IlluMOONation - pametni model osvetlitve: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ste kdaj pogledali v nočno nebo in niste videli zvezd?

Milijoni otrok po vsem svetu nikoli ne bodo doživeli Mlečne poti, kjer živijo, zaradi povečane in razširjene uporabe umetne svetlobe ponoči, ki ne le poslabša naš pogled na vesolje, ampak negativno vpliva na naše okolje, varnost, porabo energije in zdravje.

Tri milijarde let je življenje na Zemlji obstajalo v ritmu svetlobe in teme, ki je nastalo izključno z osvetlitvijo Sonca, Lune in zvezd. Zdaj umetne luči obvladajo temo in naša mesta ponoči svetijo, motijo naravni vzorec dan-noč in spreminjajo občutljivo ravnovesje našega okolja. Ena vrsta, ki ji ta pojav še posebej škodi, so morske želve.

Ko se rodijo morske želve, gledajo na Luno kot vir svetlobe, ki jih vodi zaradi varnosti do oceana. Toda v teh dneh so ulične luči ob plažah postale tako svetle, da jim želve pogosto sledijo na ulice in umrejo zaradi dehidracije, plenilcev ali pa jih povozijo vozila na cesti. Te žareče luči poškodujejo tudi druge nočne živali, čeprav ne v enaki meri kot želve. Povečana uporaba teh svetlečih luči ponoči lahko povzroči, da se oddaljijo od običajnega cirkadianega ritma in izničijo njihovo biološko funkcijo, včasih celo do smrti.

Pri ljudeh modra svetloba vpliva na raven melatonina, kar vodi v manj spanja in posledično številne druge težave. Raziskave kažejo, da lahko umetna svetloba ponoči poveča tveganje za debelost, depresijo, motnje spanja, sladkorno bolezen, rak dojke in drugo.

Če ste do sedaj prebrali, se morda sprašujete, kaj lahko storimo, da vam pomagamo? No, če ugasnete luči, ko niso potrebne, in spremenite barvo luči v rdečo in rumeno, je dober začetek. Vendar pa potrebujemo sistem, ki ga je mogoče uvesti v mestih po vsem svetu, da bi resnično vplival in obrnil uničujoče dajatve, ki jih je svetlobno onesnaženje povzročilo na naši Zemlji.

Tu v podjetju SEAside Lighting Co. smo prišli do popolne rešitve. Predstavljamo vam: illuMOONation -naš lasten pametni sistem razsvetljave, sestavljen iz okolju prijaznih uličnih svetilk z osnovnimi senzorji in LED. illuMOONation ni le predmetno aktiviran in okolju nadzorovan, ampak tudi nekaj, kar lahko naredite doma! Zanimivo? No, preberite, če želite izvedeti, kako ustvariti lastno različico tega modela pametne razsvetljave … in morda nekega dne postati resničnost v polnem obsegu!

Ključne funkcije:

• Premikajoče se luči - ultrazvočni senzor zazna, kje se nahaja predmet, in prižge ustrezno svetlobo, ostale pa ostanejo izklopljene
• Enostransko-na strani oceana in usmerjeno stran od plaže, tako da živali, ki pridejo na obalo ponoči, ne motijo bleščanja, hkrati pa še vedno zagotavljajo celovito pokritost vozil in pešcev
• Luči z rdečimi toni - nočne živali imajo izboljšane sposobnosti opazovanja krajših valovnih dolžin, zato toplejši toni ne vplivajo nanje tako zelo, tudi bolje za ljudi zaradi škodljivih vplivov modre svetlobe ponoči, ki so omenjeni zgoraj
• Odsevna zaščita in kot navzdol - svetloba se usmerja z uporabo odsevnega materiala v zaščitnem modulu in je nagnjena navzdol, tako da pokriva večje območje brez povečanja razpršitve svetlobe
• Svetlobni/temni način - Luči in senzorji, ki niso potrebni, so onemogočeni, ko je svetlo za varčevanje z energijo
• Vremensko odziven - Odčita temperaturo in vlažnost ter zmanjša intenzivnost, ko je nagnjen k večjemu razpršitvi svetlobe
• Okolju prijazen - pameten energetski sistem, ki uporablja solarno ploščo za polnjenje baterije s hitro dostopno sončno svetlobo, da se zmanjša dodajanje fosilnih goriv v ozračje
• Osrednji zaslon - OLED zaslon prikazuje vrednosti senzorjev in način osvetlitve, bolj dostopen splošnim uporabnikom in skrbnikom
• Zapisovanje podatkov - Podatki senzorja so shranjeni na kartici SD, zato jih je mogoče analizirati za nadaljnjo izboljšavo modela in umerjanje v okolje

