בודק זיהום מחלקות לקליק: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

היי, אני סטודנט מבלגיה וזה הפרויקט הגדול הראשון שלי לתואר ראשון! מדריך זה עוסק כיצד להכין מד אוויר לדירוג חדרים סגורים, במיוחד כיתות לימוד!

אני שומע אותך חושב למה הפרויקט הזה? הכל התחיל כשיצאתי לתיכון. אחר הצהריים לאחר ארוחת צהריים טובה והפסקה, השיעורים מתחילים מחדש. אבל יש בעיה, המלמד שכח לפתוח את החלון בזמן שאכלנו ארוחת צהריים אז הוא חם, מיוזע ואי אפשר להתרכז כי אתה נרדם. זה בגלל שיש הרבה CO2 באוויר.

הפרויקט שלי יפתור את זה ויהפוך את התלמידים למרוכזים יותר בשיעוריהם.

אספקה

1 x פטל פי 4 (€ 55)

1 x מנוע צעד עם נהג (€ 5)

2 x 12 v 6800 mAh סוללות (2x € 20)

2 x מודול שלב (2x € 5)

1 x 16x2 LCD (€ 1.5)

חיישנים: 1x MQ8, 1x MQ4, 1x MQ7, 1x MQ135, 1x HNT11, 1x TMP36 (1 x € 23)

IC: 1x MCP3008, 2x 74hc595AG (1x € 2.30, 2x € 0.40)

נוריות LED: 2x ירוק, 2x אדום, 3x צהוב (נמצא בחומרה ישנה, כרגיל 0.01 € כל אחת)

מחבר לסוללות (2 x 0.35 €)

40 כבלי חיבור f-to-f (€ 1.80)

40 כבלי מחבר f-to-m (€ 1.80)

כבלי מחבר של 20 מטר למטר (€ 1.80)

2 x PCB להלחמה (2x € 0.70)

כלים:

מגהץ (עדיף 60 ואט)

פח להלחמה

יריעת אלומיניום 50x20

מעטפת (השתמשתי במארז מיני ישן למחשב)

זה יכול בקלות להיות כמה MDF או רעיונות משלך.

שלב 1: הגדרת ה- RPi שלך

אז הלב שלנו המוח והנשמה שלנו נמצאים במוצר הזה. תאיים על זה טוב, כי זה יכול לפגוע בך בצורה כזו או אחרת. אני משתמש ב- RPi 4B 4gb, דגמים אחרים אמורים להסתדר מצוין. אתה יכול לצפות לעוד פיגור בדגמים ישנים יותר.

קיבלנו את מערכת ההפעלה מבית הספר שלנו עם תוכנות מותקנות מראש כגון phpMyAdmin.

קודם כל וודא שאתה יכול להתחבר ל- Raspberry Pi שלך באמצעות ssh נזדקק לזה הרבה זמן.

אז ראשית עלינו לאפשר את האוטובוס SPI, סיכות GPIO ולהשבית אוטובוסים אחרים, לא נזדקק להם.

אתה יכול לעשות זאת בתפריט raspi-config. נווט לממשקים והפעל GPIO ו- SPI בדרך כלל לא יהיה צורך בזמן שאתה כאן, הרחב את האחסון שלך על ידי מעבר למתקדם ולאחר מכן הקש enter על הרחבת האחסון.

עכשיו אתחל מחדש. נצטרך כמה הרחבות כדי להשתמש בקוד VS ב- pi שלנו, כדי להפעיל את השרת ואת מסד הנתונים שלנו.

ניתן למצוא כאן תהליך התקנה של הרחבת קוד VS.

כעת נתקין את התוספים לשרת ולמסד הנתונים שלנו. השתמש במסוף והקלד 'בקבוק התקנת פייתון, בקבוק-קורס, מחבר mysql-python, eventlet' המתן עד לסיום.

כעת נוכל להתחיל בהכנת הפרויקט.

