DIY солнечная метеостанция на Raspberry Pi

Это руководство описывает, как построить легкую, солнечную метеостанцию на Raspberry Pi и дешевых датчиках. Система записывает температуру, давление, влажность и может быть расширена для скорости/направления ветра, UV и инсоляции.

Шаг 1: Описание железа

• Raspberry Pi A+ (любая модель Pi работает)
• Bosch BMP180 датчик температуры/давления
• HTU21D датчик температуры/влажности
• Беспроводной адаптер
• Micro-SD карта
• 10 W солнечная панель (3 × 3.5 W модуля)
• 7.2 Ah 12 V батарея
• 12 V солнечный контроллер заряда
• 5V стабилизатор (7805)
• Разная проводка и коннекторы (напр., 4-проводной телефонный кабель)

Шаг 2: Базовая настройка

Установите Raspbian на свежую SD карту. Скачайте последний образ с Raspberry Pi Downloads. Если есть предконфигурированная карта, просто клонируйте образ на новую.

Для быстрого старта см. Raspberry Pi Quick-Start Guide. Если предпочитаете беспроводную связь, следуйте Wireless Configuration.

Включите I²C на Pi по туториалу Adafruit: Configuring I²C.

Шаг 3: Установка необходимого ПО

Весь софт ставится через командную строку. Для BMP180 установите библиотеку Adafruit из Adafruit BMP085 Tutorial.

Для чтения HTU21D скачайте и установите библиотеку Pigpio с Pigpio Downloads. После установки обеспечьте автозапуск Pigpio на буте, добавив sudo pigpiod в /etc/rc.local.

Шаг 4: Проводка датчиков

BMP180 и HTU21D — I²C устройства. Подключите их к 3.3V, GND, SDA, SCL пинам Pi. 4-проводной кабель (напр., телефонный) удобен для обоих датчиков.

У каждого датчика уникальный I²C адрес, позволяющий несколько устройств на одной шине.

Шаг 5: Основная программа

Кор скрипт — temp-monitor.py (или обновленный temp-monitor-online.py). Он запускается на буте и загружает данные в Weather Underground каждые две минуты.

Фрагмент кода:

import Adafruit_BMP.BMP085 as BMP085
import smbus
import os
import sys
import getopt
import sqlite3
import math
import pigpio
import time
# Функции чтения температуры и влажности
# (реализация по даташитам датчиков)
# Команда загрузки
cmd = (
  "curl 'https://weatherstation.wunderground.com/weatherstation/updateweatherstation.php?"
  "ID=YOUR_ID&PASSWORD=YOUR_PASSWORD&dateutc=now&tempf=" + str((temp * 1.8) + 32) +
  "&humidity=" + str(round(humidity, 2)) +
  "&baromin=" + str((pressure / 100) * 0.0295299) +
  "&action=updateraw'" )
# Запуск скрипта на буте
# Добавьте в /etc/rc.local:
# sudo python /usr/lib/cgi-bin/temp-monitor.py &

Замените YOUR_ID и YOUR_PASSWORD на креды из аккаунта Weather Underground. & в конце обеспечивает фоновый запуск скрипта.

Шаг 6: Солнечное питание

Для автономного уличного деплоя используйте три 3.5W модуля последовательно для получения 18V, подходящих для 12V солнечной системы. Соедините выход с 12V батареей через контроллер заряда, затем питайте Pi через 5V стабилизатор.

Пока 10W панель и 7.2Ah батарея могут показаться избыточными для Pi, они дают несколько дней работы в пасмурные периоды Ирландии.

Для детальных схем проводки и спеков компонентов консультируйтесь с оригинальными проектными заметками.

Дополнительные ресурсы

• BMP180 даташит: BMP180 Datasheet
• HTU21D даташит: HTU21D Datasheet