Değişik Bir Proje Python Ve Ardino İle Hava Analiz Uygulaması Yapmak

By_Surmeneli

Değişik Bir Proje Python Ve Ardino İle Hava Analiz Uygulaması Yapmak

NOT: ELİMDE İMKAN OLMADIĞINDAN TEST ETMEDİM

Arkadaşlar aklımda güzel bir proje var ama elimde imkan yok. Ancak iler ki zaman içersin de yapmayı planlıyorum. Elinde imkanı olan bu tarz proje geliştirmek isteyen olursa diye buraya paylaşmak istedim. Malzemesinden kurulum ve programlanmasına kadar detaylı bir şekilde anlatacağım.

Proje Amacı Nedir ?

Ardino ile Havada ki oksijen miktarı, nem oranı, karbon dioksit gibi gazların miktarlarını ölçen ve insan sağlığını olumsuz etkileyecek ortam analizi yapabilen, python projesi oluşturmak

Peki Bu Projeyi Çalıştırmak İçin Hangi Parçalar Gerekli ?

Bu projeyi çalıştırmak için gerekli olan parçalar ve ekipmanlar şunlardır:

Donanım

Arduino Kartı:

Arduino Uno veya Arduino Mega 2560 gibi bir mikrodenetleyici kartı.

Sensörler:

DHT22 (AM2302) Sensörü: Sıcaklık ve nem ölçümü için.

MQ135 Gaz Sensörü: Karbon dioksit (CO2) ve diğer zararlı gazların tespiti için.

ZE07-CO Sensörü: Karbon monoksit (CO) ölçümü için.

Bağlantı Kabloları:

Jumper kabloları: Sensörleri ve diğer bileşenleri Arduino'ya bağlamak için.
Breadboard (ekstra): Sensörlerin bağlantılarını kolayca yapmak için (isteğe bağlı).

Diğer Aksesuarlar:

USB kablosu: Arduino'yu bilgisayara bağlamak ve program yüklemek için.

**Yazılım

Arduino IDE**:

Arduino kodunu yazmak ve Arduino'ya yüklemek için.
Arduino IDE web sitesinden indirilebilir.

Python ve Gerekli Kütüphaneler:

Python 3.x sürümü.

pyserial, pandas, matplotlib, sqlite3 kütüphaneleri.

1-)Sensör Bağlantıları

A-)DHT22 (AM2302) Sensörü
B-)VCC: 5V pinine.
C-)GND: GND pinine.
Ç-)DATA: Dijital pin 2'ye (bu örnekte kullanıldığı gibi).
D-)MQ135 Sensörü
E-)VCC: 5V pinine.
F-)GND: GND pinine.
G-)AO: Analog pin A0'a.
Ğ-)ZE07-CO Sensörü
H-)VCC: 5V pinine.
K-)GND: GND pinine.
L-)RX: Arduino dijital pin 10'a (SoftwareSerial kütüphanesi kullanarak).
M-)TX: Arduino dijital pin 11'e (SoftwareSerial kütüphanesi kullanarak).

Adım Adım Kurulum

1-) Arduino IDE'yi Yükleyin ve Yapılandırın:

**A-)Arduino IDE'yi indirin ve kurun.

B-)Yukarıdaki Arduino kodunu Arduino IDE'ye kopyalayın.

C-)Arduino'nuzu bilgisayara bağlayın ve doğru portu ve kart modelini seçin.

Ç-)Kodu yükleyin.**

Python ve Gerekli Kütüphaneleri Yükleyin:

**Python 3.x'i indirin ve kurun.

Gerekli Python kütüphanelerini yükleyin:**

pip install pyserial pandas matplotlib

1-) Veritabanı Oluşturma:

Python kodunda veritabanı bağlantısını kurun ve tablo oluşturma kodunu çalıştırın.
Veritabanı dosyası (sensor_data.db) otomatik olarak oluşturulacaktır.
Arduino'yu Bilgisayara Bağlayın:

A-)Arduino'yu bilgisayara USB kablosuyla bağlayın.

