Projekat staklenika (RAS): Pratite elemente reagovanja na našoj plantaži: 18 koraka (sa slikama)

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

Ovaj projekt predlaže praćenje temperature zraka, svjetline i vlažnosti, kao i temperature i vlažnosti šumaraka. 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 za svjetlinu TLS2561 kompanije Adafruit;

- Gotronic senzor vlažnosti i temperature DHT22;

- sonda za temperaturu DS1820;

- senzor vlažnosti Grove - Senzor vlage firme Seeed Studio

Mjere se izvode svakih 10 minuta i umrežene su preko Breakout TD1208 kompanije Sigfox. Kao što je već rečeno, ovaj se može čitati na web stranici Actoboard.com Na ovaj mikrokontroler je također priključen OLED ekran 128x64 ekrana koji će trajno prikazivati posljednje izvršene mjere. Konačno, sistem je električno samodostatan zahvaljujući fotonaponskoj ćeliji 8x20 cm i bateriji od 1,5 Ah. Oni su povezani sa Nulceom pomoću LiPo Rider Pro kompanije Seeed Studio. Sistem se stavlja u 3D štampanu kutiju.

Kao što možete vidjeti u sinoptiku.

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

Korak 1: Umrežavanje

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

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

Programiranje na Node-red-u za oporavak informacija s Actoboarda

Javna veza za pregled rezultata u stvarnom vremenu:

Korak 2: Komponente

Za ovaj projekt evo liste glavnih korištenih komponenti:

Mikrokontroler: Nucleo STM32L432KC

Ekran: LCD ekran

Sigfox: Sigfox modul

O senzorima:

- Senzor zraka: DHT22 (temperatura i vlaga)

- Podni senzori: Grove temperatura i Grove vlaga

- Senzor svjetline: Senzor svjetlosti

Napajanje:

- LIPO (kartica za prilagođavanje ishrane)

- Baterija

- Fotonaponski panel

Korak 3: Potrošnja

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

Teoretska potrošnja našeg sistema: - 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 ekran: 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 odnosu na snagu baterije. Kad sistem izađe iz stanja mirovanja (svakih 10 minuta), svi senzori vrše mjerenja, na ekranu se prikazuje rezultat, a sigfox modul prenosi te rezultate. Smatra se da sve komponente troše maksimalno u ovom trenutku: koristimo oko 158 mA svakih 10 minuta, dakle 6 * 158 = 948 mA za 1 sat. Baterija može izdržati nešto više od jednog sata prije potpunog pražnjenja.

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

Korak 4: Dizajnirajte PCB

Počnimo dio o PCB -u!

Imali smo mnogo problema za korak za koji nismo mislili da će nam oduzeti toliko vremena. Prva greška: niste sačuvali PCB na nekoliko mjesta. Zaista, 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 ponovo napraviti elektronsku shemu na ALTIUM -u, kao što možete vidjeti u nastavku:

Korak 5:

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

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

Korak 6:

Sve je bilo savršeno, zavari koje je napravio gospodin SamSmile bili su neuporedive ljepote. Previše dobro 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 je PCB zasnovana 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 ponovo pogledali dokumentaciju o drugoj dokumentaciji, primijetili smo da nema specifičnosti za D7 i D8.

Kao rezultat toga, naša proizvodnja hljeba funkcionira vrlo dobro prije prilagodbe veza na PCB -u radi lakšeg usmjeravanja. Ali kad 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 za 3D dizajn kako bismo pozdravili naš kompletan sistem. Trebalo joj je puno vremena i shvatit ćete zašto. Da rezimiramo: Moramo moći sadržati u našoj kutiji PCB i sve povezane komponente. Odnosno, pomislite na LCD ekran, ali i na sve senzore pružajući prostor svakom od njih tako da mogu biti upotrebljivi i efikasni u svojim mjerenjima. Osim toga, potrebno je i napajanje sa LIPO karticom koja je spojena na bateriju i fotonaponskom pločom koja čini naš sistem autonomnim. Zamislimo prvu kutiju koja će sadržavati PCB, sve senzore, ekran i LIPO karticu spojenu na bateriju. Očigledno je potrebno predvidjeti posebno mjesto za LCD ekran, 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 direktnom zemljom. Ne zaboravljamo rupu za povezivanje antene sa modulom sigfox i još jednu rupu za prolaz sina fotonaponskih panela na kartu LIPO. Evo glavne kutije:

Korak 10:

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

Evo rezultata:

Korak 11:

Moramo moći 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 uvedena u kutiju, ali i u poklopac koji strogo drži dva dijela i pruža pouzdanost i sigurnost unutrašnjih komponenti.

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 sistem nešto „ujedinjeno“.

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

Korak 15:

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

Korak 16:

Malo si se izgubio? Dozvolite nam da vam pokažemo koje je konačno stanje ove čarobne kutije!

Korak 17:

(Oštećenja koja za sada nismo mogli odštampati zahvaljujući 3D štampaču jer su me pitali za robusnost, što sam i učinila, ali moram vjerovati da imam malo previše, zapravo debljine veće od 4 mm, pa sam nisam uspio odštampati jer je oduzelo mnogo materijala, previše tužno) … Ali nije kasno za štampanje, barem ako samo radi zadovoljstva = D

Tako lijepo:

Korak 18:

Hvala ti.