4. @OpenWeatherMapからのリアルタイム天気情報

このプロジェクトでは、LCDに時間と一緒に現在の天気を表示するスマートクロックを作成します。

1. 必要なコンポーネント

このプロジェクトには以下のコンポーネントが必要です。

一式をまとめて購入するのが便利です。リンクはこちら：

名称

このキットに含まれるアイテム数

リンク

ケプラーキット

450+

Kepler Kit

下記のリンクから個別にも購入可能です。

SN

コンポーネント

個数

リンク

1

Raspberry Pi Pico W

1

BUY

2

Micro USBケーブル

1

3

ブレッドボード

1

BUY

4

ジャンパーワイヤー

数本

BUY

5

I2C LCD1602

1

BUY

6

Li-po充電モジュール

1

7

18650バッテリー

1

8

バッテリーホルダー

1

2. 回路を作成する

警告

Li-po充電モジュールが図の通りに接続されていることを確認してください。それ以外の場合、ショートが起きてバッテリーや回路が損傷する可能性があります。

../_images/4.owm_bb.png

3. OpenWeatherのAPIキーを取得する

OpenWeather は、OpenWeather Ltdが運営するオンラインサービスで、APIを介して全世界の天気データを提供しています。現在の天気、予報、短期予報、過去の天気データなど、地理的な位置に関係なく取得できます。

  1. OpenWeather にアクセスしてログイン／アカウントを作成します。

    ../_images/OWM-1.png

  2. ナビゲーションバーからAPIページに移動します。

    ../_images/OWM-2.png

  3. 現在の天気データ を見つけて、サブスクライブをクリックします。

    ../_images/OWM-3.png

  4. 現在の天気と予報コレクション の下で、適切なサービスにサブスクライブします。このプロジェクトでは、無料プランで十分です。

    ../_images/OWM-4.png

  5. APIキー ページからキーをコピーします。

    ../_images/OWM-5.png

  6. それをRaspberry Pi Pico Wの secrets.py スクリプトにコピーします。

    ../_images/4_openweather1.png

    注釈

    もしPico Wに do_connect.py および secrets.py スクリプトがない場合、 1. ネットワークへのアクセス を参照して作成してください。

    secrets = {
'ssid': 'SSID',
'password': 'PASSWORD',
'webhooks_key':'WEBHOOKS_API_KEY',
'openweather_api_key':'OPENWEATHERMAP_API_KEY'
}

4. スクリプトを実行する

  1. kepler-kit-main/iot パスの下にある 4_weather.py ファイルを開き、 現在のスクリプトを実行 ボタンをクリックするか、F5キーを押して実行します。

    ../_images/4_openweather2.png

  2. スクリプトが実行された後、I2C LCD1602にあなたの地域の時間と天気情報が表示されます。

    注釈

    コードが実行中で画面が真っ白な場合は、モジュールの背面にあるポテンショメータを回してコントラストを調整できます。

  3. このスクリプトを起動時に自動的に実行させたい場合は、それをRaspberry Pi Pico Wに main.py として保存できます。

動作原理は？

Raspberry Pi Pico Wは、 1. ネットワークへのアクセス で説明されているように、インターネットに接続する必要があります。このプロジェクトでは、そのまま使用します。

from do_connect import *
do_connect()

インターネットに接続した後、以下の数行のコードでPico Wの時刻をグリニッジ標準時に同期します。

import ntptime
while True:
   try:
      ntptime.settime()
      print('Time Set Successfully')
      break
   except OSError:
      print('Time Setting...')
      continue

LCDを初期化するには、 3.4 液晶ディスプレイ を参照して、使用方法の詳細を確認してください。

from lcd1602 import LCD
lcd=LCD()
lcd.clear()
string = 'Loading...'
lcd.message(string)

