Метеорологична станция Arduino Weathercloud: 16 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Направих метеорологична станция, свързана с интернет. Той измерва температурата, влажността, налягането, валежите, скоростта на вятъра, UV индекса и изчислява още няколко важни метеорологични стойности. След това той изпраща тези данни на weathercloud.net, който има хубава графика и UX. Има и уеб камера за времето. Струваше ми около 140лв. Направих тази станция като мой училищен проект. Станцията е монтирана в моето училище в Братислава, Словакия. Ето актуалните данни.

Снимка: Mimo magazín. Използва се с разрешение.

Забележка: Работя по този проект вече повече от две години. Този инструктаж е басически само презареждане на инструктаж, който публикувах една година по -рано, но имаше толкова много промени, че реших да направя нов инструктаж. Също така, никой никога не гледа на едногодишни инструктори

АКТУАЛИЗИРАНЕ 14.12.2018: Здравейте! Добавих анемометър (ветромер) към моята станция. Има нов текст и снимки, така че не забравяйте да проверите това

Стъпка 1: Weathercloud

На първо място, какво е Weatherclud? Weathercloud е голяма мрежа от метеорологични станции, отчитащи данни в реално време от цял свят. Той е безплатен и към него са свързани повече от 10 000 метеорологични станции. Първо, имах собствен HTML уебсайт, където всички данни бяха изпратени, но създаването на собствен уеб сайт и графика е трудно и е много по -лесно просто да изпратите всички данни до голяма облачна платформа, която има хубава графика и стабилни сървъри. Потърсих как да изпращам данни към weathercloud и открих, че можете да постигнете това лесно чрез просто GET повикване. Единственият проблем с Weathercloud е, че с безплатен акаунт той ви позволява да изпращате данни само на всеки десет минути, но това не би трябвало да е проблем за повечето приложения. Ще трябва да направите акаунт във Weathercloud, за да работи. След това ще трябва да създадете профил на станция на техния уебсайт. Когато създавате своя профил на метеорологичната станция във Weathercloud, получавате идентификатора на Weathercloud и КЛЮЧ на Weathercloud. Запазете ги, защото Arduino ще се нуждае от тях, за да знае къде да изпраща данни.

Стъпка 2: Списък на частите

Спецификации на Google

ОЦЕНКА: 140 €/150 $

Стъпка 3: Инструменти

Тези инструменти могат да ви бъдат полезни:

машина за сваляне на тел

акумулаторна бормашина

поялник

клещи

отвертки

пистолет за лепило

мултиметър

трион

свредло за дърво

файл

Стъпка 4: Щит за слънчева радиация DS18B20

Щитът от слънчева радиация е много често срещано нещо, използвано в метеорологичните станции, за да блокира директната слънчева радиация и следователно да намали грешките в измерената температура. Той също така действа като държач за температурния сензор. Радиационните щитове са много полезни, но обикновено са изработени от стомана и са скъпи, затова реших да направя свой собствен щит. Направих инструкция, която показва как да се направи радиационен щит като този. Ето инструкциите.

Намерих и видеоклип, който показва абсолютно същите процеси, така че можете да го използвате:

Стъпка 5: Клемна кутия

Клемната кутия е центърът на гарата. Основният 14-жилен кабел го свързва със сървърната кутия. Кабелът от DS18B20 влиза в него. Кабелът от UV кутията влиза в него. Той също така разполага със сензор за влажност и налягане. Когато избирате клемна кутия, можете да използвате всяка пластмасова разпределителна кутия IP65, която има над 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

Стъпка 6: Кутия с UV сензор

Кутията с UV сензор е домакин на UV сензора UVM-30A и също така е средна точка между основната клемна кутия и измервателните уреди за дъжд и вятър. Кутията с UV сензор може да бъде всяка пластмасова кутия IP65 с напълно прозрачен капак.

Стъпка 7: Weathercam

Метеорологичните камери (или метеорологичните камери, както обичам да ги наричам) се използват за записване или поточно изображение на действителните метеорологични условия. От изображението можете да определите интензитета на светлината и облачността. Отидох за най -евтината налична wifi камера, но можете да използвате всяка wifi камера по ваш избор. Тази евтина камера работи добре, но има един проблем с нея. Трябва да имате компютър с постоянно работещ софтуер за стрийминг. Това не беше проблем за мен, защото вече има сървър, работещ с уебсайт в мрежата, така че той може да се погрижи и за стрийминга. Но ако нямате такъв компютър в домашната си мрежа, тогава препоръчвам да закупите Raspberry pi и Raspberry pi камера. Това е по -скъпо (25 $ срещу 70 $), но всъщност нямате друга опция, ако искате уеб камера. И в двата случая трябва да поставите камерата в устойчива на атмосферни влияния кутия. Можете да използвате същата кутия като за UV сензора. Направих си собствена кутия от обикновена пластмасова кутия и плексиглас, но това е излишно. Батерията за камерата ще се нуждае от постоянно зареждане. Можете да направите това, като свалите USB кабел и свържете + и - проводниците към 5V изходна мощност за сензорите. Когато камерата ви е устойчива на атмосферни влияния, можете просто да я монтирате навсякъде, където е добре да виждате с ципове.