שלב 2: MCP3008 + TMP36

אז יש לנו 6 חיישנים: 4 גז, 1 לחות + טמפרטורה וחיישן טמפרטורה אחד. זו משימה אמיתית לגרום להם לעבוד. כל החיישנים הם חיישנים אנלוגיים ולכן עלינו להמיר את האות האנלוגי לאות דיגיטלי. הסיבה לכך היא שה- RPi (Rasberry Pi) יכול "להבין" רק אותות דיגיטליים. למידע נוסף לחץ כאן.

כדי להשלים את המשימה תצטרך MCP3008, זה יעשה את העבודה מצוין!

יש לו 16 יציאות, הסופרות מלמעלה (הבועה הקטנה) שמאלה, למטה, בצד השני ומעלה. Pin1-8 הם הכניסות לאות האנלוגי מהחיישנים שלנו. סיכה 9 בצד השני היא GND זה צריך להיות מחובר ל- GND של המעגל השלם אחרת זה לא יעבוד. פין 10-13 צריך להיות מחובר בזהירות רבה יותר אלה יעבירו נתונים ל- RPi וממנו. סיכה 14 היא עוד GND וסיכות 15 ו -16 הן ה- VCC אלה חייבות להיות מחוברות לצד החיובי של המעגל.

זוהי הפריסה לחיווט:

• MCP3008 VDD ל 3.3V חיצוני MCP3008 VREF ל 3.3V חיצוני
• MCP3008 AGND ל- GND חיצוני
• MCP3008 DGND ל- externGND
• סיכה MCP3008 CLK ל- Raspberry Pi 18
• MCP3008 DOUT לסיכה 23 של פטל פטל
• סיכת MCP3008 לפין פטל פי 24
• MCP3008 CS/SHDN לסיכה של פטל פטל 25

זה גם זמן טוב לחבר את ה- GND מה- RPI ל- GND החיצוני. זה יגרום לזרימת החשמל מה- RPi.

הנה איך לחבר אותו בצורה הנכונה.

הקפד לחבר בדרך הנכונה, אחרת תוכל לקצר הכל!

קטע הקוד הראשון נכנס למקום כאן.

אתה יכול להעתיק את הקוד שלי מ- github הפרויקט שלי תחת models. Analog_Digital.

בתחתית הדף תמצא קוד מקור שיגרום לו לעבוד.

אבל אנחנו צריכים את החיישן הראשון שלנו, כדי שנוכל לבדוק.

אנחנו צריכים לבדוק את החיישן שלנו אם הוא עובד. חבר ספק כוח 3.3V או 5V לצד החיובי של TMP36. אל תשכח לחבר אותו גם ל- GND, זה אולי משהו טיפשי שיקרה אבל תאמין לי. זאת המציאות;). אתה יכול לבדוק במולטימטר שלך את פלט החיישן זהו הסיכה האמצעית. בעזרת המשוואה הפשוטה הזו תוכלו לבדוק את הטמפרטורה ב- ° C. ((מיליוולט*מתח כניסה) -500)/10 ו- voila donne! להתראות! ובכן לא חחח אנחנו צריכים את MCP3008. חבר את הסיכה האנלוגית עבור TMP36 שלך אל סיכת הכניסה הראשונה של MCP3008. זהו סיכה 0.

אתה יכול להשתמש בקוד הדוגמא בתחתית עבור מחלקת MCP זו. או משהו שתמצא באינטרנט יעשה את העבודה מצוין.

שלב 3: מסד נתונים

אז עכשיו אנחנו יכולים לקרוא בחיישן הראשון שלנו, אנחנו צריכים לרשום אותו למסד נתונים. זהו הזיכרון של המוח שלנו. תכננתי את מסד הנתונים הזה כך שניתן יהיה להרחיבו ולשנות אותו בקלות לשינויים עתידיים.

אז ראשית עלינו לחשוב מה נקבל כתשומות ואם נצטרך לרשום דברים ספציפיים כגון סטטוסים של אובייקטים מסוימים.

