სათბურის პროექტი (RAS): მონიტორინგი ჩვენს პლანტაციაში რეაქციის ელემენტებზე: 18 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს პროექტი გვთავაზობს ჰაერის ტემპერატურის, სიკაშკაშის და ტენიანობის მონიტორინგს, ასევე გროვის ტემპერატურასა და ტენიანობას. ის ასევე გვთავაზობს ამ ზომების ქსელში ჩართვას, რომელიც ასე იკითხება ვებგვერდზე Actoborad.com

ამისათვის ჩვენ ვუკავშირდებით 4 სენსორს Nucleo მიკროკონტროლერს L432KC:

- სინათლის სენსორი TLS2561 ადაფრუტის მიერ;

ტენიანობის და ტემპერატურის სენსორი DHT22 Gotronic;

- ტემპერატურის ზონდი DS1820;

- ტენიანობის სენსორი Grove - ტენიანობის სენსორი Seeed Studio– ს მიერ

ღონისძიებები ტარდება ყოველ 10 წუთში და არის ქსელში Breakf TD1208 Sigfox– ის საშუალებით. როგორც ზემოთ ითქვა, ეს იკითხება ვებგვერდზე Actoboard.com. ამ მიკროკონტროლერზე ასევე არის ჩართული OLED ეკრანი 128x64 ეკრანი, რომელიც სამუდამოდ აჩვენებს ბოლო გაკეთებულ ღონისძიებებს. დაბოლოს, სისტემა ელექტროენერგიით არის თვითკმარი 8x20 სმ ფოტოელექტრული ელემენტისა და 1.5Ah ბატარეის წყალობით. ისინი Nulceo– ს უკავშირდება LiPo Rider Pro– ს მიერ Seeed Studio– ს მიერ. სისტემა მოთავსებულია 3D დაბეჭდილ ყუთში.

როგორც ხედავთ სინოპტიკაში.

მიკროკონტროლერში შედგენილი კოდი os.mbed.com– ის სახელით არის დასახელებული „main.cpp“. გამოყენებული ბიბლიოთეკები ხელმისაწვდომია შემდეგ ბმულზე, რა არის ჩვენი პროექტი mbed:

ნაბიჯი 1: ქსელის შექმნა

ამ პროექტის მნიშვნელოვანი ნაწილი იყო გაზომვების ქსელირება და მათი ადვილად ხელმისაწვდომობა. ყოველ 10 წუთში, სენსორები ზომავს სხვადასხვა პარამეტრებს და sigfox TD1208 მოდული გამოიყენება მისი გაზომვების გადასაცემად. შედეგები ხელმისაწვდომია Actoboard ვებსაიტზე:

Bluemix ანგარიშის შექმნის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ Node-red პროგრამა ჩვენი შედეგების გრაფიკულად გამოსახვისთვის.

პროგრამირება Node-red– ზე Actoboard– დან ინფორმაციის აღსადგენად

საჯარო ბმული შედეგების რეალურ დროში სანახავად:

ნაბიჯი 2: კომპონენტები

ამ პროექტისთვის აქ მოცემულია ძირითადი კომპონენტების სია:

მიკროკონტროლერი: Nucleo STM32L432KC

ჩვენება: LCD ეკრანი

Sigfox: Sigfox მოდული

სენსორების შესახებ:

- ჰაერის სენსორი: DHT22 (ტემპერატურა და ტენიანობა)

- იატაკის სენსორები: გროვის ტემპერატურა და გროვის ტენიანობა

- სიკაშკაშის სენსორი: სინათლის სენსორი

Ენერგიის წყარო:

- LIPO (კვების ადაპტატორის ბარათი)

- ბატარეა

- ფოტოელექტრული პანელი

ნაბიჯი 3: მოხმარება

ჩვენი პროექტის ერთ -ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პუნქტია ის, რომ სისტემა უნდა იყოს ავტონომიური ენერგიით. ამისათვის ჩვენ ვიყენებთ ბატარეას და მზის უჯრედს. ბატარეას შეუძლია 1050 mA დენის მიწოდება 1 საათში ძაბვით 3.7 V: 3, 885Wh. მზის უჯრედი გამოიყენება ბატარეის დასატენად, ის აწვდის ძაბვას 5,5 ვ -მდე 360 mA სიმძლავრის ტოლი 2 ვტ.

ჩვენი სისტემის თეორიული მოხმარება: - ტემპერატურის სენსორი DHT22: მაქსიმალური 1.5 mA და დანარჩენი 0.05 mA - Grove ტემპერატურის სენსორი: max 1.5 mA - სინათლის სენსორი: 0.5 mA - Nucleo კალათა: + 100 mA - LCD დისპლეი: 20 mA - Sigfox TD1208 მოდული: გაგზავნა 24 mA (ამ პროექტში არაფერი მიიღება ამ მოდულით) და დასვენების დროს 1.5 μA

დასვენების დროს, მოხმარება უმნიშვნელოა ბატარეის სიმძლავრესთან შედარებით. როდესაც სისტემა იძინებს (ყოველ 10 წუთში), ყველა სენსორი აკეთებს გაზომვებს, ეკრანი აჩვენებს შედეგს და სიგფოქსის მოდული გადასცემს ამ შედეგებს. ითვლება, რომ ყველა კომპონენტი მოიხმარს მაქსიმუმს ამ დროს: ჩვენ ვიყენებთ დაახლოებით 158 mA ყოველ 10 წუთში, ასე რომ 6 * 158 = 948 mA 1 საათში. ბატარეას შეუძლია გაძლოს საათზე ცოტა მეტი, სანამ სრულად დაიტვირთება.

