Raspberry Pi搭載DIYソーラー駆動気象ステーション

Raspberry Piと安価センサーで軽量ソーラー駆動気象ステーション構築手順。温度、気圧、湿度記録、風速・風向・UV・日射量へ拡張可能。

ステップ1：ハードウェア説明

• Raspberry Pi A+（全Piモデル対応）
• Bosch BMP180温度/気圧センサー
• HTU21D温度/湿度センサー
• 無線アダプター
• Micro-SDカード
• 10Wソーラーパネル（3.5Wモジュール×3）
• 7.2Ah 12Vバッテリー
• 12Vソーラーチャージコントローラー
• 5Vレギュレーター（7805）
• 各種配線・コネクター（例：4線式電話ケーブル）

ステップ2：基本セットアップ

新規SDカードにRaspbianインストール。最新イメージ Raspberry Pi Downloads からダウンロード。事前設定済みカードあればイメージクローンで複製。

クイックスタートガイド Raspberry Pi Quick-Start Guide 参照。無線接続希望時は Wireless Configuration 手順従う。

PiでI²C有効化、Adafruitチュートリアル Configuring I²C 準拠。

ステップ3：必要ソフトウェアインストール

すべてコマンドラインインストール。BMP180用Adafruitライブラリ Adafruit BMP085 Tutorial から導入。

HTU21D読み取り用Pigpioライブラリ Pigpio Downloads からダウンロード・インストール。起動時自動開始のため sudo pigpiod を /etc/rc.local 追加。

ステップ4：センサー配線

BMP180とHTU21DはI²Cデバイス。Piの3.3V、GND、SDA、SCLピン接続。4線ケーブル（電話ケーブル等）が両センサーに便利。

各センサー固有I²Cアドレス保持で同一バス複数デバイス接続可能。

ステップ5：メインプログラム

コアスクリプト temp-monitor.py（更新版 temp-monitor-online.py）。起動時実行、2分毎Weather Undergroundへデータアップロード。

コード抜粋：

import Adafruit_BMP.BMP085 as BMP085
import smbus
import os, sys, getopt, sqlite3, math, pigpio, time
# 温度・湿度読み取り関数（データシート準拠実装）
# アップロードコマンド
cmd = (
  "curl 'https://weatherstation.wunderground.com/weatherstation/updateweatherstation.php?"
  "ID=YOUR_ID&PASSWORD=YOUR_PASSWORD&dateutc=now&tempf=" + str((temp * 1.8) + 32)
  + "&humidity=" + str(round(humidity, 2))
  + "&baromin=" + str((pressure / 100) * 0.0295299)
  + "&action=updateraw'" )
# 起動時実行
# /etc/rc.local へ以下追加：
# sudo python /usr/lib/cgi-bin/temp-monitor.py &

YOUR_ID と YOUR_PASSWORD をWeather Undergroundアカウント認証情報に置換。末尾 & でバックグラウンド実行確保。

ステップ6：ソーラー電源セットアップ

自律屋外展開には3.5Wモジュール3直列で18V生成、12Vソーラーシステム適合。出力をチャージコントローラー経由で12Vバッテリー接続、5VレギュレーターでPi給電。

10Wパネルと7.2AhバッテリーはPiに過剰に見えるが、アイルランド曇天期でも数日稼働可能。

詳細配線図とコンポーネント仕様はオリジナルプロジェクトノート参照。

追加リソース

• BMP180データシート：BMP180 Datasheet
• HTU21Dデータシート：HTU21D Datasheet