IlluMOONation - model pametnog osvjetljenja: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Jeste li ikada pogledali u noćno nebo i niste mogli vidjeti zvijezde?

Milioni djece širom svijeta nikada neće doživjeti Mliječni put gdje žive zbog povećane i raširene upotrebe umjetne svjetlosti noću koja ne samo da narušava naš pogled na svemir, već i negativno utječe na našu okolinu, sigurnost, potrošnju energije i zdravlje.

Tri milijarde godina život na Zemlji postojao je u ritmu svjetla i mraka koji je nastao isključivo osvjetljavanjem Sunca, Mjeseca i zvijezda. Sada, umjetna svjetla nadjačavaju tamu, a naši gradovi sjaje noću, narušavajući prirodni obrazac dan-noć i mijenjajući osjetljivu ravnotežu našeg okoliša. Jedna vrsta kojoj ovaj fenomen posebno nanosi štetu su morske kornjače.

Kad se rode morske kornjače, gledaju u Mjesec kao u izvor svjetlosti koji ih vodi do okeana radi sigurnosti. No, ovih dana su ulične svjetiljke uz plaže postale toliko svijetle da ih kornjače često slijede na ulice, umirući od dehidracije, predatora ili su ih pregazila vozila na cesti. Ove noćne svjetlosti oštećuju i druge noćne životinje, iako ne u istoj mjeri kao kornjače. Povećana upotreba ovih svjetlećih tonova svjetla noću može ih natjerati da se odmaknu od normalnog cirkadijalnog ritma i poremete njihovu biološku funkciju, ponekad čak i do smrti.

Za ljude, plavo svjetlo utječe na razinu melatonina, što dovodi do manje sna i mnoštva drugih problema koji nastaju kao posljedica. Istraživanja sugeriraju da umjetno svjetlo noću može povećati rizik od pretilosti, depresije, poremećaja spavanja, dijabetesa, raka dojke i drugih.

Ako ste do sada pročitali, možda ćete se pitati, čime možemo pomoći? Pa, jednostavno isključivanje svjetla kada nisu potrebna i promjena boje vašeg svjetla u crveno i žuto je dobar početak. Međutim, potreban nam je sistem koji se može primijeniti u gradovima diljem svijeta kako bi zaista utjecali i preokrenuli razarajuće učinke svjetlosnog zagađenja na našu Zemlju.

Mi ovdje u kompaniji SEAside Lighting Co. došli smo do savršenog rješenja. Predstavljamo vam: illuMOONation -naš vlastiti pametni sistem osvjetljenja koji se sastoji od ekološki prihvatljivih uličnih svjetiljki napravljenih s osnovnim senzorima i LED diodama. illuMOONation nije samo objekt aktiviran i kontroliran okolišem, već i nešto što MOŽETE napraviti kod kuće! Zaintrigirano? Pa, čitajte dalje kako biste saznali kako stvoriti vlastitu verziju ovog modela pametnog osvjetljenja … i možda ga jednog dana pretvorite u stvarnost u punoj veličini!

Ključne karakteristike:

• Pokretna svjetla - Ultrazvučni senzor otkriva gdje se objekt nalazi i uključuje odgovarajuće svjetlo, dok ostatak ostaje isključen
• Jednostrano-Na strani okeana i usmjereno od plaže, tako da životinje koje dolaze na obalu noću ne ometaju odsjaj, dok i dalje pružaju potpunu pokrivenost vozila i pješake
• Svjetla crvenih tonova - Noćne životinje imaju poboljšane sposobnosti da vide kraće valne duljine, pa topliji tonovi ne utječu na njih toliko, također bolje za ljude zbog štetnih utjecaja plavog svjetla noću koji su gore spomenuti
• Reflektirajuća zaštita i kut prema dolje - svjetlost se usmjerava pomoću reflektirajućeg materijala unutar zaštitnog modula i nagnuta je prema dolje tako da pokriva veće područje bez povećanja rasipanja svjetlosti
• Način svjetla/mraka - Svjetla i senzori koji nisu potrebni isključuju se ako je svijetlo radi uštede energije
• Vremenski prilagođen - Uzima očitanja temperature i vlažnosti i smanjuje intenzitet kada je sklon većem rasipanju svjetlosti
• Ekološki prihvatljiv - Pametni energetski sistem koji koristi solarni panel za punjenje baterija sa lako dostupnom sunčevom svjetlošću kako bi se smanjilo dodavanje fosilnih goriva u atmosferu
• Centralni ekran - OLED ekran prikazuje vrijednosti senzora i način rada sistema osvjetljenja, pristupačniji i općim korisnicima i administratorima
• Zapisivanje podataka - Podaci senzora pohranjeni su na SD kartici tako da se mogu analizirati radi daljnjeg poboljšanja modela i kalibrirati u okruženje