Сега нека да разгледаме софтуера. Тази част изисква някои усъвършенствани умения за кодиране. Трябва да имате 24/7 работещ компютър (може да бъде Raspberry pi) във вашата домашна мрежа, за да направите всичко това. Така че първото нещо, което трябва да направите, е да свържете вашата IP камера към вашата домашна Wi-Fi мрежа. След това трябва да промените потребителското име и паролата в скрипта според вашето потребителско име и парола в интерфейса на камерата. Също така трябва да промените IP адреса на камерата в скрипта. След това трябва да настроите планировчик на задачи, за да стартирате включения скрипт на всеки 5 минути на вашия сървър/компютър. Скриптът сега трябва да прави екранна снимка на изображението на камерата на всеки 5 минути и да го записва в предварително зададената папка. Папката трябва да бъде публична, за да можете да я потърсите в търсачка по следния начин: example.com/username/webcam.jpg. След това Weathercloud може да вземе това изображение от публичната папка и да го постави на своята уеб страница. Можете да видите емисията „на живо“(актуализации на всеки 5 минути) тук.

Стъпка 8: Поставка за горни сензори

Поставката на горните сензори е стоманена компонет, която държи горните сензори (UV, валежи и скорост на вятъра) на покрива. Частта, която виждате на тези снимки, пасва само на нашата сграда. Можете да монтирате тези сензори, както искате. Това е само пример. Вече имахме стоманена тръба, монтирана на покрива, така че беше лесно да монтирате държача.

Стъпка 9: Проблем със съвместимостта на щита

Съществува прост проблем със съвместимостта между Ethernet щита и протощита. Не можете да поставите protoshield върху щита на Ethernet, защото конекторът на Ethernet просто няма да ви позволи. И не можете да поставите Ethernet щита в горната част на протощита, защото щитът на Ethernet трябва да има директна връзка с arduino чрез ICSP конектора, но протощитът няма такъв. Е, прост проблем, просто решение. Просто изрязах правоъгълен отвор в протощита, така че конекторът за Ethernet да може да се вмести.

Стъпка 10: Измерване на валежите

Измерителят за дъжд, който поръчах, работи отлично, но има един голям проблем с него. Той няма комуникационен интерфейс като I2C или RX/TX. Има само прост превключвател, който се включва за 60 микросекунди всеки път, когато вали повече от 0,28 мм/м2. Arduino може лесно да улови това, когато не прави нищо друго освен измерване на валежите. Но когато има други задачи за вършене (като измерване на температурата и изпращането й в облака), има голяма вероятност процесорът на arduino да е зает по време на включване на дъждомера. Това ще доведе до неточно отчитане на валежите. Ето защо добавих втори arduino - arduino nano. Единствената задача на nano е да измерва валежите и да ги изпраща до главния arduino чрез I2C. По този начин показанията на валежите винаги ще бъдат точни. Направих печатна платка, която държи както arduino nano, така и RTC модул, но можете да го запоявате и към протощита. Знам, че това не е най -простото и евтино решение, но ми харесва и е много спретнато и организирано.

Стъпка 11: Измерване на скоростта на вятъра

Тази стъпка е много подобна на предишната. Направих дъска, която измерва скоростта на вятъра и след това я изпраща през I2C. Просто повторете предишната стъпка без RTC. Опитах се да сложа и двете платки в една, но не се получи.

Стъпка 12: Сървърна кутия

Винаги е добра идея да скриете цялата електроника в малка, организирана кутия. И точно това направих със сървърната кутия. Сървърната кутия съдържа Arduino UNO, Ethernet щита, протощита, 5V регулатора, основния кабелен терминал за данни и дъската за измерване на валежите. Една забележка за Arduino: кодът на станцията използва около 90% от паметта на Arduino UNO и това може да причини някои проблеми. Може да се наложи или да не се наложи да използвате Arduino Mega.

Стъпка 13: Връзки

Просто свържете всичко според включената схема.

Стъпка 14: КОД

Това е последната част, частта, която всички чакаме - тестване, ако работи. Трябва да промените IP адреса, идентификатора на Weathercloud и КЛЮЧА на Weathercloud според домашната ви мрежа и вашия акаунт във Weathercloud. След това сте готови да го качите във вашия arduino. Също така трябва да качите кода на I2C дъждоотдавача върху Arduino nano на дъждовната дъска и I2C вятърния изпращач върху Arduino nano на дъската за скорост на вятъра. Има и скрипт index.php, повече информация за това е в стъпка 7.

Стъпка 15: Инсталиране

Да накараш метеорологичната си станция да работи във твоя цех е едно, но да работиш в сурови условия в реалния свят е друго. Процедурата за инсталиране зависи много от сградата, върху която монтирате вашата станция. Но ако имате щита за слънчева радиация и горния държач на сензорите, не би трябвало да е толкова трудно. Сензорът за температура и влажност може да бъде поставен наистина навсякъде по сградата, но UV сензорът и дъждомера трябва да са в горната част на сградата. UV сензорът не може да бъде в сянка и дъждомера не може да бъде близо до стена, в противен случай при силен вятър дъждовните капки няма да попаднат в манометъра и показанията ще бъдат неточни. Ето снимка, показваща как можете да монтирате станцията на типична къща. Трябва да бъдете много внимателни, когато монтирате станция на покрива и трябва да имате мощна бормашина, която може да пробива бетон.

Стъпка 16: Готово

Честито. Ако сте направили всички стъпки правилно, имате напълно работеща облачна метеорологична станция. Можете да видите данните от моята станция тук. Ако имате въпроси или предложения, ще се радвам да ги чуя в секцията за коментари по -долу.

Планирам да построя подобна станция, използвайки ESP32 Wi-Fi платка и някои допълнителни сензори (скорост/посока на вятъра, слънчева радиация, влажност на почвата), но повече за това по-късно. Наслади се!