Siltumnīcas projekts (RAS): uzraugiet elementus, kas reaģē uz mūsu stādījumu: 18 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šis projekts piedāvā uzraudzīt gaisa temperatūru, spožumu un mitrumu, kā arī birzs temperatūru un mitrumu. Tā arī ierosina tīklot šos pasākumus, kas ir tik lasāmi vietnē Actoborad.com

Lai to izdarītu, mēs savienojam 4 sensorus ar Nucleo mikrokontrolleru L432KC:

- Adafruit spožuma sensors TLS2561;

- Gotronic mitruma un temperatūras sensors DHT22;

- temperatūras zonde DS1820;

- mitruma sensors Grove - mitruma sensors ar Seeed Studio

Pasākumi tiek veikti ik pēc 10 minūtēm, un tie tiek savienoti tīklā, izmantojot Sigfox Breakout TD1208. Kā minēts augstāk, šis ir lasāms vietnē Actoboard.com. Šajā mikrokontrollerī ir pievienots arī OLED displeja 128x64 ekrāns, kas pastāvīgi parādīs pēdējos veiktos pasākumus. Visbeidzot, sistēma ir elektriski pašpietiekama, pateicoties 8x20 cm fotoelementu elementam un 1,5 Ah akumulatoram. Tie ir savienoti ar Nulceo ar SeeP Studio LiPo Rider Pro. Sistēma ir ievietota 3D drukātā kastē.

Kā redzams sinoptikā.

Kods, kas apkopots mikrokontrollerī, izmantojot os.mbed.com, tiek saukts par “main.cpp”. Izmantotās bibliotēkas ir pieejamas šajā saitē, kas ir mūsu projekta mbed:

1. darbība. Tīklošana

Svarīga šī projekta sastāvdaļa bija tīkla mērījumu veikšana un to vienkārša pieejamība. Ik pēc 10 minūtēm sensori mēra dažādus parametrus, un mērījumu pārsūtīšanai tiek izmantots sigfox TD1208 modulis. Rezultāti ir pieejami Actoboard vietnē:

Pēc bluemix konta izveides mēs varam izmantot Node-red lietojumprogrammu, lai grafiski parādītu savus rezultātus.

Programmēšana sarkanā mezglā, lai atgūtu informāciju no Actoboard

Publiska saite rezultātu skatīšanai reālā laikā:

2. darbība: sastāvdaļas

Šim projektam šeit ir galveno izmantoto komponentu saraksts:

Mikrokontrolleris: Nucleo STM32L432KC

Displejs: LCD ekrāns

Sigfox: Sigfox modulis

Par sensoriem:

- Gaisa sensors: DHT22 (temperatūra un mitrums)

- Grīdas sensori: Grove temperatūra un Grove mitrums

- Spilgtuma sensors: Gaismas sensors

Enerģijas padeve:

- LIPO (uztura adaptera karte)

- Akumulators

- Fotoelektriskais panelis

3. solis: patēriņš

Viens no mūsu projekta svarīgākajiem punktiem ir tas, ka sistēmai jābūt autonomai enerģētikā. Šim nolūkam mēs izmantojam akumulatoru un saules bateriju. Akumulators var piegādāt 1050 mA strāvu 1 stundas laikā ar spriegumu 3,7 V: 3, 885Wh. Saules baterija tiek izmantota akumulatora uzlādēšanai, tā nodrošina 5,5 V spriegumu zem 360 mA, jauda ir vienāda ar 2 W.

Mūsu sistēmas teorētiskais patēriņš: - Temperatūras sensors DHT22: pie maks. 1,5 mA un miera stāvoklī 0,05 mA - Grove temperatūras sensors: maks. 1,5 mA - Gaismas sensors: 0,5 mA - Nucleo grozs: + 100 mA - LCD displejs: 20 mA - Sigfox TD1208 modulis: 24 mA nosūtīšana (šajā projektā ar šo moduli nekas netiek saņemts) un miera stāvoklī 1,5 μA

Mierīgā stāvoklī patēriņš ir niecīgs, salīdzinot ar akumulatora jaudu. Kad sistēma izslēdzas no miega (ik pēc 10 minūtēm), visi sensori veic mērījumus, ekrānā tiek parādīts rezultāts, un sigfox modulis pārraida šos rezultātus. Tiek uzskatīts, ka visas sastāvdaļas šajā laikā patērē maksimumu: mēs izmantojam aptuveni 158 mA ik pēc 10 minūtēm, tātad 6 * 158 = 948 mA 1 stundas laikā. Pirms pilnīgas izlādes akumulators var turēt nedaudz vairāk par stundu.

Mērķis ir tērēt minimālu enerģiju, lai pēc iespējas mazāk būtu nepieciešams uzlādēt akumulatoru. Pretējā gadījumā, ja saules baterija kādu laiku nesaņem saules gaismu, tā nevar uzlādēt akumulatoru, kas izlādētos, un mūsu sistēma izslēgsies.

4. solis: projektējiet PCB

Sāksim PCB daļu!

Mums bija daudz problēmu solim, par kuru mēs nedomājām, ka mums vajadzēs tik daudz laika. Pirmā kļūda: nav saglabāts PCB vairākās vietās. Patiešām, pirmā PCB tika izdzēsta, kad USB bija dažas problēmas. Tagad visi USB iekšējie faili nav pieejami. Pēkšņi bija jāatrod šai mīklai nepieciešamā enerģija mūsu projekta industrializācijai. Neliela detaļa, kas joprojām ir svarīga, ir nepieciešams, lai visi savienojumi atrastos PCB apakšējā pusē un lai tiktu izveidots masas plāns. Kad drosme ir atrasta, mēs varam atkal veikt ALTIUM elektronisko shēmu, kā redzams zemāk:

5. darbība

Tajā ir sensori, Nucleo karte, Sigfox modulis un LCD ekrāns.

