雪情警报器


遥望星空
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发布时间: 2025-11-22 14:27:31 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
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雪情警报器是一款由树莓派驱动的设备,它可以抓取实时降雪报告,将其显示在 2.8 英寸触摸屏上,点亮 7 像素 WS2812 LED 环以显示新雪,并在设定的时间内达到预定的降雪量时发出警报。

准备工作:

材料:

  1. 树莓派 Zero 2 WH -如果购买时附带焊盘,可以省去很多焊接工作。
  2. WS2812 7 LED 灯环 - 直径 23 毫米。用于点亮水晶球,指示新雪到来。
  3. 60毫米水晶球——我觉得雨云款最合适。
  4. 4GB 或更大的 MicroSD 卡 - 用于安装操作系统和 snowgui.py 代码。
  5. M3 - 5mm 自攻螺钉 - 用于将屏幕和 Pi 固定到外壳上。
  6. 母对母跳线 - 用于连接 LED、触摸屏和蜂鸣器。
  7. 交流电源适配器 - 5V 2.5A,带微型 USB 端口,可为 Pi 供电。
  8. ILI9341 LCD 触摸屏 - 2.8 英寸屏幕,外形与图片相符。
  9. 无源蜂鸣器模块 - 用于报警功能。
  10. 热缩管 - 用于绝缘和保护焊点。


1

收集所需工具

好了,你决定放手一搏,尝试建造属于你自己的雪塔。太棒了,你一定会乐在其中。建造过程中难免会遇到一些挑战,但别担心,因为有工匠小矮人会全程协助你。

首先,让我们先收集项目所需的所有工具和材料。把所有东西都放在手边,组装过程会顺利得多。所以,请开始准备:

  1. 电烙铁和焊锡——仅用于将导线连接到 WS2812 LED 环以及制作 2 对 1 排针导线。
  2. 小型螺丝刀——用于将组件固定到外壳上。
  3. 剥线钳/剪线钳——用于修剪或清理跳线。
  4. 热缩管和热源——例如热风枪、打火机或烙铁侧面(小心不要烧焦管子)。
  5. 热熔胶枪——用于将 WS2812 LED 环固定在外壳内,并将底板固定到位。
  6. 3D 打印机(或在线服务) ——用于生产定制外壳。
  7. 配备 microSD 卡写入器的电脑——用于刷写 Raspberry Pi 操作系统并进行配置设置。
  8. (可选)第三只手/辅助手工具——用于在焊接时固定电线。


2

3D打印外壳

  1. 下载STL文件。
  2. 推荐设置:
  3. 材质:PLA 或 PETG
  4. 层高:0.2 毫米
  5. 填充率:20%
  6. 支持:是(适用于液晶屏开孔)


STL
Snow+Scraper+27.stl
157.99KB
3

电子元件接线(第一部分)

你需要三根共用跳线将液晶显示屏和触摸控制器连接到树莓派的SPI引脚。如果可以,尽量使导线颜色与接线图相匹配,这样会更简单。

  1. 剪掉其中一根跳线的末端。
  2. 将另一根跳线剪成两半。
  3. 剥去三根电线末端的绝缘层。
  4. 将三根剥去绝缘层的线头拧在一起。先将两根较短的线拧在一起,然后将这两根线缠绕在第三根较长的线头上。
  5. 用烙铁较粗的一端夹住缠绕的电线下方,加热,将它们焊接在一起。要有耐心,这需要一两分钟。加热到足够温度后,开始在焊点上涂抹焊锡,直到焊锡渗入。焊锡完全浸透后,移开烙铁,让其冷却。
  6. 将热缩管套在焊点上,使其收缩以起到绝缘和保护作用。

重复以上步骤,直到得到三根这样的共用跳线。


4

电子元件接线(第二部分)

  1. 剥去三根跨接线一端的绝缘层。同样,如果可能,请将颜色与接线图进行匹配。
  2. 首先,将剥去绝缘层的导线末端加热,使焊锡熔化并渗入导线中,从而给导线镀锡。这些焊锡足够你下一步将它们连接到环形焊盘上了。
  3. 将它们焊接到 WS2812 LED 环的焊盘上:
  4. DIN → 数据线(至 Pi GPIO13)
  5. VCC → 5V 电源
  6. GND → 接地


5

电子元件接线(第三部分)

请按照接线图和连接表格连接所有部件:

📄连接电子表格– 完整引脚图(点击链接下载)

🖼️ Fritzing 接线图 – 清晰的图示,显示每个组件的连接方式。


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刷写和配置操作系统(无头模式)

