Wetterstation

Mit diesem Projekt wird eine kleine Wetterstation realisiert. Die Wetterstation soll Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit erfassen, aufzeichnen und als Grafik zur Anzeige bringen. Die von den Sensoren gelieferten Daten werden vom Raspberry Pi in einer Datei abgelegt. Ein Windows-Rechner erzeugt aus diesen Daten eine anschauliche Grafik.

 

Die dazu benötigten Programme, eines für den Raspberry Pi und eines für den Windows-Rechner, sind mit Java erstellt.

 

Bei diesem Projekt wird folgende Hardware verwendet:

 

Mit dem Weather Shield von Sparkfun können Sie Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Helligkeit und Temperatur messen. Mit je einer grünen und einer blauen LED können Sie den Status anzeigen. Weitere Messungen, z. B. Windgeschwindigkeit und Niederschlag, sind optional möglich. Die dafür notwendigen Sensoren können an das Modul über Steckverbindungen angeschlossen werden.

Weitere Information zu dem Weather Shield erhalten Sie auf den Internet-Seiten von Sparkfun unter folgender Adresse:

https://www.sparkfun.com/products/12081

 

Auf dieser Seite finden Sie auch die Datenblätter für die Sensoren und den Stromlaufplan für das komplette Weather Shield.

Auf dem Bild oben ist das Weather Shield ohne Stiftleisten und Anschlüsse zu sehen. Diese müssen Sie, je nach Bedarf, erst einlöten.

Dieses Bild zeigt das Weather Shield mit Anschlüssen und zusätzlichen Sensoren bestückt.

 

Auf dem Weather Shield sind folgende Sensoren verbaut:

 

Die Messgenauigkeiten der Sensoren sind:

Weitere Daten können Sie den Datenblättern der einzelnen Sensoren entnehmen.

 

Das Weather Shield kann mit 2 RJ11-Anschlüsse für den optionalen Anschluss von Wind- und Regensensoren bestückt werden. Außerdem kann ein 6-poliger GPS-Anschluss für ein optionales GP635T GPS-Modul angebracht werden.

Das Modul kann mit einer Versorgungsspannung von 3,3 V bis 16 V betrieben werden und verfügt über einen Spannungsregler sowie einen Signalübersetzer.

Beachten Sie, dass das Modul ohne Buchsen und Verbinder sowie optionale Sensoren geliefert wird. Diese Teile müssen Sie zusätzlich erwerben.

 

Der Stromlaufplan zeigt das Weather Shield und die GPIO-Schnittstelle des Raspberry Pi mit ihren Verbindungen. Die Pin-Nummerierung der GPIO-Schnittstelle bezieht sich auf den Raspberry Pi 3 Model B. Die Schaltung ist ohne zusätzliche Stromversorgung aufgebaut. Da das Weather Shield nur wenig Strom benötigt, ist die Leistung der Stromversorgung des Rasperry Pi ausreichend.

Das Weather Shield ist per I2C-Bus (Anschlüsse SDA und SCL) mit dem Raspberry Pi verbunden. Mit dieser Schaltung werden nicht alle Funktionen des Weather Shield genutzt. Die Ansteuerung der LEDs auf dem Weather Shield wäre z. B. eine weiter Funktion.

 

Die Software für die Wetterstation ist mit Java geschrieben. Auf dem Raspberry Pi liest das Programm SensorenAuslesen.class die Sensoren aus und legt die Daten in der Datei Wetter_Werte.csv ab. Auf dem Windows-Rechner holt das Programm Wetterstation10.jar die Daten vom Raspberry Pi ab und zeigt diese in einer Grafik an.

 

Voraussetzungen für den Programmstart:

 

Die Bibliothek pi4j installieren Sie auf dem Raspberry Pi mit folgendem Befehl:

Nach der Installation ist die Bibliothek pi4j im Ordner /opt/pi4j/lib zu finden.

 

Java SE Runtime Environment und Java Hotspot Client VM sind beim Betriebssystem Raspbian Stretch bereits enthalten. Die Java-Version zeigen Sie mit folgendem Befehl an:

 

Programmausführung vorbereiten:

Um das Programm SensorenAuslesen.class auf dem Raspberry Pi laufen zu lassen gehen Sie so vor:

 

Die Datei Wetter_konf.txt enthält 2 Werte, die das Auslesen der Sensordaten steuern. Der erste Wert legt fest, in welchem Intervall die Sensoren ausgelesen werden. Der angegeben Wert ist ein Minutenwert. Mit dem zweiten Wert wird bestimmt, wie viele Messwerte in der Datei Wetter_Werte.csv gespeichert werden. Wenn in der Datei Wetter_Werte.csv die maximale Anzahl der Messwerte erreicht ist, wird der älteste Messwert mit dem neuen Messwert überschrieben.

 

Programm auf dem Raspberry Pi starten:

So starten Sie das Programm zum Auslesen der Sensordaten:

 

Daten dem Windows-Rechner zur Verfügung stellen:

Den Ordner mit den Wetterdaten soll dem Windows-Rechner zur Verfügung gestellt werden. Auf dem Windows-Rechner verbinden Sie anschließend diesen Ordner mit dem Laufwerksbuchstaben Z.

Auf dem Raspberry Pi müssen Sie dazu einen Samba-Server installieren, siehe Ordner für Windows-Rechner freigeben.

 

Voraussetzungen für den Programmstart:

 

Ordner mit Laufwerk verbinden

Auf dem Windows-Rechner (z. B. bei Windows 7) müssen Sie den Ordner pi-share, das sich auf dem Raspberry Pi befindet, mit dem Laufwerk Z verbinden. Das Java-Programm Wetterstation10.jar kann somit die Daten lesen und als Grafik anzeigen.

 

So verbinden Sie den Ordner pi-share mit einem Laufwerk:

 

 

Programm auf dem Windows-PC starten