התשובה שלי תהיה: קלט מ -6 חיישנים אז אנחנו צריכים להכין טבלת חיישנים, עם חיישנים אלה נכין ערכים. מה קשור לערך? בשבילי זה הסטטוס של החלון, האם הוא פתוח או שהוא סגור בזמן שהחיישן מדד את הערך. אבל המיקום הוא גם גורם לערך שלי אז נוסיף את זה. השעה והתאריך לערך חשובים גם כן, כך אוסיף זאת.

להרחבה עתידית הוספתי טבלת משתמשים.

אז מה הרעיון שלי לגבי טבלאות: ערכי שולחן, כתובת שולחן (מקושרת לחדר), חדר שולחן (מקושר לערך), חלון שולחן (מקושר לערך), חיישן שולחן (מקושר לערך) וטבלה בטבע עבור משתמשים.

לגבי קישור הטבלאות יחד. כל ערך זקוק לחיישן אחד, חלון אחד, ערך לחיישן, מזהה כדי שנוכל להפוך את הערך לייחודי, חותמת זמן לביצוע הערך וכאחרון אין צורך בחדר כך שזה אופציונלי אך יכול להיות הוסיף.

אז ככה זה נראה עכשיו. זה מה שאני משתמש בשאר הפרויקט שלי.

שלב 4: HNT11, עבור הבנים האמיתיים

אז מכיוון שאסור לנו להשתמש בספריות כלשהן. עלינו לתכנת הכל בעצמנו.

ה- HNT11 היא מערכת חד-חוטית כך שמשמעות הדבר היא שיש לך GND ו- VCC כמו כל מכשיר אלקטרוני אחר אך הסיכה 3 היא סיכת כניסה ויציאה. אז זה די מוזר אבל למדתי מזה הרבה.

חבר את ה- VCC ל- 3.3V החיצוני ואת ה- GND ל- GND החיצוני.

גליון הנתונים של DHT11 מכיל הכל לשימוש בחיישנים אלה.

אנו יכולים לקבוע כי ביט גבוה מכיל מעט וגבוה. אבל משך החלק הגבוה קובע את הקטע במציאות. אם החלק הגבוה נפלט יותר מ -100 מיקרומטר (רגיל 127 מיקרון) הסיבית גבוהה. האם המעט קצר יותר מ -100 מיקרומטר (כרגיל כ -78 מיקרון) הסיביות נמוכות.

כאשר HNT11 מופעל, הוא יתחיל לפלוט אותות. זה תמיד 41 סיביות. זה מתחיל בקטע התחלתי זה לא אומר כלום כדי שנוכל לדלג על זה. 16 הסיביות/ 2 בתים הראשונים הם החלק השלם והצף עבור הלחות. זהה ל -2 הבייטים האחרונים אבל עכשיו זה לטמפרטורה.

אז אנחנו רק צריכים לחשב את משך כל סיביה ואז סיימנו.

בקוד המקור תחת DHT11 תמצא את השיטה שלי בפתרון בעיה זו.

שלב 5: חיישני גז (אגדות בלבד)

אז חשבתי בתחילת הפרויקט שזה יהיה רעיון מצוין להשתמש בחיישנים רבים. תחשוב לפני שאתה פועל וקנה באופן מקומי זה יחסוך לך שעות שינה רבות! כי אתה יכול להתחיל מוקדם יותר ואת זה אתה רוצה לעשות יותר ברצון ללכת על זה.

אז יש לי 4 חיישני גז. MQ135, MQ8, MQ4 ו- MQ7 לכל החיישנים הללו יש גזים ספציפיים שהם מודדים בצורה הטובה ביותר. אך כל אלה שונים בתצורתם.

אז קודם כל השתמשתי בגיליון הנתונים, זה לא גרם לי לרצות. אחר כך חיפשתי דוגמאות קוד. מה שמצאתי הוא ספרייה אחת של Adafruit. ניסיתי לשחזר את זה הכי טוב שאפשר. זה עבד עם אחד מארבעת החיישנים.

נתתי לזה לנוח קצת וחזרתי לזה.

