Vremenska postaja Raspberry PI LED: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ustvarili smo Raspberry PI Weather LED postajo. Uporabniku pove, kako toplo in hladno je mesto z osvetlitvijo in zatemnitvijo LED diod. Ima tudi vodilo, ki jim pove, ali dežuje v mestu, ki so ga vnesli.

Ustvarila Michael Andrews in Tio Marello.

Zaloge

Orodja

1. Spajkalnik
2. Dremel
3. Videl

Materiali

1. Raspberry Pi 3 B+ ~ 40 dolarjev ~ 30 dolarjev
2. Moški žice za moške ~ 7 dolarjev
3. 3 modre in 2 rdeči LED diodi ~ 11 dolarjev
4. 100 ohmski upori ~ 13 dolarjev
5. 4 x 4 x 1/4 lesene deske ~ 5 dolarjev
6. Spajka ~ 10 dolarjev
7. Bakrena žica ~ 5 dolarjev

1. korak: Kodiranje kot reševanje težav

Kodiranje je rešitev težav

Kaj je torej v našem projektu problem? Naša težava je pridobiti vremenske podatke in nato te podatke uporabiti, da našim LED -jem povemo, ali so izklopljeni ali vklopljeni. Tako to naš problem razdeli na tri področja.

1. Pridobivanje vremenskih podatkov

2. Uporaba teh podatkov

3. Uporaba LED

Vendar nam jezik, ki smo ga uporabili za ta projekt, Python in strojna oprema, na kateri deluje, Python, omogočata enostaven način za dosego teh ciljev.

Začnimo torej s prvim problemom, pridobivanjem vremenskih podatkov.

2. korak: Kodiranje: Pridobivanje vremenskih podatkov

Python sam ne more dobiti vremenskih podatkov. Za pridobitev vremenskih podatkov moramo uvoziti dve orodji in zunanjo storitev. Za to uporabljamo tri orodja.

1. Zahteve, modul python, ki omogoča spletno skeniranje

2. Json, modul python, ki nam omogoča uporabo oblike zapisa datoteke JSON

3. OpenWeather, spletno mesto, ki nam lahko posreduje vremenske podatke

Tako pripeljemo dva modula s pisanjem te kode na vrh skripta python.

uvozne zahteve

uvoz json

Pred uporabo teh orodij pa moramo uporabiti Openweather. Za to moramo ustvariti račun na njihovem spletnem mestu in dobiti ključ API. Sledite navodilom na njihovi spletni strani in dobili boste niz črk in številk, ki nam bodo omogočile uporabo njihovih storitev. Kako?

openweather_api_key = "260a23f27f5324ef2ae763c779c32d7e" #Naš ključ API (ni pravi)

base_call = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q=" #OpenWeather Call #Tu dobimo mesto uporabnika v obliki tiskanja besedila ("Type in a city!") city_name = input () #Tu smo sestavili naslov, ki ga bomo priklopili v requests.get za prejemanje vremenskih podatkov full_call = base_call+ime_mesta+"& appid ="+openweather_api_key #Končno pokličemo request.get z našim naslovom, nato pa ga pretvorimo v datoteko json Odgovor = requests.get (full_call) WeatherData = Response.json () Datoteke #JSON vsebujejo različne spremenljivke, do katerih lahko dostopamo s to sintakso #Tukaj dobimo ID vremena in temperaturo v Kelvinu v mestu, ki ga je uporabnik vnesel v WeatherID = WeatherData ["vreme"] [0] ["id"] Mesto_TemperatureK = Vremenski podatki ["glavni"] ["temp"]

Tukaj imamo kodo, ki nam posreduje naše vremenske podatke. Zahteve v obliki requests.get sprejmejo naslov spletnega mesta in nam vrnejo datoteko s tega spletnega mesta. OpenWeather nam posreduje naslov za klic in nam posreduje vremenske podatke v obliki json. Sestavimo naslov, ki ga vključimo v zahteve in dobimo datoteko json nazaj. Nato ustvarimo dve spremenljivki in ju dodelimo temperaturi in vremenskim vplivom v mestu uporabnika.

