Arduino Weathercloud Hava İstasyonu: 16 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

İnternete bağlı bir hava durumu istasyonu yaptım. Sıcaklık, nem, basınç, yağış, rüzgar hızı, UV indeksini ölçer ve birkaç önemli meteorolojik değeri hesaplar. Daha sonra bu verileri güzel grafiklere ve UX'e sahip olan weathercloud.net'e gönderir. Ayrıca bir hava kamerası vardır. Bana 140€'ya mal oldu. Bu istasyonu okul projem olarak yaptım. İstasyon, Slovakya'nın Bratislava kentindeki okuluma monte edildi. İşte güncel veriler.

Fotoğraf kredisi: Mimo dergisi. İzin alınarak kullanılmıştır.

Not: İki yılı aşkın bir süredir bu proje üzerinde çalışıyorum. Bu talimat, temelde sadece bir yıl önce yayınladığım bir talimatın yeniden yüklenmesidir, ancak o kadar çok değişiklik oldu ki yeni bir talimat vermeye karar verdim. Ayrıca, hiç kimse bir yaşındaki talimatlara bakmaz

GÜNCELLEME 14.12.2018: Merhaba! İstasyonuma annemometre (rüzgar ölçer) ekledim. Bazı yeni metinler ve fotoğraflar var, bu yüzden kontrol ettiğinizden emin olun

1. Adım: Hava Bulutu

Her şeyden önce, Weatherclud nedir? Weathercloud, dünyanın her yerinden gerçek zamanlı olarak veri bildiren büyük bir hava durumu istasyonu ağıdır. Ücretsizdir ve ona bağlı 10.000'den fazla hava durumu istasyonu vardır. Öncelikle, tüm verilerin gönderildiği kendi HTML web sitem vardı, ancak kendi web sitenizi ve grafiklerinizi yapmak zor ve tüm verileri güzel grafiklere ve kararlı sunuculara sahip büyük bir bulut platformuna göndermek çok daha kolay. Weathercloud'a nasıl veri gönderileceğini araştırdım ve bunu basit bir GET çağrısı ile kolayca gerçekleştirebileceğinizi öğrendim. Weathercloud ile ilgili tek sorun, ücretsiz bir hesapla yalnızca on dakikada bir veri göndermenize izin vermesidir, ancak çoğu kullanım için bu bir sorun olmamalıdır. Çalışması için bir Weathercloud hesabı oluşturmanız gerekir. Ardından, web sitelerinde bir istasyon profili oluşturmanız gerekecek. Weathercloud'da hava durumu istasyonu profilinizi oluşturduğunuzda, size bir Weathercloud ID ve bir Weathercloud ANAHTARI verilir. Bunları saklayın çünkü Arduino'nun nereye veri göndereceğini bilmelerine ihtiyacı olacak.

Adım 2: Parça Listesi

Google sayfaları ürün reçetesi

TAHMİNİ FİYAT: 140€/150$

3. Adım: Araçlar

Bu araçlar işe yarayabilir:

tel striptizci

akülü matkap

havya

pense

tornavidalar

tutkal tabancası

multimetre

testere

ağaç matkap ucu

dosya

Adım 4: DS18B20 Güneş Radyasyon Kalkanı

Güneş radyasyon kalkanı, meteorolojik istasyonlarda doğrudan güneş radyasyonunu engellemek ve dolayısıyla ölçülen sıcaklıktaki hataları azaltmak için kullanılan çok yaygın bir şeydir. Ayrıca sıcaklık sensörü için bir tutucu görevi görür. Radyasyon kalkanları çok kullanışlıdır ancak genellikle çelikten yapılırlar ve pahalıdırlar, bu yüzden kendime bir kalkan yapmaya karar verdim. Böyle bir radyasyon kalkanının nasıl yapıldığını gösteren bir talimat hazırladım. İşte öğretilebilir.

Ayrıca tam olarak aynı işlemleri gösteren bir video buldum, böylece bunu kullanabilirsin:

Adım 5: Terminal Kutusu

Terminal kutusu istasyonun merkezidir. Ana 14 çekirdekli kablo onu sunucu kutusuna bağlar. DS18B20'den gelen kablo içine giriyor. UV kutusundan gelen kablo içine girer. Aynı zamanda nem ve basınç sensörünü de barındırır. Bir terminal kutusu seçerken, 10x5x5cm (4"x2"x2") üzerinde herhangi bir IP65 plastik bağlantı kutusunu kullanabilirsiniz.

Adım 6: UV Sensör Kutusu

UV sensör kutusu UVM-30A UV sensörünü barındırır ve ayrıca ana terminal kutusu ile yağmur ve rüzgar göstergeleri arasında bir orta noktadır. UV sensör kutusu, tamamen şeffaf bir kapağa sahip herhangi bir plastik IP65 kutusu olabilir.

