IlluMOONation - viedā apgaismojuma modelis: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Vai esat kādreiz paskatījies naksnīgajās debesīs un neesat varējis redzēt nevienu zvaigzni?

Miljoniem bērnu visā pasaulē nekad nepiedzīvos Piena ceļu, kur viņi dzīvo, jo pastiprināta un plaši izplatīta mākslīgās gaismas izmantošana naktīs, kas ne tikai pasliktina mūsu redzējumu par Visumu, bet arī nelabvēlīgi ietekmē mūsu vidi, drošību, enerģijas patēriņu un veselību.

Trīs miljardus gadu dzīvība uz Zemes pastāvēja gaismas un tumsas ritmā, ko radīja tikai Saules, Mēness un zvaigžņu apgaismojums. Tagad mākslīgās gaismas pārvar tumsu, un mūsu pilsētas mirdz naktī, izjaucot dabisko dienas un nakts modeli un mainot mūsu vides maigo līdzsvaru. Viena suga, kurai šī parādība īpaši kaitē, ir jūras bruņurupuči.

Kad piedzimst jūras bruņurupuči, viņi raugās uz Mēnesi kā gaismas avotu, lai drošības dēļ novirzītu viņus uz okeānu. Bet šajās dienās ielu apgaismojums pludmalēs ir kļuvis tik spilgts, ka bruņurupuču mazuļi bieži vien seko viņiem ielās, mirstot no dehidratācijas, plēsējiem vai braucot pa ceļu. Arī citi nakts dzīvnieki cieš no šīm spīdošajām gaismām, lai gan ne tik lielā mērā kā bruņurupuči. Šo auksto toņu lukturu pastiprināta izmantošana naktīs var novest viņus no normālā diennakts ritma un kompensēt bioloģisko funkciju, dažreiz pat līdz nāvei.

Cilvēkiem zilā gaisma ietekmē mūsu melatonīna līmeni, kā rezultātā samazinās miegs un rodas daudzas citas problēmas. Pētījumi liecina, ka mākslīgā gaisma naktī var palielināt aptaukošanās, depresijas, miega traucējumu, diabēta, krūts vēža u.c.

Ja esat lasījis tik tālu, iespējams, jautāsiet, ko mēs varam darīt, lai palīdzētu? Labs sākums ir vienkārši izslēgt gaismas, kad tās nav vajadzīgas, un mainīt to krāsu uz sarkanām un dzeltenām. Tomēr mums ir nepieciešama sistēma, ko var ieviest pilsētās visā pasaulē, lai patiesi ietekmētu un mainītu postošo nodevu, ko gaismas piesārņojums ir uzņēmis uz mūsu Zemes.

Mēs šeit, SEAside Lighting Co., esam radījuši ideālu risinājumu. Mēs piedāvājam jums: illuMOONation -mūsu pašu viedo apgaismojuma sistēmu, kas sastāv no videi draudzīgiem ielu apgaismojumiem, kas izgatavoti no pamata sensoriem un gaismas diodēm. illuMOONation ir ne tikai objektu aktivizēts un videi kontrolēts, bet arī tas, ko JŪS varat pagatavot mājās! Ieintriģēja? Lasiet tālāk, lai uzzinātu, kā izveidot savu šī viedā apgaismojuma modeļa versiju … un varbūt kādu dienu padariet to par pilna mēroga realitāti!

Galvenās iezīmes:

