Raspberry Pi Solar-Wetterstation

7 Schritt:Schritt 1: Ersatzteile Schritt 2: Sensing-Schaltung Schritt 3: GSM-Modul Schritt 4: Laden Sie die Software und Trockenlauf Schritt 5: Erstellen Sie die Schaltung. Schritt 6: Vorbereiten der Wohneinheiten Schritt 7: Verdrahtung und Beendigung der Wetterstation

Raspberry Pi Solar-Wetterstation

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Auf durch die Fertigstellung meiner beiden früheren Projekten, die Kompaktkamera und tragbare Spielkonsole angespornt, wollte ich eine neue Herausforderung zu finden. Die natürliche Entwicklung war ein Outdoor-Remote-System ...
Ich wollte einen Raspberry Pi Wetterstation, die in der Lage, sich selbst zu erhalten Off Grid und senden Sie mir die Ergebnisse über eine drahtlose Verbindung, von überall war zu bauen! Dieses Projekt ist wirklich seine Herausforderungen hatte, aber glücklicherweise die Stromversorgung des Raspberry Pi ist eine der wichtigsten Herausforderungen, die leicht mit Hilfe der gemacht worden ist PiJuice als Stromversorgung mit Solar es Unterstützung hinzugefügt.
Mein erster Gedanke war, die fantastische verwenden AirPi Modul zu Lesungen zu nehmen. Dies hatte jedoch zwei Hauptnachteile; es erfordert eine direkte Internet-Verbindung, um die Ergebnisse laden und es muss direkt an den GPIO auf der Pi das heißt, es kann nicht der Luft ausgesetzt werden, ohne dass auch Freilegen der Raspberry Pi (nicht ideal, wenn wir wollen, dass diese Wetterstation angeschlossen werden dauern jede Länge der Zeit).
Die Lösung ... meine eigene Erfassungsmodul! Unter Verwendung viel von der AirPi für Inspiration war ich in der Lage, mit ein paar Sensor hatte ich schon zusammen eine sehr einfache Prototyp; Temperatur, Feuchtigkeit, Lichtpegel und allgemeine Gasen. Und das Tolle daran ist, dass es wirklich einfach, mehr Sensoren jederzeit hinzufügen.
Ich beschloss, ein verwenden Raspberry Pi ein + vor allem wegen seiner niedrigen Stromverbrauch. Zu schicken mir die Ergebnisse Ich habe die EFCom Pro GPRS / GSM-Modul, das eine Text direkt zu meinem Mobiltelefon mit den Ergebnissen senden! Recht ordentlich richtig?
Ich bin froh zu wissen, dass Ideen, die Sie für andere große Solar oder tragbare Projekte haben sich hier. Lassen Sie mich in den Kommentaren wissen und ich werde mich bemühen, ein Tutorial zu erstellen!

Schritt 2: Sensing-Schaltung

  1. Raspberry Pi Solar-Wetterstation

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    Raspberry Pi Solar-Wetterstation

