ทำสถานีตรวจอากาศ Raspberry Pi ให้สมบูรณ์: 14 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

สวัสดีทุกคน, นี่เป็นคำสั่งสอนครั้งแรกของฉัน! ในบทช่วยสอนนี้ ฉันจะแนะนำให้คุณสร้างสถานีตรวจอากาศ Raspberry Pi ด้วยฐานข้อมูลและเว็บไซต์ของตัวเอง ฉันสร้างสถานีตรวจอากาศนี้ในบริบทของการบ้านที่โรงเรียน ฉันได้รับแรงบันดาลใจจาก Instructables สถานีตรวจอากาศสามารถวัดอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ ความเร็วลม และระดับแสงเป็นเปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างทั้งหมดที่ Raspberry Pi รวบรวมจะถูกเก็บไว้ในเซิร์ฟเวอร์ MySQL บน Pi และจะแสดงบนเว็บเซิร์ฟเวอร์!

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุของคุณ

วัสดุของสถานีนี้เรียบง่ายมาก คุณจะต้องใช้วัสดุ เซ็นเซอร์ และตัวเรือนที่เหมาะสมทั้งหมด

วัสดุ

ราสเบอร์รี่ปี่

ประเภทไม่สำคัญมากนัก คุณสามารถใช้ Raspberry Pi Zero W ได้ แต่อย่าทำการแก้ไขครั้งแรกเพราะคุณจะต้องมีการเชื่อมต่อเครือข่ายสำหรับเว็บเซิร์ฟเวอร์ ในคำแนะนำนี้ ฉันจะใช้ Raspberry Pi 3

www.amazon.com/Raspberry-Model-A1-2GHz-64-…

สายจัมเปอร์บางสาย

คุณจะต้องใช้สายเคเบิลเพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และชิปทั้งหมดกับ Raspberry Pi ของคุณ สายจัมเปอร์มีสามประเภท: ตัวผู้กับตัวเมีย, ตัวผู้กับตัวผู้ และตัวเมียกับตัวเมีย คุณจะต้องมีประมาณ 15 ตัวจากตัวผู้ถึงตัวเมียและตัวผู้กับตัวผู้ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดมันจะไม่เจ็บที่จะได้รับทั้งสาม

www.amazon.com/Elegoo-120pcs-Multicolored-…

เขียงหั่นขนม

การทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยไม่ใช้เขียงหั่นขนมนั้นเทอะทะ หากคุณวางแผนที่จะทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ DIY มากขึ้น สิ่งนี้จะมีประโยชน์เสมอ

www.amazon.com/dp/B072FC35GT/ref=sxr_pa_cl…

เซนเซอร์

อุณหภูมิและความชื้น: Grove Temp&Hum v1.0

www.seeedstudio.com/Grove-Temperature%26Hu..

ความดันบรรยากาศ: Grove – Barometer Sensor BMP280 (เซ็นเซอร์นี้จับอุณหภูมิด้วย)

www.seeedstudio.com/Grove-Barometer-Sensor…

ความเร็วลม: โมดูลเซนเซอร์อินฟราเรด (FC-03) LM393

www.amazon.com/LM393-Measuring-Sensor-Phot…

แสง: เซ็นเซอร์วัดแสงโกรฟ (หมายเหตุ: นี่คือเซ็นเซอร์แอนะล็อก ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลเช่น MCP3008 จำเป็น)

www.seeedstudio.com/Grove-Light-Sensor-v1….

ที่อยู่อาศัย

ที่อยู่อาศัยเป็นส่วนสำคัญของโครงการของคุณ คุณจะวางอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์ทั้งหมดไว้ที่นี่ ตัวเรือนไม่จำเป็นต้องสวยแต่ก็ทำได้แน่นอน ในคำแนะนำนี้ ฉันจะสร้างบ้านนกโดยมีช่องด้านล่างซึ่งฉันสามารถเก็บ Raspberry Pi ได้

คุณสามารถเลือกที่อยู่อาศัยที่ลำบากน้อยกว่าเสมอ เช่น กล่องอิเล็กทรอนิกส์สีขาว เงื่อนไขเดียวคือต้องมีรูระบายอากาศเพื่อให้ลมและอากาศพัดผ่านเซ็นเซอร์ได้ ไม่เช่นนั้น คุณจะไม่ได้ตัวอย่างที่แม่นยำ

ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมด

เมื่อคุณมีส่วนประกอบทั้งหมดแล้ว คุณสามารถเริ่มต้นด้วยการตั้งค่าการทดสอบ ที่นี่คุณเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดของคุณกับ Raspberry Pi คุณสามารถหาแผนผัง Fritzing ได้ในไฟล์ เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้ว คุณสามารถเริ่มต้นด้วยการตั้งค่า Raspberry Pi

ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่า Raspberry Pi

หากนี่เป็นครั้งแรกที่คุณใช้งาน Raspberry Pi เราขอแนะนำให้คุณไปที่เว็บไซต์ raspberrypi.org ซึ่งมีเอกสารและบทช่วยสอนที่ยอดเยี่ยมสำหรับผู้เริ่มต้น

www.raspberrypi.org

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณใช้ Debian เวอร์ชันล่าสุด คุณสามารถอัปเกรดได้โดยพิมพ์เทอร์มินัลใน Raspberry Pi หรือในเซสชัน SSH:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้ง SPI และ I2C

เมื่อคุณอัปเกรดอย่างสมบูรณ์แล้ว เราจะต้องแก้ไขการกำหนดค่าบางอย่างใน Raspberry Pi ของเรา เซ็นเซอร์ต่างๆ ทั้งหมด ยกเว้นเซ็นเซอร์วัดแสงและเซ็นเซอร์ความเร็วอินฟราเรดใช้โปรโตคอล I2C หากคุณต้องการใช้โปรโตคอลนี้ร่วมกับอินเทอร์เฟซ SPI คุณจะต้องเปิดใช้งานสิ่งนี้ในการตั้งค่าของ Raspberry Pi คุณสามารถตั้งค่าอินเทอร์เฟซ SPI และ I2C ได้โดยทำตามคำสั่งเหล่านี้

sudo raspi-config

เปิดใช้งานทั้ง SPI และ I2C จากนั้นรีบูตโดยใช้:

sudo รีบูต

เมื่อรีบูต เราจะตรวจสอบว่า “dtparam=spi=on” และ “dtparam=i2C_arm=on” อยู่ในไฟล์ /boot/config เมื่อคุณพบบรรทัดเหล่านี้แล้ว คุณจะต้องยกเลิกการแสดงข้อคิดเห็นเหล่านี้

sudo nano /boot/config.txt

ออกจากเอดิเตอร์โดยใช้ ctrl + x และบันทึก

ตอนนี้เรากำลังจะติดตั้งไลบรารีต่างๆ เพื่อควบคุมเซนเซอร์

sudo apt-get ติดตั้ง python3-spidev

sudo apt-get ติดตั้ง python-smbus sudo apt-get ติดตั้ง i2c-tools

ขั้นตอนที่ 5: ติดตั้ง MySQL

เมื่อคุณตั้งค่าพื้นฐานของ Raspberry Pi แล้ว เช่น การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตและอัปเดตซอฟต์แวร์ เราสามารถเริ่มตั้งค่าระบบฐานข้อมูลของเราซึ่งเราจะจัดเก็บข้อมูลสภาพอากาศทั้งหมดของเรา เราจะใช้ MySQL นี่เป็นระบบฐานข้อมูลที่ใช้งานง่าย ซึ่งเราสามารถเชื่อมต่อหลายตารางเข้าด้วยกันโดยใช้ความสัมพันธ์ ในการติดตั้งประเภท MySQL ในเทอร์มินัล:

sudo apt-get ติดตั้ง mysql-server

sudo apt-get ติดตั้ง mysql-client

ระหว่างการติดตั้ง คุณจะได้รับแจ้งให้กรอกรหัสผ่านสำหรับผู้ใช้รูท คุณจะต้องใช้รหัสผ่านนี้ในภายหลัง เมื่อติดตั้งแพ็คเกจเหล่านี้แล้ว คุณสามารถตรวจสอบสถานะของเซิร์ฟเวอร์ MySQL ของคุณได้โดยพิมพ์:

mysql -uroot -p

สถานะ

ขั้นตอนที่ 6: การเรียกใช้สคริปต์ฐานข้อมูล

เมื่อเซิร์ฟเวอร์ MySQL ทำงาน เราสามารถเรียกใช้สคริปต์ฐานข้อมูลได้ สคริปต์นี้จะสร้างโมเดลที่มีตารางต่างๆ อยู่ภายใน ที่นี่ เราจะจัดเก็บวันที่ทั้งหมดที่เซ็นเซอร์จับและการตั้งค่าต่างๆ ทั้งหมดที่เว็บไซต์ใช้

ในการรันสคริปต์ MySQL จาก Pi เราต้องคัดลอกสคริปต์ไปยัง Raspberry Pi ก่อน FileZilla เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการคัดลอกไฟล์ระหว่างพีซีและ Pi ของคุณ นี่คือคำแนะนำที่ดีในการทำเช่นนั้น

www.raspberrypi.org/documentation/remote-a…

เมื่อสคริปต์อยู่ใน Pi ของคุณ คุณสามารถเรียกใช้ได้โดยพิมพ์ในเทอร์มินัล:

mysql -uroot -p

แหล่งที่มา /path/to/script.sql

ขั้นตอนที่ 7: การติดตั้งตัวเชื่อมต่อ MySQL สำหรับ Python3

เราต้องการเชื่อมต่อฐานข้อมูลของเรากับเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ทำงานบน Python3 ในการติดตั้งตัวเชื่อมต่อนี้ คุณต้องเรียกใช้คำสั่งนี้