Sedaj imamo s to kodo dve spremenljivki. Imamo vremenskoID in temperaturo v Kelvinu

3. korak: Kodiranje: uporaba teh podatkov

Zdaj, ko imamo ti dve spremenljivki, ju moramo pripraviti za uporabo za naše LEDS. Za ta vidik nam za to ni treba uvoziti nobenih modulov.

Najprej pretvorimo kelvin v Fahrenheit.

To naredimo z ustvarjanjem spremenljivke s to skladnjo

Mestna_temperaturaF = (Mestna_temperaturaK - 273)*1,8 + 32

ki se pretvori iz Kelvina v Fahrenheit (ki se dejansko pretvarja iz K -> C -> F)

Naslednji je naš weatherID. WeatherID je ID, ki ga posreduje Openweather in nam pove o vremenskih razmerah v mestu.

openweathermap.org/weather-conditions Tu je njihov seznam.

Opazili smo, da je vse pod številko 700 nekakšna padavina, zato smo samo preverili, ali je koda pod 700, da vidimo, ali dežuje.

def CheckRain (IdCode): če je IdCode <700: return True else: return False

S tem imamo dve spremenljivki pripravljeni za uporabo z malinovimi PI zatiči in LED diodami.

4. korak: Kodiranje: Uporaba RPi. GPIO in LED diod

RaspberryPi ima nabor moških zatičev, s katerimi lahko komuniciramo z množico električnih komponent, ki so v tem primeru LED diode; je podoben Arduinu in njegovemu sistemu. Vendar je Raspberry PI računalnik za splošno uporabo, v nasprotju z mikrokrmilnikom, kot je Arduino. Zato moramo za njihovo uporabo narediti še nekaj več dela. To je sestavljeno iz nastavitve zatičev na Raspberry Pi. To naredimo z uporabo te kode.

uvoz RPi. GPIO kot GPIO #Uvozimo modul, da ga lahko uporabimo

#Nastavite pinsGPIO.setmode (GPIO. BCM) GPIO.setwarnings (False)

#Zatiči, na katere so LED diode. Ti so lahko drugačni, če jih zgradite, zato jih primerjajte in po potrebi spremenite

Extreme_Hot_LED_PIN = 26 Hot_LED_PIN = 16

Ekstremno_hladno_LED_PIN = 5

Hladno_LED_PIN = 6

Dež_LED_PIN = 23

#Pregledamo vsak pin z ukazom.setup, vnesemo njegovo številko in jo nastavimo kot izhodni pin

GPIO.setup (Rain_LED_PIN, GPIO. OUT) GPIO.setup (Extreme_Cold_LED_PIN, GPIO. OUT) GPIO.setup (Cold_LED_PIN, GPIO. OUT) GPIO.setup (Hot_LED_PIN, GPIO. OUT) GPIO.set

Vendar bi nam ta koda omogočila le uporabo dveh stanj z LED, to je vklop in izklop. Potrebujemo pa ga, da lahko zatemnimo luči. Za to uporabimo Pulse Width Modulation.

Uporaba pulzne širinske modulacije

Modulacija širine impulza nam omogoča oddajanje analognega signala z digitalnim zatičem. V bistvu vklopi in izklopi vir signala z visoko hitrostjo, kar je povprečje do določene napetosti. RPi. GPIO nam to omogoča, čeprav z nekaj dodatne kode.

#Ustvarjamo štiri pin predmete z ukazom GPIO. PWM, ki sprejme številko kanala

#Druga številka je število posodabljanj na sekundo

ExtremeHotLED = GPIO. PWM (Extreme_Hot_LED_PIN, 100) HotLED = GPIO. PWM (Hot_LED_PIN, 100)

ExtremeColdLED = GPIO. PWM (Extreme_Cold_LED_PIN, 100)

HladnoLED = GPIO. PWM (Hladno_LED_PIN, 100)

Za naslednji korak boste morali vedeti, kako posodobimo te zatiče.

Z ukazom posodobimo zatiče

ExtremeColdLED.start (x) ColdLED.start (x)

ExtremeHotLED.start (x)

HotLED.start (x)

x bi bil v tem primeru obratovalni cikel, ki določa, koliko se utripa. Ta se giblje od 0 do 100, zato moramo naslednjo kodo temeljiti na tem dejstvu.