Supplies

Struktura -

• 2 Pločice od pjene 11 "x 14"
• 2 štapića za sladoled
• 6 "x 6" kvadrat aluminijske folije
• 3 sredstva za čišćenje zelenih cijevi
• 1 šipka za tiple (prečnik 1/2 ")
• 3 široke slamke
• Pesak
• Građevinski papir žute, zelene, plave, smeđe i crne boje

Elektronika -

• 3 RGB LED diode
• Ultrazvučni senzor
• DHT senzor temperature/vlažnosti
• Fotootpornik (Snap Circuits Kit ili Arduino Kit)
• Mini solarni panel
• Mini OLED ekran
• Čitač mikro SD kartica
• Micro SD kartica
• 2 Arduinosa
• 2 konektora za napajanje istosmjernim naponom do 9 volti
• 2 9 voltne baterije
• Breadboard
• 100 kOhm otpornik
• 6 otpornika od 100 ohma
• Diodni ispravljač
• Arduino IDE (instaliran za pokretanje koda)
• Aligatorske žice za spajanje na muško, muško na žensko i muško na muško

(Kliknite OVDJE da kupite Arduino UNO Starter Kit sa senzorima, žicama itd.)

Oprema -

• Pištolj za vruće ljepilo
• X-Acto nož
• Makaze
• Ljepilo
• Tečni ljepilo
• Kist
• Rezači žice

Korak 1: Izgradite okruženje

1. Uzmite pjenaste ploče i vruće ih zalijepite zajedno sa duljim stranicama u ravnini jedna s drugom kako biste stvorili veću podlogu za svoj model.
2. Prelomite štapiće od sladoleda na pola i vruće ih zalijepite jednako udaljene i okomite duž linije gdje se spajaju dvije ploče. Ovo služi za jačanje zgloba.
3. Označite šipku za tiple u 4 komada od 2 inča i izrežite ih nožem X-Acto.
4. Napravite rupe u 4 ugla ploče približno 1,5”od rubova i vruće zalijepite komade klinova. Uvjerite se da su tiple okomite na ploču iz svih kutova.
5. Preokrenite ploču i provjerite je li ravna (trebala bi biti poput mini stola). Izrežite komade građevinskog papira kako biste oblikovali cestu, travu, pločnik i razdjelnik.
6. Zalijepite ove komade na ploču pomoću štapića ljepila kako biste prikazali okruženje za sistem osvjetljenja.
7. Četkicom za boju razmažite tekuće ljepilo na praznu stranu ploče. Prije nego što se osuši, dodajte pijesak i ravnomjerno ga tapkajte u ljepilo dok se ne zalijepi. Zatim upotrijebite plavi papir za simulaciju vode na ovoj „plaži“.
8. Okrećite sredstva za čišćenje cijevi u obliku 2 morske kornjače kako biste predstavili životinje koje žive u ciljnom okruženju.

Korak 2: Dodajte svjetla

1. Prerežite slamke na pola kako biste oblikovali stupove za vaša svjetla.
2. Napravite 3 jednake rupe kroz ploču u razdjelniku koji se proteže između plaže i pločnika. Testirajte da li slama odgovara, ako ne i povećajte je.
3. Aluminijsku foliju zalijepite štapićem za ljepilo na komad crnog građevinskog papira iste veličine. Nacrtajte priloženi predložak na papiru 3 puta i izrežite oblike kako biste formirali zaštitu za svjetlo.
4. Napravite rupu u sredini svakog oklopa za LED diodu. Počnite s malim i povećavajte se samo u malim koracima sve dok LED ne stane, ali ne padne.
5. Presavijte četiri strane ekrana (s folijom okrenutom prema gore). Upotrijebite male trake trake za spajanje stranica i učinite ih 3D.
6. Savijte svjetlosni dio LED dioda prema dolje tako da tvore kut od 60º kada su vodovi okomiti.
7. Priključite 3 žice muško-žensko na odgovarajuće vodiče: crna za masu, zelena za zelenu vrijednost i crvena za crvenu vrijednost. Plavi pin se ne koristi za ovaj projekat. Provucite žice kroz stubove slamnatog svjetla.
8. Vruće zalijepite zaštitu na svaku LED sa stražnje strane, pazeći da ne dodirujete izravno komponente ili metalne vodiče.
9. Provucite žice i dno slamki kroz rupe na ploči. Vrućim ljepilom učvrstite stupove okomito na podlogu iz svih smjerova.

