【導(dǎo)讀】自動氣象站可以實(shí)時探測氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、紫外線輻射等氣象信息,通過不同的傳感器采集地面氣象數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集完成后通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一傳輸?shù)綒庀蠓?wù)器上,再經(jīng)氣象采集軟件處理各項數(shù)據(jù),最后通過專業(yè)氣象軟件傳出。
網(wǎng)上搜索到之前大部分的設(shè)計都是基于DSP的方案,但是IoT時代,我們需要速成的設(shè)計,網(wǎng)上現(xiàn)成的傳感器和樹莓派教程能幫助我們迅速的設(shè)計出一個小型氣象站。
正好我在網(wǎng)上看到DIY hacking上Arvind Sanjeev做了個類似項目。這個完整的天氣系統(tǒng),只用樹莓派的基礎(chǔ)硬件,攝像頭,和一些我們使用的雜七雜八的模擬和數(shù)字傳感器。
風(fēng)速計和雨量計也都是自己做的。
產(chǎn)品特點(diǎn):
- 在RRD和CSV上記錄信息,方便被導(dǎo)出/導(dǎo)入到其它格式
- 使用天氣地下API來得到歷史高點(diǎn)和低點(diǎn),月相和日出/日落等信息
- 使用樹莓派相機(jī)拍攝一分鐘一次的圖片(可以用它來制作延時錄像)
- 有顯示當(dāng)前天氣狀況和歷史天氣狀況的數(shù)據(jù)網(wǎng)頁(最后一小時,一天,七天,月,年)
- 網(wǎng)站主題隨不同時間而改變(四個選項:日出,日落,白天和夜間)。
所有的進(jìn)行記錄和顯示信息的軟件是在GitHub上,而且是開源的。
這個項目是很好的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),能幫助真正深入理解樹莓派的能力,尤其是GPIO。
所需的材料
電子
- 9個簧片開關(guān)(8個用于風(fēng)向,1個用于雨計,1個可選用為風(fēng)速來代替霍爾傳感器
- 1個霍爾傳感器 (用于風(fēng)速,稱為風(fēng)速計)
- 溫度傳感器
- 濕度傳感器(許多濕度傳感器集成了溫度傳感器),我用的DHT11
- 壓力傳感器(許多也集成了溫度傳感器),我用的BMP180
- 光敏電阻
- GPS芯片或USB GPS
- 4個強(qiáng)磁體(2個用于風(fēng)速計,1個用于方向,1個用于雨量計)
- 各類電阻器
- MCP3008用來把模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入
硬件
- 樹莓派,我使用的B +
- 無線適配器
- 樹莓派攝像頭
- 5V電源適配器
物料
- 2個推力軸承 (或滑板或滑旱冰的軸承也行)
- 2個防水罩——我用的是超市的電器罩,找一個大小合適,有足夠的空間且能保護(hù)設(shè)備的就可以。
- 一些PVC管和蓋子(各種尺寸)
- PVC安裝支架
- 一些薄有機(jī)玻璃片(不用太花哨)
- 塑料支架
- 塑料螺釘
- 2個塑料圣誕樹裝飾品——用于風(fēng)速計。
- 小木釘
- 小膠合板
工具
- 達(dá)美電磨
- 膠槍
- 烙鐵
- 萬用表
- 鉆孔機(jī)
機(jī)箱
一個能裝進(jìn)樹莓派、攝像頭、GPS和光傳感器的盒子。需要選防水的,因?yàn)樗b進(jìn)了所有關(guān)鍵元件,測量環(huán)境風(fēng)吹雨打。
機(jī)箱包含:
- 樹莓派(螺母上)——需要Wi-Fi芯片。
- 攝像頭(螺母上)
- GPS芯片通過USB連接(我用的FTDI電纜 )。GPS能提供緯度和經(jīng)度,更重要的是,我可以從GPS獲取精確的時間!
- 2個以太網(wǎng)/CAT5個插口,連接到主外殼與其它傳感器。兩個容器之間這樣鏈接很方便。我用了大致12跟線纜,兩個CAT5提供16個可能的連接,所以有空間做擴(kuò)展。
測溫度、濕度、壓力的機(jī)箱
這是我放置溫度、濕度和壓力傳感器的板子,以及用于雨量計,風(fēng)向和風(fēng)速傳感器掛鉤。
這一切都非常簡單。。
制作雨量器
我大多沿用這個教程進(jìn)行實(shí)際測量儀。
我是用有機(jī)玻璃來做的??偟膩碚f,有機(jī)玻璃效果不錯,結(jié)合膠槍,橡膠密封材料,以及整體切割和鉆孔就更棒了。
關(guān)鍵點(diǎn):
- 該傳感器是一個簡單的簧片開關(guān)和磁體,樹莓派上充當(dāng)按鈕。我簡單地計算隨著時間的推移桶里的水位,后來轉(zhuǎn)換為“雨/英寸。”
- 讓它大到足以容納足夠的水來翻轉(zhuǎn),但不用太大因?yàn)樾枰芏鄠€。我的第一個制作失敗了因?yàn)椴粔虼?,所以它會被填滿,并開始在它傾斜之前開始排水。
風(fēng)向
這很簡單。
關(guān)鍵點(diǎn):
- 這是一種模擬傳感器。
- 擰在風(fēng)向標(biāo)的后面,您需要校準(zhǔn)它,“這個方向就是指向北方。”
- 我做了一個木試驗(yàn)臺,有所以我可以在全量程內(nèi)輕松切換電阻器。
- 我使用的推力軸承工作得很好。
軟件
該軟件也是開源的,可以在同一個GitHub庫拿到。
軟件是用Python寫的,記錄來自傳感器的數(shù)據(jù)。 我第三方的庫,獲得來自傳感器和GPS信息。
看起來很不錯吧?
(文中部分素材編譯自How to Build a Raspberry Pi Weather Station)
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計。
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