Proyecto Estación de clima con Raspberry PI y sensores de bajo costo

Objetivo

Construcción de una estación meteorológica de bajo costo y tiempo de vida mayor a 2 años, el cual pueda ser utilizado para recolectar información critica para diferentes estudios enfocados en la conservación del medio ambiente y la salud pública.

La información generada por la estación se compartirá de forma pública entre la comunidad científica local, proporcionando así datos de primera mano para estudios de clima local y afectación pública. El registro de estos datos permitirá crear modelos históricos más precisos.

El proyecto esta basado en la iniciativa de Raspberry en conjunto con Oracle, donde entregaron 1000 estaciones climáticas básicas a igual numero de escuelas en todo el mundo.
Link del proyecto: https://projects.raspberrypi.org/en/projects/build-your-own-weather-station

Para este caso, se toma como referencia el esquema de sensores utilizado en el proyecto, pero adicionalmente se incluye un sensor de partículas, además de las previsiones necesarias para que el conjunto soporte las condiciones climáticas rigurosas de Maracay. También se incluye un sensor de radiación UV.

Como sensores opcionales, se piensa que es posible incluir cámaras IR que permitan identificar fauna nocturna en el área donde se coloque la estación y se estudia sobre mecanismos de seguridad.

El proyecto tiene como unidad central de procesamiento un Raspberry Pi el cual debe tener como mínimo 1GB de RAM y un HAT para conectar los sensores.

sensores-estacion-climatica

Los sensores básicos a instalar en el conjunto son:

  • Presión atmosférica
  • Temperatura del aire
  • Humedad del aire
  • Anemómetro
  • Veleta
  • Pluviómetro
  • Medidor tamaño de partículas
  • Medidor de Rayos UV

Algunos sensores adicionales a considerar

  • Cámara IR
  • Temperatura del suelo
  • GPS
  • 3G/4G/LTE (para comunicaciones)

Componentes adicionales

  • Cajas resistentes al clima para componentes electrónicos
  • Fuente de poder
  • Resistores

Imágenes Referenciales

Tabla de precios estimados para sensores

 

Descripción Precio USD Proveedor
Weather Meter Kit (SEN-15901) 64,95 Sparkfun
Adafruit Perma-Proto HAT for Pi Mini Kit – With EEPROM 7,50 Adafruit
Adafruit BME280 I2C or SPI Temperature Humidity Pressure Sensor 19,95 Adafruit
SparkFun UV Light Sensor Breakout – VEML6075 6,95 Sparkfun
PMS5003 Particulate Matter Sensor with Cable 26,77 Pimoroni
Total Sensores 126,12

 

Descripción Precio
Raspberry PI 4 60
Consumibles y PCB 30
Weatherproof enclosures 30
Total Otros 120

Consumibles

Esta lista aun esta en revisión

  • Two 4.7 KOhm resistors
  • 5mm-pitch PCB mount screw terminal blocks
  • A breadboard, some jumper wires
  • Two RJ11 breakout boards (optional)
  • A soldering iron, solder, and safety equipment
  • Solid core wire (22 AWG)
  • An Adafruit Perma-Proto HAT for Pi Mini Kit
  • A 16-pin DIL/DIP IC Socket
  • Two 2-pin male headers
  • General prototyping tools: side-cutters, wire strippers. screwdrivers, etc.
  • Insulating tape

Datos de sensores

Sensor BME280

Humedad, temperatura y presión. Humedad ±3% precisión Presión barométrica ±1 hPa precisión absoluta Temperatura ±1.0°C precisión.
Al usar como altímetro se tiene ±1 metro de precisión
https://www.adafruit.com/product/2652

Sensor DS18B20

Temperatura del suelo. Precisión 0.5 °C (Rango -55 a 125). Versión waterproof para instalar en el suelo
https://www.adafruit.com/product/381

Sensor BME680

Sensor de temperatura, humedad, presión y gas.  Mismo BME280 pero con sensor de gas para calidad de aire. Necesita calibración, mide compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire, por lo que puede usarse para detectar gases y alcoholes como el etanol, alcohol y monóxido de carbono, y realizar mediciones de la calidad del aire. Uso indoor.

https://www.adafruit.com/product/3660

Kit anemómetro, veleta y pluviómetro

https://www.sparkfun.com/products/15901

Adafruit Perma-Proto HAT for Pi Mini Kit – With EEPROM

https://www.adafruit.com/product/2314

Sensor Medidor de partículas PMS5003

Detecta partículas de varios tamaños (PM1, PM2.5, PM10) de fuentes como humo, polvo, polen, metal y partículas orgánicas.
https://shop.pimoroni.com/products/pms5003-particulate-matter-sensor-with-cable

Medidor SparkFun UV Light Sensor Breakout – VEML6075

Este sensor tiene dos rangos de medida del espectro: UVA (365 ±10nm), UVB (330 ±10nm) y es capaz de convertir la intensidad de la luz ultravioleta en datos digitales.
https://www.sparkfun.com/products/15089

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