פתרון זיהום קל - ארטמיס: 14 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

זיהום אור הוא דבר שמשפיע על כולנו ברחבי העולם. מאז שהומצאה הנורה, האור הפך לפופולרי הרבה יותר ושימש במיוחד בערים גדולות כמו ניו יורק ושיקגו. כל האור הזה יכול להשפיע על כל כך הרבה סוגים של בעלי חיים; למשל, צבי תינוקות שצריכים למצוא את דרכם לאוקיינוס בעזרת הירח לצורך הדרכה טועים בפנס רחוב מסוכן לירח ופונים לכביש המהיר. אור משפיע גם על נדידת הציפורים ועונות ההזדווגות שלהן. נוסף על כל בעלי החיים שזיהום האור משפיע עליהם, הוא משפיע גם עלינו. בכל פעם שאנחנו יוצאים בחוץ בלילה ורואים את האורות הכחולים המסנוורים האלה, המוח שלנו מעורר לחשוב שמדובר בשעות היום. לכן, המוח שלנו אינו מייצר מלטונין; הכימיקל הדרוש לנו כדי ללכת לישון. מכיוון שהכימיקל הזה אינו מיוצר במידה רבה, לוח השינה שלנו מתפרק, מה שגורם להרבה בעיות אחרות.

עם זאת, עם פתרון זיהום האור שלנו, ארטמיס, אנו מקלים על יצירת מחר טוב יותר מבחינת זיהום אור. לאור שלנו יש טמפרטורת צבע חמה כדי לא לפלוט אור כחול כדי לגרום לנו לחשוב שאנחנו צריכים להיות ערים עד שעות הלילה. בעזרת Arduino Uno, מספר חיישנים שונים ומעגלי Snap, האור שלנו נדלק או כבוי על סמך הפעילות באזור, החושך ועוד. עם הפתרון שלנו, פחות אור ייפלט לאטמוספירה, כך שנוכל, יחד עם כל בעלי החיים, ליהנות מהיופי של שמי הלילה שעוזר לשמור על אווירת הסביבה שלנו.

שלב 1: אסוף את החומרים שלך

השלב הראשון בייצור ארטמיס הוא איסוף חומרים.

כפי שניתן לראות בתמונה הראשונה למעלה, הנה רשימה של החומרים הפיזיים שתזדקקו להם:

• ערכת Super Starter Kit Uno R3 - זה יכלול את המיקרו -בקר שלך, לוח הלחם וכל החיישנים שתזדקק לו, כך שתוכל להשתמש בהם לקידוד האור שלך. באופן ספציפי תצטרך:

  • כבל USB-Arduino (ומתאם אם אין לך יציאת USB במחשב הנייד שלך)
  • חוטי זכר-זכר
  • חוטי זכר-נקבה
  • חוטים ארוכים במיוחד (לחתוך במידת הצורך)
  • כבלי מגשר (לחיבור פוטורסיסטור Snap Circuits ללוח הלחם)
  • כרטיס מיקרו SD וקורא
  • מסך OLED
  • מיקרו -בקר Arduino Uno
  • חיישן PIR
  • חיישן DHT (לחות/טמפרטורה)
  • נגדי אום 220 אלף
  • לוח לחם
  • נוריות RGB (4x) או נוריות רגילות (4x)
  • פוטורסיסטור
• סט קלאסי של מעגלי Snap (כפי שמוצג במדריך למעלה). באופן ספציפי, תזדקק לפוטורסיסטור Snap Circuits.
• מספריים
• מקלות עץ
• סכין אקסקטו
• חשפן חוט
• מברג
• ליבת קצף שחור
• בריסטול
• כפי שמוצג בתמונה השנייה, תזדקק ליישום Arduino Genuino על שולחן העבודה/המחשב הנייד שלך כדי לקודד את החיישנים.
• כפי שמוצג בתמונה השלישית, תזדקק לכמה חברים כדי לעשות זאת איתם!

