Projekt staklenika (RAS): Pratite elemente reagiranja na našoj plantaži: 18 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovaj projekt predlaže praćenje temperature zraka, svjetline i vlažnosti, kao i temperature i vlažnosti šuma. Predlaže i umrežavanje ovih mjera koje su tako čitljive na web stranici Actoborad.com

Da bismo to učinili, na Nucleo mikrokontroler L432KC povezujemo 4 senzora:

- senzor svjetline TLS2561 tvrtke Adafruit;

- Gotronic senzor vlažnosti i temperature DHT22;

- sonda za temperaturu DS1820;

- senzor vlažnosti Grove - Senzor vlage tvrtke Seeed Studio

Mjere se provode svakih 10 minuta i umrežene su putem Breakout TD1208 tvrtke Sigfox. Kao što je već rečeno, ovaj se može čitati na web stranici Actoboard.com Na ovaj mikrokontroler je također priključen OLED zaslon veličine 128x64 koji će trajno prikazivati posljednje poduzete mjere. Konačno, sustav je samodostatan zahvaljujući fotonaponskoj ćeliji 8x20 cm i bateriji od 1,5 Ah. S Nulceom su povezani LiPo Rider Pro programom Seeed Studio. Sustav se stavlja u 3D tiskanu kutiju.

Kao što možete vidjeti u sinoptiku.

Kôd sastavljen u mikrokontroleru putem os.mbed.com naziva se 'main.cpp'. Korištene knjižnice dostupne su na sljedećoj poveznici, što je naš projekt mbed:

Korak 1: Umrežavanje

Važan dio ovog projekta bio je umrežavanje mjerenja i njihovo lako dostupnost. Svakih 10 minuta senzori mjere različite parametre, a modul sigfox TD1208 koristi se za prijenos svojih mjerenja. Rezultati su dostupni na web stranici Actoboard:

Nakon stvaranja bluemix računa, možemo koristiti aplikaciju Node-red za grafički prikaz rezultata.

Programiranje na Node-red za oporavak podataka s Actoboarda

Javna veza za pregled rezultata u stvarnom vremenu:

Korak 2: Komponente

Za ovaj projekt evo popisa glavnih korištenih komponenti:

Mikrokontroler: Nucleo STM32L432KC

Zaslon: LCD zaslon

Sigfox: Sigfox modul

O senzorima:

- Senzor zraka: DHT22 (temperatura i vlaga)

- Podni senzori: Groveova temperatura i Groveova vlaga

- Senzor svjetlosti: Senzor svjetla

Napajanje:

- LIPO (kartica za prilagođavanje ishrane)

- Baterija

- Fotonaponska ploča

Korak 3: Potrošnja

Jedna od najvažnijih točaka našeg projekta je da sustav mora biti energetski autonoman. Za to koristimo bateriju i solarnu ćeliju. Baterija može isporučiti struju od 1050 mA u 1 satu s naponom od 3,7 V: 3, 885Wh. Solarna ćelija koristi se za punjenje baterije, isporučuje napon od 5,5 V ispod 360 mA snage jednake 2 W.

Teoretska potrošnja našeg sustava: - Senzor temperature DHT22: pri max 1,5 mA i u mirovanju 0,05 mA - Senzor temperature Grove: max 1,5 mA - Senzor svjetla: 0,5 mA - Nucleo kolica: + 100 mA - LCD zaslon: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: slanje 24 mA (u ovom projektu ništa se ne prima s ovim modulom) i u mirovanju 1,5 μA

U mirovanju je potrošnja zanemariva u usporedbi s snagom baterije. Kad sustav izađe iz stanja mirovanja (svakih 10 minuta), svi senzori vrše mjerenja, zaslon prikazuje rezultat, a modul sigfox prenosi te rezultate. Smatra se da sve komponente u ovom trenutku troše najviše: trošimo oko 158 mA svakih 10 minuta pa je 6 * 158 = 948 mA u 1 satu. Baterija može izdržati nešto više od sat vremena prije potpunog pražnjenja.

Cilj je potrošiti minimum energije kako biste imali što manju potrebu za punjenjem baterije. Inače, ako solarna ćelija neko vrijeme ne prima sunčevu svjetlost, ne bi mogla napuniti bateriju koja bi se ispraznila i naš bi se sustav isključio.

Korak 4: Dizajnirajte PCB

Počnimo dio s PCB -om!

Imali smo mnogo problema za korak za koji nismo mislili da će nam oduzeti toliko vremena. Prva pogreška: niste spremili PCB na nekoliko mjesta. Doista, prva realizirana PCB ploča izbrisana je kada je USB imao nekih problema. Sada sve datoteke unutar USB -a nisu dostupne. Odjednom je bilo potrebno pronaći potrebnu energiju za ovu zagonetku za industrijalizaciju našeg projekta. Mali detalj koji ostaje važan, potrebno je da sve veze budu na donjoj strani PCB -a i da se uspostavi plan mase. Kad smognete hrabrosti, možemo ponovno napraviti elektroničku shemu na ALTIUM -u, kao što možete vidjeti u nastavku:

5. korak:

Sadrži senzore, Nucleo karticu, Sigfox modul i LCD zaslon.

