ko lang ang isang hugis-parihaba na butas sa protoshield upang magkasya ang ethernet konektor.

Hakbang 10: Pagsukat ng ulan

Ang gauge ng ulan na iniutos ko ay gumagana lamang, ngunit may isang malaking problema dito. Wala itong anumang interface ng komunikasyon tulad ng I2C o RX / TX. Mayroon lamang isang simpleng switch na ON ON para sa 60 microseconds tuwing umuulan ng higit sa 0.28 mm / m2. Madaling mahuli iyon ng arduino kapag wala itong ginagawa kundi ang pagsukat ng ulan. Ngunit kapag mayroon itong iba pang mga gawain na dapat gawin (tulad ng pagsukat ng temperatura at pagpapadala nito sa cloud) malaki ang posibilidad na ang processor ng arduino ay magiging abala sa oras ng paglipat ng gauge ng ulan. Magiging sanhi ito ng isang hindi tumpak na pagbabasa ng ulan. Iyon ang dahilan kung bakit nagdagdag ako ng pangalawang arduino - isang arduino nano. Ang gawain lamang ng nano ay upang masukat ang ulan at ipadala ito sa master arduino sa pamamagitan ng I2C. Sa ganoong paraan ang pagbasa ng ulan ay magiging wasto palagi. Gumawa ako ng isang PCB na mayroong parehong arduino nano at ang module ng RTC ngunit maaari mo ring solder ito sa protoshield din. Alam ko na hindi ito ang pinakasimpleng at pinakamurang solusyon ngunit gusto ko ito at napakahusay at maayos.

Hakbang 11: Pagsukat sa Bilis ng Hangin

Ang hakbang na ito ay halos kapareho ng nakaraang isa. Gumawa ako ng isang board na sumusukat sa bilis ng hangin at pagkatapos ay ipinapadala ito sa pamamagitan ng I2C. Ulitin lamang ang nakaraang hakbang nang walang RTC. Sinubukan kong ilagay ang magkabilang board sa isa ngunit hindi ito gumana.

Hakbang 12: Server Box

Palaging isang magandang ideya na itago ang lahat ng mga electronics sa isang maliit, organisadong kahon. At iyon mismo ang ginawa ko sa server box. Hinahatid ng kahon ng server ang Arduino UNO, ang kalasag ng ethernet, ang protoshield, ang 5V regulator, ang pangunahing data cable terminal at ang board ng pagsukat ng ulan. Isang tala tungkol sa Arduino: ang code ng istasyon ay gumagamit ng halos 90% ng memorya ng Arduino UNO at maaaring maging sanhi ng ilang mga problema. Maaaring kailanganin mo o hindi maaaring gumamit ng Arduino Mega.

Hakbang 13: Mga Koneksyon

Ikonekta lamang ang lahat alinsunod sa kasama na eskematiko.

Hakbang 14: CODE

Ito ang pangwakas na bahagi, ang bahaging hinihintay namin lahat - pagsubok, kung ito ay gumagana. Kailangan mong baguhin ang adress ng IP, ang Weathercloud ID at ang Weathercloud KEY ayon sa iyong home network at iyong Weathercloud account. Handa ka nang i-upload ito sa iyong arduino. Kailangan mo ring i-upload ang I2C code ng nagpadala ng ulan sa Arduino nano sa board ng ulan at ang nagpapadala ng I2C papunta sa Arduino nano sa wind speed board. Mayroon ding index.php script, maraming impormasyon tungkol dito ay nasa hakbang 7.

Hakbang 15: Instalasyon

Ang paggawa ng iyong istasyon ng lagay ng panahon sa iyong pagawaan ay isang bagay, ngunit ang paggawa nito sa tunay na daigdig na malupit na kondisyon ay isa pa. Ang pamamaraan ng pag-install ay nakasalalay sa gusali na iyong tina-mount ang iyong istasyon. Ngunit kung mayroon kang solar radiation Shield at ang nangungunang mga may-ari ng sensor hindi ito dapat maging mahirap. Ang sensor ng temperatura at kahalumigmigan ay maaaring mailagay talaga saanman sa gusali, ngunit ang sensor ng UV at ang gauge ng ulan ay dapat na nasa tuktok ng gusali. Ang UV sensor ay hindi maaaring nasa anino at ang gauge ng ulan ay hindi maaaring maging malapit sa isang pader kung hindi man kapag may malakas na hangin ang mga patak ng ulan ay hindi mahuhulog sa gauge at ang mga pagbasa ay magiging hindi tumpak. Narito ang isang larawan na nagpapakita kung paano mo mai-mount ang istasyon sa isang tipikal na bahay. Dapat kang maging maingat kapag nag-a-mount ng isang istasyon sa bubong at dapat kang magkaroon ng isang malakas na drill na maaaring mag-drill ng trough kongkreto.

Hakbang 16: Tapos Na

Binabati kita Kung nagawa mo ang lahat ng mga hakbang nang tama, mayroon kang isang buong pagpapatakbo ng ulap ng istasyon ng panahon. Maaari mong makita ang data mula sa aking istasyon dito. Kung mayroon kang ilang mga katanungan o mungkahi, nasisiyahan akong marinig ang mga ito sa seksyon ng komento sa ibaba.

Nagpaplano akong magtayo ng isang katulad na istasyon gamit ang ESP32 Wi-Fi board at ilang karagdagang sensor (bilis ng hangin / direksyon, solar radiation, kahalumigmigan ng lupa) ngunit higit pa tungkol sa paglaon. Mag-enjoy!