Arduino Weathercloud meteorološka stanica: 16 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Napravio sam meteorološku stanicu spojenu na internet. Mjeri temperaturu, vlažnost, tlak, oborine, brzinu vjetra, UV indeks i izračunava još nekoliko važnih meteoroloških vrijednosti. Zatim te podatke šalje na weathercloud.net koji ima lijepu grafiku i UX. Također ima vremensku web kameru. Koštalo me oko 140 €. Napravio sam ovu stanicu kao svoj školski projekt. Postaja je postavljena u mojoj školi u Bratislavi, Slovačka. Evo trenutnih podataka.

Fotografija: Mimo magazín. Koristi se uz dopuštenje.

Napomena: Na ovom projektu radim već više od dvije godine. Ovaj instruktor je bassičan samo ponovno učitavanje instrukcija koje sam objavio godinu dana ranije, ali došlo je do toliko promjena da sam odlučio napraviti novu instrukciju. Također, nitko nikada ne gleda u instruktore od godinu dana

AŽURIRAJ 14.12.2018: Hej! Stanici sam dodao annemometar (mjerač vjetra). Postoji novi tekst i fotografije pa to svakako provjerite

Korak 1: Weathercloud

Prije svega, što je Weatherclud? Weathercloud je velika mreža vremenskih postaja koje u stvarnom vremenu izvještavaju o podacima iz cijelog svijeta. Besplatno je i s njim je povezano više od 10 000 meteoroloških stanica. Prvo, imao sam svoju HTML web stranicu na koju su poslani svi podaci, ali izrada vlastite web stranice i grafike je teška i mnogo je lakše samo poslati sve podatke na veliku cloud platformu koja ima lijepu grafiku i stabilne poslužitelje. Tražio sam kako poslati podatke na weathercloud i otkrio sam da to možete postići jednostavnim GET pozivom. Jedini problem s Weathercloudom je taj što vam s besplatnim računom omogućuje slanje podataka samo svakih deset minuta, ali to ne bi trebao biti problem za većinu upotreba. Morat ćete napraviti Weathercloud račun kako bi funkcionirao. Tada ćete morati stvoriti profil postaje na njihovoj web stranici. Kad kreirate profil svoje vremenske postaje na Weathercloudu, dobit ćete Weathercloud ID i Weathercloud KLJUČ. Zadržite ih jer će Arduinu trebati da znaju kamo šalju podatke.

Korak 2: Popis dijelova

Google listovi BOM

OCJENJENA CIJENA: 140 €/150 $

Korak 3: Alati

Ovi alati bi mogli dobro doći:

skidač žice

bušilica na baterije

lemilica

kliješta

odvijači

pištolj za ljepilo

multimetar

pila

svrdlo za drvo

datoteka

Korak 4: Zaštita od sunčevog zračenja DS18B20

Štit od sunčevog zračenja vrlo je uobičajena stvar koja se koristi u meteorološkim postajama za blokiranje izravnog sunčevog zračenja i stoga smanjuje pogreške u izmjerenoj temperaturi. Također djeluje kao držač senzora temperature. Štitnici od zračenja su vrlo korisni, ali obično su izrađeni od čelika i skupi su pa sam odlučio izgraditi vlastiti štit. Napravio sam instrukciju koja pokazuje kako napraviti ovakav štit od zračenja. Evo instrukcija.

Pronašao sam i video koji prikazuje potpuno iste postupke pa ga možete koristiti:

Korak 5: Priključna kutija

Priključna kutija je središte postaje. Glavni 14-jezgreni kabel povezuje ga s poslužiteljskom kutijom. U njega ulazi kabel iz DS18B20. U njega ulazi kabel iz UV kutije. Također sadrži senzor vlage i tlaka. Kada odaberete priključnu kutiju, možete koristiti bilo koju IP65 plastičnu razvodnu kutiju koja ima više od 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

Korak 6: Kutija s UV senzorom

U kutiji UV senzora nalazi se UVM-30A UV senzor, a ujedno je i srednja točka između glavne priključne kutije i mjerača kiše i vjetra. Kutija s UV senzorom može biti bilo koja plastična kutija IP65 s potpuno prozirnim poklopcem.

