Arduino tabanlı hava gözlem istasyonu

 Bu sefer diğerlerinden farklı olarak amatör telsiz harici bir proje ile karşınızdayım.

Kullanacağınız aletlere göre kodda bazı ayarlamalar yapmak gerekebilir. 

Aşağıdaki projeyi bir çok farklı kodu bir araya getirerek yaptım aslında.

Bir yerden rüzgar hızı hesaplayan bir kod bulup kendi cihazıma göre modifiye ettim.

İlave bir tane ethernet shield ekledim. 

Orjinal kodta sadece seri porttan data okumak varken hem LCD hem Web arayüzüne bu sonuçları koydum.

Kesmedi bir de ısı sensörü ilave ettim.

O da kesmedi bir tane de rüzgar gülü ekledim.

Şimdi, neler lazım?

1 adet Arduino Uno

1 adet Anemometre (rüzgar hız ölçer) bendeki dönüş başına belirli bir pulse üretiyor. Kodtaki kısım bu pulse a karşılık dönüş hızını km cinsinden hesaplıyor. 

1 adet rüzgar gülü. Rüzgarın esişine göre içindeki potansiyometre ile 0-5V arası çıkış veriyor. Bu sayede de yön bilgisi okunuyor

1 adet Texas Instruments 18b20 ısı sensörü.

Burada çizimde göstermediğim bir ethernet shield ta var. Onu bağladıktan sonra pin dizilimlerine tekrar bakabilirsiniz.

Arduino Uno da SDA/SCL yani I2C pinleri A4 ve A5 te takılı olduğundan bağlantılar oraya yapıldı. Başka arduino modüllerinde ona göre bir düzenleme yapmak gerekebilir.

Cihazda ethernet shield kullanmamın sebebi, verileri aynı zamanda web sunucu üzerinden alabilmek,

ilave çalışan bir linux sunucu vasıtası ile hem bu verileri cacti üzerinde grafiğe dökebilmek hem de ilave olarak windy.com wunderground.com sitelerine bu bilgileri anlık paylaşarak hava durumu için bir kişisel sensör oluşturabilmek.

İlave olarak kullandığım anten rotator programı (pstrotator) wunderground üzerinden rüzgar hız ve yön bilgisini alıp, rüzgar hızı belirli bir hızın üzerine çıktığında, antenleri rüzgar yönüne çevirebiliyor. Bu da şiddetli rüzgarlarda antenlerin zarar görmesini engelliyor.

blogger üzerinde defaultta kod ekleme olmadığı için kodu buraya direkt paste ediyorum.

Kusura bakmayın.

Ileride aynı kodun içine barometre , nem, yağmur miktar ölçüm kısımlarını ve cihazlarını da eklemeyi planlıyorum.

//*****************Arduino anemometer sketch******************************

#include <Wire.h> // Library for I2C communication

#include <SPI.h>

#include <Ethernet.h>

#include <OneWire.h> 

#include <DallasTemperature.h>

EthernetServer server(80);

//onewire port

#define ONE_WIRE_BUS 2 

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); 

DallasTemperature sensors(&oneWire);

#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Library for LCD

LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x27, 20, 4);

static byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };

static byte ip[] = { 192, 168, 1, 33 };                    //IP Address for Arduino Ethernet Shield

static byte gateway[] = { 192, 168, 1, 1 };

static byte subnet[] = { 255, 255, 255, 0 };

int VaneValue;// raw analog value from wind vane

int Direction;// translated 0 - 360 direction

int CalDirection;// converted value with offset applied

int CompassDir;//Compass 

int LastValue;

#define Offset 0;

const byte interruptPin = 3; //anemomter input to digital pin

volatile unsigned long sTime = 0; //stores start time for wind speed calculation

unsigned long dataTimer = 0; //used to track how often to communicate data

volatile float pulseTime = 0; //stores time between one anemomter relay closing and the next

volatile float culPulseTime = 0; //stores cumulative pulsetimes for averaging

volatile bool start = true; //tracks when a new anemometer measurement starts

volatile unsigned int avgWindCount = 0; //stores anemometer relay counts for doing average wind speed

float aSetting = 60.0; //wind speed setting to signal alarm

 

void setup() {

  //winddir

  LastValue = 1;

  //onewire start

  sensors.begin(); 

  // Initiate the LCD: OGUZ

  lcd.init();

  lcd.backlight();

  

  pinMode(13, OUTPUT); //setup LED pin to signal high wind alarm condition

  pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP); //set interrupt pin to input pullup

  attachInterrupt(interruptPin, anemometerISR, RISING); //setup interrupt on anemometer input pin, interrupt will occur whenever falling edge is detected

  dataTimer = millis(); //reset loop timer

  Ethernet.begin(mac, ip,  gateway, subnet);

  server.begin();

  Serial.println(Ethernet.localIP());

  delay(1000);

}

void loop() {

 //winddir

 VaneValue = analogRead(A0);

 Direction = map(VaneValue, 0, 1023, 0, 360);

CalDirection = Direction + Offset;

if(CalDirection > 360)

CalDirection = CalDirection - 360;

if(CalDirection < 0)

CalDirection = CalDirection + 360;

// Only update the display if change greater than 2 degrees.

if(abs(CalDirection - LastValue) > 5)

{

Serial.print(VaneValue); Serial.print("\t\t");

Serial.print(CalDirection); Serial.print("\t\t");

getHeading(CalDirection);

LastValue = CalDirection;

