Füllen Sie DIY Raspberry Pi Wetterstation mit Software

7 Schritt:Schritt 1: Materialien Schritt 2: Haupt Enclosure - Pi, GPS, Kamera, Licht Schritt 3: "Remote-Gehäuse" für Temperatur, Feuchte, Druck Schritt 4: Regen-Lehre Schritt 5: Windrichtung Schritt 6: Windgeschwindigkeit Schritt 7: Software

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Zurück Ende Februar habe ich diesen Beitrag auf der Raspberry Pi Website.
http: //www.raspberrypi.org/school-weather-station -...
Sie hatten Raspberry Pi Wetterstationen für Schulen erstellt. Ich wollte ein total! Aber zu dieser Zeit (und ich glaube immer noch, wie dies schreibe) sie nicht öffentlich verfügbar sind (Sie brauchen, um in einer ausgewählten Gruppe von Testern sein). Nun wollte ich auf und ich habe nicht das Gefühl, Beschuss aus Hunderte von Dollar für eine bestehende 3rd-Party-System.
So, wie ein guter Instructable Benutzer, beschloss ich, meine eigenen zu machen !!!
Ich habe ein wenig Forschung und fand einige gute Handelssysteme konnte ich mir zu stützen ab. Ich fand einige gute Instructables um mit einigen der Sensor oder Raspberry PI Konzepte helfen. Ich fand auch diese Website, die Pay-Schmutz war, hatten sie eine bestehende Maplin System rissen:
http://www.philpot.me/weatherinsider.html
Fast forward etwa einen Monat und ich habe eine grundlegende Arbeitssystem. Dies ist eine komplette Raspberry Pi Wetter-System mit nur die Grund Raspberry Pi Hardware, Kamera, und einige verschiedene analoge und digitale Sensoren unseren Messungen zu machen. Kein Kauf vorgefertigte Anemometer oder regen Manometer, wir machen unsere eigenen! Hier ist es Features:
Rekorde Infos zu RRD und CSV, können so manipuliert werden oder exportiert werden / in andere Formate importiert. Verwendet die Weather Underground API, um tolle Informationen wie historische Höhen und Tiefen, Mondphasen und Sonnenaufgang / Sonnenuntergang zu bekommen. Verwendet die Raspberry Pi-Kamera, um ein Bild einmal eine Minute (Sie können dann nutzen sie, um timelapses machen). Hat Webseiten, die die Daten für den aktuellen Stand und einigen historischen (letzte Stunde, Tag, 7 Tage, Monat, Jahr) anzeigen lassen. Die Website-Thema ändert sich mit der Tageszeit (4 Optionen: Sonnenaufgang, Sonnenuntergang, Tag und Nacht).
Die gesamte Software für Aufzeichnung und Anzeige der Informationen ist in einer Github, habe ich auch getan gewisse Bugtracking, Feature-Anfragen in auch dort:
https: //github.com/kmkingsbury/raspberrypi-weather ...
Dieses Projekt war eine großartige Lernerfahrung für mich, ich habe wirklich in die Fähigkeiten der Raspberry Pi vor allem mit dem GPIO tauchen, und ich traf einige Lernschwachstellen als auch. Ich hoffe, Sie, der Leser, kann von einigen meiner Studien und tribulations.Step 1 lernen: Materialien



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Elektronik:
9 Reed-Schalter (8 für die Windrichtung, 1 für die Regen-Lehre, wahlweise 1 für die Windgeschwindigkeit an Stelle von einem Hall-Sensor), habe ich diese: https://www.sparkfun.com/products/10601 1 Hallsensor ( für die Windgeschwindigkeit, Windmesser genannt) - https://www.adafruit.com/product/158 Temperatur Feuchte (viele Feuchtesensoren sind mit einem Temperatursensor), habe ich die DHT11: https: //www.adafruit. com / product / 386 Druck (der BMP kam mit einem Temperatursensor in es auch), habe ich die BMP180: https://www.adafruit.com/product/1603 Photoresistor GPS Chip oder USB-GPS. 4 starke Magnete (2 für Windmesser, 1 für die Richtung, 1 für Regen Gauge), habe ich die Seltenerd-Magneten, sehr zu empfehlen). Eine Handvoll von verschiedenen Widerständen, ich habe diese Packung, die im Laufe der Zeit sehr praktisch erwiesen hat: https://www.sparkfun.com/products/10969
MCP3008 - zum Analog-Digital-Eingänge für den Raspberry Pi konvertieren - https://www.adafruit.com/product/856