5. korak: Kodiranje: Doseganje svetlosti LED

Ker imamo štiri različne LED diode, jih želimo osvetliti, odvisno od tega, kako. hladno ali vroče je v mestu uporabnika. Odločili smo se za štiri etape za vodilnega.

#Funkcije

def getmiddleleftledintensity (TemperatureinF): #Left Equation: y = -(50/20) x + 175 #Right Equation: y = (50/20) x -75 return -(50/20)*TemperaturainF + 175

def getmiddlerightledintensity (TemperatureinF):

#Leva enačba: y = - (50/20) x + 175 #Desna enačba: y = (50/20) x - 75 vrnitev (50/20)*TemperaturainF - 75

def getextremeleftled intenzivnost (TemperaturainF):

#LeftEquation: y = - (100/30) x + 200 #RightEquation: y = (100/30) x - (400/3)

povrat -(100/30)*TemperaturainF + 200

def getextremetrena intenzivnost (TemperaturainF):

# Leva enačba: y = - (100/30) x + 200 # Desna enačba: y = (100/30) x - (400/3)

povrat (100/30)*TemperaturainF - (400/3)

#Nastavitev LED luči

def GetLEDBrightness (temp):

če je temp <= 0: ekstremno ohlajeno = 100 ohlajeno = 100 ogreto = 0 ekstremno ohlajeno = 0

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (ekstremno vroče)

HotLED.start (vroče) elif temp> = 100: ekstremno ohlajeno = 0 ohlajeno = 0 vroče = 100 ekstremno ohlajeno = 100

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (ekstremno vroče)

HotLED.start (vroče) elif 0 <temp <= 30: ekstremno ohlajeno = getextremeleftledintensity (temp) - 100 ohlajeno = 100 vroče = 0 ekstremno vroče = 0

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (ekstremno vroče)

HotLED.start (vroče) elif 100> temp> = 70: ekstremno ohlajeno = 0 ohlajeno = 0 vroče = 100 ekstremno ohlajeno = getextremerightled intenzivnost (temp) - 100

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče) elif 30 <temp <50: extremecoldled = 0 coldled = getmiddleleftledintensity (temp) hotled = 100 - ohlajeno extremehogled = 0

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (hotled) elif 50 <temp <70: hotled = getmiddlerightledintensity (temp) extremehogled = 0

ohlajeno = 100 - ohlajeno

skrajno ohlajeno = 0

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče) elif temp == 50: extremecoldled = 0 coldled = 50 hotled = 50 extremehogled = 0

print ("Extreme cold led:" + str (extremecoldled))

print ("Cold led:" + str (coldled)) print ("Extreme hot led" + str (extremehogether)) print ("Hot led:" + str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče)

V redu, ta del kode je res dolg. Tudi to je precej težko razložiti. V bistvu zgornja koda gleda temperaturo v Fahrenheitu in ugotavlja, ali je v nizu razponov. Odvisno od razponov poda številko za vsak LED in njegovo svetlost, nato pa svetlost nastavi tako, da pokliče ukaz start (). To je hitra razlaga. Če zadostuje, vam priporočam, da preidete na naslednji korak, če pa želite videti dolgotrajno in dolgočasno razlago, nadaljujte z branjem.

Ko smo programirali, smo se odločili, da je temperatura najlažje pridobiti v obliki matematične funkcije. Tako smo v GeoGebri ustvarili graf, ki predstavlja razmerje med našo temperaturo in svetlostjo LED; razlog, da gre nad 100, je, da bi dodatek šel v drugo vodilno mesto. Vendar smo naleteli na vprašanje pridobivanja ene same funkcije, ki bi vse te točke preslikala v eno samo funkcijo. Mislili smo, da bi lahko uporabili parabolo, vendar smo se odločili, da se preprosto zadovoljimo z uporabo niza stavkov if. V bistvu je celotna koda delna funkcija.

Funkcije na vrhu so ustrezne enačbe vrstic. Ko na grafu ugotovimo, kje je temperatura, ga poženemo skozi to funkcijo, dobimo svetlost in jo prestavimo na svetleče diode.

