Smart Buoy [რეზიუმე]: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ჩვენ ყველას გვიყვარს ზღვისპირა. როგორც კოლექტივი, ჩვენ მივდივართ მას დასასვენებლად, წყლის სპორტით სარგებლობისთვის ან საარსებო წყაროსთვის. მაგრამ სანაპირო არის დინამიური ტერიტორია ტალღების წყალობით. ზღვის დონის ამაღლება იწვევს სანაპიროებზე და ძლიერ ექსტრემალურ მოვლენებს, როგორიცაა ქარიშხალი, მთლიანად ანადგურებს მათ. იმის გასაგებად, თუ როგორ გადავარჩინოთ ისინი, ჩვენ უნდა გვესმოდეს რა ძალები იწვევენ მათ ცვლილებას.

კვლევა ძვირია, მაგრამ თუ თქვენ შეძლებთ შექმნათ იაფი, ეფექტური ინსტრუმენტები, თქვენ შეძლებთ მეტი მონაცემების გენერირებას - საბოლოოდ გააუმჯობესებთ გაგებას. ეს იყო აზროვნება ჩვენი Smart Buoy პროექტის უკან. ამ რეზიუმეში, ჩვენ მოგაწვდით ჩვენს პროექტს სწრაფად და ვწყვეტთ მას დიზაინში, წარმოებაში და მონაცემების პრეზენტაციაში. ოჰ ბუი, შენ შეგიყვარდება ეს..!

მარაგები

Smart Buoy– ს სრული ასაშენებლად, გჭირდებათ ბევრი პერსონალი. ჩვენ გვექნება კონკრეტული მასალების გაყოფა მშენებლობის თითოეული ეტაპისთვის შესაბამის გაკვეთილში, მაგრამ აქ არის სრული სია:

• არდუინო ნანო - ამაზონი
• ჟოლო პი ნულოვანი - ამაზონი
• ბატარეა (18650) - ამაზონი
• მზის პანელები - ამაზონი
• ბლოკირების დიოდები - ამაზონი
• დატენვის კონტროლერი - ამაზონი
• მამლის გამაძლიერებელი - ამაზონი
• GPS მოდული - ამაზონი
• GY -86 (ამაჩქარებელი, გიროსკოპი, ბარომეტრი, კომპასი) - ამაზონი
• წყლის ტემპერატურის სენსორი - ამაზონი
• დენის მონიტორის მოდული - ამაზონი
• რეალურ დროში საათის მოდული - ამაზონი
• რადიო მოდულები - ამაზონი
• i^2c მულტიპლექსერის მოდული - ამაზონი
• 3D პრინტერი - ამაზონი
• PETG ძაფები - ამაზონი
• ეპოქსია - ამაზონი
• პრაიმერის სპრეი საღებავი - ამაზონი
• თოკი - ამაზონი
• მცურავი - ამაზონი
• წებო - ამაზონი

გამოყენებული ყველა კოდი შეგიძლიათ იხილოთ

ნაბიჯი 1: რას აკეთებს ის?

Smart Buoy– ის ბორტზე არსებული სენსორები საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ: ტალღის სიმაღლე, ტალღის პერიოდი, ტალღის სიმძლავრე, წყლის ტემპერატურა, ჰაერის ტემპერატურა, ჰაერის წნევა, ძაბვა, მიმდინარე გამოყენება და GPS მდებარეობა.

იდეალურ სამყაროში მას ასევე ექნებოდა გაზომილი ტალღის მიმართულება. Buoy– ს მიერ განხორციელებული გაზომვების საფუძველზე, ჩვენ საკმაოდ ახლოს ვიყავით გამოსავლის პოვნასთან, რაც ტალღის მიმართულების გამოთვლის საშუალებას მოგვცემდა. თუმცა, ეს საკმაოდ რთული აღმოჩნდა და ეს არის მასიური პრობლემა რეალურ კვლევით საზოგადოებაში. თუ არსებობს ვინმე, ვინც დაგვეხმარება და შემოგვთავაზებს ტალღის მიმართულების გაზომვის ეფექტურ გზას, გთხოვთ შეგვატყობინოთ - ჩვენ გვსურს გავიგოთ, როგორ შევძლოთ მისი მუშაობა! ყველა მონაცემი, რომელსაც Buoy აგროვებს, რადიოთი იგზავნება საბაზო სადგურზე, რომელიც არის Raspberry Pi. ჩვენ შევქმენით დაფა, რომლითაც ისინი გამოჩნდება Vue JS– ის გამოყენებით.