B-)Python Kodu Çalıştırma:

C-)Python kodunu çalıştırarak Arduino'dan veri alın, veritabanına kaydedin ve grafikleri oluşturun.

Ç-)Python kodunu terminal veya bir IDE (örneğin, PyCharm) üzerinden çalıştırabilirsiniz.

python your_script_name.py

Sensörlerin Doğru Çalıştığını Kontrol Etme

Arduino'nun seri monitörünü kullanarak sensörlerin doğru verileri gönderdiğinden emin olun.
Python programında seri port üzerinden doğru verilerin alındığını ve analiz edildiğini kontrol edin.
Bu adımları takip ederek, havadaki oksijen miktarı, nem oranı, karbon dioksit ve karbon monoksit gibi gazların miktarlarını ölçen ve analiz eden bir hava analiz uygulamasını başarılı bir şekilde çalıştırabilirsiniz.

ileri düzey bir hava analiz uygulaması için Arduino ve Python kodlarını daha profesyonel bir seviyeye taşıyalım. Bu versiyonda, veri kaydı ve daha detaylı analizler yapacağız. Ayrıca verileri bir veritabanında saklayabilir ve gerçek zamanlı grafikler oluşturabilirsiniz.

Arduino Kodu

Arduino tarafında, sensör verilerini daha organize bir şekilde gönderelim ve veri formatını JSON yapısında düzenleyelim.

#include <DHT.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <ArduinoJson.h>

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const int mq135Pin = A0;
SoftwareSerial ze07Serial(10, 11);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
  ze07Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  int mq135Value = analogRead(mq135Pin);
  float co2 = mq135Value / 1023.0 * 1000; // simple conversion
  String co = "N/A";

  if (ze07Serial.available()) {
    co = ze07Serial.readStringUntil('\n');
  }

  StaticJsonDocument<200> doc;
  doc["temperature"] = t;
  doc["humidity"] = h;
  doc["co2"] = co2;
  doc["co"] = co;

  String output;
  serializeJson(doc, output);
  Serial.println(output);

  delay(2000);
}

Python Kodu

Python tarafında, Arduino'dan gelen JSON verisini alacağız, analiz edeceğiz ve veritabanına kaydedeceğiz. Ayrıca gerçek zamanlı grafikler oluşturmak için matplotlib ve pandas kütüphanelerini kullanacağız.

Gerekli Kütüphaneler

Python ortamınıza aşağıdaki kütüphaneleri yükleyin:

pip install pyserial pandas matplotlib sqlite3

Python Kodu

import serial
import time
import json
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import sqlite3

# Arduino seri portu ve baud rate
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
time.sleep(2)

# SQLite veritabanı bağlantısı
conn = sqlite3.connect('sensor_data.db')
c = conn.cursor()

# Tablo oluşturma
c.execute('''
    CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_data (
        timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
        temperature REAL,
        humidity REAL,
        co2 REAL,
        co REAL
    )
''')
conn.commit()

def read_arduino_data():
    line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
    if line:
        return json.loads(line)
    return None

def save_to_db(data):
    c.execute('''
        INSERT INTO sensor_data (temperature, humidity, co2, co) VALUES (?, ?, ?, ?)
    ''', (data['temperature'], data['humidity'], data['co2'], data['co']))
    conn.commit()

def plot_data():
    df = pd.read_sql_query('SELECT * FROM sensor_data', conn)
    df['timestamp'] = pd.to_datetime(df['timestamp'])

    plt.figure(figsize=(10, 6))

    plt.subplot(2, 2, 1)
    plt.plot(df['timestamp'], df['temperature'], label='Temperature')
    plt.xlabel('Time')
    plt.ylabel('Temperature (°C)')
    plt.legend()

    plt.subplot(2, 2, 2)
    plt.plot(df['timestamp'], df['humidity'], label='Humidity')
    plt.xlabel('Time')
    plt.ylabel('Humidity (%)')
    plt.legend()

    plt.subplot(2, 2, 3)
    plt.plot(df['timestamp'], df['co2'], label='CO2')
    plt.xlabel('Time')
    plt.ylabel('CO2 (ppm)')
    plt.legend()

    plt.subplot(2, 2, 4)
    plt.plot(df['timestamp'], df['co'], label='CO')
    plt.xlabel('Time')
    plt.ylabel('CO (ppm)')
    plt.legend()

    plt.tight_layout()
    plt.show()

while True:
    data = read_arduino_data()
    if data:
        save_to_db(data)
        print(data)
    time.sleep(2)
    plot_data()  # Periyodik olarak grafikleri güncelle