שלב 2: נגד PIR / צילום - קוד

הקוד הראשון שאתה יוצר הוא עבור ה- PIR (חיישן תנועה) והפוטוריסטור. על ידי שילוב שני חיישנים אלה לקוד אחד, אנו יכולים לגרום לאור להגיב הן לרמת החושך והן לפעילות (או היעדרותו) באזור. הנה מה שכל פונקציה עיקרית בקוד עושה:

setup (): פונקציה זו מפעילה את הצג הטורי ומקימה את סיכת ה- LED כפלט ואת סיכת ה- PIR כקלט

loop (): פונקציה זו מפעילה את הפונקציה photo_value () ואת הפונקציה checkPIRStatus ()

NB כאן (): פונקציה זו כותבת בנוריות כבוי אם חיישן התנועה אינו מופעל

SBhere (): פונקציה זו כותבת את נוריות הנורית דולקות כך שיופיעו בבהירות אם חיישן התנועה דולק

checkPIRStatus (): פונקציה זו מקבלת נתונים מהחיישן, ואז בודקת אם הערך המדווח גבוה מ- 451. אם הוא והחיישן כבוי, הוא מופעל ו- SBhere () פועל. עם זאת, אם המספר המדווח נמוך והחיישן דולק, החיישן כבוי ו NBhere () פועל.

photo_value (): פונקציה זו בודקת אם המספר גבוה, בינוני או נמוך ומשנה את עוצמת האור בהתאם.

שלב 3: PIR / נגד צילום - סכמות חשמליות

לאחר שהקוד שלך אוסף בהצלחה, חבר את לוח הלוח שלך באותו אופן כמו בתרשים Fritzing למעלה. לאחר שתסיים, ודא שהכל מחובר כראוי וששום דבר לא במקומו. בנוסף ל- 4 נוריות נוריות או נוריות RGB, תזדקק ל:

• חיישן PIR
• פוטורסיסטור
• שלושה חוטים זכר-נקבה
• חוטי זכר-זכר
• 4 נגדי אום 220k

לאחר שהקוד שלך יעלה בהצלחה ללוח, הניף את היד על חיישן ה- PIR. הנורות צריכות להידלק ולהבהיר ואם אתה פותח את הצג הטורי שלך, עליו לקרוא "תנועה זוהה!". ברגע שאתה מוציא את היד שלך מה- PIR, הצג הסדרתי צריך לקרוא "תנועה הסתיימה!", ונורית ה- LED (או נורית ה- RGB כפי שמוצג בתרשים הפריטים) צריכה להתעמעם ולכבות:).

באשר לפוטורזיסטור, אם אתה מכסה אותו, נורית ה- LED צריכה להאיר ו/או להידלק, וברגע שאתה מרים את היד, הנורית צריכה להתעמעם. אם אתה מדליק את כל האורות באזור שלך, הנורית צריכה להיות קרובה לכיבוי.

שלב 4: OLED / DHT - קוד

לאחר שתסיים עם קטע ה- PIR/פוטורססיסטור של הקוד, אתה מוכן לעבור לקוד OLED/DHT! כאשר קוד זה פועל כהלכה, קוד זה צריך להכניס נתוני לחות/טמפרטורה מהסביבה הסובבת ולאחר הצגת המידע על הצג הטורי, עליו להציג את המידע הזה, כמו גם את הסטטוס של כל חיישנים אחרים, במסך ה- OLED.

הנה מה שכל פונקציה בקוד עושה:

setup (): פונקציה זו מפעילה את הצג הטורי ומאתחלת את הספריות

לולאה (): פונקציה זו יוצרת משתנים לטמפ '/לחות, ולאחר מכן מציגה את המידע על לחות/טמפ' על מסך OLED והצג הטורי.

להלן הספריות הספציפיות שאתה צריך להוריד כדי להריץ את הקוד הזה:

ספריית U8g2

Sidenote: הקוד למעלה מיועד הן ל- DHT/OLED והן לכרטיס ה- SD, והפונקציות המפורטות הן אלה השולטות אך ורק בחיישני DHT/OLED.