将 microSD 卡插入计算机并打开Raspberry Pi Imager

选择:Raspberry Pi OS(其他 → Raspberry Pi OS(传统,32 位)精简版 → Bullseye)

  1. 推荐使用精简版,因为它以无头模式运行,占用资源更少,并且避免了不必要的桌面软件。我目前使用的是:2025-05-06-raspios-bullseye-armhf-lite.img

编写之前,打开高级选项(⚙️ 或按Ctrl+Shift+X)。

配置:

  1. 主机名(例如,snowscraper.local)
  2. 启用 SSH
  3. 设置用户名和密码(用户名必须pi,默认文件路径才能正确显示。)
  4. Wi-Fi SSID 和密码
  5. 设置地区和时区(以便警报和日志正确无误)

写入镜像文件,插入 Pi Zero 2 WH,然后连接电源。

首次启动时,树莓派会自动扩展文件系统。这可能需要几分钟时间——只需等待活动指示灯稳定下来即可。

扩容完成后,重启电源(拔下电源插头,再重新连接)。

然后,Pi 就可以通过您设置的主机名进行 SSH 登录了(例如,ssh pi@snowscraper.local)。


7

安装(通过 SSH)

从您的主计算机连接到树莓派:


ssh pi@snowscraper.local


启用S​​PI接口:

sudo raspi-config

进入配置界面后,选择:

  1. 3. 接口选项
  2. I4 SPI
  3. 是的

启用树莓派上的 SPI 接口。


安装依赖项:


您可以将每一行复制粘贴到终端中,这样操作起来就简单多了。


sudo apt update
sudo apt install python3-pip git python3-psutil
sudo apt install libjpeg62-turbo-dev zlib1g-dev libopenjp2-7 libtiff5 libfreetype6-dev
sudo pip3 install python-daemon requests beautifulsoup4 luma.lcd RPi.GPIO packaging pillow spidev rpi_ws281x

这可能需要一些时间,尤其是制作枕头轮子。别着急,修补匠小矮人们会帮你的!

下载并测试 Snow Scraper 软件:


git clone https://github.com/spellbin/snowscraper.git
CD 雪塔
sudo python3 snowgui.py
按 Ctrl+C 退出雪塔
cd debug_tools
sudo python3 buzzer_test.py

这样应该就能启动雪地刮雪机了。此时,您可以确认液晶屏、蜂鸣器和LED指示灯是否正常工作,然后再进行下一步。


sudo chmod +x setup_service.sh
sudo ./setup_service.sh

从现在开始,Snow Scraper 将在启动时自动运行,并会监控是否存在卡顿、崩溃或内存泄漏等情况。


8

最终组装 - 第一部分

收集所有预组装好的零件和工具,准备进行最终组装。

9

最终组装 - 第 2 部分

将树莓派 Zero 2 WH 安装在机箱底部。它应该距离底座左下角内侧边缘11 毫米,以确保端口与机箱上的孔对齐。

10

最终组装 - 第 3 部分

准备 LED 灯环:将球形支架固定到外壳顶部,小心轻柔地将插针插入外壳顶部,如果角度不正确,插针可能会断裂。如果发生这种情况,您可以重新打印一个。断开 WS2812 LED 灯环与树莓派的连接线,将连接线穿过外壳顶部的孔,然后重新连接。将连接线穿过内部结构后,用热熔胶将灯环固定到位。

11

最终组装 - 第 4 部分

将无源蜂鸣器安装到位。

12

最终组装 - 第 5 部分

将液晶显示模块安装到机箱的前开口中。

13

最终组装 - 第 6 部分

将所有电线整齐布线并固定好,确保没有电线被挤压或拉扯。

用热熔胶将底板固定到位。


14

最终组装 - 第 7 部分

球体放在球体支架上,然后将触控笔插入支架,即可完成组装。好了,你成功了!

15

配置设备使用刮雪机

首次运行时,雪地摩托将使用默认的触摸屏校准

如果触摸点无法正确对齐,您可以运行提供的校准脚本:


python3 calibrate_touchscreen.py

这将生成一个 .json 校准文件,snowgui.py 将自动使用该文件。

在“配置”菜单中,您可以:

  1. 选择您的度假村
  2. 调整报警阈值
  3. 确认 Wi-Fi 连接(如有需要)

降雪报告每小时自动更新。

WS2812 LED环可显示积雪深度:

  1. 按新雪厚度(厘米)绘制的颜色图
  2. 雪景变化时的呼吸动画
  3. 大于 15 厘米时会产生闪光效果

当降雪量在设定的时间内达到预设阈值时,警报系统会发出蜂鸣器警报。


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