GreenHouse sensors: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

GreenHouse sensora apmācība

To realizēja Alēns Vei, kuram palīdz Paskāls Čenkaptors | sigfox | ubidots

1. Mērķi
2. Šajā projektā izmantotās lietas
3. Īstenošanas solis
4. Darba princips
5. Ierīces savienojums
6. Mbed kods
7. Datu apstrāde un analīze
8. Optimizējiet sistēmas patēriņu
9. Fotogrāfijas

1. darbība. Mērķi

Šim projektam es vēlētos realizēt autonomu energosistēmu, un man ir jāmēra: gaisa apkārtējā temperatūra, gaisa mitrums, augsnes temperatūra, augsnes mitrums, Lux un RGB spilgtums.

2. darbība. Šajā projektā izmantotās lietas

Materiālu rēķins:

1) saules komponents: plāns sveķu slānis ļauj to izmantot ārpus telpām

2) Chip LiPo Rider Pro: uzlādējiet visus savus projektus 5 V spriegumā

3) Mikrokontrolleru mikroshēmas Nucleo STM 32L432KC: nodrošina pieejamu un elastīgu veidu, kā lietotājiem izmēģināt jaunas idejas un veidot prototipus ar jebkuru STM32 mikrokontrolleru līniju

4) Modulis Sigfox Wisol: jūsu IOT prototipa projektēšanai ar Sigfox tīkliem

5) Ekrāna LCD: tas savienojas ar mikrokontrolleri, izmantojot I2C vai SPI kopni

6) Litija jonu akumulators 3, 7V 1050mAh: aizsardzība pret pārslodzēm un izlādēm.

7) Smaguma mitruma sensors SEN0193: zināt ūdens koncentrāciju zemē. Sensors nodrošina analogo spriegumu atkarībā no ūdens satura.

8) Temperatūras un mitruma sensors DHT22: zina gaisa temperatūru un mitrumu un sazinās ar arduino tipa mikrokontrolleru vai saderīgu, izmantojot digitālo izeju.

9) Grove temperatūras sensors: zināt augsnes temperatūru, un šis modulis ir pievienots Grove Base Shield vai Mega Shield digitālajai ieejai, izmantojot komplektā iekļauto 4 vadu kabeli

10) Krāsu sensors ADA1334: nosaka gaismas avota vai objekta krāsu. Tas sazinās, izmantojot I2C portu

11) Gaismas sensors TSL2561: mēra spilgtumu no 0,1 līdz 40000 Lux. Tas sazinās ar Arduino mikrokontrolleru, izmantojot I2C kopni.

Programmatūra:

1) SolidWorks (dizaina cietais modelis)

2) Paint 3d (noformējiet lietojumprogrammas ikonu)

3) Altium (uzzīmējiet PCB)

4) Mbed (ierakstiet kartes kodu)

3. darbība: ieviešanas solis

Zinot materiālu un programmatūru, ko izmantosim, ir jāveic vairākas darbības

1) mums vajadzētu simulēt ķēdi, izmantojot Altium

2) mums vajadzētu veikt dažus dizaina darbus, piemēram: izveidot stabilu modeli, izmantojot SolidWorks, noformēt lietojumprogrammas ikonu, izmantojot programmu Paint 3d

3) ja ķēde ir pareiza, mēs varam realizēt ķēdi uz PCB ar materiāliem, kurus mēs vēl esam sagatavojuši

4) pēc ķēdes pievienošanas mums vajadzētu sametināt komponentu un pārbaudīt ķēdes kvalitāti

5) beigās mums vajadzētu iepakot ķēdi ar stabilu modeli, kuru mēs jau pabeidzām

4. solis: darba princips

Kapacitatīvs augsnes mitruma sensors SKU: ievietojiet to augsnē ap saviem augiem un pārsteidziet savus draugus ar reāllaika augsnes mitruma datiem

Temperatūras un mitruma sensors DHT11 ST052: savienojiet sensoru ar tapām uz tāfeles. Krāsu sensors ADA1334: ir RGB un skaidras gaismas sensori. Infrasarkano staru bloķējošais filtrs, kas integrēts mikroshēmā un ir lokalizēts krāsu uztverošajās fotodiodēs, samazina ienākošās gaismas IR spektrālo komponentu un ļauj precīzi veikt krāsu mērījumus.

Grove temperatūras sensors: ievietojiet to augsnē ap saviem augiem. Digitālais termometrs DS18B20 nodrošina 9–12 bitu Celsija temperatūras mērījumus, un tam ir trauksmes funkcija ar lietotāja programmējamiem augšējiem un apakšējiem sprūda punktiem.