• Kustīgās gaismas - ultraskaņas sensors nosaka, kur atrodas objekts, un ieslēdz attiecīgo gaismu, bet pārējie paliek izslēgti
• Vienpusējs-okeāna pusē un vērsts prom no pludmales, lai dzīvnieki, kas naktī nokļūst krastā, netiktu novērsti no atspīduma, vienlaikus nodrošinot pilnu ielas segumu transportlīdzekļiem un gājējiem
• Sarkano toņu gaismas - Nakts dzīvniekiem ir uzlabotas spējas redzēt īsākus viļņu garumus, tāpēc siltāki toņi tos neietekmē tikpat labi, kā arī labāk cilvēkiem, jo iepriekš minētā kaitīgā zilās gaismas ietekme naktī
• Atstarojošs ekranējums un lejupvērsts leņķis - gaisma tiek virzīta, izmantojot atstarojošo materiālu ekranēšanas moduļa iekšpusē, un ir leņķī uz leju, lai aptvertu lielāku laukumu, nepalielinot gaismas izkliedi
• Gaismas/tumšais režīms - gaismas taupīšana un nevajadzīgie sensori tiek atspējoti, kad tas ir gaišs, lai taupītu enerģiju
• Laika apstākļi - ņem temperatūras un mitruma rādījumus un samazina intensitāti, ja tie ir pakļauti vairāk gaismas izkliedei
• Videi draudzīga - vieda enerģijas sistēma, kas izmanto saules paneli, lai uzlādētu akumulatoru ar viegli pieejamu saules gaismu, lai samazinātu fosilā kurināmā pievienošanu atmosfērai
• Centrālais displejs - OLED ekrāns parāda sensoru vērtības un apgaismojuma sistēmas režīmu, kas ir pieejamāks gan vispārējiem lietotājiem, gan administratoriem
• Datu reģistrēšana - Sensora dati tiek saglabāti SD kartē, lai tos varētu analizēt, lai vēl vairāk uzlabotu modeli un kalibrētu atbilstoši videi

Piegādes

Struktūra -

• 2 11 "x 14" putu dēļi
• 2 Popsicle nūjas
• 6 x 6 collu alumīnija folijas kvadrāts
• 3 zaļo cauruļu tīrīšanas līdzekļi
• 1 dībeļa stienis (1/2 "diametrs)
• 3 plati salmiņi
• Smiltis
• Dzeltens, zaļš, zils, brūns un melns celtniecības papīrs

Elektronika -

• 3 RGB gaismas diodes
• Ultraskaņas sensors
• DHT temperatūras/mitruma sensors
• Fotorezistors (Snap Circuits Kit vai no Arduino Kit)
• Mini saules panelis
• Mini OLED displejs
• Micro SD karšu lasītājs
• Micro SD karte
• 2 Arduinos
• 2 līdz 9 voltu strāvas savienotāji
• 2 9 voltu baterijas
• Maizes dēlis
• 100 kOhm rezistors
• 6 100 omi rezistori
• Diodes taisngriezis
• Arduino IDE (instalēts, lai palaistu kodu)
• Alligator Clip-to-male, vīriešu-sieviešu un vīriešu-vīriešu vadi

(Noklikšķiniet šeit, lai iegādātos Arduino UNO sākuma komplektu ar sensoriem, vadiem utt.)

Aprīkojums -

• Karstās līmes pistole
• X-Acto nazis
• Šķēres
• Līmes zīmulis
• Šķidrā līme
• Otas
• Stiepļu griezēji

1. darbība. Veidojiet vidi

1. Paņemiet putuplasta plāksnes un karsto līmi kopā ar garākajām malām vienā līmenī, lai izveidotu lielāku modeļa pamatni.
2. Pārtrauciet popsicle nūjas uz pusēm un karsti pielīmējiet tās vienādā attālumā un perpendikulāri līnijai, kur saskaras 2 dēļi. Tas ir paredzēts locītavas stiprināšanai.
3. Iezīmējiet dībeļa stieni 4 2 collu gabalos un sagrieziet tos, izmantojot X-Acto nazi.
4. Izveidojiet caurumus četros dēļa stūros apmēram 1,5 collu attālumā no malām un karsti pielīmējiet dībeļu gabalus. Pārliecinieties, vai dībeļi ir perpendikulāri plāksnei no visiem leņķiem.
5. Apgrieziet dēli un pārbaudiet, vai tas ir līdzens (tam vajadzētu būt kā mini galdam). Izgrieziet celtniecības papīra gabalus, lai izveidotu ceļu, zāli, ietvi un sadalītāju.
6. Līmējiet šos gabalus uz tāfeles, izmantojot līmes nūju, lai parādītu apgaismojuma sistēmas vidi.
7. Ar otu izklājiet šķidro līmi uz tāfeles tukšās puses. Pirms tā izžūst, pievienojiet smiltis un vienmērīgi iemasējiet līmi, līdz tā pielīp. Pēc tam izmantojiet zilo papīru, lai modelētu ūdeni šajā “pludmalē”.
8. Pagrieziet cauruļu tīrītājus 2 jūras bruņurupuču formā, lai attēlotu dzīvniekus, kas dzīvo mērķa vidē.