Zaloge

Struktura -

• 2 11 "x 14" penaste plošče
• 2 palčki za popsicle
• 6 "x 6" kvadrat aluminijaste folije
• 3 čistila za zelene cevi
• 1 palica za moznike (premer 1/2 ")
• 3 široke slamice
• Pesek
• Rumeni, zeleni, modri, rjavi in črni gradbeni papir

Elektronika -

• 3 RGB LED diode
• Ultrazvočni senzor
• Senzor temperature/vlažnosti DHT
• Foto upor (komplet Snap Circuits ali iz Arduino Kit)
• Mini solarna plošča
• Mini OLED zaslon
• Bralnik kartic Micro SD
• Micro SD kartica
• 2 Arduino
• 2 priključka za napajanje z enosmernim tokom do 9 voltov
• 2 9 -voltne baterije
• Ogledna plošča
• 100 kOhm upor
• 6 100 ohmskih uporov
• Diodni usmernik
• Arduino IDE (nameščen za zagon kode)
• Aligatorske žice za spone na moške, moške na ženske in moške na moške

(Kliknite TUKAJ in kupite Arduino UNO Starter Kit s senzorji, žicami itd.)

Oprema -

• Pištola za vroče lepilo
• X-Acto nož
• Škarje
• Lepilo
• Tekoče lepilo
• Čopič
• Rezalniki žice

1. korak: Zgradite okolje

1. Vzemite penaste plošče in jih z vročim lepilom skupaj z daljšimi stranicami poravnajte, da ustvarite večjo podlago za vaš model.
2. Palice lomljenice prepolovite in jih z vročim lepilom enakomerno razporedite in pravokotno vzdolž črte, kjer se srečata dve deski. To naj bi okrepilo sklep.
3. Palico moznikov označite na 4 2-palčne kose in jih razrežite z nožem X-Acto.
4. Približno 1,5”od robov naredite luknje v 4 vogalih plošče in vroče prilepite kose moznikov. Prepričajte se, da so mozniki pravokotni na desko iz vseh kotov.
5. Obrnite desko in preverite, ali je ravna (naj bo kot mini miza). Izrežite koščke gradbenega papirja, da oblikujete cesto, travo, pločnik in pregrada.
6. Te koščke z lepilno palico prilepite na ploščo, da prikažete okolje za svetlobni sistem.
7. S čopičem razmažite tekoče lepilo na prazno stran plošče. Preden se posuši, dodajte pesek in enakomerno vtrite v lepilo, dokler se ne lepi. Nato z modrim papirjem simulirajte vodo na tej "plaži".
8. Čistilnike cevi zvijte v obliki 2 morskih želv, da predstavljajo živali, ki živijo v ciljnem okolju.

Korak: Dodajte luči

1. Slamice prepolovite, da oblikujete drogove za luči.
2. Skozi desko v razdelilniku, ki poteka med plažo in pločnikom, naredite 3 enakomerno razporejene luknje. Preverite, ali slamica ustreza, če ne, ali jih naredite večje.
3. Aluminijasto folijo z lepilno palico prilepite na kos črnega gradbenega papirja enake velikosti. Priloženo predlogo trikrat prečrtajte na papirju in izrežite oblike, ki tvorijo zaščito za svetlobo.
4. Na sredini vsakega oklopa naredite luknjo za LED. Začnite z majhnimi in se povečujejte le v majhnih korakih, dokler se LED ne prilega, vendar ne pade skozi.
5. Zložite štiri strani zaščite (s folijo navzgor). Z majhnimi trakovi povežite stranice in naredite 3D.
6. Svetlobni del LED upognite navzdol, tako da tvorijo kot 60 °, ko so vodili navpični.
7. Na ustrezne kable pritrdite 3 žice moški-ženski: črna za ozemljitev, zelena za zeleno vrednost in rdeča za rdečo vrednost. Modri zatič za ta projekt ni uporabljen. Žice napeljite skozi slamnate svetilke.
8. Vroče lepite zaščito na vsako LED od zadaj, pri tem pazite, da se ne dotaknete neposredno komponent ali kovinskih vodnikov.
9. Žice in spodnji del slamic potisnite skozi luknje na plošči. Z vročim lepilom pritrdite palice pravokotno na podlago iz vseh smeri.

