IlluMOONation - דגם תאורה חכמה: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

האם אי פעם הסתכלת לשמי הלילה ולא הצלחת לראות כוכבים?

מיליוני ילדים ברחבי העולם לעולם לא יחוו את שביל החלב שבו הם חיים בשל השימוש המוגבר והנפוץ באור מלאכותי בלילה שאינו רק פוגע בראייתנו על היקום אלא משפיע לרעה על סביבתנו, בטיחותנו, צריכת האנרגיה ובריאותנו..

במשך שלושה מיליארד שנים, החיים על פני כדור הארץ התקיימו במקצב של אור וחושך שנוצרו אך ורק על ידי הארת השמש, הירח והכוכבים. כעת, אורות מלאכותיים משתלטים על החושך והערים שלנו זוהרות בלילה, משבשות את דפוס היום-לילה הטבעי ומשנות את האיזון העדין של הסביבה שלנו. מין אחד שנפגע במיוחד מתופעה זו הוא צבי ים.

כאשר נולדים צבי ים, הם מסתכלים אל הירח כמקור אור שיוביל אותם לאוקיינוס למען בטיחות. אבל בימים אלה הפכו פנסי הרחוב על חופים כל כך בהירים עד שצבי תינוקות בדרך כלל הולכים אחריהם לרחובות, מתים מהתייבשות, טורפים או שנדרסים על ידי כלי רכב בכביש. גם בעלי חיים ליליים אחרים נפגעים מהאורות הבוהקים האלה, אם כי לא באותה מידה כמו הצבים. השימוש המוגבר באורות מגניבים אלה בלילה עלול לגרום להם לסטות מהקצב היממה הרגיל שלהם ולקזז את תפקודם הביולוגי, לפעמים אפילו עד כדי מוות.

עבור בני אדם, אור כחול משפיע על רמות המלטונין שלנו, מה שמוביל לפחות שינה ולשפע בעיות אחרות שמגיעות כתוצאה מכך. מחקרים מראים שאור מלאכותי בלילה יכול להגביר את הסיכון להשמנה, דיכאון, הפרעות שינה, סוכרת, סרטן השד ועוד.

אם קראת עד כאן, ייתכן שאתה שואל, מה אנחנו יכולים לעשות כדי לעזור? ובכן, פשוט לכבות את האורות שלך כאשר אין בהם צורך ולשנות את צבע האורות שלך לאדומים וצהובים היא התחלה טובה. עם זאת, אנו זקוקים למערכת הניתנת ליישום בערים בכל רחבי העולם בכדי להשפיע באמת ולהפוך את האגרה ההרסנית שזיהום האור גבה על כדור הארץ שלנו.

אנו כאן ב- SEAside Lighting Co. הגענו לפתרון המושלם. אנו מציגים בפניכם: הארה -מערכת תאורה חכמה משלנו המורכבת מפנסי רחוב ידידותיים לסביבה העשויים עם חיישנים ונורות LED בסיסיות. illuMOONation היא לא רק מופעלת עצמים ושליטה על הסביבה, אלא גם משהו שאתה יכול להכין בבית! סקרן? ובכן, המשך לקרוא כדי לגלות כיצד ליצור גרסה משלך לדגם התאורה החכמה הזו … ואולי יום אחד להפוך אותו למציאות בקנה מידה מלא!

תכונות עיקריות:

• אורות נעים - חיישן אולטרסאונד מזהה היכן נמצא אובייקט ומדליק את האור המתאים, בעוד השאר נשארים כבויים
• חד צדדי-בצד האוקיינוס והצבע הרחק מחוף הים, כך שבעלי חיים המגיעים לחוף בלילה אינם מוסחים על ידי הבוהק, תוך שהם מספקים כיסוי רחוב מלא לרכבים ולהולכי רגל.
• אורות בגוון אדום - לבעלי לילה יש יכולות משופרות לראות אורכי גל קצרים יותר, כך שצלילים חמים יותר אינם משפיעים עליהם במידה רבה יותר, גם טובים יותר לבני אדם עקב השפעות מזיקות של אור כחול בלילה שהוזכרו לעיל.
• מיגון רפלקטיבי וזווית כלפי מטה - האור מכוון באמצעות החומר הרפלקטיבי שבתוך מודול המיגון וזווית כלפי מטה כך שהוא מכסה שטח גדול יותר מבלי להגדיל את פיזור האור
• מצב אור/כהה - אורות וחיישנים שאינם נחוצים מושבתים כאשר הוא בהיר כדי לחסוך באנרגיה
• תגובת מזג אוויר - לוקח קריאות טמפרטורה ולחות ומוריד את העוצמה כאשר הוא נוטה להתפזרות אור נוספת
• ידידותי לסביבה - מערכת אנרגיה חכמה באמצעות פאנל סולארי לטעינת סוללה עם אור שמש זמין כדי להפחית את תוספת דלקים מאובנים לאטמוספירה
• תצוגה מרכזית - מסך OLED מציג ערכי חיישנים ומצב מערכת תאורה, נגיש יותר למשתמשים כלליים ולמנהלים כאחד
• רישום נתונים - נתוני החיישן מאוחסנים בכרטיס SD כך שניתן לנתח אותם כדי לשפר עוד יותר את המודל ולכייל לסביבה

אספקה

מבנה -

• 2 לוחות קצף בגודל 11 "x 14"
• 2 מקלות ארטיק
• 6 "x 6" ריבוע של רדיד אלומיניום
• 3 חומרי ניקוי לצנרת ירוקה
• מוט מוט אחד (קוטר 1/2 אינץ ')
• 3 קשיות רחבות
• חוֹל
• נייר בנייה צהוב, ירוק, כחול, חום ושחור

מכשירי חשמל -

• 3 נוריות RGB
• חיישן קולי
• חיישן טמפרטורה/לחות DHT
• פוטורססיסטור (ערכת מעגלי הצמד או ערכת ארדואינו)
• מיני פאנל סולארי
• תצוגת OLED מיני
• קורא כרטיסי מיקרו SD
• כרטיס מיקרו אס די
• 2 ארדואינים
• 2 מחברי מתח DC עד 9 וולט
• 2 סוללות 9 וולט
• לוח לחם
• התנגדות של 100 קאוהם
• 6 100 נגדי אוהם
• מיישר דיודה
• Arduino IDE (מותקן להפעלת קוד)
• תנין קליפ לזכר, זכר לנקבה וחוטי זכר לזכר

(הקלק כאן כדי לקנות את ערכת המתנע של Arduino UNO עם חיישנים, חוטים וכו ')

ציוד -

• אקדח דבק חם
• סכין X-Acto
• מספריים
• דבק סטיק
• דבק נוזלי
• מכחול
• מספרי תיל

שלב 1: בנה את הסביבה

1. קח את לוחות הקצף והדבק אותם יחד עם הצדדים הארוכים יותר סומק זה עם זה כדי ליצור בסיס גדול יותר לדגם שלך.
2. שוברים את מקלות הארטיק לשניים ומדביקים אותם חמים במרווחים ובניצב שווה לאורך הקו שבו שני הלוחות נפגשים. זה כדי לחזק את המפרק.
3. סמנו את מוט הדיבל ב -4 חתיכות בגודל 2 אינץ 'וחתכו אותן בעזרת סכין X-Acto.
4. יוצרים חורים ב -4 פינות הלוח במרחק של כ -1.5 אינץ 'מהקצוות ומדביקים חם את חתיכות הדיבל פנימה. ודאו שהדיבלים בניצב ללוח מכל הזוויות.
5. הפוך את הלוח ובדוק אם הוא ישר (הוא צריך להיות כמו שולחן מיני). גזרו פיסות נייר בנייה ליצירת הכביש, הדשא, המדרכה והמחיצה.
6. הדבק את החלקים האלה על הלוח בעזרת מקל הדבק כדי להראות את הסביבה של מערכת התאורה.
7. השתמש במכחול למריחת דבק נוזלי על הצד הריק של הלוח. לפני שהוא מתייבש, מוסיפים חול וטופחים באופן שווה לתוך הדבק עד שהוא נדבק. לאחר מכן השתמש בנייר כחול כדי לדמות מים ב"חוף "הזה.
8. סובבו את חומרי ניקוי הצינורות לצורת 2 צבי ים כדי לייצג את בעלי החיים החיים בסביבת המטרה.

