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如何使用樹莓派製作“小氣象站”

發布時間：2017-12-01 來源：胡安責任編輯：wenwei

【導讀】自動氣象站可以實時探測氣溫、濕度、氣壓、風速、風向、降雨量、紫外線輻射等氣象信息，通過不同的傳感器caijidimianqixiangshuju，shujucaijiwanchenghoutongguowangluotongyichuanshudaoqixiangfuwuqishang，zaijingqixiangcaijiruanjianchuligexiangshuju，zuihoutongguozhuanyeqixiangruanjianchuanchu。

網上搜索到之前大部分的設計都是基於DSP的方案，但是IoT時代，我們需要速成的設計，網上現成的傳感器和樹莓派教程能幫助我們迅速的設計出一個小型氣象站。

正好我在網上看到DIY hacking上Arvind Sanjeev做了個類似項目。這個完整的天氣係統，隻用樹莓派的基礎硬件，攝像頭，和一些我們使用的雜七雜八的模擬和數字傳感器。

風速計和雨量計也都是自己做的。

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

產品特點：

在RRD和CSV上記錄信息，方便被導出/導入到其它格式
使用天氣地下API來得到曆史高點和低點，月相和日出/日落等信息
使用樹莓派相機拍攝一分鍾一次的圖片（可以用它來製作延時錄像）
有顯示當前天氣狀況和曆史天氣狀況的數據網頁（最後一小時，一天，七天，月，年）
網站主題隨不同時間而改變（四個選項：日出，日落，白天和夜間）。

所有的進行記錄和顯示信息的軟件是在GitHub上，而且是開源的。

這個項目是很好的學習經驗，能幫助真正深入理解樹莓派的能力，尤其是GPIO。

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

所需的材料

電子

9個簧片開關（8個用於風向，1個用於雨計，1個可選用為風速來代替霍爾傳感器
1個霍爾傳感器（用於風速，稱為風速計）
溫度傳感器
濕度傳感器（許多濕度傳感器集成了溫度傳感器），我用的DHT11
壓力傳感器（許多也集成了溫度傳感器），我用的BMP180
光敏電阻
GPS芯片或USB GPS
4個強磁體（2個用於風速計，1個用於方向，1個用於雨量計）
各類電阻器
MCP3008用來把模擬轉換為數字輸入

硬件

樹莓派，我使用的B +
無線適配器
樹莓派攝像頭
5V電源適配器

物料

2個推力軸承（或滑板或滑旱冰的軸承也行）
2個防水罩——我用的是超市的電器罩，找一個大小合適，有足夠的空間且能保護設備的就可以。
一些PVC管和蓋子（各種尺寸）
PVC安裝支架
一些薄有機玻璃片（不用太花哨）
塑料支架
塑料螺釘
2個塑料聖誕樹裝飾品——用於風速計。
小木釘
小膠合板

工具

達美電磨
膠槍
烙鐵
萬用表
鑽孔機

機箱

一個能裝進樹莓派、攝像頭、GPS和光傳感器的盒子。需要選防水的，因為它裝進了所有關鍵元件，測量環境風吹雨打。

機箱包含：

樹莓派（螺母上）——需要Wi-Fi芯片。
攝像頭（螺母上）
GPS芯片通過USB連接（我用的FTDI電纜）。GPS能提供緯度和經度，更重要的是，我可以從GPS獲取精確的時間！
2個以太網/CAT5個插口，連接到主外殼與其它傳感器。兩個容器之間這樣鏈接很方便。我用了大致12跟線纜，兩個CAT5提供16個可能的連接，所以有空間做擴展。

測溫度、濕度、壓力的機箱

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

這是我放置溫度、濕度和壓力傳感器的板子，以及用於雨量計，風向和風速傳感器掛鉤。

這一切都非常簡單。。

製作雨量器

我大多沿用這個教程進行實際測量儀。

我是用有機玻璃來做的。總的來說，有機玻璃效果不錯，結合膠槍，橡膠密封材料，以及整體切割和鑽孔就更棒了。

關鍵點：

該傳感器是一個簡單的簧片開關和磁體，樹莓派上充當按鈕。我簡單地計算隨著時間的推移桶裏的水位，後來轉換為“雨/英寸。”
讓(rang)它(ta)大(da)到(dao)足(zu)以(yi)容(rong)納(na)足(zu)夠(gou)的(de)水(shui)來(lai)翻(fan)轉(zhuan)，但(dan)不(bu)用(yong)太(tai)大(da)因(yin)為(wei)需(xu)要(yao)很(hen)多(duo)個(ge)。我(wo)的(de)第(di)一(yi)個(ge)製(zhi)作(zuo)失(shi)敗(bai)了(le)因(yin)為(wei)不(bu)夠(gou)大(da)，所(suo)以(yi)它(ta)會(hui)被(bei)填(tian)滿(man)，並(bing)開(kai)始(shi)在(zai)它(ta)傾(qing)斜(xie)之(zhi)前(qian)開(kai)始(shi)排(pai)水(shui)。

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

風向

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

這很簡單。

關鍵點：

這是一種模擬傳感器。
擰在風向標的後麵，您需要校準它，“這個方向就是指向北方。”
我做了一個木試驗台，有所以我可以在全量程內輕鬆切換電阻器。
我使用的推力軸承工作得很好。

軟件

該軟件也是開源的，可以在同一個GitHub庫拿到。

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

軟件是用Python寫的，記錄來自傳感器的數據。我第三方的庫，獲得來自傳感器和GPS信息。

看起來很不錯吧？

如何使用樹莓派製作“小氣象站”

（文中部分素材編譯自How to Build a Raspberry Pi Weather Station）

本文轉載自電子技術設計。

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