ایستگاه هواشناسی Arduino Weathercloud: 16 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

من یک ایستگاه هواشناسی متصل به اینترنت ایجاد کردم. این دما ، رطوبت ، فشار ، بارندگی ، سرعت باد ، شاخص UV را اندازه گیری می کند و چند مقدار مهم هواشناسی دیگر را محاسبه می کند. سپس این داده ها را به weathercloud.net ارسال می کند ، که دارای گرافیک خوب و UX است. همچنین دارای یک دوربین اینترنتی آب و هوا است. برای من حدود 140 یورو هزینه داشت. من این ایستگاه را به عنوان پروژه مدرسه خود ساختم. ایستگاه در مدرسه من در براتیسلاوا ، اسلواکی نصب شده است. در اینجا داده های فعلی است.

اعتبار عکس: مجله Mimo. با اجازه استفاده می شود.

توجه: من بیش از دو سال است که روی این پروژه کار می کنم. این دستورالعمل فقط بارگیری مجدد یک دستورالعمل است که یک سال قبل آن را منتشر کردم ، اما تغییرات زیادی ایجاد شده است که تصمیم گرفتم یک دستورالعمل جدید ایجاد کنم. همچنین ، هیچ کس هرگز به آموزش های یک ساله نگاه نمی کند

به روز رسانی 14.12.2018: سلام! من یک دماسنج (باد سنج) به ایستگاه خود اضافه کردم. متن و عکسهای جدیدی وجود دارد ، بنابراین حتماً آن را بررسی کنید

مرحله 1: Weathercloud

اول از همه ، Weatherclud چیست؟ Weathercloud یک شبکه بزرگ از ایستگاه های هواشناسی است که داده ها را به صورت واقعی از سراسر جهان گزارش می کند. این برنامه رایگان است و بیش از 10 000 ایستگاه هواشناسی به آن متصل هستند. اولا ، من وب سایت HTML خود را داشتم که همه داده ها در آن ارسال می شد ، اما ساخت وب سایت و گرافیک شخصی شما سخت است و ارسال همه داده ها به یک پلت فرم بزرگ ابری که دارای گرافیک خوب و سرورهای پایدار است بسیار ساده تر است. من نحوه ارسال داده به weathercloud را جستجو کردم و متوجه شدم که می توانید به راحتی با یک تماس ساده GET این کار را انجام دهید. تنها مشکل Weathercloud این است که با یک حساب رایگان به شما امکان می دهد داده ها را فقط هر ده دقیقه ارسال کنید ، اما این برای اکثر استفاده ها مشکلی ایجاد نمی کند. برای کارکردن باید حساب Weathercloud بسازید. سپس باید نمایه ایستگاه را در وب سایت آنها ایجاد کنید. وقتی نمایه ایستگاه هواشناسی خود را در Weathercloud ایجاد می کنید ، یک شناسه Weathercloud و یک کلید Weathercloud به شما داده می شود. اینها را نگه دارید زیرا آردوینو به آنها نیاز دارد تا بدانند کجا داده ها را ارسال کنند.

مرحله 2: لیست قطعات

برگه های Google BOM

قیمت تخمینی: 140 یورو/150 دلار

مرحله 3: ابزارها

این ابزارها می توانند مفید باشند:

سیم برنده

مته باتری

آهن لحیم کاری

انبر

پیچ گوشتی ها

تفنگ چسب

مولتی متر

اره

مته درخت

فایل

مرحله 4: سپر تابش خورشیدی DS18B20

سپر تابش خورشیدی یک چیز بسیار متداول است که در ایستگاه های هواشناسی برای جلوگیری از تابش مستقیم خورشید و در نتیجه کاهش خطاها در دمای اندازه گیری استفاده می شود. همچنین به عنوان نگهدارنده سنسور دما عمل می کند. سپرهای تابشی بسیار مفید هستند اما معمولاً از فولاد ساخته می شوند و گران هستند ، بنابراین تصمیم گرفتم یک سپر برای خودم بسازم. من یک دستورالعمل ساختم که نشان می دهد چگونه می توان یک سپر تابشی مانند این را ساخت. در اینجا قابل آموزش است.

من همچنین یک ویدیو پیدا کردم که دقیقاً همان مراحل را نشان می دهد ، بنابراین می توانید از آن استفاده کنید:

مرحله 5: جعبه ترمینال

جعبه ترمینال مرکز ایستگاه است. کابل اصلی 14 هسته ای آن را به جعبه سرور متصل می کند. کابل DS18B20 به آن می رود. کابل جعبه UV به داخل آن می رود. همچنین دارای سنسور رطوبت و فشار است. هنگام انتخاب جعبه ترمینال ، می توانید از هر جعبه اتصال پلاستیکی IP65 که بیش از 10x5x5cm (4 "x2" x2 ") دارد استفاده کنید.

مرحله 6: جعبه سنسور UV

جعبه سنسور UV میزبان سنسور UVM-30A UV است و همچنین یک نقطه وسط بین جعبه ترمینال اصلی و سنجش باران و باد است. جعبه سنسور UV می تواند هر جعبه پلاستیکی IP65 با روکش کاملاً شفاف باشد.