שלב 2: הוסף את האורות

1. חותכים את הקשיות לשניים כדי ליצור את הקטבים לאורות שלך.
2. צור 3 חורים בעלי מרווח שווה דרך הלוח במחיצה שעוברת בין החוף והמדרכה. בדוק אם הקש מתאים, אם לא הגדל אותו.
3. הדביקו את רדיד האלומיניום לפיסת נייר בנייה שחורה בגודל זהה בעזרת מקל דבק. עקוב אחר התבנית המצורפת על הנייר 3 פעמים וחתך את הצורות כדי ליצור את הסיכוך לאור.
4. צור חור באמצע כל מיגון עבור ה- LED. התחל בקטן וגדל רק במרווחים קטנים עד שהנורית מתאימה אך לא תיפול.
5. מקפלים פנימה את 4 צדי המגן (כשהנייר כסף כלפי מעלה). השתמש ברצועות קלטות קטנות כדי לחבר את הצדדים ולהפוך אותו לתלת מימד.
6. כופפו את חלק האור של נוריות הלדים כלפי מטה כך שיצרו זווית של 60 מעלות כשהפניות אנכיות.
7. צרף 3 חוטים זכר לנקבה למובילים המתאימים להם: שחור לקרקע, ירוק לערך הירוק ואדום לערך האדום. הסיכה הכחולה אינה בשימוש לפרויקט זה. השחילו את החוטים דרך עמודי התאורה של הקש.
8. הדבק חם את הסיכוך על כל LED מהגב, הקפד לא לגעת ישירות ברכיבים או מוליכי מתכת.
9. הדביקו את החוטים ואת תחתית הקשיות דרך החורים בלוח. השתמש בדבק חם כדי להדק את הקטבים בניצב לבסיס מכל הכיוונים.

שלב 3: הוסף את החיישנים

1. חותכים חריץ לחיישן האולטרא סאונד בקצה הכביש, בערך 0.5 אינץ 'מקצה הלוח. דחוף את החיישן פנימה כך שיהיה מאונך לבסיס ממבט צד ואבטח בעזרת דבק חם. זה חשוב ביותר ולכן הקריאות מדויקות והסיגנלים קופצים מהאובייקט, לא מהלוח.
2. בפינה בצד הנגדי של הכביש, חותכים חורים כך שיתאימו לסיכות OLED ו- DHT. שוב מאובטחים בעזרת דבק חם מבלי לסכן אף אחד מהרכיבים החשמליים.
3. השתמש בקלטת כדי לחבר את הפוטורזיסטור על המחסום ולפני האור הראשון. מודול Photoresistor זה הוא מתנה הניתנת בחביבות על ידי אלנקו, יוצר מעגלי Snap, כתרומה לתוכנית.
4. לבסוף, חבר את החיישנים ל- Arduino באמצעות לוח הלחם ודיאגרמות המעגל המסופקות. הקפד לחבר את 2 הארדואינים יחד, והיה רק מעגל כרטיס ה- SD בארדואינו השני, המכונה "העובד". השני, עם כל החיישנים, הוא "הבוס".

שלב 4: הוסף את הקוד

1. לפני שתמשיך, עיין בתרשימי הזרימה כדי להבין את עקרונות הקוד המסופק וכיצד הוא מתפקד במודל.
2. התקן את תוכנת Arduino IDE במחשב. הורד את הקוד מתיקיית Google Drive המצורפת. התקן וכלול את ספריות SPI, Wire ו- DHT, Adafruit_GFX ו- Adafruit_SSD1306 ממנהל הספרייה אם המהדר מבקש זאת.
3. שנה את מספרי הסיכה כך שיתאימו למעגל שלך, במידת הצורך. התעלם משלב זה אם השתמשת באותם סיכות כמו תרשימי המעגל המסופקים.

שלב 5: בדוק את המודל

1. העלה את הקוד המתאים לכל Arduino והתחבר לחבילות סוללה לצורך צריכת חשמל.
2. הפעל את התוכנית כל עוד יש צורך לאסוף נתונים, תמלול כרטיס ה- SD יתחיל אוטומטית.