3. korak: Dodajte senzorje

1. Odrežite režo za ultrazvočni senzor na koncu ceste, približno 0,5 palca od roba plošče. Senzor potisnite navznoter, tako da je pravokoten na podlago s stranskega pogleda in ga pritrdite z vročim lepilom. To je izredno pomembno, da so odčitki točni in se signali odbijajo od predmeta, ne od plošče.
2. V kotu na nasprotni strani ceste izrežite luknje, da se prilegajo zatičema OLED in DHT. Spet zavarujte z vročim lepilom, ne da bi ogrozili katero koli električno komponento.
3. Uporabite trak, da pritrdite fotorezistor na pregrado in pred prvo svetlobo. Ta modul Photoresistor je darilo, ki ga je Elenco, ustvarjalec Snap Circuits, priskrbel kot donacijo programu.
4. Nazadnje, senzorje priključite na Arduino z uporabo mize in priloženih shem vezja. 2 Arduina povežite skupaj in vezje za kartico SD imejte samo na drugem Arduinu, ki je znan kot "zaposleni". Drugi, z vsemi senzorji, je "šef".

4. korak: Dodajte kodo

1. Preden nadaljujete, se pomaknite po diagramih poteka, da razumete načela podane kode in kako deluje v modelu.
2. Namestite programsko opremo Arduino IDE v računalnik. Prenesite kodo iz priložene mape Google Drive. Namestite in vključite knjižnice SPI, Wire in DHT, Adafruit_GFX in Adafruit_SSD1306 iz Upravitelja knjižnic, če to zahteva prevajalnik.
3. Po potrebi spremenite številke pin, da se ujemajo z vašim vezjem. Ta korak zanemarite, če ste uporabili iste zatiče kot priložene sheme vezij.

5. korak: Preizkusite model

1. Naložite ustrezno kodo v vsak Arduino in se za napajanje povežite z akumulatorji.
2. Program zaženite toliko časa, kolikor je potrebno za zbiranje podatkov, prepis kartice SD se bo samodejno zagnal.

V priponki so podatki, ki smo jih zbrali z notranjim preskušanjem našega modela. Na žalost ga zaradi vremenskih razmer in varnostnih vprašanj nismo mogli preizkusiti na prostem, vendar še vedno ponuja dokaz koncepta in informacije o preskusnem okolju.

V celotnem preskusnem obdobju sta bila odčitavanja temperature in vlažnosti relativno enaka zaradi notranje ureditve stanja v preskusnem okolju (hiša). Obstaja nekaj občasnih konic, vendar te verjetno pomenijo napake glede na njihovo redkost in pomanjkanje korelacije. Razdalja se prav tako ne spreminja zunaj roba napake, ker v okolju ni bilo pravih avtomobilov ljudi. Če pa bi bil to celovit model, bi bila razdalja verjetno najbolj spremenljiv dejavnik zaradi nenehno spreminjajočih se ravni aktivnosti na tem območju in pomanjkanja predvidljivosti teh vzorcev. Ker pa je bil model postavljen blizu okna, se vrednosti fotorezistorjev močno spreminjajo. Ko se model prvič zažene ponoči, berejo v območju pod 50. Ko pa sonce vzide in osvetlitev okolice postane svetlejša, se temu ustrezno povečajo tudi vrednosti foto -uporov. Po tem se graf spet spusti, ko so žaluzije zaprte v preskusnem območju, vendar se ob vklopu umetne osvetlitve prostora posnamejo nazaj. Skratka, na podlagi teh zbranih podatkov je jasno dokazano, da naš model dejansko natančno poroča o podatkih o svoji okolici in da se te informacije lahko uporabijo za spreminjanje nastavitev sistema tako, da odražajo razmere v katerih je in prispevajo k zmanjšanju svetlobnega onesnaženja, saj celoto.

6. korak: Odpravljanje težav

Se nič ne dogaja? Poskusite odpraviti težavo s temi koraki:

Preden začneš -

• Prepričajte se, da se koda sestavi in pravilno naloži v oba Arduinosa. Če prevajalnik prikaže sporočilo o napaki, ga spremenite glede na to, kaj piše. Nekatere pogoste težave so napačne/pomanjkanje knjižnic, manjkajoča podpičja ali napačna vrata, izbrana za povezavo USB.
• Preverite ožičenje in napolnjenost baterije. Prepričajte se, da so napajalne in ozemljene tirnice na plošči povezane z Arduinom.

Se luči ne prižigajo? -

• Prepričajte se, da na OLED -u piše "Temni način aktiviran". Pametni sistem onemogoči LED v "svetlobnem načinu", da prihrani energijo in prepreči nepotrebno uporabo.
• Preverite, ali so vaše LED diode izgorele s preprosto kodo, da jih vklopite in izklopite. Pri testiranju ne pozabite vključiti upora.

OLED se ne vklopi? -

• Priključite "zaposleni" Arduino na računalnik in odprite serijski monitor, da se prepričate, da se vrednosti berejo.
• Poskusite izbrisati obstoječo datoteko na kartici SD in znova zagnati kodo.

