Projekt toplogrednih plinov (RAS): Spremljajte elemente za odzivanje na našem nasadu: 18 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ta projekt predlaga spremljanje temperature zraka, svetilnosti in vlažnosti ter temperature in vlažnosti gozdov. Predlaga tudi povezovanje teh ukrepov, ki so tako berljivi na spletnem mestu Actoborad.com

Na mikrokrmilnik Nucleo L432KC povežemo 4 senzorje:

- senzor svetilnosti TLS2561 podjetja Adafruit;

- Gotronicov senzor vlažnosti in temperature DHT22;

- sondo za temperaturo DS1820;

- senzor vlažnosti Grove - Senzor vlage podjetja Seeed Studio

Ukrepi se izvajajo vsakih 10 minut in so povezani v omrežje prek Breakout TD1208 podjetja Sigfox. Kot rečeno zgoraj, je ta berljiv na spletnem mestu Actoboard.com Na ta mikrokrmilnik je priključen tudi zaslon OLED 128x64, ki bo trajno prikazal zadnje opravljene ukrepe. Nazadnje, sistem je zaradi električne fotovoltaične celice 8x20 cm in baterije 1,5Ah električno neodvisen. Z Nulceom so povezani z LiPo Rider Pro by Seeed Studio. Sistem je vstavljen v 3D tiskano škatlo.

Kot lahko vidite v sinoptiki.

Koda, sestavljena v mikrokrmilniku prek os.mbed.com, se imenuje 'main.cpp'. Uporabljene knjižnice so na voljo na naslednji povezavi, kaj je naš projekt mbed:

1. korak: Mreženje

Pomemben del tega projekta je bil mrežne meritve in njihova lahko dostopnost. Senzorji vsakih 10 minut merijo različne parametre, za prenos meritev pa se uporablja modul sigfox TD1208. Rezultati so na voljo na spletnem mestu Actoboard:

Po ustvarjanju računa bluemix lahko z uporabo aplikacije Node-red grafično prikažemo rezultate.

Programiranje na Node-red za obnovitev informacij iz Actoboarda

Javna povezava za ogled rezultatov v realnem času:

Korak: Komponente

Za ta projekt je seznam glavnih uporabljenih komponent:

Mikrokrmilnik: Nucleo STM32L432KC

Zaslon: LCD zaslon

Sigfox: Sigfox modul

O senzorjih:

- Zračni senzor: DHT22 (temperatura in vlaga)

- Talni senzorji: temperatura Grove in vlaga Grove

- Senzor svetlosti: Senzor svetlobe

Napajanje:

- LIPO (kartica za prilagajanje prehrane)

- Baterija

- Fotovoltaična plošča

3. korak: Poraba

Ena najpomembnejših točk našega projekta je, da mora biti sistem energetsko avtonomen. Za to uporabljamo baterijo in sončno celico. Baterija lahko v 1 uri odda tok 1050 mA z napetostjo 3,7 V: 3, 885Wh. Sončna celica se uporablja za polnjenje baterije, oddaja napetost 5,5 V pod 360 mA in moč 2 W.

Teoretična poraba našega sistema: - temperaturni senzor DHT22: pri največ 1,5 mA in v mirovanju 0,05 mA - temperaturni senzor Grove: max 1,5 mA - svetlobni senzor: 0,5 mA - Nucleo voziček: + 100 mA - LCD zaslon: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: pošiljanje 24 mA (v tem projektu s tem modulom nič ne prejema) in v mirovanju 1,5 μA

V mirovanju je poraba zanemarljiva v primerjavi z močjo baterije. Ko sistem preneha mirovati (vsakih 10 minut), vsi senzorji opravijo meritve, na zaslonu se prikaže rezultat, modul sigfox pa te rezultate posreduje. Šteje se, da v tem času vse komponente porabijo največ: porabimo približno 158 mA vsakih 10 minut, torej 6 * 158 = 948 mA v 1 uri. Baterija lahko zdrži nekaj več kot eno uro, preden se popolnoma izprazni.

Cilj je porabiti najmanj energije, da bi čim manj napolnili baterijo. V nasprotnem primeru, če sončna celica nekaj časa ne dobi sonca, ne bi mogla napolniti baterije, ki bi se izpraznila, in naš sistem bi se izklopil.

4. korak: Oblikujte tiskano vezje

Začnimo del PCB!

Imeli smo veliko težav za korak, za katerega nismo mislili, da nam bo vzel toliko časa. Prva napaka: PCB ni shranjen na več mestih. Dejansko je bila prva realizirana tiskana vezja izbrisana, ko je imel USB nekaj težav. Zdaj vse datoteke znotraj USB niso dostopne. Nenadoma je bilo treba najti potrebno energijo za to uganko za industrializacijo našega projekta. Majhne podrobnosti, ki ostajajo pomembne, je potrebno, da so vse povezave na spodnji strani tiskanega vezja in da se vzpostavi načrt mase. Ko se najde pogum, lahko znova naredimo elektronsko shemo na ALTIUM -u, kot lahko vidite spodaj:

5. korak:

Vsebuje senzorje, kartico Nucleo, modul Sigfox in LCD zaslon.