Hardware
Raspberry Pi - Ich habe die B + W-LAN-Adapter Pi Kamera Eine feste 5V-Netzadapter (es stellte sich heraus schmerzlich lästig, ich bekam schließlich die Adafruit einer zu sein, da sonst die Kamera fährt zu viel Saft und kann / die Pi hängen, ist es hier: https://www.adafruit.com/products/501 )
Materialien:
2 Drucklager (oder Skateboard oder Rollschuhlager wird auch funktionieren), bekam ich diese auf Amazon: http://amzn.com/B0034G64XE 2 wasserdichte Gehäuse (Ich habe einen Schaltschrank aus dem lokalen big box store), doesn ' t viel aus, muss nur eine gute Größe Gehäuse, die gehen, um genügend Platz und schützen alles) zu finden. Einige PVC-Rohr und Endkappen (verschiedene Größen). PVC Halterungen Paar Platten aus dünnem Plexiglas (nichts Besonderes). Kunststoff-Abstandshalter Mini-Schrauben (I verwendet # 4 Schrauben und Muttern). 2 Kunststoff-Weihnachtsbaum-Verzierung - für den Windmesser verwendet, ich habe mir im örtlichen Hobby Lobby. Kleine Dübel Kleines Stück Sperrholz.
Werkzeuge:
Dremel Heißklebepistole Lötkolben Multimeter DrillStep 2: Haupt Enclosure - Pi, GPS, Kamera, Licht

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Das Hauptgehäuse beherbergt die PI, die Kamera, das GPS und der Lichtsensor. Es wurde entwickelt, wasserdicht sein, da er beherbergt alle kritischen Komponenten werden die Messungen der Einnahme von der Fernbedienung Gehäuse und dass man soll ausgesetzt / offen für die Elemente.
Schritte:
Wählen Sie ein Gehäuse, habe ich einen elektrischen Anschlusskasten, verschiedene Projektfelder und wasserdicht Fällen wird genauso gut funktionieren. Entscheidend ist es genug Platz für alles, was zu halten hat.
Meine Enclosure enthält:
Der Raspberry Pi (auf Abstandsbolzen) - Benötigt eine WIFI-Chip, wollen nicht laufen Cat5e in den Hinterhof zu sein! Die Kamera (auch Abstandshalter) Der GPS-Chip, über USB angeschlossen ist (mit einem Sparkfun FTDI Kabel: https://www.sparkfun.com/products/9718 ) - Das GPS bietet Breiten- und Längengrad, das ist schön, aber noch wichtiger , Ich kann die genaue Zeit vom GPS erhalten! zwei Ethernet / CAT5-Buchsen, um das Hauptgehäuse auf die andere Gehäuse, das die anderen Sensoren beherbergt verbinden. Dies war nur eine bequeme Art mit Kabeln geht zwischen den beiden Boxen, ich habe etwa 12 Drähte, und die beiden cat5 bieten 16 möglichen Verbindungen, so habe ich Platz, um sich zu erweitern / ändern Dinge.
Es gibt ein Fenster in der Front meines Gehäuse für die Kamera aus zu sehen. Der Fall mit diesem Fenster schützt die Kamera, aber ich hatte Probleme, wo die rote LED an der Kamera (wenn es die ein Foto) spiegelt den Plexiglas und zeigt sich auf dem Foto. Ich habe etwas schwarzes Klebeband, dies zu mildern, und versuchen Sie sperren (und anderen LEDs aus der Pi und GPS), aber es ist nicht 100% yet.Step 3: "Remote-Gehäuse" für Temperatur, Feuchte, Druck