Korak 3: Dodajte senzore

1. Izrežite prorez za ultrazvučni senzor na kraju ceste, otprilike 0,5”od ruba ploče. Gurnite senzor unutra tako da bude okomit na podnožje sa strane i pričvrstite ga vrućim ljepilom. Ovo je izuzetno važno kako bi očitanja bila točna i signali se odbijaju od objekta, a ne od ploče.
2. U uglu na suprotnoj strani ceste izrežite rupe tako da odgovaraju OLED i DHT iglama. Ponovo osigurajte vrućim ljepilom bez ugrožavanja bilo koje električne komponente.
3. Pomoću trake pričvrstite fotootpornik na barijeru i prije prvog svjetla. Ovaj fotootporni modul poklon je koji je Elenco, tvorac Snap Circuits -a, ljubazno poklonio programu.
4. Konačno, spojite senzore na Arduino pomoću matične ploče i priloženih dijagrama kruga. Obavezno spojite 2 Arduina i imajte samo krug SD kartice na drugom Arduinu, koji je poznat kao "zaposlenik". Drugi, sa svim senzorima, je "šef".

Korak 4: Dodajte kôd

1. Prije nego što nastavite, prođite kroz dijagrame toka kako biste razumjeli principe ponuđenog koda i kako on funkcionira u modelu.
2. Instalirajte Arduino IDE softver na računalo. Preuzmite kôd iz priložene mape Google disk. Instalirajte i uključite biblioteke SPI, Wire i DHT, Adafruit_GFX i Adafruit_SSD1306 iz Upravitelja knjižnica ako prevoditelj to zatraži.
3. Ako je potrebno, promijenite brojeve pinova tako da odgovaraju vašem krugu. Zanemarite ovaj korak ako ste koristili iste pinove kao i priloženi dijagrami kola.

Korak 5: Testirajte model

1. Prenesite odgovarajući kôd na svaki Arduino i spojite ga na baterije za napajanje.
2. Pokrenite program onoliko dugo koliko je potrebno za prikupljanje podataka, transkripcija SD kartice će se automatski pokrenuti.

U prilogu se nalaze podaci koje smo prikupili unutarnjim ispitivanjem našeg modela. Nažalost, zbog vremenskih uvjeta i sigurnosnih problema, nismo ga mogli testirati na otvorenom, ali i dalje nudi dokaz koncepta i informacije o okruženju za testiranje.

Tokom čitavog probnog perioda očitavanja temperature i vlažnosti ostala su relativno ista zbog unutrašnjeg regulacionog stanja u okruženju za testiranje (kuća). Postoji nekoliko periodičnih skokova, ali oni vjerovatno predstavljaju greške s obzirom na njihovu rijetkost i nedostatak korelacije. Udaljenost se također ne mijenja izvan granica greške jer nije bilo pravih automobila ljudi koji su se kretali u okruženju. Međutim, da se radi o modelu punog opsega, udaljenost bi vjerojatno bila najpromjenjiviji faktor zbog stalno mijenjajućih nivoa aktivnosti u području i nedostatka predvidljivosti tih obrazaca. Međutim, budući da je model bio postavljen blizu prozora, vrijednosti fotootpornika zapravo drastično variraju. Kada se model prvi put pokrene noću, čitaju se u rasponu ispod 50. Međutim, kako sunce izlazi i ambijentalno osvjetljenje postaje jače, vrijednosti foto otpornika rastu u skladu s tim. Nakon toga, grafikon se ponovo spušta kada se rolete zatvore u zoni za testiranje, ali ponovo pucaju kad se uključi umjetno osvjetljenje prostorije. Zaključno, kroz ove prikupljene podatke jasno je dokazano da naš model u stvari točno izvještava o podacima o svojoj okolini i da se te informacije mogu koristiti za promjenu postavki sistema kako bi odrazile uslove u kojima se nalazi i doprinijele smanjenju svjetlosnog zagađenja kao celina.

Korak 6: Rješavanje problema

Ništa se ne dešava? Isprobajte ove korake da biste riješili problem:

Prije nego što počnes -

• Provjerite je li kôd kompajliran i ispravno postavljen na oba Arduinosa. Ako prevoditelj prikaže poruku o grešci, unesite promjene ovisno o tome što kaže. Neki uobičajeni problemi su neispravni/nedostatak biblioteka, točka sa zarezom koja nedostaje ili pogrešan port odabran za USB vezu.
• Provjerite ožičenje i napunjenost baterije. Provjerite jesu li strujne i uzemljene šine na matičnoj ploči povezane s Arduinom.

Svjetla se ne pale? -

• Uvjerite se da OLED kaže "Tamni način je aktiviran". Pametni sistem onemogućava LED diode tokom „svjetlosnog načina rada“radi uštede energije i sprječavanja nepotrebne upotrebe.
• Provjerite jesu li LED diode izgorjele pomoću jednostavnog koda za njihovo uključivanje i isključivanje. Ne zaboravite uključiti otpornik prilikom testiranja.

OLED se ne uključuje? -

• Povežite „zaposleni“Arduino s računarom i otvorite serijski monitor kako biste bili sigurni da se vrijednosti čitaju.
• Pokušajte izbrisati postojeću datoteku na SD kartici i ponovo pokrenite kôd.