2. darbība: pievienojiet gaismas

1. Pārgrieziet salmiņus uz pusēm, lai izveidotu lampu stabi.
2. Atdalītājā, kas iet starp pludmali un ietvi, izveidojiet 3 caurumus ar vienādu attālumu. Pārbaudiet, vai salmi der, ja ne, palieliniet tos.
3. Izmantojot līmi, pielīmējiet alumīnija foliju tāda paša izmēra melna celtniecības papīra gabalā. 3 reizes izsekojiet pievienoto veidni uz papīra un izgrieziet formas, lai veidotu gaismas aizsargu.
4. Katra LED ekranējuma vidū izveidojiet caurumu. Sāciet ar mazu un palieliniet tikai ar nelieliem soļiem, līdz gaismas diode iederas, bet neizkrīt.
5. Salokiet ekranējuma 4 puses (ar foliju uz augšu). Izmantojiet mazas lentes sloksnes, lai savienotu malas un padarītu to 3D.
6. Salieciet gaismas diodes gaismas daļu uz leju, lai tās veidotu 60º leņķi, kad vadi ir vertikāli.
7. Pievienojiet 3 vadus no mātītes līdz attiecīgajiem vadiem: melns-zemējums, zaļš-zaļš un sarkans-sarkans. Zilā tapa nav izmantota šim projektam. Izvelciet vadus caur salmu gaismas stabiem.
8. Karsti pielīmējiet ekranējumu uz katras gaismas diodes no aizmugures, pārliecinoties, ka nepieskarieties detaļām vai metāla vadiem.
9. Izvelciet vadus un salmu dibenu caur tāfeles caurumiem. Izmantojiet karstu līmi, lai no visiem virzieniem nostiprinātu polus perpendikulāri pamatnei.

3. darbība: pievienojiet sensorus

1. Ceļa beigās izgrieziet spraugu ultraskaņas sensoram, apmēram 0,5”attālumā no tāfeles malas. Iebīdiet sensoru tā, lai tas būtu perpendikulārs pamatnei no sāniem un nostiprinātu ar karstu līmi. Tas ir ārkārtīgi svarīgi, tāpēc rādījumi ir precīzi un signāli atlec no objekta, nevis uz tāfeles.
2. Stūrī pretējā ceļa pusē izgrieziet caurumus, lai tie atbilstu OLED un DHT tapām. Atkal piestipriniet ar karstu līmi, neapdraudot nevienu no elektriskajām sastāvdaļām.
3. Izmantojiet lenti, lai fotorezistoru piestiprinātu pie barjeras un pirms pirmās gaismas. Šis fotorezistoru modulis ir dāvana, ko laipni sagādājis Elenco, Snap Circuits veidotājs, kā ziedojums programmai.
4. Visbeidzot, pievienojiet sensorus Arduino, izmantojot maizes dēli un piedāvātās shēmas. Pārliecinieties, vai esat savienojis 2 Arduinos kopā, un SD kartes shēma ir tikai otrajā Arduino, kas pazīstams kā “darbinieks”. Otrs ar visiem sensoriem ir “priekšnieks”.

4. darbība: pievienojiet kodu

1. Pirms turpināt, apskatiet plūsmas diagrammas, lai saprastu sniegtā koda principus un tā darbību modelī.
2. Instalējiet datorā Arduino IDE programmatūru. Lejupielādējiet kodu no pievienotās Google diska mapes. Instalējiet un iekļaujiet bibliotēku pārvaldniekā SPI, Wire un DHT, Adafruit_GFX un Adafruit_SSD1306 bibliotēkas, ja kompilators to pieprasa.
3. Ja nepieciešams, mainiet tapu numurus, lai tie atbilstu jūsu ķēdei. Ignorējiet šo soli, ja izmantojāt tās pašas tapas, kas pievienotas pievienotajām shēmām.

5. darbība: pārbaudiet modeli

1. Augšupielādējiet attiecīgo kodu katrā Arduino un pieslēdzieties akumulatoram, lai iegūtu enerģiju.
2. Palaidiet programmu tik ilgi, cik nepieciešams datu vākšanai, SD kartes transkripcija sāksies automātiski.

Pievienoti dati, kurus mēs savācām, izmēģinot mūsu modeli iekštelpās. Diemžēl laika apstākļu un drošības problēmu dēļ mēs nevarējām to pārbaudīt ārpus telpām, tomēr tas joprojām piedāvā koncepcijas pierādījumu un informāciju par testēšanas vidi.