天気データ（例：気温、風速）を取得する前に、単位を選択する必要があります。この場合、単位は metric です。

# Open Weather
TEMPERATURE_UNITS = {
   "standard": "K",
   "metric": "°C",
   "imperial": "°F",
}

SPEED_UNITS = {
   "standard": "m/s",
   "metric": "m/s",
   "imperial": "mph",
}

units = "metric"

次に、この関数は openweathermap.org から天気データを取得します。 都市名、APIキー、設定された単位でURLメッセージを投稿します。 結果として、天気データが含まれる JSON ファイルを受け取ります。

def get_weather(city, api_key, units='metric', lang='en'):
   '''
   Get weather data from openweathermap.org
      city: City name, state code and country code divided by comma, Please, refer to ISO 3166 for the state codes or country codes. https://www.iso.org/obp/ui/#search
      api_key: Your unique API key (you can always find it on your openweather account page under the "API key" tab https://home.openweathermap.org/api_keys)
      unit: Units of measurement. standard, metric and imperial units are available. If you do not use the units parameter, standard units will be applied by default. More: https://openweathermap.org/current#data
      lang: You can use this parameter to get the output in your language. More: https://openweathermap.org/current#multi
   '''
   url = f"https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q={city}&appid={api_key}&units={units}&lang={lang}"
   print(url)
   res = urequests.post(url)
   return res.json()

この一連の生データを出力すると、以下に示すような情報が表示されます。

weather data example:
{
    'timezone': 28800,
    'sys': {
        'type': 2,
        'sunrise': 1659650200,
        'country': 'CN',
        'id': 2031340,
        'sunset': 1659697371
    },
    'base': 'stations',
    'main': {
        'pressure': 1008,
        'feels_like': 304.73,
        'temp_max': 301.01,
        'temp': 300.4,
        'temp_min': 299.38,
        'humidity': 91,
        'sea_level': 1008,
        'grnd_level': 1006
    },
    'visibility': 10000,
    'id': 1795565,
    'clouds': {
        'all': 96
    },
    'coord': {
        'lon': 114.0683,
        'lat': 22.5455
    },
    'name': 'Shenzhen',
    'cod': 200,
    'weather':[{
        'id': 804,
        'icon': '04d',
        'main': 'Clouds',
        'description': 'overcast clouds'
    }],
    'dt': 1659663579,
    'wind': {
        'gust': 7.06,
        'speed': 3.69,
        'deg': 146
    }
}

print_weather(weather_data) 関数を使って、これらの生データを読みやすい形式に変換して出力します。 この関数は呼び出されていませんが、 while True 内で必要に応じてこの行をコメント解除できます。

../_images/4_openweather3.png 
# シェル出力
print_weather(weather_data)

while True ループでは、最初に get_weather() 関数が呼び出され、このプロジェクトに必要な weather 、 temperature 、 humidity 情報が取得されます。

weather_data = get_weather('shenzhen', secrets['openweather_api_key'], units=units)
weather=weather_data["weather"][0]["main"]
t=weather_data["main"]["temp"]
rh=weather_data["main"]["humidity"]

現地時間を取得します。ここでは time.localtime() 関数が呼び出され、タプル（年、月、日、時間、分、秒、曜日、年日）のセットが返されます。この中から hour と minute を取り出しています。

すでにPico Wはグリニッジ標準時に同期されているため、あなたの地域のタイムゾーンを加える必要があります。

# 時間の取得（+24は西半球用）
# 負の場合は24を加える
# hours = time.localtime()[3] + int(weather_data["timezone"] / 3600) + 24  # 西半球のみ

hours = time.localtime()[3] + int(weather_data["timezone"] / 3600)
mins = time.localtime()[4]

最終的に、天気情報と時刻はLCD1602に表示されます。

lcd.clear()
time.sleep_ms(200)
string = f'{hours:02d}:{mins:02d} {weather}\n'
lcd.message(string)
string = f'{t}{TEMPERATURE_UNITS[units]} {rh}%rh'
lcd.message(string)

メインループが30秒ごとに実行されると、LCD1602は30秒ごとにリフレッシュする時計になります。