שלב 5: OLED / DHT - סכמות חשמליות

לאחר שהקוד שלך אוסף בהצלחה, חבר את לוח הלוח שלך באותו אופן כמו בתרשים Fritzing למעלה. לאחר שתסיים, ודא שהכל מחובר כראוי וששום דבר לא במקומו. בנוסף ל- 4 נוריות נוריות או נוריות RGB, תזדקק ל:

• מסך OLED
• חיישן DHT
• חוטי זכר-זכר
• 4 נגדי אום 220k

לאחר העלאת הקוד בהצלחה ללוח, פרטי הלחות/הטמפ 'אמורים להופיע על הצג הסדרתי, ולאחר שמסך OLED יציג את מסך ה- Adafruit שלו, נתוני טמפרטורת הלחות אמורים להופיע למעלה, עם הסטטוס של כל אחד מהחיישנים. אומר 'ON' או 'OFF' מתחתיו:).

שלב 6: אסוף נתונים מ- OLED

באמצעות הצג הטורי, הצלחנו להמיר את נתוני הלחות/הטמפרטורה לגרף. כאשר הקוד שלך עובד בהצלחה ואתה רואה מידע נכון על לחות/טמפ 'על הצג הטורי, לחץ על' כלים 'ולאחר מכן על' פלוטר סידורי '. ברגע שאתה לוחץ על זה, אתה אמור לקבל גרף של הנתונים. על מנת לאסוף נתונים, צרף את חיישן DHT ללוח הלחם, הפעל את הקוד הסופי ולאחר מכן הגדר את חיישן DHT ליד החלון שלך או בחוץ משקיעה ועד הזריחה כדי לקבל את הנתונים.

בגרף מימין לטמפרטורה צלזיוס לעומת זמן הטמפרטורה יורדת בהדרגה עם שקיעת השמש. נתונים אלה נאספו במהלך השקיעה בין השעות 19: 00-22: 00. הלילה מניב לעתים קרובות טמפרטורות נמוכות יותר בהשוואה ליום מכיוון שהשמש כבר לא מחממת את האזור ישירות. מדידות אלה נאספו באמצעות חיישן DHT, אשר אוסף נתוני טמפרטורה ולחות.

הגרף משמאל הוא מדידה של אחוזי הלחות באוויר לעומת הזמן. הנתונים נאספו משעה 19:00 עד 22:00 באמצעות חיישן DHT. ככל שחלף הזמן, הלחות החלה לעלות, מה שאולי יכול להצביע על משקעים בעתיד הקרוב. משקעים הם גורם חשוב שיש לקחת בחשבון בעת עיצוב גופי תאורה מכיוון שאירועי מזג אוויר כגון גשם, שלג וערפל יכולים להפחית את הראות ולהשפיע על פיזור האור.

שלב 7: כרטיס SD - קוד

כעת, לאחר שקידדת בהצלחה את קטע ה- OLED/DHT ואת קטע ה- PIR/הפוטורססיסטור, אתה מוכן לקטע הסופי: קוד כרטיס ה- SD. כשהוא פועל כראוי, מטרת קוד זה היא לכרטיס ה- SD לקרוא את נתוני הפוטורזיסטור ולהראות כל מגמות תאורה לאורך כל היום.

הנה מה שכל פונקציה בקוד עושה:

setup (): פונקציה זו מפעילה את הצג הטורי ונרשמת כל נתונים אל הצג הטורי

loop (): פונקציה זו קובעת את הטיימר

writeHeader (): פונקציה זו מדפיסה את הכותרות של הנתונים לקובץ כרטיס ה- SD

logData (): פונקציה זו רושמת את הזמן, הלחות והטמפרטורה לתוך קובץ כרטיס ה- SD

ספריות נוספות שתזדקקו להן:

• ספריית SD. FAT
• ספריית DHT פשוטה

שלב 8: כרטיס SD - סכמות חשמליות

לאחר שהקוד שלך אוסף בהצלחה, חבר את לוח הלוח שלך באותו אופן כמו בתרשים Fritzing למעלה. לאחר שתסיים, ודא שהכל מחובר כראוי וששום דבר לא במקומו. אתה תצטרך:

• קורא כרטיסי SD
• פוטורסיסטור
• חוטי זכר-זכר
• נגד 220k OM

לאחר העלאת הקוד בהצלחה, השאר את הפוטורזיסטור ליד החלון שלך או קח אותו החוצה לחצר שלך. השאר אותו שם שקיעה עד הזריחה, וכאשר תחזור, הוצא את כרטיס ה- micro SD החוצה. לאחר מכן, בעזרת קורא כרטיסי SD, הקפד לקרוא את המחשב הנייד שלך במידע וצור איתו גרף!

שלב 9: איסוף נתונים מכרטיס ה- SD

למעלה תמונה של הנתונים שאספנו מערכי הפוטורזיסטור מכרטיס ה- SD. מטרת איסוף הנתונים הללו היא לראות את מגמות התאורה לאורך כל הלילה, כך שנוכל לראות אם יש מקור אור פולשני מאוד פולשני המשבש את חיי כל בעלי החיים על פני כדור הארץ.

על מנת לאסוף נתונים, חבר את הפוטוריסטור ללוח הלוח באמצעות תרשים Fritzing והפעל את הקוד הסופי בקובץ ה- zip בסוף ה- Instructable. חבר את כרטיס המיקרו SD שלך לקורא והגדר את הפוטורזיסטור ליד החלון שלך או בחוץ מהשקיעה ועד הזריחה כדי לאסוף את הנתונים שלך.

נתונים אלה נאספו על ידי פוטורסיסטור, אשר מודד את עוצמת האור. הנתונים נאספו בין השעות 12: 00-06: 45 וכוללים את הזריחה. עם עליית השמש, עוצמת האור עלתה וגרמה לערכים המתקבלים על ידי הפוטורזיסטור לעלות. ניתן להשתמש בנתונים אלה כדי לקבוע מתי יש צורך בתאורה מלאכותית מכיוון שהפוטורסיסטור קובע את עוצמת האור הטבעי בסביבתו ויכול לדעת מתי הוא בהיר מספיק כדי ליצור נוף גלוי ללא אור מלאכותי.

שלב 10: שילוב כל הקוד

לאחר שתסיים לקודד את שלושת המרכיבים הנפרדים של הקוד, הגיע הזמן לחבר את כולם יחד! לוקח את שלושת מרכיבי הקוד שלך, וודא ששום דבר אינו זהה בין כל התוכניות ולאחר מכן הכנס אותם לתוכנית אחרת. לאחר מכן, ודא שהכל מחובר ללוח הלחם שלך כפי שהוא בתרשים Fritzing והפעל את התוכנית! מבחינתנו, היו כמה פעמים שהקוד לא עבד כששילבנו את כל הרכיבים, אז תסתכל על החלק לפתרון בעיות במדריך זה אם לא נראה שהדברים בהתחלה עובדים.

שלב 11: הצעות/פתרון בעיות

להלן כמה הצעות לבעיות שעשויות להיות לך בעת העבודה על הקוד שלך. אנו יודעים מניסיון שהקוד לפעמים יכול להיות מאוד מעצבן ומלחיץ, אז אני מקווה שהטיפים האלה יעזרו לך לשכפל את * פתרון זיהום האור * שלנו:).

כללי:

• וודא שכל החוטים שלך מחוברים לפינים הנכונים, המספרים לך בתוכנית בעת הגדרת משתנים.
• וודא שכל החוטים שלך מחוברים כראוי (לדוגמה, אולי צריך להחליף את הצד השלילי ואת הצד החיובי של ה- LED שלך)
• ודא שאין לך RGB בלוח הלחם בעת קידוד לנורות LED ולהיפך

אם המתכנת אינו מגיב:

• הפעל מחדש את Arduino ואת המיקרו -בקר שלך
• נתק את ה- USB וחבר אותו מחדש
• בדוק אם הנמל שלך הוא ה- Arduino Uno (עבור אל 'כלים' ואז 'יציאה')
• פתח קובץ חדש וריק ונסה להריץ אותו ולאחר מכן להפעיל את הקוד המקורי שלך

לא מוצאים כאן פתרון?