מצורפים הנתונים שאספנו באמצעות ניסוי מקורה של הדגם שלנו. לרוע המזל בשל תנאי מזג האוויר ובעיות הבטיחות לא הצלחנו לבדוק זאת בחוץ, אולם הוא עדיין מציע הוכחת מושג ומידע על סביבת הבדיקה.

לאורך כל תקופת הניסוי, קריאות הטמפרטורה והלחות נותרו זהות יחסית בגלל ויסות המצב הפנימי בסביבת הבדיקה (בית). ישנם כמה זינוקים תקופתיים, אך סביר להניח כי אלה מסתכמים בשגיאות בהתחשב בתדירותם וחוסר המתאם. המרחק גם אינו משתנה מחוץ לטווח השגיאות מכיוון שלא היו מכוניות אמיתיות של אנשים שנעו בסביבה. עם זאת, אם זה היה מודל בקנה מידה מלא, המרחק כנראה יהיה הגורם המשתנה ביותר בשל רמות הפעילות המשתנות באזור וחוסר ניבוי של דפוסים אלה. עם זאת, מכיוון שהמודל הוצב ליד חלון, ערכי הפוטורזיסטור אכן משתנים באופן דרסטי. כאשר הדגם מתחיל לראשונה בלילה הם קוראים בטווח תת -50. עם זאת, ככל שהשמש זורחת והתאורה הסביבתית מתבהרת, ערכי הפוטורזיסטור עולים בהתאם. לאחר מכן, הגרף יורד שוב כאשר התריסים סגורים באזור הבדיקה, אך הם יורים בחזרה כאשר תאורת החדר המלאכותי מופעלת. לסיכום, באמצעות נתונים אלה שנאספו הוכח בבירור כי המודל שלנו אכן מדווח בצורה מדויקת על נתונים על סביבתו, וכי ניתן להשתמש במידע זה כדי לשנות את הגדרות המערכת כך שישקפו את התנאים שבהם הוא נמצא ותורם להפחתת זיהום האור כמו שלם.

שלב 6: פתרון בעיות

שום דבר לא קורה? נסה את השלבים הבאים כדי לסייע בפתרון הבעיה:

לפני שאתה מתחיל -

• וודא שהקוד מתאסף ומועלה כהלכה לשני הארדואינים. אם המהדר מציג הודעת שגיאה, בצע שינויים בהתאם למה שהוא אומר. כמה בעיות נפוצות הן שגויות/חוסר בספריות, נקודה פסיק חסרה או יציאה לא נכונה שנבחרה לחיבור ה- USB.
• בדוק את החיווט ואת טעינת הסוללה. ודא כי מסילות החשמל והטחון בלוח הלחם מחוברות ל- Arduino.

האורות לא נדלקים? -

• וודא שב- OLED כתוב "מצב כהה מופעל". המערכת החכמה מבטלת את נוריות ה- LED במהלך "מצב אור" כדי לחסוך באנרגיה ולמנוע שימוש מיותר.
• בדוק אם נוריות ה- LED שלך שרופות באמצעות קוד פשוט להפעלה וכיבוי שלהן. אל תשכח לכלול נגד בעת הבדיקה.

OLED לא נדלק? -

• חבר את "העובד" ארדואינו למחשב ופתח את הצג הטורי כדי לוודא שקריאת הערכים.
• נסה למחוק את הקובץ הקיים בכרטיס ה- SD ולהפעיל שוב את הקוד.

כרטיס SD לא קורא נתונים? -

• ודא שכרטיס ה- SD הוכנס לקורא ובאופן נכון.
• ודא שיש מקום אחסון זמין עבור הנתונים בכרטיס.

עוד משהו? -

פנה אלינו ואנו יכולים לסייע בפתרון הבעיה

שלב 7: סיכום

בסך הכל, illuMOONation הוא פתרון התאורה המקיף האידיאלי לתאורה על חוף הים בכל רחבי העולם. התכונות הייחודיות שלה מעולם לא נראו בעבר בשוק התאורה, וההשפעה שיש לה על הפחתת זיהום האור תוך היותה מודעת לסביבה ומועילה הן לבני אדם והן לבעלי חיים היא ללא תחרות. עם זאת, אנו יודעים כי הארה אינה מושלמת. בשל מסגרת הזמן והחומרים המוגבלים לפרויקט, לא הצלחנו ליצור דגם בקנה מידה מלא ולבדוק אותו בסביבה חיצונית אמיתית. אך בעזרתכם, אנו יכולים לקחת את ההשגה לשלב הבא ולהטמיע אותה בחיי היומיום שלנו, לעולם טוב יותר לכל החיים על פני כדור הארץ.