Adım 7: Hava Kamerası

Hava durumu web kameraları (veya benim adlandırmayı sevdiğim hava durumu kameraları), gerçek hava koşullarının görüntüsünü kaydetmek veya yayınlamak için kullanılır. Görüntüden ışık yoğunluğunu ve bulanıklığı belirleyebilirsiniz. Mevcut en ucuz wifi kamera için gittim ama istediğiniz herhangi bir wifi kamerayı kullanabilirsiniz. Bu ucuz kamera gayet iyi çalışıyor ancak bununla ilgili bir sorun var. Sürekli olarak bir akış yazılımı çalıştıran bir bilgisayara sahip olmanız gerekir. Bu benim için bir sorun değildi çünkü ağda web sitesini çalıştıran bir sunucu zaten var, bu yüzden akışla da ilgilenebiliyor. Ancak ev ağınızda böyle bir bilgisayar yoksa Raspberry pi ve Raspberry pi kamera almanızı öneririm. Daha pahalıdır (70$'a karşı 25$), ancak bir web kamerası istiyorsanız, gerçekten başka seçeneğiniz yok. Her iki durumda da kamerayı hava koşullarına dayanıklı bir kutuya koymanız gerekir. UV sensörü ile aynı kutuyu kullanabilirsiniz. Normal bir plastik kutu ve pleksiglastan kendi kutumu yaptım ama bu gereksiz. Kameranın pilinin sürekli şarj edilmesi gerekir. Bunu, bir USB kablosunu sıyırarak ve + ve - kabloları sensörler için 5V güç çıkışına bağlayarak yapabilirsiniz. Kameranızı hava koşullarına dayanıklı hale getirdiğinizde, onu fermuarlı güzel manzaraya sahip herhangi bir yere monte edebilirsiniz.

Şimdi yazılıma bir göz atalım. Bu bölüm, bazı gelişmiş kodlama becerileri gerektirir. Tüm bunları yapabilmek için ev ağınızda 7/24 çalışan bir bilgisayar (Raspberry pi olabilir) olması gerekir. Bu yüzden yapmanız gereken ilk şey, IP kameranızı ev Wi-Fi ağınıza bağlamaktır. Ardından, kamera arayüzündeki kullanıcı adınıza ve şifrenize göre komut dosyasındaki kullanıcı adı ve şifreyi değiştirmeniz gerekir. Ayrıca komut dosyasındaki kamera IP adresini de değiştirmeniz gerekir. Ardından, dahil edilen komut dosyasını sunucunuzda/bilgisayarınızda her 5 dakikada bir çalıştırmak için bir görev zamanlayıcı ayarlamanız gerekir. Komut dosyası şimdi her 5 dakikada bir kamera görüntüsünün ekran görüntüsünü almalı ve bunu ön ayar klasörüne kaydetmelidir. Klasörün herkese açık olması gerekir, böylece şöyle bir arama motorunda arayabilirsiniz: example.com/username/webcam.jpg. Weathercloud daha sonra bu resmi ortak klasörden alabilir ve web sayfasına koyabilir. "Canlı" (her 5 dakikada bir güncellenir) beslemesini burada görebilirsiniz.

Adım 8: Üst Sensör Tutucu

Üst sensör tutucusu, üst sensörleri (UV, yağış ve rüzgar hızı) çatıda tutan çelik bir bileşendir. Bu resimlerde gördüğünüz kısım sadece bizim binamıza uyuyor. Bu sensörleri istediğiniz şekilde monte edebilirsiniz. Bu sadece bir örnek. Çatıya monte edilmiş bir çelik borumuz zaten vardı, bu yüzden tutucuyu monte etmek kolay oldu.

9. Adım: Kalkan Uyumluluğu Sorunu

Ethernet kalkanı ve protoshield arasında basit bir uyumluluk sorunu var. Ethernet konektörü izin vermeyeceğinden, ethernet kalkanının üstüne protoshield koyamazsınız. Ve ethernet kalkanını protoshield'ın üstüne koyamazsınız çünkü ethernet shield'in ICSP konnektörü aracılığıyla arduinoya doğrudan bir bağlantısı olması gerekir, ancak protoshield'de bir bağlantı yoktur. Peki, basit bir problem, basit bir çözüm. Ethernet konektörünün sığabilmesi için ön kalkanda dikdörtgen bir delik açtım.