נסה להיכנס אל https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 (האתר הרשמי של Arduino Troubleshooting) וחפש את הבעיה שלך.

שלב 12: עיצוב המודל

השתמש בתרשימים בקובץ ה- zip כדי לעצב ולהדפיס את האורות בתלת מימד (אולם אין צורך במדפסת תלת מימד). כדי להתחיל בעיצוב הדגם, גזרו חתיכת ליבת קצף או כרזה בגודל 56 עד 37 ס מ. כדי להקל על החיווט, הרם את הלוח על ידי הדבקה חמה של קוביות עץ לפינות. צור את הכביש והדשא שלך על ידי הדבקת רצועות של נייר בנייה שחור ללוח וחתוך חורים היכן שהמנורות צריכות להיות. מרווחים אותם זה מזה באופן שווה על ידי חלוקת אורך הלוח ל -4 וחיתוך רווחים בבסיס. קבע את המיקום של החיישנים שלך (פוטורסיסטור ו- PIR) ומסך ה- OLED גם כן, כך שתוכל לחתוך חלקים מהבסיס כדי להזין את החוטים אל הארדואינו. לאחר שכל החורים נחתכו, התחל להאכיל את החוטים כך שיעברו מתחת לדגם ויתחברו לארדואינו. לאחר שהכל סיים, הדבק חם את החיישנים והאורות במקום!

שלב 13: בדוק הכל ביחד

כעת, מכיוון שרכיבי העיצוב, החשמל והקוד מסתיימים, הגיע הזמן לבדוק את עבודתך! קדימה, העלה את התוכנית שלך ללוח, ואם זה עובד, מזל טוב !! אם לא, חזור לחלק לפתרון בעיות במדריך זה כדי לראות אם אתה יכול להבין את הבעיה.

פתרונות זיהום קל כמו Artemis חיוניים להחזרת שמי הלילה לכולם. במשך מאות שנים אנשים נבהלו משמי הלילה ותפסו את האור כמושיע, אם כי בעלי חיים רבים סובלים משפע האור בקרבת בתי הגידול הטבעיים שלהם. על ידי שימוש בפתרון זיהום אור זה, אנו יכולים לעשות צעד לקראת קבלת סביבה טובה יותר, כך שאנחנו וכל שאר בעלי החיים על פני כדור הארץ לא נפגע על ידי לוחות הזמנים הטבעיים שלהם, כך שכולנו יכולים לחיות מאושרים ובריאים!

שלב 14: הכרות

תודה רבה שקראתם את המדריך שלנו!:) פרויקט זה לא יכול היה להתקיים ללא הקבוצות הבאות, אז הנה כמה אנשים שהיינו רוצים להודות להם:

• ישו גרסיה (המדריך שלנו בתוכנית Adler ASW) שלימד אותנו כיצד להשתמש בחיישנים אלה ועזר לנו לפתור בעיות!
• קן, גזה, כריס, קלי ושאר צוות תוכניות הנוער של אדלר שעזרו לנו בפרויקט הזה
• דוברי האורח לה-שפר ספנסר, קרלוס רואה ולי-ויי הונג על שנאום הרצאות מרתקות שגרמו לנו להמשיך להיות יצירתיים בפרויקטים שלנו.
• Snap Circuits לשלוח לנו ערכה מעניינת מאוד שעזרה לנו ללמוד עוד על מעגלים ועזרה לנו בפרויקט הגמר שלנו
• התורמים של אדלר שצפו במצגת האחרונה שלנו ונתנו לנו משוב:)

כמו כן, למעלה קובץ zip הכולל את כל התרשימים, הדגמים, הספריות והקוד שהשתמשנו בו להכנת פתרון זיהום קל זה. אנו ממליצים לך להוריד את זה אם אתה רוצה להכין את זה בבית!

הורד את כל המאגר שלנו לפתרון זיהום קל זה כאן!