Πλήρης μετεωρολογικός σταθμός Raspberry Pi: 14 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Γεια σε όλους, Αυτό είναι το πρώτο μου εκπαιδευτικό! Σε αυτό το σεμινάριο θα σας καθοδηγήσω να φτιάξετε έναν μετεωρολογικό σταθμό Raspberry Pi με τη δική του βάση δεδομένων και ιστότοπο. Έφτιαξα αυτόν τον μετεωρολογικό σταθμό στο πλαίσιο μιας σχολικής εργασίας, εμπνεύστηκα από το Instructables. Ο μετεωρολογικός σταθμός μπορεί να μετρήσει σε ποσοστό τη θερμοκρασία, την υγρασία, τη βαρομετρική πίεση, την ταχύτητα του ανέμου και το επίπεδο φωτός. Όλα τα δείγματα που συγκεντρώνει το Raspberry Pi θα αποθηκευτούν μέσα σε διακομιστή MySQL στον ίδιο τον Pi και θα εμφανίζονται σε διακομιστή ιστού!

Βήμα 1: Συγκεντρώστε τα υλικά σας

Τα υλικά αυτού του σταθμού είναι πολύ απλά. Θα χρειαστείτε όλα τα κατάλληλα υλικά, αισθητήρα και περίβλημα.

Υλικά

Raspberry Pi

Ο τύπος δεν έχει μεγάλη σημασία, μπορείτε ακόμη να χρησιμοποιήσετε το Raspberry Pi Zero W, αλλά φροντίστε να μην κάνετε την πρώτη αναθεώρηση επειδή θα χρειαστείτε σύνδεση δικτύου για τον διακομιστή ιστού. Σε αυτό το Instructable θα χρησιμοποιήσω το Raspberry Pi 3.

www.amazon.com/Raspberry-Model-A1-2GHz-64-…

Μερικά καλώδια βραχυκυκλωτήρων

Θα χρειαστείτε μερικά καλώδια για να συνδέσετε όλους τους αισθητήρες και το τσιπ με το Raspberry Pi σας. Υπάρχουν τρεις τύποι καλωδίων jumper: το αρσενικό στο θηλυκό, το αρσενικό στο αρσενικό και το θηλυκό στο θηλυκό. Θα χρειαστείτε περίπου 15 από το αρσενικό σε θηλυκό και το αρσενικό σε αρσενικό τύπο. Σε κάθε περίπτωση, δεν θα βλάψει να τα αποκτήσω και τα τρία.

www.amazon.com/Elegoo-120pcs-Multicolored-…

Breadboard

Το να κάνεις ηλεκτρονικά χωρίς ψωμί είναι δυσκίνητο. Εάν σκοπεύετε να κάνετε περισσότερα ηλεκτρονικά είδη DIY, αυτό θα είναι πάντα χρήσιμο.

www.amazon.com/dp/B072FC35GT/ref=sxr_pa_cl…

Αισθητήρες

Θερμοκρασία και υγρασία: Grove Temp & Hum v1.0

www.seeedstudio.com/Grove-Temperature%26Hu..

Βαρομετρική πίεση: Grove - Barometer Sensor BMP280 (αυτός ο αισθητήρας καταγράφει επίσης τη θερμοκρασία)

www.seeedstudio.com/Grove-Barometer-Sensor…

Ταχύτητα ανέμου: Μονάδα αισθητήρα υπερύθρων (FC-03) LM393

www.amazon.com/LM393-Measuring-Sensor-Phot…

Φως: Αισθητήρας φωτός Grove (σημείωση: πρόκειται για έναν αναλογικό αισθητήρα, ένας αναλογικός σε ψηφιακός μετατροπέας όπως ένας MCP3008 είναι απαραίτητα)

www.seeedstudio.com/Grove-Light-Sensor-v1….