מה שעשיתי כדי לגרום לזה לעבוד עבור חיישן אחד זה:

- השתמשתי בגיליון הנתונים כדי לסמן נקודות של הגז שרציתי למדוד. אז 1 ro/rs עד 400ppm, 1.2 to 600ppm …

- ואז הכנסתי את כל הנקודות האלה לאקסל וחילצתי את הנוסחה לעקומה. שמרתי את זה במסד הנתונים שלי.

- מתוך גליון הנתונים קראתי גם את ההתנגדות הרגילה ואת עמידות האוויר הנקי. ערכים אלה נשמרו גם במסד הנתונים.

שפכתי את כל זה לקוד כלשהו, אתה יכול למצוא את זה כשלוש הפונקציות האחרונות בכיתה MCP3008. אבל זה עדיין לא הסתיים, לצערי לא היה לי מספיק זמן.

שלב 6: ה- Shiftregister, 74HC595AG

אז זה IC. וזה עושה משהו מיוחד, עם המכשיר הזה אפשר להשתמש בפחות יציאות GPIO לאותו אות פלט. השתמשתי בזה עבור ה- LCD (תצוגת קריסטל נוזלי) והנורות שלי. אני אראה את כתובת ה- ip על LCD כך שכולם יוכלו לגלוש לאתר.

נוריות הלד הן בחירות בחוכמה 2 אדומות, 3 צהובות ו -2 ירוקות. זה יראה בכל עת את איכות האוויר בחדר.

ה- shiftregister הוא מכשיר פלט מקביל כך שלא ניתן להוציא אותות שונים בפרק זמן. זה יהיה אפשרי אם מתוכנת מבחוץ אבל לא מגובה באופן מקורי.

כיצד להשתמש ב- IC? ובכן, יש לך 5 קלט ו- 9 פלט. 8 יציאות לוגיות עבור 8 הפינים ולאחר מכן סיכה 9 לשליחת הנתונים שנשארו לרשומה משמרת אחרת.

אז אנו מחברים את סיכה 16 ל- VCC החיצוני, הסיכה הבאה היא הפלט הראשון ולכן עבור ה- LCD נזדקק לה.. סיכה 14 היא שורת הנתונים, כאן נשלח נתונים. הסיכה ה -13 היא מתג ההפעלה, אות נמוך מאפשר את ה- IC יש צורך באות גבוה כדי לכבות אותו. סיכה 12 היא הסיכה שבה אנו יכולים לקבוע מתי נשלח מעט, כאשר אתה מושך את הסיכה למטה, כך שמגבוה לנמוך הוא קורא את מצב האות של סיכה 13 ושומר אותו בזיכרון ה 8 ביט שלו. סיכה 11 דומה כאשר סיכה זו מוגדרת גבוה ואז נמוכה היא מוציאה את 8 הסיביות ליציאה שלה. והסיכה האחרונה, סיכה 10 היא איפוס המאסטר, הסיכה הזו חייבת להישאר גבוהה אחרת היא לא תעבוד. החיבור האחרון הוא סיכת GND 8 שעלינו לחבר את זה ל- GND החיצוני.

אז עכשיו תחברו את הפינים איך תאהבו לפאי הפטל. הדרך שעשיתי זאת הייתה לחבר אותם הכי קרוב שאפשר אחד לשני כדי לוודא שאני יודע איפה הם נמצאים.

כאשר אתה מקבל פלט נכון. אתה יכול להלחיד את זה ל- PCB עם נוריות LED. ונגדים של 220 אוהם. הלחם את הפלט של ה- IC לדור המתאים. עכשיו אמור להיות לך משהו כזה.

אתה יכול למצוא את קוד הבדיקה שלי כאן תחת Shiftregister. כאשר אתה עובד עם 74HC595N לא תצטרך את ה- MR כך שתשאיר אותו לא מחובר.

ה- LCD פחות או יותר זהה. קל למדי להשתמש בו עם ה- shiftregister מכיוון שהקלט עבור ה- LCD הוא בדיוק הקלט עבור ה- shiftregister.

עבור ה- LCD יש קוד אחר שיגרום לו לפעול, אך הוא די זהה רק ל- shifregister. תוכל למצוא את קוד הבדיקה כאן תחת LCD.