sudo apt-get ติดตั้ง python3-mysql.connector

ขั้นตอนที่ 8: ติดตั้ง Flask

เว็บเซิร์ฟเวอร์ใช้ Flask ไมโครเฟรมเวิร์กนี้ปรับแต่งได้สูงและใช้งานง่าย เหมาะสำหรับสถานีตรวจอากาศของเรา ในการติดตั้งขวดให้พิมพ์คำสั่งนี้ในหน้าต่างเทอร์มินัล

sudo apt-get ติดตั้ง python3-flask

ขั้นตอนที่ 9: คัดลอกเว็บเซิร์ฟเวอร์บน Raspberry Pi. ของคุณ

ตอนนี้ทุกแพ็คเกจได้รับการติดตั้งและทุกอย่างได้รับการตั้งค่าแล้ว ตอนนี้เราสามารถคัดลอกโค้ดจาก GitHub มีสองวิธีที่คุณสามารถรับรหัสบน Raspberry Pi ของคุณ: คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ zip หลักและคัดลอกลงใน Pi ของคุณด้วย FileZilla หรือคุณสามารถโคลนที่เก็บได้โดยตรงบน Raspberry Pi ของคุณ ในการโคลนที่เก็บ คุณพิมพ์คำสั่งเหล่านี้บน Pi ของคุณ

cd /path/คุณ/ชอบ/

โคลน git

ตอนนี้คุณควรมีไดเร็กทอรีใหม่ชื่อ WeatherStation คุณสามารถตรวจสอบสิ่งนี้ได้ด้วยคำแนะนำต่อไปนี้:

ลส

ขั้นตอนที่ 10: แก้ไขคลาสฐานข้อมูล

รหัสทั้งหมดอยู่ใน Raspberry Pi ของคุณแล้ว ก่อนที่เราจะทดสอบได้ เราต้องกำหนดค่าตัวเชื่อมต่อ MySQL การตั้งค่าของตัวเชื่อมต่อจะถูกเก็บไว้ในไดเร็กทอรีที่สร้างขึ้นใหม่ ในการไปที่ไฟล์ เราต้องเปลี่ยนไดเร็กทอรีปัจจุบันของเรา เมื่อเราพบไฟล์แล้ว เราจะใส่รหัสผ่านรูทของเซิร์ฟเวอร์ MySQL ของเราลงในไฟล์ คุณสามารถทำได้โดยทำตามคำสั่งเหล่านี้

cd WeatherStation/ขวด/ฐานข้อมูล/

nano pswd.py

ตอนนี้คุณสามารถแก้ไขไฟล์ แทนที่ “your_password” ด้วยรหัสผ่าน root MySQL ของคุณ ตอนนี้เราพร้อมที่จะทดสอบรหัสแล้ว

ขั้นตอนที่ 11: การทดสอบ

เมื่อทุกอย่างได้รับการติดตั้งและต่อสายแล้ว เราก็สามารถเริ่มการทดสอบได้ ไปที่ไดเร็กทอรี Flask และพิมพ์คำสั่ง:

python3 Flask.py

ทุกอย่างควรเริ่มต้น ตอนนี้คุณสามารถไปที่เว็บไซต์ของคุณโดยพิมพ์ในแถบที่อยู่ของคุณ:

ขั้นตอนที่ 12: เว็บไซต์

เมื่อคุณเปิดเว็บไซต์เป็นครั้งแรก คุณจะเห็นหน้าจอเข้าสู่ระบบ คุณสามารถเข้าสู่ไซต์ได้หากคุณใช้เป็นชื่อผู้ใช้ 'Lander' และรหัสผ่าน 'Test12' เว็บไซต์นี้เขียนเป็นภาษาดัตช์ คุณสามารถแปลเว็บไซต์ได้หากคุณมีความรู้เกี่ยวกับการพัฒนาเว็บ

ขั้นตอนที่ 13: ใส่ทุกอย่างในสิ่งที่แนบมา

นำที่อยู่อาศัยของคุณและจัดตำแหน่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้มีระยะห่างเท่ากัน ฉันจะใช้บ้านนกที่สร้างขึ้นใหม่ของฉัน ฉันรวมการออกแบบไว้ด้านล่าง เป็นกล่องธรรมดาที่มีก้นปลอมสำหรับเก็บ Raspberry Pi

หมายเหตุ: จะต้องมีกระแสลมไหลเวียนอยู่เสมอเพื่อให้เซ็นเซอร์ความชื้นทำงานได้อย่างถูกต้อง เมื่อคุณพอใจกับผลลัพธ์แล้ว คุณสามารถปิดทุกอย่างและสถานีตรวจอากาศก็เสร็จสิ้น ตอนนี้คุณสามารถวางไว้ที่ใดก็ได้ที่คุณต้องการและรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศ

ขั้นตอนที่ 14: สถานีตรวจอากาศของคุณกำลังทำงาน

ขอแสดงความยินดี Raspberry Pi ของคุณทำงานได้อย่างสมบูรณ์แล้ว วางไว้ที่ไหนสักแห่งในที่โล่งและรวบรวมข้อมูล!