Στέγαση

Η στέγαση είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος του έργου σας. Εδώ θα τοποθετήσετε όλα τα ηλεκτρονικά και τους αισθητήρες σας. Το περίβλημα δεν χρειάζεται να είναι όμορφο, αλλά σίγουρα μπορεί να είναι. Σε αυτό το Instructable θα φτιάξω ένα πουλερικά με ένα διαμέρισμα στο κάτω μέρος όπου μπορώ να αποθηκεύσω το Raspberry Pi μου.

Μπορείτε πάντα να επιλέξετε για ένα λιγότερο επίπονο περίβλημα, όπως ένα λευκό κουτί ηλεκτρονικών ειδών. Η μόνη προϋπόθεση είναι ότι πρέπει να υπάρχουν οπές εξαερισμού, έτσι ώστε ο άνεμος και ο αέρας να μπορούν να αερίζουν από τους αισθητήρες, διαφορετικά δεν θα λάβετε ακριβή δείγματα.

Βήμα 2: Συνδέστε όλο το στοιχείο

Μόλις έχετε όλα τα στοιχεία σας, μπορείτε να ξεκινήσετε κάνοντας μια δοκιμαστική ρύθμιση. Εδώ συνδέετε όλα τα ηλεκτρονικά σας στο Raspberry Pi. Μπορείτε να βρείτε το σχηματικό Fritzing στα αρχεία. Όταν πραγματοποιηθούν όλες οι συνδέσεις, μπορείτε να ξεκινήσετε με τη ρύθμιση του Raspberry Pi.

Βήμα 3: Ρύθμιση Raspberry Pi

Αν είναι η πρώτη σας φορά που εργάζεστε με ένα Raspberry Pi, σας συνιστώ ανεπιφύλακτα να επισκεφθείτε τον ιστότοπο raspberrypi.org, έχει μερικά υπέροχα τεκμηρίωση και σεμινάρια για αρχάριους.

www.raspberrypi.org

Βεβαιωθείτε ότι εκτελείτε την πιο πρόσφατη έκδοση του Debian. Μπορείτε να αναβαθμίσετε πληκτρολογώντας το τερματικό στο Raspberry Pi ή σε μια περίοδο σύνδεσης SSH:

sudo apt-get ενημέρωση && sudo apt-get αναβάθμιση

Βήμα 4: Εγκαταστήστε SPI και I2C

Μόλις αναβαθμιστείτε πλήρως, θα πρέπει να επεξεργαστείτε ορισμένες διαμορφώσεις στο Raspberry Pi. Όλοι οι διαφορετικοί αισθητήρες εκτός από τον αισθητήρα φωτός και τον υπέρυθρο αισθητήρα ταχύτητας χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο I2C. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε αυτό το πρωτόκολλο μαζί με τη διεπαφή SPI θα πρέπει να το ενεργοποιήσετε στις ρυθμίσεις του Raspberry Pi. Μπορείτε να ρυθμίσετε τη διεπαφή SPI και I2C ακολουθώντας αυτές τις εντολές.

sudo raspi-config

Ενεργοποιήστε τόσο το SPI όσο και το I2C. Στη συνέχεια, επανεκκινήστε χρησιμοποιώντας:

sudo επανεκκίνηση

Μόλις γίνει επανεκκίνηση, θα ελέγξουμε εάν το "dtparam = spi = on" και "dtsparam = i2C_arm = on" βρίσκεται μέσα στο αρχείο /boot /config. Όταν βρείτε αυτές τις γραμμές, θα πρέπει να τις σχολιάσετε.

sudo nano /boot/config.txt

Βγείτε από τον επεξεργαστή χρησιμοποιώντας ctrl + x και αποθηκεύστε.