Gaismas sensors TSL2561: sensoram ir digitālais (i2c) interfeiss. Jūs varat izvēlēties vienu no trim adresēm, lai vienā panelī varētu būt līdz trim sensoriem, katrs ar atšķirīgu i2c adresi. Iebūvētais ADC nozīmē, ka varat to izmantot ar jebkuru mikrokontrolleri, pat ja tam nav analogās ieejas.

1) Sensoru izmantošana datu vākšanai

2) Dati tiks pārsūtīti uz mikrokontrolleru

3) Mikrokontrolleris izpildīs mūsu jau uzrakstīto programmu un pārsūtīs datus uz moduli Sigfox Wisol

4) Modulis Sigfox Wisol caur antenu pārsūtīs datus uz vietni Sigfox Backend

5. darbība: ierīces savienojums

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Sērijas Wisol (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analogs

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

AnalogIn humidite (A1); // analogs

Zonde DS1820 (A0); // analogs

DigitalIn karogs (D6); // slēdža ekrāna vadība

6. darbība: Mbed kods

Mbed kodu varat atrast šeit:

7. darbība: datu apstrāde un analīze

Pēc datu nosūtīšanas uz vietni Sigfox, jo Sigfox ierobežo katru ziņojumu līdz maksimāli 12 baitiem (96 bitiem), tāpēc mēs dažādiem baitu izmēriem piešķīrām dažādus mērījumus un iestatījām datus uz heksadecimāliem. Lai lietotāji varētu saņemt datus skaidrāk un ērtāk, mēs nosūtām datus no Sigfox uz mākoņa platformu, mākoņa platformā, mēs prezentējam datus un analizējam tos. Īstenošanas process ir šāds:

1) Reģistrējiet mūsu ierīces mākoņa platformā

2) Ievadiet Sigfox ierīces atzvanīšanas izdevuma vietni

3) Iestatiet parametru konfigurāciju

4) Ievietojiet ierīces konta saiti mākoņa platformā pēc URL modeļa (atzvaniet uz servera adresi)

5) Aizpildiet atzvanīšanas ķermeni (atzvanīšanas pieprasījuma informācijas kopums)

6) Saglabājiet iestatījumus

Attēlā redzams rezultāts platformā Ubidots, mēs varam redzēt, ka dati tiek pārvērsti decimāldaļās, tāpēc mēs datus saņemam skaidrāk un ērtāk, un mēs varam detalizēti aplūkot katra datu diagrammu, piemēram: mēs varam atrast augstāko temperatūra gaisā

8. solis: optimizējiet sistēmas patēriņu

MCU ir regulators starp mini usb un Vin, šis regulators palielinās zaudējumus, lai samazinātu mūsu sistēmas zudumus, mēs barosim mikrokontrolleri no digitālās izejas, un, kad mēs neizmantosim sistēmu, izveidosim mikrokontrolleri un sensori guļ. Mēs pierādām, ka šīs divas metodes var efektīvi samazināt zaudējumus:

1) Pievienojiet rezistoru starp mikrokontrolleru un ģeneratoru

2) Atrodiet strāvu caur osciloskopa pretestību

3) Lieciet sensoriem gulēt un atgūstiet strāvu caur osciloskopa pretestību

4) Lieciet mikrokontrolleram gulēt un atgūstiet strāvu, izmantojot osciloskopa pretestību. Mūsu eksperimentālie rezultāti ir šādi

Mēs atklājam, ka, liekot mikrokontrolleram gulēt, sistēmas zudums tiek samazināts līdz minimumam. Un, kad mikrokontrolleris ir pamodināts, sensori var savākt datus un nosūtīt tos uz Sigfox. Bet ir problēma, kad mēs liekam mikrokontrolleram gulēt, starp MCU un sensoriem joprojām ir strāva, kā novērst šo strāvu? Izmantojot Mosfet, mēs savienojam vārtus ar MCU digitālo izeju, mēs savienojam kanalizāciju ar sensoriem un avotu ar 3, 3 V MCU tapu. Ja vārtu spriegums ir mazāks par Vgs (vārtu sliekšņa spriegums), starp avotu un drenāžu ir bloks, sensoru beigās nav sprieguma. Tātad, kad mēs liekam mikrokontrolleram gulēt, mums ir jānodrošina, ka vārtu spriegums ir mazāks par Vgs, un, kad MCU darbojas, vārtu spriegumam jābūt lielākam par Vgs, šie ir noteikumi, kas nepieciešami, lai atrastu piemērotu Mosfet.