Korak 6: Kodiranje: Zadnji koraki

Na koncu to izjavo dodamo na koncu.

poskusi:

while (True): GetLEDBrightness (City_TemperatureF) GetRainLED (WeatherID) time.sleep (10) razen KeyboardInterrupt: quit ()

Izjava try in except nam omogočata izhod iz kode s pomočjo bližnjice na tipkovnici; v nasprotnem primeru bi morali za ponovni zagon kode zapreti Raspberry Pi. Potem imamo zanko while, ki traja večno. Posodobimo LED diode in posodobimo LED za dež. Za deset sekund se ustavimo; OpenWeather omogoča le 60 klicev za podatke na minuto, 10 sekund pa je dovolj posodobitev.

In s tem je naša koda končana. Spodaj je dokončana koda.

RaspberryPIWeatherStation.py

uvozne zahteve

importRPi. GPIOasGPIO

importjson

importtime

#Odenweather idCodes manj kot 700 so vse padavine

defCheckRain (IdCode):

ifIdCode <700:

returnTrue

drugače:

returnFalse

defgetmiddleleftledintensity (TemperatureinF):

#Leva enačba: y =-(50/20) x + 175

#Desna enačba: y = (50/20) x - 75

povratek- (50/20)*TemperaturainF+175

defgetmiddlerightledintensity (TemperatureinF):

#Leva enačba: y =-(50/20) x + 175

#Desna enačba: y = (50/20) x - 75

povrat (50/20)*TemperaturainF-75

defgetextremeleftled intenzivnost (TemperaturainF):

#LeftEquation: y = -(100/30) x + 200

#RightEquation: y = (100/30) x - (400/3)

povratek- (100/30)*TemperaturainF+200

defgetex ekstremno prava intenzivnost (TemperaturainF):

# Leva enačba: y = -(100/30) x + 200

# Desna enačba: y = (100/30) x - (400/3)

povrat (100/30)*TemperaturainF- (400/3)

#GPIO Nastavitev

Način GPIO.set (GPIO. BCM)

GPIO.setwarnings (False)

#Zatiči

Ekstremni_vroč_LED_PIN = 26

Hot_LED_PIN = 16

Ekstremno_hladno_LED_PIN = 5

Hladno_LED_PIN = 6

Dež_LED_PIN = 23

#Pin Setup

GPIO.setup (Rain_LED_PIN, GPIO. OUT)

GPIO.setup (Extreme_Cold_LED_PIN, GPIO. OUT)

GPIO.setup (Cold_LED_PIN, GPIO. OUT)

GPIO.setup (Hot_LED_PIN, GPIO. OUT)

GPIO.setup (Extreme_Hot_LED_PIN, GPIO. OUT)

ExtremeHotLED = GPIO. PWM (Extreme_Hot_LED_PIN, 100)

HotLED = GPIO. PWM (Hot_LED_PIN, 100)

ExtremeColdLED = GPIO. PWM (Extreme_Cold_LED_PIN, 100)

HladnoLED = GPIO. PWM (Hladno_LED_PIN, 100)

defGetLEDBrightness (temp):

iftemp <= 0:

skrajno ohlajeno = 100

ohlajeno = 100

vroče = 0

ekstremno vroče = 0

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče)

eliftemp> = 100:

skrajno ohlajeno = 0

ohlajeno = 0

vroče = 100

ekstremno vroče = 100

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (ekstremno vroče)

HotLED.start (vroče)

elif0 <temp <= 30:

ekstremno ohlajeno = getextremeleftledintensity (temp) -100

ohlajeno = 100

vroče = 0

ekstremno vroče = 0

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče)

elif100> temp> = 70:

skrajno ohlajeno = 0

ohlajeno = 0

vroče = 100

extremehogled = getextremerightled intensity (temp) -100

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče)

elif30 <temp <50:

skrajno ohlajeno = 0

coldled = getmiddleleftledintensity (temp)

vroče = 100-ohlajeno

ekstremno vroče = 0

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče)

elif50 <temp <70:

hotled = getmiddlerightledintensity (temp)

ekstremno vroče = 0

ohlajeno = 100 vroče

skrajno ohlajeno = 0

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (ekstremno vroče)