}

 //winddir-end

  unsigned long rTime = millis();

  if((rTime - sTime) > 2500) pulseTime = 0; //if the wind speed has dropped below 1MPH than set it to zero

     

  if((rTime - dataTimer) > 3000){ //See if it is time to transmit

   

    detachInterrupt(interruptPin); //shut off wind speed measurement interrupt until done communication

    float aWSpeed = getAvgWindSpeed(culPulseTime,avgWindCount); //calculate average wind speed

    if(aWSpeed >= aSetting) digitalWrite(13, HIGH);   // high speed wind detected so turn the LED on

    else digitalWrite(13, LOW);   //no alarm so ensure LED is off

    culPulseTime = 0; //reset cumulative pulse counter

    avgWindCount = 0; //reset average wind count

    float aFreq = 0; //set to zero initially

    if(pulseTime > 0.0) aFreq = getAnemometerFreq(pulseTime); //calculate frequency in Hz of anemometer, only if pulsetime is non-zero

    float wSpeedMPH = getWindMPH(aFreq); //calculate wind speed in MPH

//OGUZ

//web

// listen for incoming clients

  EthernetClient client = server.available();

 if (client) {

    // an http request ends with a blank line

    boolean currentLineIsBlank = true;

    while (client.connected()) {

      if (client.available()) {

        char c = client.read();

        // if you've gotten to the end of the line (received a newline

        // character) and the line is blank, the http request has ended,

        // so you can send a reply

        if (c == '\n' && currentLineIsBlank) {

          // send a standard http response header

          client.println("HTTP/1.1 200 OK");

          client.println("Content-Type: text/html");

          client.println();

          

  

      client.print("Wind Speed ");

          client.print(wSpeedMPH);

          client.print(" km/h");

          client.print(" Average ");

          client.print(aWSpeed);

          client.print(" Temp ");

          client.print(sensors.getTempCByIndex(0));

          client.print(" Direction ");

          client.print(CalDirection);

          client.print(" ");

          client.println("<br />");

          break;

        }

   

        if (c == '\n') {

          // you're starting a new line

          currentLineIsBlank = true;

        } 

        else if (c != '\r') {

          // you've gotten a character on the current line

          currentLineIsBlank = false;

        }

      }

    }

    // give the web browser time to receive the data

    delay(1);

    // close the connection:

    client.stop();

  }

//web-end

sensors.requestTemperatures();

lcd.setCursor(0, 0); // Set the cursor on the first column and first row.

   lcd.print("Wnd");

   lcd.setCursor(6, 0);

   lcd.print("Tmp");

   lcd.setCursor(12, 0);

   lcd.print("Dir");

   lcd.setCursor(0, 1);

   lcd.print("                  ");

   lcd.setCursor(0, 1);

   lcd.print(aWSpeed,1); 

   lcd.setCursor(6, 1);

   lcd.print(sensors.getTempCByIndex(0),1);

   lcd.setCursor(12, 1);

   lcd.print(CalDirection,1); 

  //OGUZ

    Serial.begin(57600); //start serial monitor to communicate wind data

    Serial.println();

    Serial.println("...................................");

    Serial.print("Dönüs Hz ");

    Serial.println(aFreq);

    Serial.print("Temperature is: ");

    Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));

    Serial.print("Anlık Ruzgar Hizi (Km) ");

    Serial.println(wSpeedMPH);

    Serial.print("Ortalama Ruzgar Hizi(Km) ");

    Serial.println(aWSpeed);

    Serial.print("Ruzgar Yonu ");

    Serial.println(CalDirection);

    Serial.end(); //serial uses interrupts 

   

    start = true; //reset start variable in case we missed wind data

    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), anemometerISR, RISING); //turn interrupt back on

    dataTimer = millis(); //reset loop timer

  }

}

//using time between anemometer pulses calculate frequency of anemometer

float getAnemometerFreq(float pTime) { return (1/pTime); }

//Use anemometer frequency to calculate wind speed in MPH

float getWindMPH(float freq) { return (freq*0.36); }

//uses wind MPH value to calculate KPH

float getWindKPH(float wMPH) { return (wMPH*1.61); }

//Calculates average wind speed over given time period

float getAvgWindSpeed(float cPulse,int per) {

  if(per) return getWindMPH(getAnemometerFreq((float)(cPulse/per)));

  else return 0; //average wind speed is zero and we can't divide by zero

  }

//This is the interrupt service routine (ISR) for the anemometer input pin

//it is called whenever a falling edge is detected

void anemometerISR() {

  unsigned long cTime = millis(); //get current time

  if(!start) { // calculate time between pulses

   // test = cTime - sTime;

    pulseTime = (float)(cTime - sTime)/1000;

    culPulseTime += pulseTime; //add up pulse time measurements for averaging

    avgWindCount++; //calculating average wind speed

  }

  sTime = cTime; //store current time for next pulse time calculation

  start = false; //we have our starting point for a wind speed measurement

}

//winddir

void getHeading(int direction) {

if(direction < 22)

CompassDir = "N" ;

else if (direction < 67)

CompassDir = "NE" ;

else if (direction < 112)

CompassDir = "E" ;

else if (direction < 157)

CompassDir = "SE" ;

else if (direction < 212)

CompassDir = "S" ;

else if (direction < 247)

CompassDir = "SW" ;

else if (direction < 292)

CompassDir = "W" ;

else if (direction < 337)

CompassDir = "NW" ;

else

CompassDir = "N" ;

}