שלב 7: Frontend, שיעור בעל ערך

אז הנה אני אסתובב, זהו קטע כיצד עליכם לעשות זאת. זה משהו מאוד מאוד יקר שלמד.

עשה את החזית לפני הגב !!!!

עשיתי את זה הפוך. ביצעתי שיחות חסרות תועלת למסד הנתונים שלי, אני משקיע בזה זמן רב.

בדף הנחיתה הייתי צריך את הטמפרטורה והלחות הנוכחיים ואת הערכים של כל חיישני הגז בתרשים נחמד. אני גם צריך להציג את כתובת ה- ip של ה- RPi.

בדף החיישנים אני צריך בחירה של חיישן אחד וזמן הבחירה. בחרתי לבחירה של יום אחד ולאחר מכן את התקופה מאותו יום. זה עשה לי את זה הרבה יותר קל כי יכולתי לשלוט בזה יותר.

בדף האחרון, דף ההגדרות אפשר לנהל ערכים מסוימים כגון רמות גז מסוכנות או מסוכנות וטמפרטורות. תוכל גם לבצע אתחול ה- RPi מחדש אם אתה מרגיש צורך לעשות זאת.

אז קודם כל יצרתי עיצוב כדי שאוכל להתחיל לעבוד בקלות על חלק הקידוד. התקדמתי בהדרגה דבר אחד בכל פעם. המשימה הייתה תחילה ניידת, אז אני אתמקד בה קודם. אחר כך אפנה אל המסכים הגדולים יותר.

אתה יכול למצוא את הדפים שלי, css ו- js ב- Github שלי.

שלב 8: הגב

החלק הזה הוא החלק שערבבתי עם החזית. כשעשיתי משהו לקצה הקדמי גרמתי לזה לעבוד על הקצה האחורי. אז זה לא יצטרך תיקון מאוחר יותר. זה היה משהו שלא עשיתי מלכתחילה ובגלל זה הפסדתי בוודאי שבועיים. טיפש שכמותי! אבל שיעור שאני לוקח בשמחה לפרויקטים אחרים.

אז כשאתה עושה backend תעשה משהו שתשתמש בו. אבל הפוך אותו להוכחה עתידית על ידי הפיכתו לשימוש חוזר ולא מקודד. אז כשאני צריך את 50 הערכים האחרונים של ה- DHT11 שלי, אני אבדוק האם עושים ערכים? כן, איך אני מכניס אותם למסד הנתונים. איך אני מוציא אותם מהמאגר. איך אני מראה את זה? תרשים, גרף או רק הנתונים הפשוטים? אחר כך אני יוצר מסלול חדש עם הפרמטרים והמאפיינים השונים כמו תאריכים, שמות חושים ספציפיים או מה אני אקרא. כלומר האם אני קורא לכל הערכים מחיישני MQ או שאני קורא לכל החיישנים עם MQ בשם זה. ואז הכנסתי קצת טיפול. כאשר הבקשה מהשיחה היא השיטה הנכונה רק אז היא יכולה להמשיך אחרת היא מקבלת שגיאה נחמדה.

גם כאן האשכולות ממוקמים, אלו תוכנות תוכנה המאפשרות לך להריץ קוד מקביל. אתה יכול להריץ את שיחות האתרים, את הפונקציה ליצירת ערך ואת ה-+shiftregister. פונקציות אלה פועלות באופן עצמאי לחלוטין זו מזו.

אז למנהיגים. עשיתי ערך תחתון/ בריא עבור CO2. ערך זה הגיע ממקורות ממשלתיים מרובים. הערך הבריא לכיתות הוא מתחת ל- 600 עמודים לדקה CO2 למטר מעוקב. הערך הלא בריא הוא הכל מעל 2000 עמודים לדקה. אז נוריות LED יוצרות את הגשר. אם הערך של חיישן MQ4 הוא 1400 הוא יחושב אוטומטית באיזו רמת סכנה מדובר. 2000 - 600 = 1400 אז הטווח הכולל הוא 1400 /7 = 200. אז כשהערך מגיע ל -550 הוא מראה LED ירוק. 750 מציג 2 לדים ירוקים, 950 1 צהובים 2 לדים ירוקים. וכן הלאה.