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Dies ist, wo ich die gespeicherte Temperatur, Feuchtigkeit, und Drucksensoren sowie die "Haken ups" für den regen Messer, Windrichtung und Windgeschwindigkeitssensoren.
Es ist alles sehr einfach, Stifte hier eine Verbindung über die Ethernet-Kabel an die erforderlichen Pins auf dem Raspberry Pi.
Ich habe versucht, Digitale Sensoren verwenden, wo ich konnte, und dann ist jede Analog werden an das MCP 3008 dauert es bis zu 8 analoge was mehr als genug für meine Bedürfnisse war hinzugefügt, sondern gibt Raum für Verbesserungen / erweitern.
Dieses Gehäuse ist für die Luft (es muss für die genaue Temperatur, Feuchtigkeit und Druck). Die unteren Löcher herausgesprungen, also gab ich einige der Schaltungen ein Spray aus einem Silikonschutzlack Spray (Sie können es online zu gehen oder ein Ort wie Frys Electronics). Hoffentlich sollte das Metall vor Feuchtigkeit zu schützen, obwohl Sie müssen vorsichtig sein und sie nicht auf einige der Sensoren.
Die Oberseite des Gehäuses ist auch, wo die Windgeschwindigkeit Sensor passt. Es war ein toss up, ich könnte die Windgeschwindigkeit oder Windrichtung oben gesetzt haben, ich habe keine großen Vorteile der einen über den anderen zu sehen. Gesamt Sie beide Sensoren (Wind dir und Geschwindigkeit) hoch genug ist, wo Gebäude, Zäune, Hindernisse nicht mit den Messungen stören wollen. Schritt 4: Regen-Lehre

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Ich meistens folgte diesem instructable, um die tatsächliche Spur machen:
http: //www.instructables.com/id/Arduino-Weather-St ...
Ich habe dies aus Plexiglas, so konnte ich sehen, was los war und ich dachte, es wäre cool. Insgesamt ist das Plexiglas arbeitete in Ordnung, aber in Verbindung mit der Gluegun, Gummidichtung und insgesamt Schneiden und Bohren sie nicht Aufenthalt, dass unberührte, auch mit der Schutzfolie.
Kernpunkte:
Der Sensor ist ein einfaches Reedschalter und Magnet wie ein Tastendruck im RaspberryPi Code behandelt, ich einfache Zählung Eimer im Laufe der Zeit und stellen Sie dann die Umwandlung später zu "Zoll regen". Machen Sie es groß genug, um genügend Wasser bis zur Spitze zu halten, aber nicht so viel, dass es braucht viel, um bis zur Spitze. My first pass ich jedes Fach nicht groß genug ist, so wäre es ein und starten Ablassen über den Rand, bevor es gekippt. Ich fand auch, dass Restwasser kann einige Fehler in den Mess hinzuzufügen. Was bedeutet, vollständig trocken es dauerte X abfällt, um eine Seite zu füllen und kippen Sie es einmal nass es dauerte Y fällt zu füllen und Spitze (der weniger als X). Nicht eine riesige Menge, sondern kam in beeinflussen, wenn sie versuchen zu kalibrieren und ein gutes "1 Last gleich, wie viel" Messung. Balancieren Sie es, Sie durch Hinzufügen gluegun Kleber auf die Unterseite endet, wenn eine Seite ist erheblich schwerer als die andere zu betrügen, aber Sie sie so nah wie möglich ausgeglichen benötigen. Sie können auf dem Foto sehen, ich Setup ein wenig Prüfstand mit einigen Schwämme und ein Holzhalter zu testen, und bekommen es richtig, bevor installing.Step 5 ausgeglichen: Windrichtung