Mēs pārslēdzamies uz PCB daļu, zaudējam tik daudz laika, bet beigās mums izdevās. Pēc drukāšanas mēs to pārbaudām … un šeit ir drāma. Puse NUCLEO karte ir apgriezta. Mēs varam apskatīt arī iepriekš redzamo diagrammu. Kreisais NUCLEO zars no 1 līdz 15, sākot no augšas, bet labās puses atzars no 15 līdz 1 arī no augšas. Kas liek neko nedarīt. Bija nepieciešams atgūt prātu, trešo reizi atkārtot ārkārtas PCB, pievēršot uzmanību visiem savienojumiem. Hallelujah PCB ir izveidots, mēs to varam redzēt attēlā zemāk:

6. darbība:

Viss bija perfekti, SamSmile kunga izgatavotās metināšanas šuves bija nesalīdzināmi skaistas. Pārāk labi, lai būtu patiesība? Patiešām, viena un vienīgā problēma:

7. darbība:

Tuviniet to nedaudz tuvāk:

8. darbība

Mēs to redzam labajā pusē esošajā kartē, uz kuras PCB ir balstīts uz SDA savienojumu D7 un SCL uz D8 (tieši tas, kas mums nepieciešams). Tomēr, pārbaudot ar komponentiem, mēs nesapratām saņemtās informācijas neatbilstību, un pēkšņi, vēlreiz izskatot otrās dokumentācijas dokumentāciju, mēs pamanījām, ka D7 un D8 nav specifikas.

Tā rezultātā mūsu maizes cepšana darbojas ļoti labi, pirms pielāgo PCB savienojumus ērtai maršrutēšanai. Bet, kad PCB nav mainīts, mēs saņemam informāciju, neskatoties uz visiem sensoriem, izņemot gaismas sensoru šajā versijā.

9. darbība: projektējiet 3D BOX

Sāksim 3D dizaina daļu!

Šeit mēs izskaidrojam kastes 3D dizaina daļu, lai apsveiktu mūsu pilnu sistēmu. Viņa aizņēma daudz laika, un jūs sapratīsit, kāpēc. Rezumējot: mums ir jāspēj savā kastē iekļaut PCB un visas ar to saistītās sastāvdaļas. Proti, padomājiet par LCD ekrānu, bet arī par visiem sensoriem, nodrošinot katram no tiem vietu, lai tie būtu izmantojami un efektīvi mērījumos. Turklāt tam ir nepieciešams arī barošanas avots ar LIPO karti, kas ir pievienota akumulatoram un fotoelementu paneli, kas padara mūsu sistēmu autonomu. Mēs iedomājamies pirmo kastīti, kurā būs PCB, visi sensori, ekrāns un akumulatoram pievienotā LIPO karte. Acīmredzot ir jāparedz īpaša vieta LCD ekrānam, gaismas sensoram (ja tas ir paslēpts vai sānos tas nesaņem reālo gaismu), temperatūras sensoram, DHT22 ir nepieciešams, lai tas varētu izmērīt vērtību tuvu augam un neaizmirstot birzs mitruma sensoru, kam jābūt saskarē ar tiešo zemi. Mēs neaizmirstam caurumu, lai savienotu antenu ar moduli sigfox, un vēl vienu caurumu, lai fotoelementu paneļa dēlu nodotu kartei LIPO. Šeit ir galvenā kaste:

10. darbība:

Mums ir nepieciešama daļa, lai ievietotu fotoelektrisko paneli un savienotu paneli ar LIPO plati.

Šeit ir rezultāts:

11. darbība:

Mums jāspēj aizvērt šo brīnišķīgo kasti!

Šeit ir pielāgots vāks:

12. solis:

Kā redzam, tas ir vāks, kuram ir zobi, kas atrodas galvenajā kastē, lai nodrošinātu labāku stabilitāti.

Lūk, kad mēs to pievienojam mūsu brīnišķīgajai kastītei:

13. darbība

Lai iegūtu pretestību, tiek pievienotas bīdāmās durvis, kas ievietotas kastē, bet arī vāciņā, kas stingri notur abas daļas un nodrošina iekšpusē esošo sastāvdaļu uzticamību un drošību.

Šeit ir pirmā bīdāmo durvju versija:

14. darbība:

Lai dotos vēl tālāk, mēs domājām iekļaut fotoelementu moduli galvenajā kārbā, lai tas būtu vienā līmenī ar gaismas sensoru un tā stratēģisko stāvokli, un justies, ka autonomā sistēma ir kaut kas līdzīgs vienotai.

Šeit ir bīdāmo durvju otrā versija ar iespēju saspraust iepriekš iesniegto fotoelementu moduli:

15. darbība:

Lūk, kad mēs to pievienojam mūsu brīnišķīgajai kastītei, kurai jau ir lielisks vāks:

16. darbība:

Tu esi mazliet apmaldījies? Parādīsim, kāds ir šīs burvju kastes galīgais stāvoklis!

17. darbība:

(Bojājumi, ko mēs šobrīd nevarējām izdrukāt, pateicoties 3D printerim, jo man prasīja izturību, ko es darīju, bet man ir jātic, ka man ir nedaudz par daudz, patiesībā biezums ir lielāks par 4 mm, tāpēc es nevarēja to izdrukāt, jo tas aizņēma daudz materiāla, pārāk skumji) … Bet vēl nav par vēlu to izdrukāt, vismaz ja tikai prieka pēc = D

Tik skaisti:

18. darbība:

Paldies.