Visā izmēģinājuma periodā temperatūras un mitruma rādījumi palika salīdzinoši nemainīgi, jo testēšanas vidē (mājā) bija iekšējais stāvoklis. Pastāv daži periodiski pieaugumi, taču tie, iespējams, ir kļūdas, ņemot vērā to retumu un korelācijas trūkumu. Attālums arī nemainās ārpus kļūdas robežas, jo nebija reālu cilvēku automašīnu, kas pārvietojās vidē. Tomēr, ja tas būtu pilna mēroga modelis, attālums, iespējams, būtu mainīgākais faktors, jo šajā jomā pastāvīgi mainās aktivitātes līmenis un šo modeļu paredzamības trūkums. Tomēr, tā kā modelis tika novietots pie loga, fotorezistora vērtības faktiski krasi svārstās. Kad modelis pirmo reizi tiek palaists naktī, tas nolasa diapazonu zem 50. Tomēr, saulei uzlecot un apkārtējam apgaismojumam kļūstot gaišākam, attiecīgi palielinās fotorezistora vērtības. Pēc tam grafiks atkal nokrīt, kad testa zonā tiek aizvērtas žalūzijas, bet, kad tiek ieslēgts telpas mākslīgais apgaismojums, tās tiek uzņemtas atpakaļ. Visbeidzot, izmantojot šos apkopotos datus, ir skaidri pierādīts, ka mūsu modelis patiesībā precīzi ziņo datus par savu apkārtni un ka šo informāciju var izmantot, lai mainītu sistēmas iestatījumus, lai atspoguļotu apstākļus, kādos tas atrodas, un palīdzētu samazināt gaismas piesārņojumu. vesels.

6. darbība. Problēmu novēršana

Nekas nenotiek? Izmēģiniet šīs darbības, lai palīdzētu novērst problēmu:

Pirms tu sāc -

• Pārliecinieties, vai kods tiek apkopots un pareizi augšupielādēts abos Arduinos. Ja kompilators parāda kļūdas ziņojumu, veiciet izmaiņas atkarībā no tā, ko tas saka. Dažas izplatītas problēmas ir nepareiza/bibliotēku trūkums, trūkstošs semikols vai nepareizs USB savienojumam izvēlētais ports.
• Pārbaudiet vadu un akumulatora uzlādi. Pārliecinieties, vai maizes dēļa barošanas un zemes sliedes ir savienotas ar Arduino.

Gaismas neieslēdzas? -

• Pārliecinieties, vai OLED saka “Aktivizēts tumšais režīms”. Viedā sistēma atspējo gaismas diodes gaismas režīma laikā, lai taupītu enerģiju un novērstu nevajadzīgu lietošanu.
• Pārbaudiet, vai jūsu gaismas diodes ir izdegušas, izmantojot vienkāršu kodu, lai tās ieslēgtu un izslēgtu. Pārbaudot, neaizmirstiet iekļaut rezistoru.

OLED neieslēdzas? -

• Pievienojiet “darbinieku” Arduino datoram un atveriet seriālo monitoru, lai pārliecinātos, ka vērtības tiek nolasītas.
• Mēģiniet izdzēst esošo SD kartes failu un vēlreiz palaist kodu.

SD karte nelasa datus? -

• Pārliecinieties, vai SD karte ir ievietota lasītājā un pareizi.
• Pārliecinieties, vai kartē esošajiem datiem ir pieejama pietiekama krātuve.

Jebkas cits? -

Sazinieties ar mums un mēs varam palīdzēt atrisināt problēmu

7. solis. Secinājums

Kopumā illuMOONation ir ideāls visaptverošs apgaismojuma risinājums krastmalas apgaismojumam visā pasaulē. Tā unikālās iezīmes apgaismojuma tirgū vēl nav redzētas, un tā ietekme uz gaismas piesārņojuma samazināšanu, vienlaikus apzinoties vidi un ir labvēlīga gan cilvēkiem, gan dzīvnieku sugām, ir nepārspējama. Tomēr mēs zinām, ka illuMOONation nav perfekta. Tā kā projektam bija ierobežots laiks un materiāli, mēs nevarējām izveidot pilna mēroga modeli un pārbaudīt to reālā āra vidē. Bet ar JŪSU palīdzību mēs varam pacelt illuMOONation nākamajā līmenī un iekļaut to savā ikdienas dzīvē, lai iegūtu labāku pasauli visai dzīvei uz Zemes.