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Dies war eine einfache Wetterfahne. I auf Basis der Elektronik von der Maplin System:
http://www.philpot.me/weatherinsider.html
Die wichtigsten Punkte:
Dies ist ein analoger Sensor. Die acht Reed-Schalter in Kombination mit verschiedenen Widerständen Aufteilung des Ausgangs in Stücke, so kann ich erkennen, welche Koordinate der Sensor in die durch den Wert. Http: (Der Begriff wird in dieser instructable erläutert //www.instructables.com/id/Accessing-5-button ...
Nach der Verschraubung auf der Wetterfahne Teil, den Sie tun müssen, um sie zu kalibrieren, so dass "diese Richtung ist das, was in Nordrichtung". Ich machte eine Testanlage mit Holz, so dass ich in die und aus zu schalten Widerstände leicht, die das gesamte Spektrum der Werte für mich bedeckt, das war super hilfsbereit! Ich habe ein Drucklager, dauerte es in Ordnung, ich bin sicher, dass eine regelmäßige Skateboard oder Rollschuhlager wäre ebenso fine.Step 6 gewesen sein: Windgeschwindigkeit

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Dieser drehte ich mich noch einmal auf die Instructable Gemeinschaft und gefunden und folgte diesem instructable:
http: //www.instructables.com/id/Data-Logging-Anemo ...
Kernpunkte:
Sie können die Hall-Sensor oder einen Schalter an einen Reed-Sensor zu nutzen. Der Hall-Sensor ist eher ein analoger Sensor so, wenn Sie es sind in einer digitalen Weise, wie eine Taste drücken, müssen Sie sicherstellen, dass die Lese- / Spannung hoch genug ist, dass es sich wie eine echte Taste drücken, anstatt nicht genug . Größe des Bechers ist entscheidend, so ist die Länge des Stockes! Ursprünglich habe ich Tischtennisbälle und sie waren viel zu klein. Ich habe sie auch auf langen Stöcken, die nicht funktioniert haben. Ich bekam sehr frustriert und dann kam in diesem instructable, tat Ptorelli einen tollen Job zu erklären, und es half mir, wenn meine ursprüngliche Entwurf nicht als well.Step 7 arbeiten: Software

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Software ist in Python geschrieben, um die Daten von den Sensoren zu erfassen. Ich habe einige andere 3rd-Party-Bibliotheken von Git Adafruit und andere, um die Informationen von den Sensoren und GPS zu bekommen. Es gibt auch einige cron-Jobs, die einige der API Informationen sowie zu ziehen. Die meisten erläutert / im Git-Dokumentation unter docs umrissen / install_notes.txt
Die Web-Software ist in PHP, um es auf der Website angezeigt werden, während auch unter Verwendung von YAML für die Konfigurationsdateien und natürlich die RRD-Tool, um zu speichern und die Daten grafisch darzustellen.
Es nutzt die Weather Underground-API, um einige der interessant Daten, die Sensoren nicht ziehen können erhalten: Record Hallo und Lows, Mondphase, Sonnenuntergang und Sonnenaufgang Zeiten, gibt es auch Gezeiten auf ihre API, die ich dachte, war wirklich ordentlich zur Verfügung, aber ich lebe in Austin TX, die sehr weit von Wasser.
All das ist ein Angebot auf Github und aktiv gepflegt und aktuell verwendeten, wie ich weiter zu verfeinern und zu kalibrieren mein eigenes System, so können Sie Feature-Requests und Bug-Reports und einreichen.
Die Software durchläuft ein Thema Änderung in Abhängigkeit von der Tageszeit, gibt es 4 Stufen. Wenn die aktuelle Zeit + oder - 2 Stunden von Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang dann erhalten Sie die Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in Themen, die jeweils zu bekommen (im Augenblick nur einen anderen Hintergrund, werde ich wohl tun, andere Schriftart / Grenzfarben in der Zukunft). Ebenso außerhalb dieser Bereiche gibt die Tag und Nacht-Thema.