    Es gibt durchaus ein paar verschiedene Elemente zu diesem Projekt, so ist es am besten, alles in Schritten zu tun. Zunächst einmal, ich werde durchmachen, wie man die Messschaltung zusammen.
    Es ist eine gute Idee, diese auf einem Brett Brot ersten zu bauen, nur für den Fall, dass Sie keine Fehler machen, habe ich einen Schaltplan und Schritt für Schritt Bildern, Bezug zu nehmen enthalten.
      Die erste Komponente, um verdrahtet bekommen wird diese MCP3008 Analog-Digital-Wandler. Dies kann bis zu 8 analoge Eingänge nehmen und mit dem Raspberry Pi über SPI. Mit dem Chip nach oben, und der Halbkreis weggeschnitten an der am weitesten von Ihnen, die Stifte auf dem richtigen Alle verbinden den Raspberry Pi. Schließen Sie sie, wie dargestellt. Wenn Sie möchten, um ein wenig mehr darüber, wie der Chip arbeitet zu lernen ist hier ein großer Führer zur MCP3008 und der SPI-Protokoll. Die Stifte auf der linken Seite sind die 8 Analogeingänge, nummeriert 0-7 von oben nach unten. Wir verwenden nur die ersten 3 (CH0, CH1, CH2), für die LDR, die allgemeine Gassensor (TGS2600) und der Temperatursensor (LM35). Zuerst das die LDR wie in der Abbildung dargestellt. Einseitig an Masse und die andere bis 3,3 über einen Widerstand und 2.2KΩ CH0. Schließen Sie dann den "allgemeinen Gassensor". Dieser Gassensor zur Detektion von Luftverunreinigungen wie beispielsweise Wasserstoff und Kohlenmonoxid verwendet wird. Ich habe noch nicht herausgearbeitet, wie bestimmte Konzentrationen erhalten, also für jetzt das Ergebnis von diesem Sensor ist ein Basisprozent Ebene, wo 100% vollständig gesättigt ist. Mit dem Sensor nach oben (Stifte an der Unterseite), ist der Stift direkt rechts des kleinen Vorsprung Stift 1 und dann die Zahlen Erhöhung im Uhrzeigersinn um den Stift. So Pins 1 und 2 bis 5 V zu verbinden, Stift 3 ist mit CH1 und Masse über einen Widerstand und 22KΩ pin4 verbindet direkt zu Boden. Die endgültige Analogsensor zu verbinden ist der LM35-Temperatursensor. Dies hat 3 Pins. Nehmen Sie den Sensor so die flache Seite Nähe zu finden ist, verbindet sich der am weitesten links Stift direkt auf 5V (nicht auf Diagramm markiert, my bad!), Verbindet der Mittelstift zu CH2 und das Recht am Stift verbindet direkt zu Boden. Einfach! Die letzte Komponente zu verbinden ist DHT22 Feuchtesensor. Dies ist ein digitaler Sensor kann so direkt auf den Raspberry Pi verbunden werden. Nehmen Sie den Sensor mit dem Netz zu Ihnen zeigt und die vier Stifte auf der Unterseite. Pins sind von 1 auf der linken Seite angeordnet. Verbinden Sie 1 bis 3,3. Pin 2 geht an GPIO4 und 3,3 V über einen 10 k Widerstand. Lassen Sie Pin 3 angeschlossen und Pin 4 geht direkt zu Boden.

    Das ist es! Die Testschaltung ist gebaut worden. Ich hoffe auf weitere Komponenten hinzufügen, wenn ich die Zeit habe. Ich würde wirklich gerne, einen Drucksensor, einen Windgeschwindigkeitssensor hinzufügen, und ich möchte, um klüger zu Daten über Gaskonzentrationen zu erhalten.

Schritt 3: GSM-Modul

  1. Raspberry Pi Solar-Wetterstation

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    Jetzt, wo die Sensorschaltungen gebaut worden, muss es einen Weg zum Empfangen der Ergebnisse sein. Das ist, wo das GSM-Modul kommt in. Wir werden es verwenden, um die Ergebnisse über das Mobilfunknetz in einer SMS zu schicken, einmal pro Tag.
    Das GSM-Modul kommuniziert mit dem Raspberry Pi über die serielle UART mit. Hier einige große Informationen über serielle Kommunikation mit dem Raspberry Pi . Um die Kontrolle über die serielle Schnittstelle des Pi nehmen müssen wir ein paar Konfigurations zuerst tun.
    Starten Sie Ihren Raspberry Pi mit AA Standard Raspbian Bild. Ändern Sie nun die Datei "/boot/cmdline.txt" aus:

    "Dwc_otg.lpm_enable = 0 console = ttyAMA0,115200 kgdboc = ttyAMA0,115200 console = tty1 root = / dev / mmcblk0p2 rootfstype = ext4 Aufzug = Frist rootwait"
    zu:

    "Dwc_otg.lpm_enable = 0 console = tty1 root = / dev / mmcblk0p2 rootfstype = ext4 Aufzug = Frist rootwait"
    durch Entfernen der unterstrichenen Textabschnitt.
    Zweitens müssen Sie die Datei "/ etc / inittab" zu bearbeiten, durch Auskommen die zweite Zeile im folgenden Abschnitt:

    #Spawn Ein getty auf Raspberry Pi serielle Leitung
    T0: 23: respawn: / sbin / getty -L ttyAMA0 115200 vt100 "
    So dass er lautet:

    "#Spawn Getty auf Raspberry Pi serielle Leitung
    # T0: 23: respawn: / sbin / getty -L ttyAMA0 115200 vt100 "
    und starten Sie den Pi. Nun sollte die serielle Schnittstelle frei, mit, wie Sie wollen kommunizieren. Es ist Zeit, oben zu verdrahten das GSM-Modul. Schauen Sie sich auf dem Schaltplan im vorherigen Schritt und die Bilder oben zu sehen, wie das gemacht wird. Grundsätzlich ist TX zu RX verbunden und RX ist mit TX verbunden. Auf dem Raspberry Pi TX und RX sind GPIO 14 bzw. 15.
    Nun möchten Sie wahrscheinlich dieses Modul arbeitet zu überprüfen, so können versuchen, einen Text zu schreiben! Dafür benötigen Sie, um Minicom herunterladen. Es ist ein Programm, das Sie an die serielle Schnittstelle zu schreiben. Benutzen:

    "Sudo apt-get install minicom"
    Sobald es installiert ist minicom kann mit folgendem Befehl aufgerufen werden:

    "Minicom -b 9600 -o -D / dev / ttyAMA0"
    9600 ist die Baudrate und / dev / ttyAMA0 ist der Name der seriellen Schnittstelle des Pi. Dies wird ein Terminal-Emulator, in dem, was Sie schreiben, wird an der seriellen Schnittstelle angezeigt werden, dh an das GSM-Modul gesendet werden, zu öffnen.
    Legen Sie Ihre nachgefüllt-SIM-Karte in das GSM-Modul und drücken Sie den Netzschalter. Nach dem sollte eine blaue LED aufleuchten. Das GSM-Modul verwendet den AT-Befehlssatz, hier ist die Dokumentation , wenn Sie wirklich interessiert sind. Nun überprüfen wir, dass Raspberry Pi ist das Modul mit dem folgenden Befehl erkannt:

    "BEIM"
    das Modul dann reagieren mit:

    "OK"
    Groß! Dann müssen wir, um das Modul zu konfigurieren, um eine SMS als Text anstatt binäre senden:

    "AT + CMGF = 1"
    wieder sollte die Antwort "OK" sein. Jetzt schreiben wir den Befehl, um eine SMS zu senden:

    "AT + CMGS =" 44 ************* "" Ersetzen Sie die Sterne mit Ihrer Nummer.
    Das Modem mit respond mit ">" nach dem Sie Sie Mitteilung schreiben. Um die Nachricht zu senden drücken Sie <Strg-Z>. Das ist es, und mit etwas Glück die Sie gerade einen Text aus der Ihre Raspberry Pi erhalten haben gerade.
    Nun, da wir wissen das GSM-Modul funktioniert können Sie minicom zu schließen; wir pflegen müssen sie für den Rest des Projekts.

Schritt 4: Laden Sie die Software und Trockenlauf

  1. Raspberry Pi Solar-Wetterstation

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    Zu diesem Zeitpunkt sollte alles und verdrahtet werden, bereit, für einen Probelauf testen. Ich habe eine ziemlich einfache Python-Programm, das Messwerte von jedem Sensor zu nehmen und dann die Ergebnisse an Ihr Mobiltelefon wird geschrieben. Sie können das gesamte Programm von der Download PiJuice Github Seite. Jetzt könnte auch ein guter Zeitpunkt, um mit dem PiJuice Modul zu testen. Es lässt sich nur in der Raspberry Pi GPIO, alle an den Pi verbundenen Drähte nur direkt in die entsprechenden Stift outs auf der PiJuice verstopft. Einfach als PU. Zum Download der Code verwenden Sie den Befehl:

    "Git clone https://github.com/pijuice/weatherstation.git "
    Dies wird eingerichtet, um Daten einmal pro Tag senden. Zu Testzwecken ist nicht groß, so möchten Sie vielleicht, um das Programm zu bearbeiten. Das ist leicht getan; öffnen Sie einfach die Datei; "Sudo nano weatherstation.py". In der Nähe der Spitze gibt es einen Abschnitt "gesetzt delay". Kommentieren Sie die Zeile "delay = 86400" und un-Kommentar "delay = 5". Nun werden die Ergebnisse einmal alle 5 Sekunden gesendet werden. Sie wollen auch, um das Programm zu ändern, so dass es deine eigene Handynummer enthält. Finden Sie, wo es heißt "********** +44" und ersetzen Sie die Sterne mit Ihrem eigenen Nummer.
    Bevor Sie das Programm ausführen Sie müssen nur für das Lesen der Feuchtigkeitssensor DHT22 downloaden Bibliothek:

    "Git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git "
    Und die Bibliothek muss installiert werden:

    "Cd Adafruit_Python_DHT"

    "Sudo apt-get update"

    "Sudo apt-get install build-essential python-dev"

    "Sudo python setup.py install"
    Cool, jetzt können Sie das Programm testen.

    "Sudo python weatherstation.py"
    Da das Programm die Ergebnisse laufen sollten, um Ihr Mobil gesendet werden, sondern auch in das Terminal alle 5 Sekunden gedruckt.

Schritt 5: Erstellen Sie die Schaltung.

  1. Raspberry Pi Solar-Wetterstation

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    Jetzt, da alles in der Praxis funktionieren, ist es Zeit, um die reale Sache zu errichten. Die Bilder zeigen die allgemeine Vorstellung davon, wie die gesamte Einheit zusammenpasst. Es gibt zwei separate Wohneinheiten; eine für die Erfassungsschaltung (die Löcher haben wird, damit die Luft im Inneren zirkulieren kann) und eine für die Himbeere Pi, GPRS-Einheit und PiJuice (vollständig wasserdicht) die Solarzelle wird in die Recheneinheit mit einer wasserdichten Verbindungsstelle verdrahtet werden. Die beiden Einheiten können dann leicht getrennt werden, so dass entweder das Sensorgehäuse oder die Rechnergehäuse, ohne herunternehmen die gesamte Einheit entfernt werden. Das ist großartig, wenn Sie mehr Sensoren hinzugefügt werden sollen oder wenn Sie Ihre Raspberry Pi oder PiJuice muss für ein anderes Projekt.
    Sie müssen die Lochrasterplatinen zu brechen, um im Inneren des kleineren der beiden Anschlusskästen passen. Dies ist, wo die Erfassungsschaltung untergebracht ist. Die Erfassungsschaltung wird nun aus dem Lochraster zur Proto übertragen. Nun werden Sie brauchen, um etwas zu tun Löten. Stellen Sie sicher, Sie sind komfortabel mit mit einem Lötkolben sind sicher. Wenn Sie nicht sicher sind, dann fragen Sie nach der Hilfe von jemandem, der ein kompetenter solderer ist.
    Vielen Dank an Patrick im Labor hier, der mich von einen echten Hash dieser Schaltung gespeichert. Es gelang ihm, es in wenigen Minuten zusammen klopfen! Wenn, wie ich, du bist nicht die beste eines Gebäudes Schaltungen, und Sie haben ein Genie wie Patrick bereit, Ihnen zu helfen, tun, dann könnte man immer verlassen die Schaltung auf einem Steckbrett, so lange es in Ihrem Elektrokasten passt .

