Estación meteorológica basada en Raspberry Pi

Este es un proyecto simple para una estación meteorológica.

Inicialmente lee temperatura, presión y humedad. El siguiente paso es medir la dirección del viento y luego la velocidad del viento.

La base del proyecto es una Raspberry PI A + la cual fue elegida por su pequeño consumo, ya que la idea era que la estación meteorológica fuera alimentada por energía solar.

El sistema operativo es una distribución raspbian, con algunas bibliotecas de Python fuera de la estantería.

El programa principal fue escrito en Python.

La estación meteorológica carga todos los datos en www.wunderground.com cada 2 minutos.

Paso 1:descripción del hardware

Para completar el proyecto necesitaremos lo siguiente:

Raspberry Pi A + (es posible utilizar cualquier modelo)

Sensor de temperatura / presión Bosch BMP180

Sensor de temperatura / humedad HTU21D

Adaptador inalámbrico

Tarjeta SD

Panel solar de 10W

Batería de 7.2 Ah 12V

Controlador / cargador solar genérico de 12V

Regulador de 5V 7805

Se necesitan trozos y pantanos

Paso 2:configurar los conceptos básicos

No perderé el tiempo explicando cómo instalar raspbian en un Rpi. Asumo que quien quiera construir este proyecto es lo suficientemente competente en estos asuntos.

De todos modos, el enlace para las distribuciones es http://www.raspberrypi.org/downloads/

Como tengo algunas Rpi, ya tengo una imagen SD lista para funcionar con conectividad inalámbrica, por lo que solo era cuestión de volver a escribirla en una nueva tarjeta.

Si no tiene una "copia de seguridad" de este tipo, probablemente sea mejor que utilice un modelo B + u otro modelo con ethernet, y configure todo utilizando uno de los muchos tutoriales disponibles.

Un buen tutorial para configurar Rpi es http://www.raspberrypi.org/help/quick-start-guide/

Una buena opción inalámbrica es http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless/

Si todo salió bien, debería tener ahora un Rpi con acceso inalámbrico a Internet.

Aún necesita tener su Rpi listo para usar el protocolo I2C.

Una buena es https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Paso 3:Configuración de otro software

Después de configurar su Rpi, se necesitan algunas piezas de software para que podamos leer los sensores usados.

Hice todo usando Rpi "Headless" y usando la línea de comando

Usé la biblioteca Adafruit para el BMP180, solo siga el enlace para instalarlo

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

También necesitamos la biblioteca Pigpio para leer el sensor de humedad. Puede descargar desde

http://abyz.co.uk/rpi/pigpio/download.html y siga las instrucciones de instalación

Después de eso, debe asegurarse de que cada vez que reinicie el Rpi, Pigpio también se cargue. Hice esto agregando la siguiente línea a /etc/rc.local

sudo pigpiod

En mi caso, esto es suficiente, pero depende de dónde haya instalado pigpio. Si tiene problemas, simplemente ingrese la ruta completa del archivo y debería estar bien.

Los tutoriales presentados son bastante sencillos, pero si necesita ayuda, estoy aquí 😀

Paso 4:Configuración de los sensores

Conseguí ambos sensores de Ebay, ya que es más fácil (y más económico) preparar pequeños tableros con los sensores ya soldados para que los haga usted mismo. Si busca BMP180 y HTU21D en Ebay, seguro que los encontrará.

Estos son sensores I2C con los que es muy fácil comunicarse. El protocolo I2C le permite conectar varios sensores en paralelo y comunicarse con cada uno de ellos porque cada uno tiene una dirección única.

Soldamos ambos con cierta habilidad, haciendo coincidir todas las señales como se ve en las imágenes.

Los sensores necesitarán señales de + 3.3V, GND, SDA y SCL del Rpi.

Puede utilizar cualquier cableado que desee, pero un cable de 4 hilos (telefonía) probablemente sea una buena idea.

Paso 5:programa principal

El programa principal es temp-monitor.py

Debería tener Python instalado, si no, simplemente siga http://raspberry.io/wiki/how-to-get-python-on-your-raspberrypi/

La primera parte del programa muestra las bibliotecas necesarias.

importar Adafruit_BMP.BMP085 como BMP085
importar smbus
importar sistema operativo
importar sys
importar getopt
importar sqlite3
importar matemáticas
importar pigpio
tiempo de importación

Siguiendo el programa tenemos 2 funciones que leerán la humedad. Read_temperature es una función que leerá la temperatura del HUT21D como compensación al calcular la humedad relativa. Es necesario para la siguiente función read_humidity.

Hay algunos cálculos dentro de estas funciones, pero todo esto es de acuerdo con la hoja de datos de los sensores. No son cosas importantes, pero siempre puedes comprobarlas si quieres

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

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

La variable cmd se encarga de enviar los datos a www.wundergroud.com mediante curl. Este sitio web ofrece estadísticas y gráficos realmente interesantes. Debe registrar (es gratis) una cuenta para cargar los datos.

Después de eso, tendrá una ID y una contraseña que debería cambiar en la variable cmd como se muestra

cmd =“curl“ + ”'http://weatherstation.wunderground.com/weatherstation/updateweatherstation.php?ID=&PASSWORD=&dateutc=now&tempf=” + str ((temp * 1.8) +32) + ”&humedad =” + str (round (humedad, 2)) + ”&baromin =” + str ((presión / 100) * 0.0295299) + ”&action =updated” + ”'”

Luego debe cambiar nuevamente /etc/rc.local e insertar una línea para que el programa se inicie cuando se reinicie el Rpi:

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

El símbolo &es importante porque pondrá su programa en la memoria y liberará la línea de comando que se utilizará.

ACTUALIZAR

Para las mentes curiosas, temp-monitor-online.py es el programa actual que estoy usando, con lecturas de temperatura, presión, humedad, punto de rocío, velocidad y dirección del viento y uv e insolación.

Paso 6:Construcción del panel solar

Por lo tanto, si todo está arreglado y funciona bien, es hora de colocar la estación meteorológica en el exterior.

Elegí alimentar mi Rpi usando un sistema de energía solar, usando 3 módulos de 3,5W comprados en Ebay.

Los módulos dan salida a 6V, por lo que 3 módulos en serie nos darán 18V, que es el estándar para un sistema solar de 12V.

Puedes organizarlos como yo lo hice y terminarás con un panel pequeño bastante agradable capaz de ejecutar el sistema.

Probablemente estés pensando que 10W y una batería de 7,2Ah es demasiado para el Rpi, pero como estoy en Irlanda, espero correr unos días sin sol, así que…

Para más detalles:Estación meteorológica basada en Raspberry Pi