مرحله 7: دوربین هواشناسی

از وب کم های آب و هوا (یا دوربین های هواشناسی که دوست دارم آنها را صدا کنم) برای ضبط یا پخش تصویر شرایط آب و هوایی واقعی استفاده می شود. از طریق تصویر می توانید شدت نور و کدر بودن آن را تعیین کنید. من ارزان ترین دوربین وای فای موجود را انتخاب کردم ، اما شما می توانید از هر دوربین فای دلخواه خود استفاده کنید. این دوربین ارزان قیمت خوب کار می کند اما یک مشکل در آن وجود دارد. شما باید رایانه ای داشته باشید که به طور مداوم یک نرم افزار جریان را اجرا کند. این برای من مشکلی نداشت زیرا در حال حاضر یک سرور وب سایت را در شبکه اجرا می کند تا بتواند از جریان نیز مراقبت کند. اما اگر رایانه ای شبیه به این در شبکه خانگی خود ندارید ، توصیه می کنم یک رزبری پای و یک دوربین رزبری پای بخرید. این گرانتر است (25 دلار در مقابل 70 دلار) اما اگر می خواهید وب کم داشته باشید ، گزینه دیگری ندارید. در هر دو مورد باید دوربین را در یک جعبه ضد آب قرار دهید. می توانید از همان جعبه سنسور UV استفاده کنید. من جعبه خودم را از یک جعبه پلاستیکی معمولی و پلکسی تهیه کردم اما این غیر ضروری است. باتری دوربین نیاز به شارژ مداوم دارد. شما می توانید این کار را با کشیدن کابل USB و اتصال سیم های + و - به خروجی 5 ولت سنسورها انجام دهید. هنگامی که دوربین خود را در برابر آب و هوا مقاوم می کنید ، می توانید آن را در هر مکانی که دید خوبی با زیپ دارد نصب کنید.

حالا اجازه دهید نگاهی به نرم افزار بیاندازیم. این بخش نیاز به مهارت های پیشرفته کد نویسی دارد. برای انجام همه اینها ، باید یک رایانه در حال اجرا 24 ساعته و 7 روزه (می تواند رزبری پای باشد) در شبکه خانگی خود داشته باشید. بنابراین اولین کاری که باید انجام دهید این است که دوربین IP خود را به شبکه Wi-Fi خانگی خود وصل کنید سپس باید نام کاربری و رمز عبور را با توجه به نام کاربری و رمز عبور خود در رابط دوربین تغییر دهید. همچنین باید آدرس IP دوربین را در اسکریپت تغییر دهید. سپس باید برنامه زمانبندی وظایف را تنظیم کنید تا اسکریپت شامل هر 5 دقیقه یا بیشتر روی سرور/رایانه شما اجرا شود. اسکریپت اکنون باید هر 5 دقیقه یک تصویر از تصویر دوربین بگیرد و آن را در پوشه از پیش تعیین شده ذخیره کند. پوشه باید عمومی باشد تا بتوانید آن را در موتورهای جستجو مانند این جستجو کنید: example.com/username/webcam.jpg. Weathercloud سپس می تواند این تصویر را از پوشه عمومی گرفته و در صفحه وب خود قرار دهد. در اینجا می توانید خوراک "زنده" (به روز رسانی هر 5 دقیقه) را مشاهده کنید.

مرحله 8: دارنده سنسورهای برتر

نگهدارنده بالای سنسورها یک قطعه فولادی است که سنسورهای بالا (UV ، بارندگی و سرعت باد) را روی سقف نگه می دارد. قسمتی که در این تصاویر مشاهده می کنید فقط برای ساختمان ما مناسب است. می توانید این حسگرها را به هر نحوی که می خواهید سوار کنید. این فقط یک مثال است. ما قبلاً یک لوله فولادی روی سقف نصب کرده بودیم ، بنابراین نصب نگهدارنده آسان بود.

مرحله 9: مشکل سازگاری Shield

یک مشکل سازگاری ساده بین سپر اترنت و پروتوشیلد وجود دارد. شما نمی توانید protoshield را روی سپر اترنت قرار دهید زیرا اتصال اترنت به شما اجازه نمی دهد. و نمی توانید سپر اترنت را در بالای پروتوشیلد قرار دهید زیرا سپر اترنت باید از طریق اتصال ICSP به آردوینو ارتباط مستقیم داشته باشد اما پروتوشیلد آن را ندارد. خوب ، یک مشکل ساده ، یک راه حل ساده. من فقط یک سوراخ مستطیل شکل در protoshield بریدم تا اتصال اترنت در آن جا شود.