ნაბიჯი 2: აშენება - ბუიოს გარსაცმები

ეს ბუიბი ალბათ ყველაზე რთული რამ იყო, რაც აქამდე დავბეჭდეთ. იმდენი რამ იყო გასათვალისწინებელი, როგორც ეს იყო ზღვაში, ელემენტებისა და ბევრი მზის ზემოქმედების ქვეშ. ამაზე მეტს ვისაუბრებთ მოგვიანებით Smart Buoy სერიებში.

მოკლედ: ჩვენ დავბეჭდეთ ახლო ღრუ სფერო ორ ნაწილად. ზედა ნახევარს აქვს სლოტები მზის პანელებისთვის და რადიოსაჰაერო ხვრელის გასავლელად. ქვედა ნახევარში არის ხვრელი ტემპერატურის სენსორის გასავლელად და სახელური თოკზე შესაკრავად.

ბუიოს დაბეჭდვის შემდეგ PETG ძაფის გამოყენებით, ჩვენ გავხეხეთ იგი, სპრეით შევღებეთ შემავსებლის პრაიმერით და შემდეგ ჩავიცვით ეპოქსიდის რამოდენიმე ფენა.

მას შემდეგ, რაც ჭურვის მომზადება დასრულდა, ჩვენ ჩავდეთ ყველა ელექტრონიკა შიგნით და შემდეგ დალუქეთ წყლის ტემპერატურის სენსორი, რადიოსაჰაერო და მზის პანელები წებოს იარაღის გამოყენებით. დაბოლოს, ჩვენ დავხურეთ ორი ნახევარი StixAll წებოთი/წებოთი (სუპერ თვითმფრინავის წებო).

შემდეგ ჩვენ ვიმედოვნეთ, რომ ის წყალგაუმტარი იყო …

ნაბიჯი 3: აშენება - Buoy Electronics

Buoy– ს აქვს ბევრი სენსორი ბორტზე და ჩვენ მათ დეტალურად მივდივართ შესაბამის სახელმძღვანელოში. რადგან ეს არის შეჯამება, ჩვენ შევეცდებით შევინარჩუნოთ ეს ინფორმაციული, მაგრამ მოკლედ!

Buoy იკვებება 18650 ბატარეით, რომელიც იტენება ოთხი, 5V მზის პანელებით. თუმცა, მხოლოდ რეალურ დროში საათი მუდმივად იკვებება. Buoy იყენებს რეალურ დროში საათის გამომავალ პინს, რომ გააკონტროლოს ტრანზისტორი, რომელიც საშუალებას აძლევს ძალას შევიდეს დანარჩენ სისტემაში. როდესაც სისტემა ჩართულია, ის იწყებს გაზომვების მიღებას სენსორებიდან - ძაბვის მნიშვნელობის ჩათვლით დენის მონიტორის მოდულიდან. დენის მონიტორის მოდულის მიერ მოცემული მნიშვნელობა განსაზღვრავს რამდენი ხანი სძინავს სისტემას კითხვების შემდეგი ნაკრების მიღებამდე. ამ დროს განგაშია დაყენებული, შემდეგ სისტემა თავისით გამორთულია!

სისტემა თავისთავად არის მრავალი სენსორი და რადიო მოდული, რომელიც დაკავშირებულია არდუინოსთან. GY-86 მოდული, RealTimeClock (RTC), Power Monitor მოდული და I2C მულტიპლექსერი ყველა Arduino– სთან კომუნიკაციაა I2C– ის გამოყენებით. ჩვენ გვჭირდებოდა I2C მულტიპლექსერი, რადგან GY-86 და RTC მოდული, რომელსაც ჩვენ ვიყენებდით, ერთი და იგივე მისამართი აქვს. მულტიპლექსერის მოდული საშუალებას გაძლევთ დაუკავშირდეთ ზედმეტი პრობლემების გარეშე, თუმცა ეს შეიძლება იყოს ზედმეტი.

რადიო მოდული კომუნიკაციას ახდენს SPI საშუალებით.

