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Manos en el Kit AirPi v1.4, una estación meteorológica utilizando Raspberry Pi
Manos en el Kit AirPi v1.4, una estación meteorológica utilizando Raspberry Pi

AirPi es un escudo para convertir tu Raspberry Pi en una estación meteorológica.

David Sepúlveda avatar
Escrito por David Sepúlveda
Actualizado hace más de 3 meses

AirPi es una estación meteorológica de bajo costo, plug-and-sense. Funciona como un escudo para la Raspberry Pi, recopilando datos sobre temperatura, humedad, presión del aire, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, niveles de luz, niveles de ruido y más. En este artículo conectaremos el AirPi Kit a la nube de Ubidots, creando una estación meteorológica conectada por WiFi.

1. Materiales

  • Raspberry Pi Modelo B

  • Dongle USB WiFi

  • Airpikit v1.4

El kit incluye lo siguiente:

  • MCP3008 (convertidor adc)

  • LDR (resistor dependiente de la luz GL5528)

  • DHT AM23602 (humedad y temperatura)

  • MICS-4514 (concentraciones de NO2 y CO)

  • Micrófono electret (medición de ruido)

  • BMP085 (presión, temperatura)

2. Soldadura

Si ya tienes tu Airpi ensamblado, puedes omitir este paso. Si no, te recomendamos esta guía.

3. Programando tu Raspberry Pi

Antes de comenzar a programar, necesitaremos cumplir con algunos requisitos:

Cuando estés listo, inicia sesión a través de una terminal en tu Raspberry Pi y configura el módulo SPI para comunicarte con el ADC:

sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

Agrega un carácter "#" antes de la línea spi-bcm2708, luego presiona CTRL-X, escribe Y y Enter. Esto habilita SPI desde el arranque.

Instala la biblioteca de python llamada Ubidots, para ello primero necesitas instalar un gestor de paquetes llamado pip:

sudo apt-get install python-setuptoolssudo easy_install pipsudo pip install ubidots 

Instala la biblioteca llamada "py-spidev" para poder leer datos de los dispositivos SPI conectados a la Raspberry Pi. Para hacer esto, primero tendrás que instalar "python-dev":

sudo apt-get install python-devmkdir py-spidevcd py-spidevwget https://raw.github.com/doceme/py-spidev/master/setup.pywget https://raw.github.com/doceme/py-spidev/master/spidev_module.csudo python setup.py install

Genial, SPI está listo, ahora necesitamos configurar la biblioteca DHT de Adafruit:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.gitsudo python Adafruit_Python_DHT/setup.py install

Ahora necesitamos reiniciar el dispositivo:

sudo reboot

Puedes probar si la biblioteca está funcionando correctamente escribiendo:

cd Adafruit_Python_DHT/examplessudo python AdafruitDHT.py 2302 4

Estamos listos para comenzar. Ahora puedes pegar el siguiente código en un nuevo archivo llamado airpi.py (no olvides poner tu propia API Key):