Adım 10: Yağış Ölçümü

Sipariş ettiğim yağmur ölçer gayet iyi çalışıyor ama onunla ilgili büyük bir sorun var. I2C veya RX/TX gibi herhangi bir iletişim arayüzüne sahip değildir. 0,28 mm/m2'den fazla yağmur yağdığında 60 mikrosaniye boyunca AÇIK konuma gelen basit bir anahtar vardır. Arduino, yağışı ölçmekten başka bir şey yapmadığında bunu kolayca yakalayabilir. Ancak yapacak başka görevleri olduğunda (sıcaklığı ölçmek ve buluta göndermek gibi), yağmur göstergesinin açılması sırasında arduino'nun işlemcisinin meşgul olma olasılığı yüksektir. Bu, yanlış bir yağış okumasına neden olur. Bu yüzden ikinci bir arduino ekledim - bir arduino nano. Nano'nun tek görevi yağışı ölçmek ve I2C aracılığıyla ana arduino'ya göndermek. Bu şekilde yağış okumaları her zaman doğru olacaktır. Hem arduino nano'yu hem de RTC modülünü tutan bir PCB yaptım ama onu protoshield'a da lehimleyebilirsiniz. Bunun en basit ve en ucuz çözüm olmadığını biliyorum ama hoşuma gitti ve çok düzenli ve düzenli.

Adım 11: Rüzgar Hızı Ölçümü

Bu adım bir öncekine çok benzer. Rüzgar hızını ölçen ve ardından I2C üzerinden gönderen bir tahta yaptım. Sadece önceki adımı RTC olmadan tekrarlayın. Her iki kartı da bir araya getirmeye çalıştım ama işe yaramadı.

Adım 12: Sunucu Kutusu

Tüm elektronik eşyaları küçük, düzenli bir kutuda saklamak her zaman iyi bir fikirdir. Ve sunucu kutusuyla tam olarak bunu yaptım. Sunucu kutusu Arduino UNO, ethernet kalkanı, protoshield, 5V regülatör, ana veri kablosu terminali ve yağış ölçüm kartını barındırır. Arduino hakkında bir not: istasyonun kodu Arduino UNO belleğinin yaklaşık %90'ını kullanır ve bu bazı sorunlara neden olabilir. Arduino Mega kullanmanız gerekebilir veya gerekmeyebilir.

Adım 13: Bağlantılar

Her şeyi birlikte verilen şemaya göre bağlayın.

Adım 14: KOD

Bu son kısım, hepimizin beklediği kısım - çalışıp çalışmadığını test etmek. IP adresini, Weathercloud ID'yi ve Weathercloud ANAHTARI'nı ev ağınıza ve Weathercloud hesabınıza göre değiştirmeniz gerekir. Ardından arduino'nuza yüklemeye hazırsınız. Ayrıca I2C rain sender kodunu yağmur tahtasındaki Arduino nano'ya ve I2C wind sender'ı rüzgar hızı kartındaki Arduino nano'ya yüklemeniz gerekir. Ayrıca index.php betiği de var, bununla ilgili daha fazla bilgi 7. adımdadır..

Adım 15: Kurulum

Hava istasyonunuzu atölyenizde çalıştırmak bir şeydir, ancak onu gerçek dünyadaki zorlu koşullarda çalıştırmak başka bir şeydir. Kurulum prosedürü, istasyonunuzu monte ettiğiniz binaya çok bağlıdır. Ancak güneş radyasyonu kalkanınız ve üst sensör tutucunuz varsa, bu çok zor olmamalı. Sıcaklık ve nem sensörü binanın herhangi bir yerine yerleştirilebilir, ancak UV sensörü ve yağmur göstergesi binanın tepesinde olmalıdır. UV sensörü gölgede olamaz ve yağmur ölçer bir duvara yakın olamaz, aksi takdirde kuvvetli rüzgar olduğunda yağmur damlaları göstergeye düşmez ve okumalar yanlış olur. İşte istasyonu tipik bir eve nasıl monte edebileceğinizi gösteren bir resim. Çatıya istasyon monte ederken çok dikkatli olmalı ve oluk betonu delebilir güçlü bir matkabınız olmalıdır.

Adım 16: Tamamlandı

Tebrikler. Tüm adımları doğru yaptıysanız, tamamen çalışır durumda bir bulut hava istasyonuna sahipsiniz. İstasyonumdaki verileri burada görebilirsiniz. Sorularınız veya önerileriniz varsa, bunları aşağıdaki yorum bölümünde duymaktan memnuniyet duyarım.

ESP32 Wi-Fi kartı ve bazı ek sensörler (rüzgar hızı/yönü, güneş radyasyonu, toprak nemi) kullanarak benzer bir istasyon kurmayı planlıyorum, ancak daha sonra bunun hakkında daha fazla bilgi vereceğim. Eğlence!