HotLED.start (vroče)

eliftemp == 50:

skrajno ohlajeno = 0

ohlajeno = 50

vroče = 50

ekstremno vroče = 0

print ("Extreme cold led:"+str (extremecoldled))

print ("Hladen led:"+str (ohlajen))

print ("Extreme hot LED"+str (extremehogether))

print ("Hot LED:"+str (hotled))

ExtremeColdLED.start (ekstremno hladno)

ColdLED.start (ohlajeno)

ExtremeHotLED.start (extremehogled)

HotLED.start (vroče)

defGetRainLED (idCode):

ifCheckRain (idCode):

Izhod GPIO (Rain_LED_PIN, GPIO. HIGH)

drugače:

Izhod GPIO (Rain_LED_PIN, GPIO. LOW)

#Api informacije: Repalce API ključ z vašim aep ključem oepnweather

openweather_api_key = "460a23f27ff324ef9ae743c7e9c32d7e"

base_call = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q="

print ("Vnesite mesto!")

ime_mesta = vnos ()

full_call = base_call+ime_mesta+"& appid ="+openweather_api_key

#Pridobivanje vremenskih podatkov

Odgovor = requests.get (full_call)

WeatherData = Response.json ()

WeatherID = WeatherData ["vreme"] [0] ["id"]

City_TemperatureK = WeatherData ["main"] ["temp"]

City_TemperatureF = (City_TemperatureK-273)*1,8+32#Pretvori v Fahrenheit

#LED/GPIO stvari

print ("K:"+str (City_TemperatureK))

print ("F:"+str (City_TemperatureF))

tiskanje (WeatherID)

poskusi:

medtem ko (True):

GetLEDBrightness (City_TemperatureF)

GetRainLED (WeatherID)

time.sleep (10)

razenKeyboardInterrupt:

prenehati()

oglejte si rawRaspberryPIWeatherStation.py, ki ga gosti ❤ GitHub

7. korak: Gradnja in ožičenje

Vau! Po vsem tem kodiranju pridemo do stavbe, kar je bistveno lažje. Zaradi koronskih nalogov o bivanju doma nismo mogli priti do številnih orodij, ki smo jih pričakovali v šoli. Torej je ta del nekoliko enostavnejši od tistega, kar smo nameravali. Tudi posebnosti so prilagodljive. Najprej smo na desko narisali pravokotnik. Posebna velikost v resnici ni preveč pomembna, saj preprosto služi kot platforma za namestitev LED diod in elektronike.

Nato smo izvrtali pet 1/8 odprtin v našem kosu lesa.

Nato smo iz deske izrezali pravokotnik, ki ga bomo uporabili kot svojo platformo za našo elektroniko.

(Takrat smo začeli; našli smo večjo žago!)

Nato v luknje potisnemo anodni in katodni zatič vodnika; svetleče diode morajo ležati na vrhu, čebulice morajo štrleti; spremljajte, katera noga je daljša in krajša. Nato smo se začeli spajati žice. Najprej spajamo upore na anodno nogo LED (daljšo nogo).

Nato smo katodne noge LED spajkali na eno bakreno žico, ki jo bomo uporabili kot ozemljitev. To bi moralo izgledati tako.

Ko to storimo, spajamo moške konce moških moško-moških kablov na konce vsakega upora in bakreno ozemljeno žico. Ko to storimo, lahko začnemo priključevati žice v malinove PI GPIO zatiče. Tukaj je diagram! Vendar upoštevajte, da so zatiči tisti, ki so bili opisani v prej opisani kodi.

Ko imate to vse povezano, morate le še datoteko Python prenesti na malino Pi in odpreti terminal. zaženite "python3 RaspberryPIWeatherStation.py" in nato naredite, kot je prikazano.

8. korak: demonstracija in zaključek

Hvala, ker ste do konca prebrali! Spodaj bom priložil skript python! Če bi lahko še kaj dodali, bi bilo verjetno …

1. Podpora za različne vrste vnosa (mesta, geografske točke itd.)

2. Podpora za več vremenskih informacij

3. Dodajte majhen zaslon za prikaz informacij

Sporočite nam svoje misli! To je bil zabaven projekt za gradnjo. Veliko smo se naučili o zahtevah in pridobivanju internetnih dokumentov s pomočjo pythona, naučili pa smo se tudi o uporabi spajkanja.