مرحله 10: اندازه گیری بارندگی

باران سنجی که سفارش دادم خوب کار می کند ، اما یک مشکل بزرگ در آن وجود دارد. هیچ گونه رابط ارتباطی مانند I2C یا RX/TX ندارد. فقط یک کلید ساده وجود دارد که هر بارش باران بیش از 0.28 میلی متر بر متر مربع برای 60 میکرو ثانیه روشن می شود. آردوینو به سادگی می تواند آن را تشخیص دهد در حالی که هیچ کار دیگری جز اندازه گیری بارندگی انجام نمی دهد. اما هنگامی که وظایف دیگری نیز باید انجام دهد (مانند اندازه گیری دما و ارسال آن به ابر) ، احتمال زیادی وجود دارد که پردازنده arduino در زمان روشن شدن باران سنج مشغول کار باشد. این باعث می شود میزان بارندگی نادرست خوانده شود. به همین دلیل من یک آردوینو دوم اضافه کردم - یک آردوینو نانو. تنها وظیفه نانو اندازه گیری میزان بارندگی و ارسال آن از طریق I2C به arduino اصلی است. به این ترتیب قرائت بارندگی همیشه دقیق خواهد بود. من یک PCB ساختم که دارای آردوینو نانو و ماژول RTC است اما شما می توانید آن را به پروتوشیلد نیز لحیم کنید. من می دانم که این ساده ترین و ارزان ترین راه حل نیست اما من آن را دوست دارم و بسیار مرتب و منظم است.

مرحله 11: اندازه گیری سرعت باد

این مرحله بسیار شبیه مرحله قبل است. من تخته ای ساخته ام که سرعت باد را اندازه گیری می کند و سپس آن را از طریق I2C ارسال می کند. فقط مرحله قبلی را بدون RTC تکرار کنید. من سعی کردم هر دو تخته را در یکی قرار دهم اما نتیجه ای نداشت.

مرحله 12: جعبه سرور

همیشه ایده خوبی است که همه وسایل برقی را در یک جعبه کوچک و منظم پنهان کنید. و این دقیقاً همان کاری است که من با جعبه سرور انجام دادم. جعبه سرور میزبان Arduino UNO ، سپر اترنت ، protoshield ، تنظیم کننده 5V ، پایانه اصلی کابل داده و برد اندازه گیری بارندگی است. یک نکته در مورد آردوینو: کد ایستگاه از 90٪ حافظه Arduino UNO استفاده می کند و می تواند مشکلاتی را ایجاد کند. ممکن است نیاز به استفاده از Arduino Mega داشته باشید یا نداشته باشید.

مرحله 13: اتصالات

فقط کافی است همه چیز را مطابق شماتیک موجود وصل کنید.

مرحله 14: کد

این آخرین بخش است ، قسمتی که همه ما منتظر آن بودیم - آزمایش ، اگر کار کند. شما باید آدرس IP ، شناسه Weathercloud و Weathercloud KEY را با توجه به شبکه خانگی و حساب Weathercloud خود تغییر دهید. سپس آمادگی بارگذاری آن در آردوینو را دارید. شما همچنین باید کد فرستنده باران I2C را بر روی Arduino nano در تخته بارش بارگذاری کنید و فرستنده باد I2C را روی Arduino nano در صفحه سرعت باد بارگذاری کنید. همچنین اسکریپت index.php وجود دارد ، اطلاعات بیشتر در مورد آن در مرحله 7 آمده است. به

مرحله 15: نصب

کارکردن ایستگاه هواشناسی در کارگاه شما یک چیز است ، اما کارکردن آن در شرایط سخت دنیای واقعی چیز دیگری است. روش نصب بستگی زیادی به ساختمانی دارد که ایستگاه خود را روی آن نصب می کنید. اما اگر سپر تابش خورشیدی و بالاترین سنسور را در اختیار دارید ، کار چندان دشواری نیست. سنسور دما و رطوبت را می توان واقعاً در هر نقطه از ساختمان قرار داد ، اما سنسور UV و باران سنج باید در بالای ساختمان قرار بگیرند. سنسور ماوراء بنفش نمی تواند در سایه باشد و باران سنج نمی تواند در نزدیکی دیوار قرار گیرد ، در غیر این صورت هنگامی که باد شدیدی وجود دارد قطرات باران به سنج نمی افتد و قرائت ها نادرست خواهند بود. در اینجا تصویری نشان داده شده است که چگونه می توانید ایستگاه را روی یک خانه معمولی نصب کنید. هنگام نصب ایستگاه روی سقف باید بسیار مراقب باشید و باید مته قدرتمندی داشته باشید که بتواند از طریق بتن حفاری کند.

مرحله 16: انجام شد

تبریک می گویم. اگر تمام مراحل را به درستی انجام داده اید ، یک ایستگاه هواشناسی ابری کاملاً عملیاتی دارید. شما می توانید داده های ایستگاه من را اینجا ببینید. اگر س questionsال یا پیشنهادی دارید ، خوشحال می شوم آنها را در قسمت نظرات زیر بشنوم.

من قصد دارم یک ایستگاه مشابه با استفاده از برد Wi-Fi ESP32 و برخی سنسورهای اضافی (سرعت/جهت باد ، تابش خورشید ، رطوبت خاک) بسازم ، اما بعداً در مورد آن. لذت بردن!