Τώρα θα εγκαταστήσουμε τις διάφορες βιβλιοθήκες για τον έλεγχο των αισθητήρων.

sudo apt-get install python3-spidev

sudo apt-get install python-smbus sudo apt-get install i2c-tools

Βήμα 5: Εγκαταστήστε το MySQL

Αφού ρυθμίσετε τα βασικά του Raspberry Pi, όπως η σύνδεση στο διαδίκτυο και η ενημέρωση του λογισμικού. Μπορούμε να ξεκινήσουμε τη ρύθμιση του συστήματος βάσεων δεδομένων μας όπου θα αποθηκεύσουμε όλα τα δεδομένα καιρού μας. Θα χρησιμοποιήσουμε MySQL. Αυτό είναι ένα εύχρηστο σύστημα βάσεων δεδομένων όπου μπορούμε να συνδέσουμε πολλούς πίνακες μεταξύ τους χρησιμοποιώντας σχέσεις. Για να εγκαταστήσετε τον τύπο MySQL στο τερματικό:

sudo apt-get install mysql-server

sudo apt-get install mysql-client

Κατά την εγκατάσταση θα σας ζητηθεί να συμπληρώσετε έναν κωδικό πρόσβασης για τον χρήστη root. Αυτός ο κωδικός πρόσβασης θα χρειαστεί αργότερα. Μόλις εγκατασταθούν αυτά τα πακέτα, μπορείτε να ελέγξετε την κατάσταση του διακομιστή MySQL πληκτρολογώντας:

mysql -uroot -p

κατάσταση

Βήμα 6: Εκτέλεση του σεναρίου βάσης δεδομένων

Μόλις ο διακομιστής MySQL λειτουργεί, μπορούμε να εκτελέσουμε το σενάριο της βάσης δεδομένων. Αυτό το σενάριο θα δημιουργήσει ένα μοντέλο με διαφορετικούς πίνακες. Εδώ θα αποθηκεύσουμε όλη την ημερομηνία που καταγράφει ο αισθητήρας και όλες τις διαφορετικές ρυθμίσεις που χρησιμοποιεί ο ιστότοπος.

Για να τρέξουμε ένα σενάριο MySQL από το Pi, πρέπει πρώτα να αντιγράψουμε το σενάριο στο Raspberry Pi. Το FileZilla είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να αντιγράψετε αρχεία μεταξύ του υπολογιστή σας και του Pi σας. Εδώ είναι ένας υπέροχος οδηγός για το πώς να το κάνετε.

www.raspberrypi.org/documentation/remote-a…

Μόλις το σενάριο είναι στο Pi σας, μπορείτε να το εκτελέσετε πληκτρολογώντας το τερματικό:

mysql -uroot -p

πηγή /path/to/script.sql

Βήμα 7: Εγκατάσταση του MySQL Connector για Python3

Θέλουμε να συνδέσουμε τη βάση δεδομένων μας με τον διακομιστή ιστού που εκτελείται στο Python3. Για να εγκαταστήσετε αυτόν τον σύνδεσμο εκτελείτε αυτήν την εντολή.

sudo apt-get install python3-mysql.connector

Βήμα 8: Εγκατάσταση Flask

Ο διακομιστής ιστού χρησιμοποιεί το Flask. Αυτό το μικροπλαίσιο είναι εξαιρετικά προσαρμόσιμο και εύκολο στη χρήση. Ιδανικό για τον μετεωρολογικό μας σταθμό. Για να εγκαταστήσετε τη φιάλη, πληκτρολογήστε αυτήν την εντολή σε ένα παράθυρο τερματικού.

sudo apt-get install python3-φιάλη

Βήμα 9: Αντιγράψτε τον διακομιστή ιστοσελίδων στο Raspberry Pi σας

Κάθε πακέτο είναι πλέον εγκατεστημένο και όλα είναι ρυθμισμένα. Τώρα μπορούμε να αντιγράψουμε τον κώδικα από το GitHub. Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους μπορείτε να λάβετε τον κώδικα στο Raspberry Pi: μπορείτε είτε να κατεβάσετε το κύριο αρχείο zip και να το αντιγράψετε στο Pi σας με το FileZilla είτε να κλωνοποιήσετε το αποθετήριο απευθείας στο Raspberry Pi. Για να κλωνοποιήσετε το αποθετήριο, πληκτρολογήστε αυτές τις εντολές στο Pi σας.