თავდაპირველად, ჩვენ გვქონდა SD ბარათის მოდულიც, მაგრამ მან იმდენი თავის ტკივილი გამოიწვია SD ბიბლიოთეკის ზომის გამო, რომ გადავწყვიტეთ მისი გაუქმება.

გადახედე კოდს. სავარაუდოა, რომ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა - ალბათ ასევე დიდი ეჭვები - და ჩვენ სიამოვნებით მოვისმენთ მათ. სიღრმისეული გაკვეთილები შეიცავს კოდის განმარტებებს, ასე რომ ვიმედოვნებთ, რომ ისინი უფრო ნათელს გახდიან!

ჩვენ შევეცადეთ ლოგიკურად გამოვყოთ კოდის ფაილები და გამოვიყენოთ ძირითადი ფაილი მათ შესატანად, რაც, როგორც ჩანს, საკმაოდ კარგად მუშაობდა.

ნაბიჯი 4: აშენება - საბაზო სადგურის ელექტრონიკა

საბაზო სადგური დამზადებულია Raspberry Pi Zero– ს გამოყენებით რადიოს მოდულით. ჩვენ მივიღეთ გარსაცმები https://www.thingiverse.com/thing:1595429. მშვენიერი ხარ, დიდი მადლობა!

მას შემდეგ რაც კოდს გაუშვებთ Arduino– ზე, Raspberry Pi– ზე გაზომვების მიღება საკმაოდ მარტივია listen_to_radio.py კოდის გაშვებით.

ნაბიჯი 5: დაფა

იმის ჩვენება, თუ როგორ შევქმენით მთელი ტირე, ცოტა ოდისეა იქნებოდა, რადგან ეს იყო საკმაოდ გრძელი და რთული პროექტი. თუ ვინმეს სურს იცოდეს როგორ გავაკეთეთ ეს, გვაცნობეთ - T3ch Flicks– ის რეზიდენტ ვებ დეველოპერს სიამოვნებით გაუკეთებდა ამ თემაზე გაკვეთილს!

მას შემდეგ რაც ამ ფაილებს Raspberry Pi- ზე გადაიტანთ, თქვენ უნდა შეძლოთ სერვერის გაშვება და მონაცემების შემდგომი დაფის ნახვა. განვითარების მიზეზების გამო და იმის დანახვა, თუ როგორ იქნებოდა ტირე კარგი, რეგულარული მონაცემებით, ჩვენ დავამატეთ ყალბი მონაცემთა გენერატორი სერვერზე. გაუშვით, თუ გსურთ ნახოთ როგორ გამოიყურება, როდესაც მეტი მონაცემები გაქვთ. ჩვენ ასევე ამას დეტალურად განვმარტავთ მოგვიანებით გაკვეთილში.

(გახსოვდეთ, რომ თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ყველა კოდი

ნაბიჯი 6: ვერსია 2? - პრობლემები

ეს პროექტი აბსოლუტურად არ არის სრულყოფილი - ჩვენ გვსურს უფრო მეტად ვიფიქროთ, როგორც პროტოტიპი/კონცეფციის მტკიცებულება. მიუხედავად იმისა, რომ პროტოტიპი მუშაობს ფუნდამენტურ დონეზე: ის მიცურავს, იღებს გაზომვებს და შეუძლია მათი გადაცემა, ბევრი რამ ვისწავლეთ და შეიცვლება მეორე ვერსიისთვის:

1. ჩვენი ყველაზე დიდი პრობლემა იყო ის, რომ ვერ შევძელით Buoy- ს კოდის შეცვლა დახურვის შემდეგ. ეს მართლაც ცოტა შეუმჩნეველი იყო და მისი გადაჭრა ძალიან ეფექტური იქნებოდა USB პორტით, რომელიც დაფარული იყო რეზინის ბეჭდით. თუმცა, ეს დამატებით დამატებით სირთულეს შემატებდა 3D ბეჭდვის წყალგაუმტარი პროცესს!
2. ჩვენ მიერ გამოყენებული ალგორითმები შორს იყო სრულყოფილებისგან. ტალღის თვისებების განსაზღვრის ჩვენი მეთოდები საკმაოდ უხეში იყო და ჩვენ დავხარჯეთ ბევრი დრო მათემატიკაში, მაგნიტომეტრის, ამაჩქარებლისა და გიროსკოპის სენსორული მონაცემების შესაერთებლად. თუ ვინმეს ესმის ეს და მზად არის დაეხმაროს, ჩვენ ვფიქრობთ, რომ ჩვენ შეგვეძლო ეს გაზომვები უფრო ზუსტი გაგვეკეთებინა.
3. ზოგიერთი სენსორი ცოტა უცნაურად იქცეოდა. წყლის ტემპერატურის სენსორი იყო ის, რაც გამოირჩეოდა განსაკუთრებულად მოუხერხებელი - თითქმის 10 გრადუსით რეალური ტემპერატურისგან ზოგჯერ. ამის მიზეზი შეიძლება იყოს უბრალოდ ცუდი სენსორი, ან რაღაც აცხელებდა…