Prelazimo na dio PCB -a, gubimo toliko vremena na njemu, ali na kraju smo uspjeli. Jednom tiskano testiramo ga … i evo drame. Polovica NUCLEO kartice je obrnuta. Također možemo pogledati gornji dijagram. Lijeva NUCLEO grana od 1 do 15 počinje odozgo, dok grana desne 15 do 1 također od vrha. Zbog čega ništa ne radi. Bilo je potrebno oporaviti se, ponoviti 3. put hitnu PCB obraćajući pažnju na sve veze. Aleluja, PCB je stvoren, možemo ga vidjeti na donjoj slici:

Korak 6:

Sve je bilo savršeno, zavari koje je napravio gospodin SamSmile bili su neusporedive ljepote. Predobro da bi bilo istinito? Zaista, jedan jedini problem:

Korak 7:

Zumirajte ga malo bliže:

Korak 8:

Vidimo to na karti s desne strane na kojoj se PCB temelji na SDA vezi na D7 i SCL na D8 (upravo ono što nam treba). Međutim, kada smo testirali komponente, nismo razumjeli nedosljednost primljenih informacija, i odjednom, kada smo ponovno pogledali dokumentaciju o drugoj dokumentaciji, primijetili smo da nema specifičnosti na D7 i D8.

Zbog toga naša izrada kruha radi vrlo dobro prije prilagodbe veza na PCB -u radi lakšeg usmjeravanja. No, nakon što se na PCB -u ne promijeni, dobivamo informacije unatoč svim senzorima osim senzora svjetla u ovoj verziji.

Korak 9: Dizajnirajte 3D BOX

Započnimo dio 3D dizajna!

Ovdje objašnjavamo dio kutije s 3D dizajnom kako bismo pozdravili naš cjeloviti sustav. Uzelo joj je puno vremena i shvatit ćete zašto. Ukratko: Moramo moći sadržavati PCB i sve povezane komponente u našoj kutiji. Odnosno, pomislite na LCD zaslon, ali i na sve senzore pružajući prostor svakom od njih kako bi mogli biti upotrebljivi i učinkoviti u svojim mjerenjima. Osim toga, također zahtijeva napajanje sa svojom LIPO karticom koja je spojena na bateriju i fotonaponskom pločom koja čini naš sustav autonomnim. Zamislimo prvu kutiju koja će sadržavati PCB, sve senzore, zaslon i LIPO karticu spojenu na bateriju. Očigledno je potrebno predvidjeti posebno mjesto za LCD zaslon, svjetlosni senzor (ako je skriven ili sa strane neće primati pravo svjetlo), za temperaturni senzor, za DHT22 potrebno je mjeriti vrijednost blizu biljke i bez zaboravljanja senzora vlage u šumarku koji mora imati kontakt s izravnom zemljom. Ne zaboravljamo rupu za povezivanje antene s modulom sigfox i još jednu rupu za prolaz sina fotonaponskih panela na kartu LIPO. Evo glavne kutije:

10. korak:

Potreban nam je dio za smještaj fotonaponske ploče i povezivanje ploče na LIPO ploču.

Evo rezultata:

11. korak:

Moramo uspjeti zatvoriti ovu divnu kutiju!

Evo prilagođenog poklopca:

Korak 12:

Kao što vidimo, ovo je poklopac sa zubima koji ulaze u glavnu kutiju radi bolje stabilnosti.

Evo kada ga dodajemo u našu divnu kutiju:

Korak 13:

Za povećanje otpornosti dodana su klizna vrata koja su ubačena u kutiju, ali i u poklopac koji strogo drži dva dijela i osigurava pouzdanost i sigurnost unutrašnjih dijelova.

Evo prve verzije kliznih vrata:

Korak 14:

Da idemo još dalje, mislili smo ugraditi fotonaponski modul u glavnu kutiju, tako da bude na istoj razini sa svjetlosnim senzorom i njegovim strateškim položajem te da osjetimo da je autonomni sustav nešto "ujedinjeno".

Evo druge verzije kliznih vrata s mogućnošću isjecanja prethodno predstavljenog fotonaponskog modula:

Korak 15:

Evo kad ga dodajemo u našu divnu kutiju koja već ima svoj vrhunski poklopac:

Korak 16:

Jeste li se malo izgubili? Dopustite da vam pokažemo koje je konačno stanje ove čarobne kutije!

Korak 17:

(Oštećenje koje zasad nismo mogli ispisati zahvaljujući 3D pisaču jer su me pitali za robusnost, što sam i učinio, ali moram vjerovati da imam malo previše, zapravo debljine veće od 4 mm, pa sam nisam ga mogao ispisati jer bi oduzelo mnogo materijala, previše tužno) … Ali nije kasno za tiskanje, barem ako samo radi zadovoljstva = D

Tako lijepo:

Korak 18:

Hvala vam.