כשהערך עולה על האמצע החלון נפתח. השתמשתי במנוע סטפן בגלל המומנט הגבוה והדיוק. וכאשר הערך עולה על 2000 אזעקה קטנה מופעלת. זה כדי להזהיר את האנשים בתוך החדר.

אנו יכולים גם לזהות גזי עשן כך שכאשר יש שריפה. זה גם רושם את זה. כשהיא עולה על ערך מסוים האזעקה מופעלת והבהוב של הנורית.

ה- LCD נמצא שם בעיקר כדי להציג את כתובת ה- IP כך שתוכל לגלוש לאתר.

אתה יכול למצוא הכל + קוד בתוך ה- Githubin שלי ב- app.py

שלב 9: הכנת התיק

מצאתי מארז מחשב קטן לכל הרכיבים שלי.

חתכתי יריעת אלומיניום במידה. וקדח כמה חורים בהם הסדין ינוח. זה מתכתב עם חורי לוח האם.

אחר כך בדקתי כיצד הכל ישתלב בתוך המארז. סידרתי הכל והתחלתי לזוז.

כשהסתפקתי באיך זה יעבוד התחלתי לסמן את החורים הדרושים לי לחיישנים, RPi, מחשבי PCB, מודולי כוח ומודול סטפני -מוטורי. החורים מיועדים להתנגדות ה- PCB, זה ייתן מקום, כך שחלקי המתכת לא יבואו במגע עם יריעת האלומיניום. זה גם נותן לו מראה יפה.

תפסתי מכל IC או מכשיר אחר את התאות וקשרתי אותן ביחד. זה בגלל שאני יכול לראות מה הכבלים למה. הנחתי כל דבר יפה בכמה עמידות והשתמשתי בכמה אגוזים וברגים כדי להחזיק את הכל במקום טוב.

כדי להפעיל את כל זה השתמשתי ב -2 סוללות. אלה מספקים הרבה כוח אבל אלה עדיין סוללות ולכן אלה יתרוקנו בזמן. הרכבתי את אלה עם קצת סקוטש. השתמשתי בוולקרו כי אז יכולתי להחליף או להיפטר מהסוללות בקלות.

מנוע הסטפן, LCD ו- LED ייצאו מהחלק העליון של המארז. אז הנחתי בזהירות את מכסה המארז למעלה וסימנתי את החורים וקידחתי אותם בעזרת מקדחה. כך שנוכל לראות הכל בקלות.

עם סיום התיק עלינו לחבר הכל, כאן תוכל למצוא את ערכת החיווט.

שלב 10: הערכה ומסקנה

אז זה/היה הפרויקט הראשון שלי.

זה נראה בסדר אני מניח.

למדתי הרבה דברים חדשים, למדתי את הצד הגדול והרע של ניהול פרויקטים. זה באמת היה שיעור יקר. נשענתי שאתה לא יכול לחכות שאתה באמת צריך להמשיך לתת. אתה צריך לתעד כל מהלך (כמעט מאוד מהלך), ושאתה צריך לעשות את זה כשרגע עשית את זה.

התמקד בדבר אחד בכל פעם. אתה רוצה את הטמפרטורה על המסך שלך? עשה זאת, זה וזה. אל תחכה או נסה לתת לזה לעבור. זה לא יעזור. וזה יאבד אותך כל כך הרבה זמן יקר.

גם 4 שבועות נראים הרבה זמן. אבל פחות נכון. זה פשוט לא נכון. יש לך רק 4 שבועות. השבועיים הראשונים ממש לא כל כך לחץ. 3 שבועות סיום והלילה 4 בלי שינה. כך אסור לעשות זאת.

הייתי אולי קצת שאפתני: מארז סופר קטן, לא פשוט לשימוש חיישנים, סוללות … עשה את זה הרבה יותר פשוט ואז עשה את זה בהדרגה יותר ויותר קשה, רק אז תקבל אב טיפוס/ מוצר טוב.