ნაბიჯი 7: ვერსია 2? - გაუმჯობესებები

Arduino კარგი იყო, მაგრამ როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ჩვენ მოგვიწია SD ბარათის მოდულის ამოღება (რომელიც უნდა ყოფილიყო მონაცემთა სარეზერვო საშუალება, თუ რადიო შეტყობინებებს არ შეეძლო გაგზავნა) მეხსიერების პრობლემების გამო. ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ ის უფრო მძლავრი მიკროკონტროლერივით, როგორიცაა Arduino Mega ან Teensy ან უბრალოდ სხვა Raspberry Pi ნული გამოვიყენოთ. თუმცა, ეს გაზრდიდა ღირებულებას და ენერგიის მოხმარებას.

რადიოს მოდულს, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ, აქვს შეზღუდული მანძილი რამდენიმე კილომეტრით, პირდაპირი ხედვის ხაზით. თუმცა, ჰიპოთეტურ სამყაროში, სადაც ჩვენ შევძელით კუნძულის გარშემო (ძალიან) ბევრი ბუიის განთავსება, ჩვენ შეგვეძლო შევქმნათ ასეთი ქსელის ქსელი. ამდენი შესაძლებლობა არსებობს მონაცემების გრძელვადიანი გადაცემისათვის, მათ შორის ლორა, გრმ. თუ ჩვენ შეგვეძლო გამოგვეყენებინა რომელიმე მათგანი, ალბათ შესაძლებელი იქნებოდა ქსელის გარშემო კუნძულის გარშემო!

ნაბიჯი 8: ჩვენი ჭკვიანი ქვაბის გამოყენება კვლევისთვის

ჩვენ ავაშენეთ და გავუშვით ბუიი გრენადაში, პატარა კუნძული სამხრეთ კარიბის ზღვის აუზში. სანამ ჩვენ იქ ვიყავით, გვქონდა საუბარი გრენადიის მთავრობასთან, რომელმაც თქვა, რომ ჩვენ მიერ შექმნილი ჭკვიანი ბუიკი დაგვეხმარება ოკეანის მახასიათებლების რაოდენობრივი გაზომვის უზრუნველსაყოფად. ავტომატური გაზომვები გამორიცხავს ადამიანურ ძალისხმევას და ადამიანურ შეცდომებს და უზრუნველყოფს კონტექსტს ცვალებადი სანაპიროების გასაგებად. მთავრობამ ასევე ივარაუდა, რომ ქარის გაზომვები ასევე სასარგებლო იქნება მათი მიზნებისათვის. წარმოდგენა არ გვაქვს როგორ მოვახერხებთ მის მართვას, ასე რომ თუ ვინმეს რაიმე იდეა აქვს…

მნიშვნელოვანი გაფრთხილება ის არის, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ეს მართლაც ამაღელვებელი დროა სანაპიროების კვლევისთვის, განსაკუთრებით ტექნიკის ჩათვლით, ჯერ კიდევ დიდი გზაა გასავლელი, სანამ ის სრულად იქნება მიღებული.

გმადლობთ, რომ წაიკითხეთ Smart Buoy სერიის შემაჯამებელი ბლოგის პოსტი. თუ ეს უკვე არ გაქვთ, გთხოვთ გადახედოთ ჩვენს YouTube– ს შემაჯამებელ ვიდეოს.

დარეგისტრირდით ჩვენს საფოსტო სიაში!

ნაწილი 1: ტალღისა და ტემპერატურის გაზომვა

ნაწილი 2: GPS NRF24 რადიო და SD ბარათი

ნაწილი 3: სიმძლავრის დაგეგმვა ფლოტზე

ნაწილი 4: ბუიოს განლაგება