cd/path/you/like/

git clone

Τώρα θα πρέπει να έχετε έναν νέο κατάλογο που ονομάζεται WeatherStation. Μπορείτε να το ελέγξετε με τις ακόλουθες οδηγίες:

ls

Βήμα 10: Επεξεργαστείτε την κλάση βάσης δεδομένων

Όλος ο κωδικός είναι τώρα στο Raspberry Pi. Πριν μπορέσουμε να δοκιμάσουμε, πρέπει να διαμορφώσουμε το σύνδεσμο MySQL. Οι ρυθμίσεις του συνδέσμου αποθηκεύονται εντός του νέου καταλόγου. Για να μεταβούμε στο αρχείο πρέπει να αλλάξουμε τον τρέχοντα κατάλογο μας. Μόλις εντοπίσουμε το αρχείο, πρόκειται να εισαγάγουμε τον ριζικό κωδικό πρόσβασης του διακομιστή MySQL μέσα στο αρχείο. Μπορείτε να το κάνετε ακολουθώντας αυτές τις εντολές.

cd WeatherStation/Flask/Database/

nano pswd.py

Τώρα μπορείτε να επεξεργαστείτε το αρχείο. Αντικαταστήστε το "your_password" με τον ριζικό κωδικό πρόσβασης MySQL. Τώρα είμαστε έτοιμοι να δοκιμάσουμε τον κώδικα.

Βήμα 11: Δοκιμή

Τώρα που όλα είναι τελικά εγκατεστημένα και ενσύρματα, μπορούμε να ξεκινήσουμε τις δοκιμές. Μεταβείτε στον κατάλογο Flask και πληκτρολογήστε την εντολή:

python3 Flask.py

Όλα πρέπει να ξεκινήσουν. Τώρα μπορείτε να μεταβείτε στον ιστότοπό σας πληκτρολογώντας τη γραμμή διευθύνσεών σας: http: IP_RASPBERRY: 5000/.

Βήμα 12: Ο ιστότοπος

Όταν ανοίγετε τον ιστότοπο για πρώτη φορά, θα δείτε μια οθόνη σύνδεσης. Μπορείτε να εισαγάγετε τον ιστότοπο εάν χρησιμοποιείτε ως όνομα χρήστη «Lander» και κωδικό πρόσβασης «Test12». Ο ιστότοπος είναι γραμμένος στα ολλανδικά, μπορείτε να μεταφράσετε τον ιστότοπο εάν έχετε γνώσεις ανάπτυξης ιστοσελίδων.

Βήμα 13: Βάλτε τα πάντα στο περίβλημα

Πάρτε το περίβλημα σας και τοποθετήστε τα ηλεκτρονικά, ώστε να είναι ομοιόμορφα τοποθετημένα μεταξύ τους. Θα χρησιμοποιήσω το νεόκτιστο πτηνοτροφείο μου, συμπεριέλαβα το σχέδιο παρακάτω. Είναι ένα απλό κουτί με ψεύτικο πάτο για την αποθήκευση του Raspberry Pi.

Σημείωση: Πρέπει πάντα να υπάρχει ροή αέρα για να λειτουργεί σωστά ο αισθητήρας υγρασίας. Μόλις είστε ικανοποιημένοι με το αποτέλεσμα, μπορείτε να κλείσετε τα πάντα και να τελειώσει ο μετεωρολογικός σταθμός. Τώρα μπορείτε να το τοποθετήσετε κάπου που σας αρέσει και να συλλέξετε τα δεδομένα καιρού.

Βήμα 14: Ο μετεωρολογικός σας σταθμός λειτουργεί

Συγχαρητήρια το Raspberry Pi σας είναι πλέον πλήρως λειτουργικό. Τοποθετήστε το κάπου στο ύπαιθρο και συλλέξτε τα δεδομένα!