sudo nano airpi.py

#!/usr/bin/env pythonimport time 						# Biblioteca para retrasosimport RPi.GPIO as GPIO 			# Biblioteca para usar los puertos GPIOfrom  math import log1p,exp,log10 	# Biblioteca para funciones matemáticas. No es necesario si obtendrás los datos en bruto de los sensoresfrom ubidots import ApiClient  		# Biblioteca de Ubidotsimport Adafruit_DHT 				# Biblioteca de Adafruit para simplificar el uso del sensor DHT.# Configura los pines de la interfaz SPI. A través de SPI podemos conectarnos al ADC MCP3008SPICLK = 18SPIMISO = 24SPIMOSI = 23SPICS = 25GPIO.setmode(GPIO.BCM) 				# Configura BCM como sistema de numeración para entradasGPIO.setup(SPIMOSI, GPIO.OUT)		# Configura la I/OGPIO.setup(SPIMISO, GPIO.IN)GPIO.setup(SPICLK, GPIO.OUT)GPIO.setup(SPICS, GPIO.OUT)# Configura VariablesdS = None 							# Fuente de datos de Ubidots. Llamaremos a Airpisensor = Adafruit_DHT.AM2302			# Especifica el sensor DHT que usaremos 									# Puedes cambiar esta línea por otros sensores DHT así: Adafruit_DHT.DHT11 o Adafruit_DHT.DHT22light = 0 							# Guarda el valor del LDRnoise = 0 							# Guarda el valor del Mic inno2 = 0 							# Guarda el valor del nivel de dióxido de nitrógenoco = 0 								# Guarda el valor del nivel de monóxido de carbonohum = 0 								# Guarda el valor de la humedadtemperature = 0 						# Guarda el valor de la temperaturavin = 3.3  							# Referencia de voltaje para el ADC    # Función para verificar si la variable existe o no en tu cuenta de Ubidotsdef getVarbyNames(varName,dS):	for var in dS.get_variables():		if var.name == varName:			return var	return None# Función de Adafruit para leer valores analógicosdef readadc(adcnum, clockpin, mosipin, misopin, cspin):        if ((adcnum > 7) or (adcnum < 0)):                return -1        GPIO.output(cspin, True)        GPIO.output(clockpin, False)  		# iniciar el reloj bajo        GPIO.output(cspin, False)     		# llevar CS bajo        commandout = adcnum        commandout |= 0x18  				# bit de inicio + bit de entrada única        commandout <<= 3    				# solo necesitamos enviar 5 bits aquí        for i in range(5):                if (commandout & 0x80):                        GPIO.output(mosipin, True)                else:                        GPIO.output(mosipin, False)                commandout <<= 1                GPIO.output(clockpin, True)                GPIO.output(clockpin, False)        adcout = 0        # leer un bit vacío, un bit nulo y 10 bits ADC        for i in range(12):                GPIO.output(clockpin, True)                GPIO.output(clockpin, False)                adcout <<= 1                if (GPIO.input(misopin)):                        adcout |= 0x1        GPIO.output(cspin, True)                adcout >>= 1       					# el primer bit es 'nulo' así que lo descartamos        return adcout# Código para conectar a Ubidotstry:   api = ApiClient("75617caf2933588b7fd0da531155d16035138535") # Conectar a Ubidots. No olvides poner tu propia apikey      for curDs in api.get_datasources():						# Verifica si hay alguna fuente de datos con el nombre AirPi	if curDs.name == "AirPi":		dS = curDs		break   if dS is None:   	  dS = api.create_datasource({"name":"AirPi"})			# Si no existe, creará una fuente de datos con el nombre Airpi     lightValue = getVarbyNames("Light_level",dS)   if lightValue is None:	  lightValue = dS.create_variable({"name": "Light_level","unit": "lux"}) # Crear una nueva variable para la luz   nitrogen = getVarbyNames("Nitrogen_dioxide_concentration",dS)   if nitrogen is None:	  nitrogen = dS.create_variable({"name": "Nitrogen_dioxide_concentration", "unit": "ppm"}) # Crear una nueva variable para el nivel de NO2   mic = getVarbyNames("Noise_level", dS)   if mic is None:	  mic = dS.create_variable({"name": "Noise_level","unit": "mV"}) # Crear una nueva variable para el nivel de ruido   carbon = getVarbyNames("Carbon_monoxide_concentration",dS)   if carbon is None:	  carbon = dS.create_variable({"name": "Carbon_monoxide_concentration","unit": "ppm"}) # Crear