მიზანია დახარჯოს მინიმალური ენერგია იმისათვის, რომ რაც შეიძლება ნაკლები დაგჭირდეს ბატარეის დატენვა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, თუ მზის უჯრედი არ მიიღებს მზეს გარკვეული დროის განმავლობაში, მას არ შეუძლია დატენოს ბატარეა, რომელიც გამოიმუშავებს და ჩვენი სისტემა გამორთული იქნება.

ნაბიჯი 4: შეიმუშავეთ PCB

დავიწყოთ PCB ნაწილი!

ჩვენ ბევრი პრობლემა გვქონდა იმ ნაბიჯის გადადგმისას, რომელიც არ გვგონია რომ ამდენ დროს დაგვჭირდებოდა. პირველი შეცდომა: PCB არ არის შენახული რამდენიმე ადგილას. მართლაც, პირველი PCB აღმოჩნდა, რომ წაიშალა, როდესაც USB– ს ჰქონდა გარკვეული პრობლემები. ახლა USB– ში არსებული ყველა ფაილი მიუწვდომელია. მოულოდნელად, საჭირო გახდა ამ გამოცდისთვის საჭირო ენერგიის მოძიება ჩვენი პროექტის ინდუსტრიალიზაციისათვის. მცირე დეტალი, რომელიც რჩება მნიშვნელოვანი, აუცილებელია, რომ კავშირები იყოს PCB- ის ქვედა ნაწილში და ის ადგენს მასის გეგმას. მას შემდეგ რაც გამბედაობა მოიძებნა, ჩვენ შეგვიძლია კვლავ გავაკეთოთ ელექტრონული სქემა ALTIUM– ზე, როგორც ქვემოთ ხედავთ:

ნაბიჯი 5:

ის შეიცავს სენსორებს, Nucleo ბარათს, Sigfox მოდულს და LCD ეკრანს.

ჩვენ გადავდივართ PCB– ის ნაწილზე, ჩვენ ვკარგავთ ამდენ დროს მასზე, მაგრამ საბოლოოდ ჩვენ ეს შევძელით. დაბეჭდვის შემდეგ ჩვენ ვამოწმებთ მას … და აქ არის დრამა. ნახევარი NUCLEO ბარათი უკუქცეულია. ჩვენ ასევე შეგვიძლია შევხედოთ დიაგრამას ზემოთ. მარცხენა NUCLEO ფილიალი 1 -დან 15 -მდე იწყება ზემოდან, ხოლო მარჯვნივ 15 -დან 1 -მდე ასევე ზემოდან. რაც არაფერს შველის. საჭირო იყო მისი გონების აღდგენა, მესამედ გამეორება გადაუდებელი PCB, რომელიც ყურადღებას აქცევდა ყველა კავშირს. Hallelujah PCB შექმნილია, ჩვენ ვხედავთ მას ქვემოთ მოცემულ სურათზე:

ნაბიჯი 6:

ყველაფერი იდეალური იყო, ბატონი სემსმილის მიერ შედუღება შეუდარებელი სილამაზის იყო. ძალიან კარგია რომ სიმართლე იყოს? მართლაც, ერთი და ერთადერთი პრობლემა:

ნაბიჯი 7:

გაადიდე ცოტა უფრო ახლოს:

ნაბიჯი 8:

ჩვენ ვხედავთ, რომ მარჯვენა რუქაზე, რომელზეც PCB ემყარება SDA კავშირს D7- ზე და SCL D8- ზე (ზუსტად ის, რაც ჩვენ გვჭირდება). თუმცა, როდესაც ჩვენ ვამოწმებდით კომპონენტებს, ჩვენ არ გვესმოდა მიღებული ინფორმაციის არათანმიმდევრულობა და უცებ, როდესაც მეორე დოკუმენტაციის დოკუმენტაციას გადავხედავთ, ჩვენ ვამჩნევთ, რომ არ არსებობს სპეციფიკა D7 და D8.

შედეგად, ჩვენი პურის წარმოება ძალიან კარგად მუშაობს PCB– ზე კავშირების ადაპტირებამდე ადვილი მარშრუტიზაციისთვის. მაგრამ მას შემდეგ რაც PCB არ შეცვლილა ჩვენ ვიღებთ ინფორმაციას მიუხედავად ყველა სენსორისა ამ ვერსიის სინათლის სენსორის გარდა.

ნაბიჯი 9: შეიმუშავეთ 3D ყუთი

დავიწყოთ 3D დიზაინის ნაწილი!