Nākotnes plāni -

Mūsu nākamie soļi šajā projektā būtu pievienot papildu komponentus un ieprogrammēt tos atbilstoši videi. Piemēram, būtu lietderīgi iekļaut jutīgākus sensorus, lai atšķirtu dzīvnieku un transportlīdzekļa/cilvēka darbību, jo nav nepieciešams ieslēgt gaismas, lai izietu garām savvaļas dzīvniekiem. Turklāt mēs plānojam, ka katrā gaismas stabā ir IR izstarotājs un uztvērējs, kas pludmalē veido “neredzamu sienu”. “Siena” tiktu aktivizēta tikai naktī bruņurupuču vairošanās sezonā, un atskanētu maigs skaņas signāls, kas signalizētu, kad kāds ir šķērsojis pludmales zonu. Tas ir vēl viens atgādinājums, ka jāņem vērā vietējie savvaļas dzīvnieki un jānovērš vēl lielāka no tiem nodarīšana. Mēs arī labprāt varētu ieviest saules enerģijas sistēmu, ja tiktu nodrošināti atbilstoši materiāli, jo energoefektivitāte ir vēl viens svarīgs faktors, kas samazina antropogēno ietekmi uz mūsu pasauli šodien. Mēs arī labprāt sadarbotos ar citām komandām un apvienotu mūsu idejas, lai radītu vienu risinājumu, kas atrisina daudzas problēmas saistībā ar gaismas piesārņojumu un patiešām ir visaptverošs apgaismojuma risinājums.

Izaicinājumi un sasniegumi -

Astro-zinātnes semināra pabeigšana, faktiski neierodoties pie Adlera, bija pārmaiņas, kuras neviens nevarēja paredzēt. Īpaši grūti ir bijis sadarboties inženiertehniskajā projektā, izmantojot Zoom, jo mēs nevaram redzēt, ko katrs cilvēks dara savās mājās, tāpēc ir grūti novērst un novērst radušās problēmas. Tomēr mēs izmantojām noteiktus mehānismus, lai pārliecinātos, ka mēs sekojam savam plānam un visi vienmēr apzinās, ko katra persona dara. Viens no svarīgākajiem aspektiem bija mūsu projekta izsekošanas izklājlapa, kurā mēs aprakstījām katru uzdevumu, to aprakstu, statusu, kurš tos veiks, un vispārējo projekta progresu. Tas ļāva mums sadarboties efektīvāk, jo mēs varētu viens otru pārbaudīt un vajadzības gadījumā palīdzēt, un ļāva mums attīstīt komunikācijas prasmes, kas būs būtiskas, jo īpaši šajos nākamajos mēnešos.

Pateicības -

Liels kliedziens mūsu apbrīnojamajam instruktoram Jēzum Garsijai par to, ka viņš iemācīja mums izmantot visas dažādās sastāvdaļas un deva mums iespēju piedalīties šajā programmā pat attālā vidē. Turklāt liels paldies Geza Gyuk, Chris Bresky un Ken Walczak par visu jūsu palīdzību. Jūsu ieskats patiešām ir uzlabojis mūsu prasmes, pārsniedzot tikai mūsu projektu darbības jomu, un mēs gūsim gūto pieredzi kopā ar mums nākotnē. Mēs arī vēlamies pateikties vissirsnīgākajai pateicībai Kellijai Bordenai un visiem Adlera planetārija dalībniekiem par to, ka viņi gadu no gada uzņēma šo programmu un ļāva tādiem kaislīgiem pusaudžiem kā mēs iesaistīties STEM jomā un astronomijā mūsu pašu dzimtajā pilsētā. Un visbeidzot, paldies ikvienam no mūsu ASW vienaudžiem par tik jautru, atsaucīgu un atbalstošu grupu. Šīs pēdējās 3 nedēļas, kad iepazināmies un kļuvām par draugiem, ir bijušas atšķirīgas no tā, ko mēs jebkad varētu iedomāties, un tā bija pieredze, kas ilgs visu mūžu.

ZIP fails -

Noklikšķiniet ŠEIT, lai piekļūtu visiem materiāliem, kas nepieciešami, lai mājās izveidotu illuMOONation modeli!