Station météo basée sur Raspberry Pi

Il s'agit d'un projet simple pour une station météo.

Initialement, il lit la température, la pression et l'humidité. L'étape suivante consiste à mesurer la direction du vent et ensuite la vitesse du vent.

La base du projet est un Raspberry PI A+ qui a été choisi pour sa faible consommation, puisque l'idée était que la station météo soit alimentée par l'énergie solaire.

Le système d'exploitation est une distribution Raspbian, avec certaines bibliothèques Python disponibles sur étagère.

Le programme principal a été écrit en Python.

La station météo télécharge toutes les données sur www.wunderground.com toutes les 2 minutes.

Étape 1 : Description du matériel

Pour la réalisation du projet, nous aurons besoin des éléments suivants :

Raspberry Pi A+ (Il est possible d'utiliser n'importe quel modèle)

Capteur de température/pression Bosch BMP180

Capteur de température/humidité HTU21D

Adaptateur sans fil

Carte SD

Panneau solaire 10W

Batterie 7,2Ah 12V

Contrôleur/chargeur solaire générique 12V

Régulateur 5V 7805

Bits et tourbières nécessaires

Étape 2 :Configurer les bases

Je ne vais pas perdre de temps à expliquer comment installer raspbian sur un Rpi. Je suppose que quiconque veut construire ce projet est suffisamment compétent dans ces domaines.

Quoi qu'il en soit, le lien pour les distributions est http://www.raspberrypi.org/downloads/

Comme je possède quelques Rpi, j'ai déjà une image SD prête à rouler avec une connectivité sans fil, il ne s'agissait donc que de la réécrire sur une nouvelle carte.

Si vous ne disposez pas d'une telle "sauvegarde", il est probablement préférable d'utiliser un modèle B+ ou autre avec Ethernet, et de tout configurer à l'aide de l'un des nombreux tutoriels disponibles.

Un bon tutoriel pour configurer Rpi est http://www.raspberrypi.org/help/quick-start-guide/

Un bon pour le sans fil est http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless/

Si tout s'est bien passé, vous devriez avoir maintenant un Rpi avec accès Internet sans fil.

Vous devez toujours avoir votre Rpi prêt à utiliser le protocole I2C.

Un bon est https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Étape 3 :Configurer d'autres logiciels

Après avoir configuré votre Rpi, nous avons besoin de quelques logiciels pour pouvoir lire les capteurs utilisés.

J'ai tout fait en utilisant Rpi "Headless" et en utilisant la ligne de commande

J'ai utilisé la bibliothèque Adafruit pour le BMP180, il suffit de suivre le lien pour l'installer

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

Nous avons également besoin de la bibliothèque Pigpio pour lire le capteur d'humidité. Vous pouvez télécharger à partir de

http://abyz.co.uk/rpi/pigpio/download.html et suivez les instructions d'installation

Après cela, vous devez vous assurer que chaque fois que vous redémarrez le Rpi, Pigpio est également chargé. Je l'ai fait en ajoutant la ligne suivante à /etc/rc.local

sudo pigpiod

Dans mon cas, cela suffit mais cela dépend de l'endroit où vous avez installé pigpio. Si vous rencontrez des problèmes, indiquez simplement le chemin complet du fichier et tout devrait bien se passer.

Les tutoriels présentés sont assez simples mais si vous avez besoin d'aide, je suis là 😀

Étape 4 :Configuration des capteurs

J'ai eu les deux capteurs sur Ebay, car il est plus facile (et moins cher) de préparer de petites cartes prêtes à l'emploi avec les capteurs déjà soudés que de les faire vous-même. Si vous recherchez sur Ebay les BMP180 et HTU21D, vous les trouverez à coup sûr.

Ce sont des capteurs I2C avec lesquels il est très facile de communiquer. Le protocole I2C permet de connecter plusieurs capteurs en parallèle et de communiquer avec chacun d'eux car chacun a une adresse unique.

J'ai soudé les deux avec une certaine habileté, en faisant correspondre tous les signaux comme on le voit sur les images.

Les capteurs auront besoin des signaux +3,3 V, GND, SDA et SCL du Rpi.

Vous pouvez utiliser n'importe quel câblage, mais un câble à 4 fils (téléphonie) est probablement une bonne idée.

Étape 5 :Programme principal

Le programme principal est temp-monitor.py

Vous devriez avoir installé python, sinon, suivez simplement http://raspberry.io/wiki/how-to-get-python-on-your-raspberrypi/

La première partie du programme montre les bibliothèques nécessaires.

importer Adafruit_BMP.BMP085 en tant que BMP085
importer smbus
importer os
importer sys
importer getopt
importer sqlite3
importer math
importer pigpio
heure d'importation

Après le programme, nous avons 2 fonctions qui lisent l'humidité. Read_temperature est une fonction qui lira la température du HUT21D pour la compensation lors du calcul de l'humidité relative. Il est nécessaire pour la fonction suivante read_humidity.

Il y a quelques calculs à l'intérieur de ces fonctions, mais tout cela est conforme à la fiche technique des capteurs. Ce n'est pas important, mais vous les vérifiez toujours si vous le souhaitez

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

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

La variable cmd est responsable de l'envoi des données à www.wundergroud.com à l'aide de curl. Ce site Web fournit de très belles statistiques et graphiques. Vous devez créer un compte (c'est gratuit) pour télécharger les données.

Après cela, vous aurez un identifiant et un mot de passe que vous devrez modifier dans la variable cmd comme indiqué

cmd ="curl "+"'http://weatherstation.wunderground.com/weatherstation/updateweatherstation.php?ID=&PASSWORD=&dateutc=now&tempf="+str((temp*1.8)+32)+"&humidité="+ str(round(humidité,2))+"&baromin="+str((pression/100)*0.0295299)+"&action=updateraw"+"'"

Vous devez ensuite modifier à nouveau /etc/rc.local et insérer une ligne pour que le programme démarre au redémarrage du Rpi :

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

Le symbole &est important car il mettra votre programme en mémoire et libérera la ligne de commande à utiliser.

MISE À JOUR

Pour les esprits curieux, temp-monitor-online.py est le programme que j'utilise actuellement, avec des lectures de température, pression, humidité, point de rosée, vitesse et direction du vent et UV et ensoleillement.

Étape 6 : Construire le panneau solaire

Donc, si vous avez tout réglé et que vous travaillez bien, il est temps de mettre votre station météo à l'extérieur.

J'ai choisi d'alimenter mon Rpi à l'aide d'un système solaire, à l'aide de 3 modules de 3,5W achetés sur Ebay.

Les modules produisent 6V, donc 3 modules en série nous donneront 18V, ce qui est la norme pour un système solaire 12V.

Vous pouvez les organiser comme je l'ai fait et vous vous retrouverez avec un joli petit panneau capable de faire fonctionner le système.

Vous pensez probablement que 10W et une batterie de 7,2Ah, c'est un peu trop pour le Rpi, mais comme je suis en Irlande, je m'attends à courir quelques jours sans soleil, alors…

Pour plus de détails :Station météo basée sur Raspberry Pi