Korak 7: Vremenska kamera

Vremenske web kamere (ili vremenske kamere kako ih volim nazivati) koriste se za snimanje ili prijenos slika stvarnih vremenskih uvjeta. Iz slike možete odrediti intenzitet svjetla i zamućenost. Otišao sam po najjeftiniju dostupnu WiFi kameru, ali možete koristiti bilo koju WiFi kameru po svom izboru. Ova jeftina kamera radi sasvim u redu, ali postoji jedan problem s njom. Morate imati računalo sa stalnim softverom za strujanje. To mi nije bio problem jer u mreži već postoji poslužitelj s web lokacijom pa se može pobrinuti i za streaming. Ali ako u svojoj kućnoj mreži nemate ovakvo računalo, preporučujem vam kupnju Raspberry pi i Raspberry pi kamere. Skuplje je (25 USD naspram 70 USD), ali zapravo nemate drugu opciju ako želite web kameru. U oba slučaja morate staviti kameru u kutiju otpornu na vremenske uvjete. Možete koristiti istu kutiju kao i za UV senzor. Napravio sam svoju kutiju od obične plastične kutije i pleksiglasa, ali to nije potrebno. Baterija za kameru morat će se stalno puniti. To možete učiniti uklanjanjem USB kabela i spajanjem žica + i - na izlaz 5 V za senzore. Kad imate kameru otpornu na vremenske uvjete, možete je jednostavno postaviti bilo gdje gdje se dobro vidi sa patentnim zatvaračima.

Pogledajmo sada softver. Ovaj dio zahtijeva napredne vještine kodiranja. Morate imati računalo koje radi 24 sata dnevno (može biti Raspberry pi) u vašoj kućnoj mreži da biste to učinili. Dakle, prvo što trebate učiniti je povezati svoju IP kameru s kućnom Wi-Fi mrežom. Zatim morate promijeniti korisničko ime i lozinku u skripti u skladu s vašim korisničkim imenom i lozinkom na sučelju kamere. U skripti morate promijeniti i IP adresu kamere. Zatim morate postaviti raspoređivač zadataka za pokretanje uključene skripte svakih 5 minuta na vašem poslužitelju/računalu. Skripta bi sada trebala napraviti snimku zaslona slike kamere svakih 5 minuta i spremiti je u unaprijed postavljenu mapu. Mapa mora biti javna kako biste je mogli potražiti na tražilici poput ove: example.com/korisničko ime/webcam.jpg. Weathercloud tada može uzeti ovu sliku iz javne mape i staviti je na svoju web stranicu. Ovdje možete vidjeti feed "uživo" (ažurira se svakih 5 minuta).

Korak 8: Držač gornjih senzora

Nosač gornjih senzora čelični je komponet koji drži gornje senzore (UV, padaline i brzinu vjetra) na krovu. Dio koji vidite na ovim slikama odgovara samo našoj zgradi. Ove senzore možete montirati kako god želite. Ovo je samo primjer. Na krovu smo već imali montiranu čeličnu cijev, pa je držač bilo lako montirati.

Korak 9: Problem kompatibilnosti štita

Postoji jednostavan problem kompatibilnosti između Ethernet štita i protoscita. Ne možete staviti protoshield na vrh Ethernet štita jer vam ethernet priključak jednostavno ne dopušta. Ne možete staviti ethernet štit na vrh protoscita jer ethernet štit mora imati izravnu vezu s arduinom putem ICSP konektora, ali ga protoshield nema. Pa, jednostavan problem, jednostavno rješenje. Upravo sam izrezao pravokutnu rupu u protoscitu kako bi se mogao priključiti ethernet priključak.