**Açıklamalar

Arduino Kodu:**

Sensör verilerini okur ve JSON formatında seri port üzerinden gönderir.
JSON formatı, verilerin Python tarafında daha kolay işlenmesini sağlar.
Python Kodu:

pyserial ile Arduino'dan gelen JSON verisini okur.
Verileri SQLite veritabanına kaydeder.
pandas ve matplotlib kullanarak verileri grafiklerle görselleştirir.

Veritabanı ve Grafikler:

Veritabanı, sensör verilerinin uzun süreli saklanmasını sağlar.
Grafikler, verilerin zaman içindeki değişimini görselleştirir.
Bu daha ileri düzey uygulama, hava kalitesi analizini daha kapsamlı ve profesyonel bir şekilde gerçekleştirmenize olanak tanır. Uygulamayı ihtiyaçlarınıza göre daha da genişletebilirsiniz.

backbone

By_Surmeneli

Merhaba,

bende elektronik üzerine kendim bir proje gelistirdim ve yazilimlarini da kendim yaptim. Ancak ben biraz daha farkli olarak yani endüstriyel alana yönelik bir altyapi saglayarak gelistirdim.

Gerekli test ürünlerini satin aldim. Iki elektronik kartin Bootloder'ine gerekli yazilimlari Arduino IDE kullanarak test amacli verilerin gönderimi/alimi yapan iki ayri sketch programladim ve yükledim. Ve iki elektronik kart arasindaki baglantiyi hem CAN Bus (Controller Area Network) , hem de SPI (Serial Peripheral Interface) iletisim standardinda ayrica programladim.

Buradaki önemli nokta endüstriyel sistemlere entegre edilebilir olmasi. SPI bir yana CAN ilesitimi neredeyse her alanda kullanilmaktadir ve getirdigi kolaylik ve düsük maaliyet acisindan da ayrica önemlidir.

Ayrica aldigim CAN Bus iletisim kartlarindaki gerekli lehim islemlerini de kendim yapmak zorunda kaldim. Ve malüm isin icerisine eldeki bilgisayardan olmamak icinde Rohr standartlarinda D-SUB iletisim kablosu almak zorunda kaldim ki maalesef cok pahali oyuncaklar bunlar. CAN Bus iletisimini sagladigim gibi hem dinleyebiliyorum, hem de müdahaleye acik hale getirdim yazilimla. Hicbir komponent kullanmadan C programlama dili kullanarak yaptim. Ayrica programladigim uygulamaya zamanlayici da ek olarak programladim ve zamanlayici isletim sistemi tarafindan olan gecikmeleri tespit ederek en gec varsayilan 10 saniye icerisinde geciken islemi yine verilen zaman icerisinde tekrarliyor. Zamanlayicim 24 saat üzerinden calisiyor ve kesintisiz, hatasiz. Ayrica log sistemi, kullanicinin konfigüre edebilecegi XML veri dosyasi da kabul ediyor. Uygulama Multithreading olarak calismaktadir. Ve bahsi gecen XML konfigürasyonla her isleme ait bir zaman vererek o zamanda calismasi saglanabiliyor.

Ancak bu konuda cok detay var. Yani iletisim protokollerinin mantigina ve prensiplerine dayali gelistirilmek zorunda olan projeler bunlar. Mesela en can alici ve önemli noktalarindan birtanesi; kullanilan iletisim protokolünün geri bildirimi yapabilmesi, yine kullanilan protokolün ne kadar mesafede kac bitlik veri iletisimini garanti etmesi ve tabii ki gelismis sistemlerdeki Master/Slave network sistemine göre uygulamanin programlanmasi ve daha bircogu..