SD kartica ne bere podatkov? -

• Prepričajte se, da je kartica SD pravilno vstavljena v čitalnik.
• Prepričajte se, da je na voljo dovolj prostora za shranjevanje podatkov na kartici.

Še kaj? -

Pišite nam in pomagali bomo rešiti težavo

7. korak: Zaključek

Na splošno je illuMOONation idealna celovita svetlobna rešitev za razsvetljavo ob obali po vsem svetu. Njegove edinstvene lastnosti še nikoli niso bile vidne na trgu razsvetljave, vpliv, ki ga ima na zmanjšanje svetlobnega onesnaževanja, hkrati pa je okolju prijazen in koristen tako za ljudi kot za živalske vrste, je neprekosljiv. Vemo pa, da illuMOONation ni popoln. Zaradi omejenega časovnega okvira in materialov, predvidenih za projekt, nam ni uspelo izdelati celovitega modela in ga preizkusiti v resničnem zunanjem okolju. Toda z VAŠO pomočjo lahko osvetlitev dvignemo na naslednjo stopnjo in jo vgradimo v vsakdanje življenje, za boljši svet vsega življenja na Zemlji.

Načrti za prihodnost -

Naslednji koraki pri tem projektu bi bili dodajanje dodatnih komponent in njihovo programiranje tako, da ustrezajo okolju. Na primer, koristno bi bilo vključiti bolj občutljive senzorje za razlikovanje med živalskimi dejavnostmi in dejavnostmi vozil/ljudi, saj ni treba prižgati luči za mimoidoče živali. Poleg tega nameravamo imeti IR oddajnik in sprejemnik na vsakem svetlobnem mestu, ki tvori "nevidno steno" spredaj na plaži. "Stena" bi se aktivirala le ponoči med sezono razmnoževanja želv in bi zvonila z nežnim brenčaljem, ko bi nekdo prestopil na območje plaže. To je še en opomnik, da morate biti pozorni na domače prosto živeče živali in preprečiti, da bi jih še več poškodovali. Prav tako bi radi izvedli solarni sistem, če bi dobili ustrezne materiale, saj je energetska učinkovitost še en pomemben dejavnik pri zmanjševanju antropogenega učinka na današnji svet. Prav tako bi radi sodelovali z drugimi ekipami in združili naše zamisli, da bi ustvarili eno rešitev, ki rešuje številne težave glede svetlobnega onesnaženja in je resnično rešitev za razsvetljavo all-inclusive.

Izzivi in dosežki -

Dokončanje Astronaučne delavnice, ne da bi dejansko prišel v Adler, je bila sprememba, ki je nihče ni mogel predvideti. Sodelovanje pri inženirskem projektu prek programa Zoom je bilo še posebej težko, ker ne vidimo, kaj vsaka oseba počne v svojem domu, zato je težko odpraviti in odpraviti težave, ko se pojavijo. Vendar smo uporabili določene mehanizme, s katerimi smo zagotovili, da bomo sledili svojemu načrtu, in vsi se bodo vedno zavedali, kaj vsaka oseba počne. Eden od vrhuncev je bila naša preglednica za sledenje projektom, kjer smo opisali vsako od nalog, njihov opis, status, kdo jih bo dokončal in celoten napredek projekta. To nam je omogočilo učinkovitejše sodelovanje, saj smo se lahko medsebojno preverjali in po potrebi pomagali ter razvili komunikacijske sposobnosti, ki bodo bistvene, zlasti v teh prihajajočih mesecih.

Zahvala -

Velik vzklik našemu neverjetnemu inštruktorju Jesusu Garcii, ki nas je naučil uporabljati vse različne komponente in nam omogočil sodelovanje v tem programu, tudi v oddaljenem okolju. Poleg tega se najlepše zahvaljujem Gezi Gyuku, Chrisu Breskyju in Ken Walczaku za vso vašo pomoč. Vaš vpogled je resnično okrepil naše sposobnosti, ki presegajo le obseg naših projektov, zato bomo v prihodnje s seboj nosili lekcije, ki smo se jih naučili. Prav tako bi se radi iskreno zahvalili Kelly Borden in vsem v Adlerjevem planetariju, ki so leto za letom gostili ta program in strastnim najstnikom, kot smo mi, omogočili, da se ukvarjajo s področjem STEM in astronomijo v našem domačem kraju. In nenazadnje, hvala vsakemu od naših vrstnikov ASW, da ste tako zabavna, prijazna in podpirajoča skupina. Zadnji trije tedni medsebojnega spoznavanja in prijateljstva so bili drugačni od vsega, kar smo si lahko predstavljali, in to je bila izkušnja, ki bo trajala vse življenje.

ZIP datoteka -

Kliknite TUKAJ za dostop do vseh materialov, ki jih potrebujete za izdelavo modela illuMOONation doma!