Korak 10: Mjerenje padavina

Mjerač kiše koji sam naručio radi sasvim u redu, ali postoji jedan veliki problem s tim. Nema komunikacijsko sučelje poput I2C ili RX/TX. Postoji samo jednostavan prekidač koji se uključuje na 60 mikrosekundi svaki put kad padne više od 0,28 mm/m2 kiše. Arduino to lako može uloviti ako ne radi ništa drugo osim mjerenja oborina. Ali kad ima druge zadatke (poput mjerenja temperature i slanja u oblak), postoji velika vjerojatnost da će procesor arduina biti zauzet u vrijeme uključivanja mjerača kiše. To će uzrokovati netočno očitanje padalina. Zato sam dodao drugi arduino - arduino nano. Jedini zadatak nano -a je mjerenje oborina i njihovo slanje na master arduino putem I2C. Na taj će način očitanja oborina uvijek biti točna. Napravio sam PCB koji sadrži i arduino nano i RTC modul, ali možete ga i lemiti na proto štitu. Znam da ovo nije najjednostavnije i najjeftinije rješenje, ali sviđa mi se i vrlo je uredno i organizirano.

Korak 11: Mjerenje brzine vjetra

Ovaj korak je vrlo sličan prethodnom. Napravio sam ploču koja mjeri brzinu vjetra i zatim je šalje putem I2C. Samo ponovite prethodni korak bez RTC -a. Pokušao sam obje ploče spojiti u jednu, ali nije uspjelo.

Korak 12: Server Box

Uvijek je dobra ideja sakriti svu elektroniku u malu, organiziranu kutiju. I upravo sam to učinio s poslužiteljskom kutijom. U kutiji poslužitelja nalazi se Arduino UNO, ethernet štit, protozaslon, regulator od 5V, terminal glavnog podatkovnog kabela i ploča za mjerenje količine padalina. Jedna napomena o Arduinu: kôd postaje koristi oko 90% Arduino UNO memorije i to može uzrokovati neke probleme. Možda i ne morate koristiti Arduino Mega.

Korak 13: Veze

Samo sve spojite prema priloženoj shemi.

Korak 14: KOD

Ovo je posljednji dio, dio koji smo svi čekali - testiranje, ako uspije. Morate promijeniti IP adresu, Weathercloud ID i Weathercloud KLJUČ prema svojoj kućnoj mreži i svom Weathercloud računu. Tada ste spremni za učitavanje na svoj arduino. Također morate prenijeti kôd pošiljatelja kiše I2C na Arduino nano na ploču za padaline i I2C pošiljatelj vjetra na Arduino nano na ploču za brzinu vjetra. Tu je i skripta index.php, više informacija o tome nalazi se u koraku 7.

Korak 15: Instalacija

Učiniti da vaša meteorološka postaja radi u vašoj radionici jedno je, ali drugo je učiniti da radi u teškim uvjetima u stvarnom svijetu. Postupak instalacije uvelike ovisi o zgradi na koju postavljate stanicu. No, ako imate štitnik od sunčevog zračenja i gornji držač senzora, to ne bi trebalo biti tako teško. Senzor temperature i vlage može se postaviti bilo gdje na zgradi, ali UV senzor i mjerač kiše moraju biti na vrhu zgrade. UV senzor ne može biti u sjeni, a mjerač kiše ne može biti blizu zida, inače u slučaju jakog vjetra kapi kiše neće pasti u mjerač, a očitanja će biti netočna. Evo slike koja prikazuje kako možete postaviti stanicu na tipičnu kuću. Morate biti vrlo oprezni pri postavljanju postaje na krov i trebali biste imati snažnu bušilicu koja može bušiti beton.

Korak 16: Gotovo

Čestitamo. Ako ste sve korake izvršili ispravno, imate potpuno operativnu oblačnu vremensku stanicu. Podatke s moje postaje možete vidjeti ovdje. Ako imate nekih pitanja ili prijedloga, rado ću ih čuti u odjeljku komentara ispod.

Planiram izgraditi sličnu stanicu koristeći ESP32 Wi-Fi ploču i neke dodatne senzore (brzina/smjer vjetra, sunčevo zračenje, vlažnost tla), ali o tome kasnije. Uživati!