აქ ჩვენ განვმარტავთ ყუთის 3D დიზაინის ნაწილს, რათა მივესალმოთ ჩვენს სრულ სისტემას. მას ბევრი დრო დასჭირდა და მიხვდებით რატომ. შეჯამება: ჩვენ უნდა შეგვეძლოს ჩვენს ყუთში შევინახოთ PCB და მასთან დაკავშირებული ყველა კომპონენტი. ანუ, იფიქრეთ LCD ეკრანზე, არამედ ყველა სენსორზე, თითოეული მათგანისთვის სივრცის გათვალისწინებით, რათა მათ გამოსაყენებელი და ეფექტური იყოს მათი გაზომვებისას. გარდა ამისა, ის ასევე მოითხოვს კვების ბლოკს თავისი LIPO ბარათით, რომელიც დაკავშირებულია ბატარეასთან და ფოტოელექტრულ პანელთან, რაც ჩვენს სისტემას ავტონომიურს ხდის. ჩვენ წარმოვიდგენთ პირველ ყუთს, რომელიც შეიცავს PCB- ს, ყველა სენსორს, ეკრანს და ბატარეასთან დაკავშირებულ LIPO ბარათს. აშკარად აუცილებელია LCD ეკრანის კონკრეტული ადგილის წინასწარ განსაზღვრა, სინათლის სენსორი (თუ ის დამალულია ან გვერდით არ მიიღებს რეალურ შუქს), ტემპერატურის სენსორისთვის, DHT22– ისთვის აუცილებელია მისი გაზომვა მნიშვნელობა მცენარესთან ახლოს და გროვის ტენიანობის სენსორის დავიწყების გარეშე, რომელსაც უნდა ჰქონდეს კონტაქტი პირდაპირ მიწასთან. ჩვენ არ გვავიწყდება ხვრელი ანტენის დასაკავშირებლად სიგფოქსის მოდულთან და კიდევ ერთი ხვრელი ფოტოელექტრონული პანელების ძის გადასატანად LIPO რუკაზე. აქ არის მთავარი ყუთი:

ნაბიჯი 10:

ჩვენ გვჭირდება ნაწილი, რომ განვათავსოთ ფოტოელექტრული პანელი და დავუკავშიროთ პანელი LIPO დაფაზე.

აქ არის შედეგი:

ნაბიჯი 11:

ჩვენ უნდა შეგვეძლოს ამ მშვენიერი ყუთის დახურვა!

აქ არის ადაპტირებული სახურავი:

ნაბიჯი 12:

როგორც ვხედავთ, ეს არის სახურავი, რომელსაც აქვს კბილები, რომლებიც შემოდის მთავარ ყუთში უკეთესი სტაბილურობისთვის.

აქ არის როდესაც ჩვენ დავამატებთ მას ჩვენს მშვენიერ ყუთში:

ნაბიჯი 13:

წინააღმდეგობის მოსაპოვებლად ემატება მოცურების კარი, რომელიც შემოღებულია ყუთში, არამედ სახურავში, რომელიც მკაცრად ინახავს ორ ნაწილს და უზრუნველყოფს შიგნით არსებული კომპონენტების საიმედოობას და უსაფრთხოებას.

აქ არის მოცურების კარის პირველი ვერსია:

ნაბიჯი 14:

კიდევ უფრო შორს წასასვლელად, ჩვენ ვიფიქრეთ, რომ ჩავრთოთ ფოტოელექტრული მოდული მთავარ ყუთში, ისე რომ იგი იყოს იმავე დონეზე, როგორც სინათლის სენსორი და მისი სტრატეგიული პოზიცია და ვიგრძნოთ, რომ ავტონომიური სისტემა არის რაღაც "გაერთიანებული".

აქ არის მოცურების კარის მეორე ვერსია, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია ადრე წარმოდგენილი ფოტოელექტრული მოდულის დაჭერა:

ნაბიჯი 15:

აქ არის, როდესაც ჩვენ დავამატებთ მას ჩვენს მშვენიერ ყუთში, რომელსაც უკვე აქვს თავისი შესანიშნავი სახურავი:

ნაბიჯი 16:

ცოტა დაკარგული ხარ? მოდით გაჩვენოთ რა არის ამ ჯადოსნური ყუთის საბოლოო მდგომარეობა!

ნაბიჯი 17:

(ზიანი, რომ ჩვენ არ შეგვიძლია მისი დაბეჭდვა 3D პრინტერის წყალობით, რადგან მთხოვეს სიმტკიცე, რაც გავაკეთე, მაგრამ უნდა მჯეროდეს, რომ მე მაქვს ძალიან ბევრი, ფაქტობრივად, სისქე 4 მმ -ზე მეტია, ასე რომ მე ვერ დაბეჭდა, რადგან ბევრი მასალა დასჭირდა, ძალიან სამწუხარო) … მაგრამ ჯერ არ არის გვიან მისი დაბეჭდვა, თუნდაც მხოლოდ სიამოვნებისთვის = D

Ძალიან ლამაზი:

ნაბიჯი 18:

Გმადლობთ.