SD kartica ne čita podatke? -

• Uvjerite se da je SD kartica pravilno umetnuta u čitač.
• Uverite se da ima dovoljno prostora za skladištenje podataka na kartici.

Još nešto? -

Kontaktirajte nas i mi ćemo vam pomoći u rješavanju problema

Korak 7: Zaključak

Sve u svemu, illuMOONation je idealno sveobuhvatno rješenje za osvjetljenje obalnog osvjetljenja u cijelom svijetu. Njegove jedinstvene karakteristike nikada se prije nisu vidjele na tržištu rasvjete, a utjecaj koji ima na smanjenje svjetlosnog zagađenja, a istovremeno je ekološki osviješten i koristan i za ljude i za životinjske vrste, nema para. Međutim, znamo da illuMOONation nije savršen. Zbog ograničenog vremenskog okvira i materijala predviđenih za projekt, nismo uspjeli izraditi model u punoj veličini i testirati ga u stvarnom vanjskom okruženju. Ali uz VAŠU pomoć možemo osvijetljenje podići na viši nivo i ugraditi ga u svoj svakodnevni život, za bolji svijet za sav život na Zemlji.

Budući planovi -

Naši sljedeći koraci s ovim projektom bili bi dodavanje dodatnih komponenti i njihovo programiranje tako da odgovaraju okruženju. Na primjer, bilo bi korisno uključiti osjetljivije senzore za razlikovanje aktivnosti životinja i vozila/ljudi, jer nije potrebno paliti svjetla za prolazak kroz divlje životinje. Osim toga, planiramo imati IR odašiljač i prijemnik na svakom svjetlosnom stupu, koji čini "nevidljivi zid" ispred na plaži. "Zid" bi se aktivirao samo noću tokom sezone uzgoja kornjača, a oglašavao bi se blagim zujanjem kako bi signalizirao kada je neko prešao na područje plaže. Ovo je još jedan podsjetnik da morate biti pažljivi prema domaćim divljim životinjama i spriječiti da ih još više nastrada. Također bismo voljeli biti u mogućnosti implementirati solarni sistem ako dobijemo odgovarajuće materijale, jer je energetska efikasnost još jedan važan faktor u smanjenju antropogenog učinka na današnji svijet. Također bismo voljeli surađivati s drugim timovima i integrirati naše ideje kako bismo stvorili jedno rješenje koje rješava mnoštvo problema u vezi sa svjetlosnim zagađenjem i zaista je sveobuhvatno rješenje za osvjetljenje.

Izazovi i postignuća -

Završetak Astronaučne radionice bez dolaska u Adler bila je promjena koju niko nije mogao predvidjeti. Posebno je bilo teško surađivati na inženjerskom projektu putem Zooma jer ne možemo vidjeti što svaka osoba radi u svom domu, pa je teško rješavati probleme i rješavati ih po njihovom nastanku. Međutim, upotrijebili smo određene mehanizme kako bismo bili sigurni da nastavljamo sa svojim planom i svi su uvijek svjesni šta svaka osoba radi. Jedan naglasak bila je naša proračunska tablica za praćenje projekta u kojoj smo opisali svaki od zadataka, njihov opis, status, tko će ih izvršiti i ukupni napredak projekta. To nam je omogućilo efikasniji rad zajedno jer smo mogli provjeravati jedni druge i pomagati po potrebi, te nam je omogućilo da razvijemo komunikacijske vještine koje će biti neophodne, posebno u narednim mjesecima.

Zahvalnice -

Veliki poklič našem nevjerojatnom instruktoru Jesusu Garcii koji nas je naučio kako koristiti sve različite komponente i pružio nam priliku da sudjelujemo u ovom programu, čak i u udaljenom okruženju. Osim toga, veliko hvala Gezi Gyuku, Chrisu Breskyu i Ken Walczak -u na vašoj pomoći tokom cijelog trajanja. Vaš uvid je zaista unaprijedio naše vještine izvan okvira naših projekata, a mi ćemo naučiti lekcije koje smo naučili u budućnosti. Također želimo izraziti najiskreniju zahvalnost Kelly Borden i svima u Adler planetariju što su iz godine u godinu ugostili ovaj program i omogućili strastvenim tinejdžerima poput nas da se bave STEM područjem i astronomijom u našem rodnom gradu. I na kraju, ali ne najmanje važno, hvala svakom od naših vršnjaka iz ASW -a što ste bili tako zabavna, povezana grupa i grupa za podršku. Ove posljednje 3 sedmice međusobnog upoznavanja i prijateljstva bile su različite od svega što smo mogli zamisliti, a to je iskustvo koje će trajati cijeli život.

ZIP datoteka -

Kliknite OVDJE za pristup svim materijalima koji su vam potrebni za izradu modela illuMOONation kod kuće!