Preklopimo na del tiskanega vezja, na njem izgubimo toliko časa, a nam je na koncu uspelo. Ko ga natisnemo, ga preizkusimo … in tu je drama. Polovica kartice NUCLEO je obrnjena. Ogledamo si lahko tudi zgornji diagram. Leva veja NUCLEO od 1 do 15 se začne od vrha, medtem ko veja desne 15 do 1 prav tako od zgoraj. Zaradi česar nič ne deluje. Treba je bilo okrevati um, tretjič ponoviti nujno tiskano vezje in biti pozoren na vse povezave. Aleluja, tiskano vezje je ustvarjeno, vidimo ga na spodnji sliki:

6. korak:

Vse je bilo popolno, zvari, ki jih je naredil gospod SamSmile, so bili neprimerljivo lepotni. Predobro, da bi bilo res? Dejansko en in edini problem:

7. korak:

Povečajte jo malo bližje:

8. korak:

To vidimo na zemljevidu na desni, na katerem PCB temelji na povezavi SDA na D7 in SCL na D8 (točno tisto, kar potrebujemo). Ko pa smo testirali s komponentami, nismo razumeli nedoslednosti prejetih informacij, in nenadoma, ko smo ponovno pogledali dokumentacijo o drugi dokumentaciji, opazimo, da na D7 in D8 ni nobene posebnosti.

Posledično naša izdelava kruha deluje zelo dobro, preden prilagodimo povezave na tiskanem vezju za enostavno usmerjanje. Ko pa na tiskanem vezju, ki ni spremenjeno, dobimo informacije kljub vsem senzorjem, razen svetlobnemu v tej različici.

9. korak: Oblikujte 3D BOX

Začnimo del oblikovanja 3D!

Tukaj razlagamo del škatle za 3D oblikovanje, da pozdravimo naš celoten sistem. Vzela si je veliko časa in razumeli boste, zakaj. Če povzamem: V svoji škatli moramo biti sposobni vsebovati tiskano vezje in vse z njim povezane komponente. Se pravi, pomislite na LCD zaslon, pa tudi na vse senzorje, tako da vsakemu od njih zagotovite prostor, da bodo lahko uporabni in učinkoviti pri meritvah. Poleg tega potrebuje tudi napajanje s svojo kartico LIPO, ki je povezana z baterijo, in fotonapetostno ploščo, ki naredi naš sistem avtonomen. Predstavljamo si prvo škatlo, ki bo vsebovala tiskano vezje, vse senzorje, zaslon in kartico LIPO, priključeno na baterijo. Očitno je treba predvideti določeno mesto za LCD zaslon, svetlobni senzor (če je skrit ali ob strani ne bo prejel prave svetlobe), za temperaturni senzor, za DHT22 je potrebno, da lahko meri vrednost blizu obrata in ne pozabite na senzor vlage v nasadu, ki mora biti v stiku z neposredno zemljo. Ne pozabimo na luknjo za povezavo antene z modulom sigfox in še eno luknjo za prehod sina fotonapetostnih plošč na zemljevid LIPO. Tu je glavno polje:

10. korak:

Potrebujemo del za namestitev fotonapetostne plošče in povezavo plošče z LIPO ploščo.

Tukaj je rezultat:

11. korak:

To čudovito škatlo moramo zapreti!

Tu je prilagojen pokrov:

12. korak:

Kot lahko vidimo, je to pokrov z zobmi, ki prihajajo v glavno škatlo za boljšo stabilnost.

Tukaj, ko ga dodamo v našo čudovito škatlo:

13. korak:

Za večjo odpornost so dodana drsna vrata, ki so vstavljena v škatlo, pa tudi v pokrov, ki strogo drži oba dela ter zagotavlja zanesljivost in varnost komponent v notranjosti.

Tu je prva različica drsnih vrat:

14. korak:

Da bi šli še dlje, smo mislili, da bomo fotonapetostni modul vključili v glavno omarico, tako da bo na isti ravni kot svetlobni senzor in njegov strateški položaj ter da bomo čutili, da je avtonomni sistem nekaj "združenega".

Tu je druga različica drsnih vrat z možnostjo izrezovanja prej predstavljenega fotonapetostnega modula:

15. korak:

Tukaj ga dodamo na našo čudovito škatlo, ki že ima svoj vrhunski pokrov:

16. korak:

Si malo izgubljen? Naj vam pokažemo, kakšno je končno stanje te čarobne škatle!

17. korak:

(Poškodba, ki je zaradi 3D tiskalnika trenutno nismo mogli natisniti, ker so me prosili za robustnost, kar sem tudi naredil, vendar moram verjeti, da imam malo preveč, pravzaprav je debelina večja od 4 mm, zato sem nisem ga mogel natisniti, ker bi vzelo veliko materiala, preveč žalostno … … Ni pa prepozno, da bi ga natisnili, če le za užitek = D

Tako lepo:

18. korak:

Hvala vam.