תוכניות עתידיות -

הצעדים הבאים שלנו בפרויקט זה יהיו הוספת רכיבים נוספים ותכנתם כך שיתאימו גם לסביבה. לדוגמה, יהיה מועיל לכלול חיישנים רגישים יותר להבחנה בין בעלי חיים ובין רכב/פעילות אנושית, מכיוון שאין צורך להדליק את האורות לחיות בר חולפות. בנוסף, אנו מתכננים שיהיה פולט ומקלט IR על כל עמוד אור, שיוצר "קיר בלתי נראה" בחזית החוף. ה"קיר "יופעל רק בלילה במהלך עונת הרבייה של הצבים, וישמע זמזם עדין שיסמן כאשר מישהו חצה את אזור החוף. זוהי תזכורת נוספת להתייחסות לחיות הבר המקומיות ולמנוע אפילו יותר מהם להיפגע. נשמח גם להיות מסוגל ליישם את מערכת החשמל הסולארית אם ניתנת לחומרים המתאימים, שכן יעילות אנרגטית היא גורם חשוב נוסף להפחתת ההשפעה האנתרופוגנית על עולמנו כיום. נשמח גם לשתף פעולה עם צוותים אחרים ולשלב יחד את הרעיונות שלנו כדי ליצור פתרון אחד הפותר בעיות רבות בנוגע לזיהום אור והוא באמת פתרון התאורה הכל כלול.

אתגרים והישגים -

השלמת סדנת אסטרו-מדע מבלי להגיע למעשה לאדלר הייתה שינוי שאף אחד לא יכול היה לחזות. זה היה קשה במיוחד לשתף פעולה בפרויקט הנדסי באמצעות זום מכיוון שאנחנו לא יכולים לראות מה כל אדם עושה בבית שלו, ולכן קשה לפתור ולתקן בעיות כשהם מתעוררים. עם זאת, השתמשנו במנגנונים מסוימים כדי לוודא שנמשיך לעקוב אחר התוכנית שלנו וכולם תמיד מודעים למה שכל אדם עושה. גולת הכותרת הייתה הגיליון האלקטרוני של מעקב הפרויקטים שלנו, שבו הגדרנו כל אחת מהמשימות, תיאורן, סטטוסן, מי ישלים אותן וההתקדמות הכוללת של הפרויקט. זה איפשר לנו לעבוד ביחד ביעילות רבה יותר מכיוון שנוכל לבדוק אחד את השני ולסייע לפי הצורך, ואפשר לנו לפתח מיומנויות תקשורת שיהיו חיוניות, במיוחד בחודשים הקרובים.

תודות -

צעקה גדולה למדריך המדהים שלנו ישו גרסיה שלימד אותנו כיצד להשתמש בכל המרכיבים השונים והעניק לנו את ההזדמנות להשתתף בתוכנית זו, אפילו בסביבה מרוחקת. בנוסף, תודה רבה לגזה גיוק, כריס ברסקי וקן וולצ'ק על כל עזרתך לאורך כל הדרך. התובנה שלך באמת שיפרה את הכישורים שלנו מעבר להיקף הפרויקטים שלנו ואנו נשא את הלקחים שלמדנו איתך בעתיד. ברצוננו להביע גם את תודתנו הכנה לקלי בורדן ולכל אחד בפלנטריום אדלר על אירוח תוכנית זו שנה אחר שנה ואפשר לבני נוער נלהבים כמונו לעסוק בתחום STEM ובאסטרונומיה בעיר מולדתנו. ואחרון חביב, תודה לכל אחד ואחד מבני גילנו ASW על היותם קבוצה כל כך מהנה, קשורה ותומכת. שלושת השבועות האחרונים של היכרות והכרות עם חברים לא היו דומים לשום דבר שיכולנו לדמיין, וזו הייתה חוויה שתימשך כל החיים.

קובץ ZIP -

לחץ כאן כדי לגשת לכל החומרים הדרושים לך כדי ליצור דגם של הארה בבית!