Teoride cok güzel ama isin icerisine girince tonla is cikiyor. Mesela alinan kartlarin calisip calismadiginin testleri, Arduino sketch'lerinin saglikli veri alip gönderdiginin testleri ve yine bircok testler..

Saygilarimla

By_Surmeneli

backbone
Butür projeler hep maddiyattan ötürü rafa kalkıyor.

backbone

By_Surmeneli

Merhaba,

evet maalesef maddiyat cok büyük rol oynuyor.

Saygilarimla

JavaScript

Güzel bir proje tamam ; fakat örneğin bizim kurum Meteoroloji neredeyse adım başı otomatik gözlem istasyonu var .
Bu sistemin üzerinde bir iş yapılacaksa evet mantıklı , diğer türlü zaman israfi

By_Surmeneli

JavaScript

Bu şu şekilde düşünülebilir, özellikle okullarda sınıf ortamlarında hava denetleme ve havalandırma olarak kullanılabilir yada ev ortamlarında da aynısını olabilir. Burada ki ortam hava kalitesinin canlı sağlığına etkisini analiz etmek.

backbone

By_Surmeneli

Merhaba,

bunu internasyonel sekilde tasarlayip yapan firmalar var. Hatta cihazi satin aldiktan sonra size para bile kazandiriyor.

Ayrica böyle bir isin yapilmasinin ardindan onay istenir diye tahmin ediyorum. Yani arkasi bitmek bilmeyen islemler. Bu tür projelerin zaten ya maddiyattan ya da destek veren firma bulunamadigindan hep rafta kaliyor. Bu tarz projelerin, yani fikirlerin kodlara döküldügü projeler icin yine internasyonel cok destek veren firmalar var. Ancak projenin yapilabilirligine, tutulabilirligine göre destek veriyorlar. Fikriniz güzel ve projeye döküp kodladiktan sonra dökümantasyonu da hazirladiysaniz destek veren firma bulunabilir. Ve gercekten yatirim vaadlerinin arkasinda duruyorlar. Ancak ingilizce bilmek sart tabii ki.

Saygilarimla

JavaScript

Böyle bir fikirden para kazanılmaz , nedeni ise halihazırda olan birşey var zaten .
Ama örneğin benim arkadaşa dolu yağma olasılığı yüksek olan yerleri haritalandirma şeklinde bir Python projesine Hollandalı bir şirket 25000 Euro verecekti , sanirim yarıda kaldı , Almanya ya yüksek lisansa gitti .
Neden tutmaz dediğimi daha da detaylandirirdim ama uzun yazmayı sevmem , sadece şunu soyleyim bu proje meteoroloji ile alakalı.
Örneğin biz balon atıyoruz gözlem amaçlı ve uzaya kadar çıkabilen bir balon bu , sen ben bu balonu 100 Euro değil de 30 Euro ya uretirim dersen işte o zaman tutabilir .
Kendi mi deniyorum derseniz evet deneme yapılabilir.

JavaScript

Ev ortaminda kullanmak icin ureticem diyorsanız o da uzun yıllardır var zaten piyasada .
Yanlış anlaşılma olmasın heves kırmak istemem , sadece zamanınızı daha iyi bir projede harcayın .

backbone

Merhaba,

evet katiliyorum. Maliyetlendirme hesabi ile arkadasimiz bu projeyi daha endüstriyel hale getirerek yaparsa tutma ihtimali olabilir. Onun disinda farkli seylere zaman ayirmak mantikli. Kendi adima, ben endüstriyel tabanli gelistirmelerle ilgileniyorum ve su an linkedin de 152 adet yabanci firmanin gözetiminden gecmis 5 adetinin de takibinde. Gerekli testlerin bitirilmesinden sonra satilabilir pozisyonda olup olamayacaginin degerlendirilmesini yapacagim. Sonuc itibariyle fiziki bir materyale sabitlenmis bir proje degil, aksine iletisim protokolleri üzerine gelistirilmis bir proje oldugundan güncellik sorunu yasamiyorum. Ve haliyle zaman kaybim da olmuyor, sahsim adina söylemem gerekirse.

Saygilarimla