Schritt 6: Vorbereiten der Wohneinheiten

  1. Raspberry Pi Solar-Wetterstation

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    Dieses Teil ist, wo es wirklich Spaß bekommt. Sie können die Ringe auf jedem Feld bemerkt haben. Diese sollen ausgeschlagen werden, so dass Boxen können Übergänge für die Elektrik werden. Wir sie verwenden, um zwischen dem Sensoreinheit und der Recheneinheit zu verbinden, zur Verbindung mit dem Solarmodul und auch als Belüftung der Sensoreinheit um eine Luftzirkulation zu ermöglichen.
    Zuerst klopfen ein Loch auf jedem Feld für die Verbindung zwischen den beiden, wie in den Bildern zu sehen. Ausschlagen der Löcher kann tückisch sein, um ordentlich zu tun, aber eine rauhe Kante spielt keine Rolle. Ich fand die beste Methode ist, einen Schraubendreher, um die eingerückte erste pierce ring um jedes Loch zu verwenden, und dann hebeln sie ab wie eine Farbdose Deckel. Die wasserdichte Kabelverbinder wird dann verwendet, um die beiden Boxen verbinden.
    Dann müssen Sie ein weiteres Loch in der Rechen Gehäuse für die Solar-Panel Draht zu machen. Dies ist Loch wird dann mit einem Ihrer halbblinden Kabeldurchführungen gesteckt. Bevor Sie ein Loch setzen Sie die Tülle in Pierce in es für das Kabel zu durchlaufen. Dies muss so klein wie möglich zu halten dicht, dann drücken Sie den Micro-USB-Ende durch das Loch zu sein (das ist das Ende, das an das PiJuice verbinden).
    Schließlich muss eine zusätzliche Bohrung in der Sensoreinheit gebildet, um Luft in und aus zu ermöglichen. Ich habe beschlossen, für die Gr direkt gegenüber dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Boxen gehen. Es kann notwendig sein, um ein zweites Loch hinzufügen. Ich denke, wir werden nach einiger Zeit mit der Wetterstation heraus zu finden.

Schritt 7: Verdrahtung und Beendigung der Wetterstation

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    Rechts, fast da. Der letzte Schritt ist es, alles verkabeln.
    Beginnend mit der Rechnereinheit. In diesem Feld haben wir die Raspberry Pi, The PiJuice, die auf den Raspberry Pi GPIO und das GSM-Modul, das über-Buchse auf Buchse Schaltdrähte in die GPIO Ausbruch auf der PiJuice verbindet verbindet. Schön und gemütlich! in dieser Phase würde ich wahrscheinlich empfehlen, indem eine Art Versiegelung rund um Einstiegspunkt für das USB-Kabel für die Solar-Panel. Irgendeine Art von Harz oder Sekundenkleber würde wahrscheinlich funktionieren.
    Dann fahren Sie auf der Sensoreinheit. Auf dem Foto, von oben nach unten sind die Drähte; grau, sind weiß, lila und blau die Datenleitungen SPI ist schwarzem Grund, ist orange 3,3V, 5V ist rot und grün ist GPIO 4. Sie müssen die Drahtbrücken zu finden, um diese zu verbinden und dann füttern sie durch die wasserdichte Kabel Steckverbinder nach den Fotos zu sehen. Dann kann jeder Draht an die entsprechende GPIO verbunden werden und der Stecker festgezogen werden. In diesem Stadium ist es leicht zu sehen, wie das Design verbessert werden könnte; die LDR wird nicht zu viel Licht ausgesetzt werden (obwohl immer noch nützlich sein, um relative Werte kennen und Ausschlagen ein extra Loch könnte helfen), ich glaube, es wäre besser, um die gleiche Größe wie die Recheneinheit verwenden Box für die Sensoreinheit auch dann wäre es einfacher, die Leiterplatte in die Box passen und es gäbe Raum mit verschiedenen Einstellungen spielen.
    Ich habe es im Garten jetzt aufstellen, wie man auf den Fotos sehen kann. Hoffentlich in den nächsten Tagen werde ich in der Lage, einige Ergebnisse zu posten! Und wie ich schon sagte, wenn Sie irgendwelche Ideen für ein paar coole Projekte haben, lassen Sie es mich wissen!