Estação meteorológica baseada no Raspberry Pi

Este é um projeto simples para uma estação meteorológica.

Inicialmente ele lê temperatura, pressão e umidade. O próximo passo é medir a direção do vento e depois a velocidade do vento.

A base do projeto é um Raspberry PI A + que foi escolhido pelo seu pequeno consumo, já que a ideia era que a estação meteorológica fosse movida a energia solar.

O sistema operacional é uma distro raspbian, com algumas bibliotecas python prontas para uso.

O programa principal foi escrito em Python.

A estação meteorológica carrega todos os dados para www.wunderground.com a cada 2 minutos.

Etapa 1:Descrição do hardware

Para a conclusão do projeto, precisaremos do seguinte:

Raspberry Pi A + (é possível usar qualquer modelo)

Sensor de temperatura / pressão Bosch BMP180

Sensor de temperatura / umidade HTU21D

Adaptador sem fio

cartão SD

Painel solar de 10 W

Bateria de 7,2 Ah 12V

Controlador / carregador solar 12V genérico

Regulador 5V 7805

Bits e pântanos necessários

Etapa 2:Configurando o básico

Não vou perder tempo explicando como instalar o raspbian em um Rpi. Presumo que quem quer que queira construir este projeto é proficiente o suficiente nessas questões.

De qualquer forma, o link para as distribuições é http://www.raspberrypi.org/downloads/

Como tenho alguns Rpi's, já tenho uma imagem SD pronta para funcionar com conectividade sem fio, então foi apenas uma questão de regravá-la em um novo cartão.

Se você não tiver esse “backup”, provavelmente é melhor usar um B + ou outro modelo com ethernet e configurar tudo usando um dos muitos tutoriais disponíveis.

Um bom tutorial para configurar Rpi é http://www.raspberrypi.org/help/quick-start-guide/

Um bom para wireless é http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless/

Se tudo deu certo, agora você deve ter um Rpi com acesso à internet sem fio.

Você ainda precisa ter seu Rpi pronto para usar o protocolo I2C.

Um bom é https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Etapa 3:Configurando outro software

Depois de configurar seu Rpi, alguns softwares são necessários para que possamos ler os sensores usados.

Fiz tudo usando Rpi “Headless” e usando linha de comando

Usei a biblioteca Adafruit para o BMP180, basta seguir o link para instalá-lo

https://learn.adafruit.com/using-the-bmp085-with-raspberry-pi/using-the-adafruit-bmp085-python-library

Também precisamos da biblioteca Pigpio para leitura do sensor de umidade. Você pode baixar de

http://abyz.co.uk/rpi/pigpio/download.html e siga as instruções de instalação

Depois disso, você deve certificar-se de que sempre que reiniciar o Rpi, o Pigpio também será carregado. Fiz isso adicionando a seguinte linha a /etc/rc.local

sudo pigpiod

No meu caso, isso é suficiente, mas depende de onde você instalou o pigpio. Se tiver problemas, basta colocar o caminho completo para o arquivo e você estará ok.

Os tutoriais apresentados são bastante diretos, mas se você precisar de ajuda, estou aqui 😀

Etapa 4:configuração dos sensores

Peguei os dois sensores do Ebay, já que é mais fácil (e mais barato) preparar pequenas placas feitas com os sensores já soldados para fazer você mesmo. Se você pesquisar no Ebay por BMP180 e HTU21D, com certeza os encontrará.

São sensores I2C com os quais é muito fácil se comunicar. O protocolo I2C permite que você conecte vários sensores em paralelo e se comunique com cada um deles, pois cada um possui um endereço exclusivo.

Eu tenho os dois soldados juntos com alguma habilidade, combinando todos os sinais como visto nas fotos.

Os sensores precisarão de sinais de + 3,3 V, GND, SDA e SCL do Rpi.

Você pode usar qualquer fiação que desejar, mas um cabo de 4 fios (telefonia) é provavelmente uma boa ideia.

Etapa 5:Programa principal

O programa principal é temp-monitor.py

Você deve ter o python instalado, se não, basta seguir http://raspberry.io/wiki/how-to-get-python-on-your-raspberrypi/

A primeira parte do programa mostra as bibliotecas necessárias.

importar Adafruit_BMP.BMP085 como BMP085
importar smbus
importar os
importar sys
importar getopt
importar sqlite3
importar matemática
importar pigpio
tempo de importação

Seguindo o programa, temos 2 funções que irão ler a umidade. Read_temperature é uma função que fará a leitura da temperatura do HUT21D para compensação no cálculo da umidade relativa. É necessário para a seguinte função read_humidity.

Existem alguns cálculos dentro dessas funções, mas tudo isso de acordo com a ficha de dados dos sensores. Coisas não importantes, mas você pode sempre verificá-las se quiser

BMP180 http://www.vssec.vic.edu.au/media/41229/BMP180-datasheet.pdf

HTU21D http://www.meas-spec.com/downloads/HTU21D.pdf

A variável cmd é responsável por enviar os dados para www.wundergroud.com usando curl. Este site oferece algumas estatísticas e gráficos muito bons. Você precisa registrar (é gratuito) uma conta para fazer o upload dos dados.

Depois disso você terá um ID e uma senha que você deve alterar na variável cmd como mostrado

cmd =“curl“ + ”'http://weatherstation.wunderground.com/weatherstation/updateweatherstation.php?ID=&PASSWORD=&dateutc=now&tempf=” + str ((temp * 1.8) +32) + ”&umidade =” + str (redondo (umidade, 2)) + ”&baromin =” + str ((pressão / 100) * 0,0295299) + ”&ação =atualizador” + ”'”

Em seguida, você deve alterar novamente /etc/rc.local e inserir uma linha para o programa iniciar quando o Rpi for reiniciado:

sudo python /usr/lib/cgi-bin/temp-monitor.py &

O símbolo &é importante porque irá colocar seu programa na memória e liberar a linha de comando a ser usada.

ATUALIZAR

Para as mentes curiosas, temp-monitor-online.py é o programa atual que estou usando, com leituras de temperatura, pressão, umidade, ponto de orvalho, velocidade e direção do vento e UV e insolação.

Etapa 6:Construindo o painel solar

Então, se você organizou tudo e está funcionando bem, é hora de colocar sua estação meteorológica do lado de fora.

Optei por alimentar o meu Rpi usando um sistema movido a energia solar, usando 3 módulos de 3,5W comprados no Ebay.

Os módulos geram 6 V, portanto, 3 módulos em série nos darão 18 V, que é o padrão para um sistema solar de 12 V.

Você pode organizá-los como eu fiz e você vai acabar com um pequeno painel muito bom, capaz de operar o sistema.

Provavelmente você está pensando que 10W e uma bateria de 7,2Ah é um pouco demais para o Rpi, mas como estou na Irlanda, espero trabalhar alguns dias sem sol, então ...





Para mais detalhes:Estação meteorológica baseada em Raspberry Pi