una nueva variable para el nivel de CO     temp = getVarbyNames("Temperature",dS)   if temp is None:	  temp = dS.create_variable({"name": "Temperature", "unit": "C"})	#Crear una nueva variable para la temperatura   humidity = getVarbyNames("Humidity",dS)   if humidity is None:	  humidity = dS.create_variable({"name": "Humidity","unit": "%"}) # Crear una nueva variable para la humedadexcept:   print("No se puede conectar a Ubidots")while True:    # Código para obtener datos de niveles de luz	light = readadc(0, SPICLK, SPIMOSI, SPIMISO, SPICS) # Leer el pin analógico donde está conectado el LDR	light = float(light)/1023*vin						# Valor de voltaje del ADC	light = 10000/((vin/light)-1)						# Valor en ohmios del LDR, se usa 10k como resistor pull up	light = exp((log1p(light/1000)-4.125)/-0.6704)		# Aproximación lineal de http://pi.gate.ac.uk/posts/2014/02/25/airpisensors/ para obtener el valor en Lux		# Código para obtener niveles de audio de frecuencia de 20 hz	signalMax = 0	signalMin = 1024 	startMillis = int(round(time.time()*1000))			# Tiempo en milisegundos	while (int(round(time.time()*1000))-startMillis<50):    # Recopila datos para frecuencia de 20hz, 20hz=1/50ms    		noise = readadc(4, SPICLK, SPIMOSI, SPIMISO, SPICS) # Leer la entrada analógica donde está conectado el micrófono		if (noise < 1024):			if(noise > signalMax):				signalMax = noise			elif(noise < signalMin):				signalMin = noise	peakToPeak = signalMax - signalMin	print peakToPeak					# Valor Peak to Peak	db = float((peakToPeak*vin*1000)/1023)			#Medir en mV	time.sleep(0.1)		# Código para leer concentraciones de NO2 y CO	no2 = readadc(2, SPICLK, SPIMOSI, SPIMISO, SPICS)	# Leer la entrada analógica para el valor de nitrógeno		no2 = float(no2)/1023*vin								# Valor de voltaje del ADC	no2 = ((10000*vin)/no2)-10000							# Valor en ohmios de la resistencia de no2, se usa 10k como resistor pull down 	no2 = float(no2/700)					#Valor de referencia	time.sleep(0.1)		co = readadc(3, SPICLK, SPIMOSI, SPIMISO, SPICS)		# Leer la entrada analógica para el valor de carbono	co = float(co)/1023*vin 								# Valor de voltaje del ADC	co = ((360000*vin)/co)-360000							# Valor en ohmios de la resistencia de co, se usa 360k como resistor pull down	co = float(co/30000) 					#Valor de referencia	# Código para usar el sensor DHT	hum, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, 4)	if hum is not None and temperature is not None:        	print 'Temp={0:0.1f}*C  Humedad={1:0.1f}%'.format(temperature, hum)	else:        	print 'Error al obtener la lectura del sensor DHT. ¡Inténtalo de nuevo!'		# Imprimir valores del sensor en la consola 	print "luz[lux]:", light	print "no2[ohm]:", no2	print "co[ohm]:", co	print "ruido[mv]", db 	# Publicar valores en Ubidots	lightValue.save_value({'value':light})	nitrogen.save_value({'value':no2})	mic.save_value({'value':db})	carbon.save_value({'value':co})		temp.save_value({'value':temperature})	humidity.save_value({'value':hum})GPIO.cleanup()						# Restablecer el estado de los pines GPIO

ver rawAirpi.py alojado con ❤ por GitHub

Finalmente, ejecuta el código:

sudo python airpi.py

Este script crea una fuente de datos llamada "AirPi" dentro de tu cuenta de Ubidots, así como variables individuales para cada sensor. Luego publicará continuamente los datos ambientales en Ubidots.

Ahora visita tu cuenta de Ubidots y encontrarás los datos en vivo del AirPi!

Una vez que tus datos estén en Ubidots, puedes crear un panel en tiempo real, alertas por SMS/Email (es decir, "¡Envíame un correo electrónico cuando la concentración de CO sea demasiado alta!") o leer los datos a través de nuestra API para construir aplicaciones más avanzadas.

Aquí hay otro proyecto interesante para crear un mapa en tiempo real sin escribir ningún código web:

¿Tienes aplicaciones de sensores en mente? haz clic a continuación para comenzar.

Publicado originalmente en Ubidots Blog el 16 de julio de 2014.

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