פרויקט החממה (RAS): עקוב אחר האלמנטים להגיב על המטע שלנו: 18 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

פרויקט זה מציע לעקוב אחר טמפרטורת האוויר, הבהירות והלחות, כמו גם טמפרטורת הלחות והלחות. היא מציעה גם לרשת אמצעים אלה הנגישים כל כך באתר Actoborad.com

לשם כך, אנו מחברים 4 חיישנים למיקרו בקר Nucleo L432KC:

- חיישן בהירות TLS2561 של Adafruit;

- חיישן לחות וטמפרטורה DHT22 מאת Gotronic;

- בדיקת טמפרטורה DS1820;

- חיישן לחות Grove - חיישן לחות של Seeed Studio

האמצעים נעשים כל 10 דקות ומחוברים לרשת באמצעות Breakout TD1208 של Sigfox. כפי שנאמר גבוה יותר, זה ניתן לקריאה באתר Actoboard.com. על המיקרו -בקר הזה מחובר גם מסך OLED 128x64 המציג באופן קבוע את האמצעים האחרונים שבוצעו. לבסוף, המערכת מספקת את עצמה בחשמל הודות לתא פוטו-וולטאי 8X20 ס מ וסוללה של 1.5Ah. הם מחוברים ל- Nulceo באמצעות LiPo Rider Pro by Seeed Studio. המערכת מכניסה לקופסה מודפסת תלת מימד.

כפי שאתה יכול לראות בסינופטית.

הקוד שמורכב בבקר המיקרו באמצעות os.mbed.com נקרא 'main.cpp'. הספריות המשומשות זמינות בקישור הבא, מה הפרויקט שלנו mbed:

שלב 1: רשת

חלק חשוב בפרויקט זה היה מדידות הרשת והנגשתן בקלות. כל 10 דקות, חיישנים מודדים פרמטרים שונים ומודול sigfox TD1208 משמש להעברת מדידותיו. התוצאות זמינות באתר Actoboard:

לאחר יצירת חשבון bluemix, אנו יכולים להשתמש ביישום Node-red כדי להציג את התוצאות שלנו בצורה גרפית.

תכנות ב- Node-red לשחזור מידע מ- Actoboard

קישור ציבורי לצפייה בתוצאות בזמן אמת:

שלב 2: רכיבים

לפרויקט זה להלן רשימת המרכיבים העיקריים בהם נעשה שימוש:

מיקרו -בקר: Nucleo STM32L432KC

תצוגה: מסך LCD

Sigfox: מודול Sigfox

לגבי החיישנים:

- חיישן אוויר: DHT22 (טמפרטורה ולחות)

- חיישני רצפה: טמפרטורת חורש ולחות גרוב

- חיישן בהירות: חיישן אור

ספק כוח:

- LIPO (כרטיס אדפטציה לאוכל)

- סוללה

- לוח פוטו -וולטאי

שלב 3: צריכה

אחת הנקודות החשובות ביותר בפרויקט שלנו היא שהמערכת חייבת להיות אוטונומית באנרגיה. לשם כך אנו משתמשים בסוללה ובתא סולארי. הסוללה יכולה לספק זרם של 1050 mA תוך שעה אחת עם מתח של 3.7 V: 3, 885Wh. התא הסולארי משמש להטענת הסוללה, הוא מספק מתח של 5.5 וולט מתחת ל -360 mA הספק שווה ל -2 וואט.

צריכה תיאורטית של המערכת שלנו: - חיישן טמפרטורה DHT22: במקסימום 1.5 mA ובמנוחה 0.05 mA - חיישן טמפרטורת חורש: מקסימום 1.5 mA - חיישן אור: 0.5 mA - עגלת גרעין: + 100 mA - תצוגת LCD: 20 mA - Sigfox TD1208 מודול: שליחת 24 mA (בפרויקט זה, שום דבר לא מתקבל עם מודול זה) ובמנוחה 1.5 μA

במנוחה הצריכה זניחה בהשוואה לעוצמת הסוללה. כאשר המערכת יוצאת משינה (כל 10 דקות), כל החיישנים מבצעים מדידות, המסך מציג את התוצאה ומודול ה- sigfox מעביר תוצאות אלו. זה נחשב כי כל הרכיבים צורכים מקסימום בזמן זה: אנו משתמשים בכ- 158 mA כל 10 דקות ולכן 6 * 158 = 948 mA בשעה אחת. הסוללה יכולה להחזיק קצת יותר משעה לפני פריקה מלאה.

המטרה היא להשקיע מינימום אנרגיה בכדי שיהיה צורך במינימום הטעינה של הסוללה. אחרת, אם התא הסולארי לא יקבל שמש במשך זמן מה, הוא לא יוכל לטעון את הסוללה שתפרוק והמערכת שלנו תיכבה.

שלב 4: עיצוב PCB

בואו נתחיל בחלק ה- PCB!

היו לנו בעיות רבות לשלב שלא חשבנו שייקח לנו כל כך הרבה זמן. שגיאה ראשונה: לא שמרתי את ה- PCB במספר מקומות. ואכן, ה- PCB הראשון שהבין נמחק כאשר היו ל- USB כמה בעיות. עכשיו כל הקבצים בתוך ה- USB אינם נגישים. פתאום היה צורך למצוא את האנרגיה הדרושה לחידה הזו לתיעוש הפרויקט שלנו. פרט קטן שנותר חשוב, יש צורך שהחיבורים יהיו כולם בצד התחתון של הלוח המודרני וכי אחד יקים תוכנית מסה. לאחר שנמצא האומץ, נוכל לעשות שוב את התוכנית האלקטרונית ב- ALTIUM כפי שניתן לראות להלן:

שלב 5:

הוא מכיל את החיישנים, כרטיס Nucleo, מודול Sigfox ומסך ה- LCD.

אנחנו עוברים לחלק של ה- PCB, אנחנו מאבדים עליו כל כך הרבה זמן, אבל בסוף הצלחנו. לאחר ההדפסה אנו בודקים אותה … והנה הדרמה. כרטיס חצי NUCLEO הוא הפוך. אנו יכולים גם להסתכל על התרשים לעיל. ענף NUCLEO השמאלי מ -1 עד 15 החל מלמעלה, בעוד הענף של 15 עד 1 מימין גם מלמעלה. מה שלא גורם לשום דבר לעבוד. היה צורך לשחזר את דעתו, לחזור בפעם השלישית על ה- PCB החירום תוך שימת לב לכל החיבורים. הללויה PCB נוצר, אנו יכולים לראות אותו בתמונה למטה:

שלב 6:

הכל היה מושלם, הריתוכים שנעשה על ידי מר סמסמיל היו בעלי יופי שאין דומה לו. טוב מכדי להיות אמיתי? אכן, בעיה אחת ויחידה:

שלב 7:

הגדל את זה קצת יותר מקרוב:

שלב 8:

אנו רואים זאת במפה מימין שעליה מבוסס ה- PCB על חיבור SDA ב- D7 ו- SCL ב- D8 (בדיוק מה שאנחנו צריכים). אולם כאשר בדקנו עם הרכיבים לא הבנו את חוסר העקביות של המידע שהתקבל, ופתאום כאשר הסתכלנו שוב על התיעוד על התיעוד השני אנו מבחינים כי אין ספציפיות ב- D7 ו- D8.

כתוצאה מכך, הכנת הלחם שלנו עובדת טוב מאוד לפני התאמת החיבורים על הלוח הניתוב לניתוב קל. אך ברגע שה- PCB לא השתנה אנו מקבלים את המידע למרות כל החיישנים למעט חיישן האור בגרסה זו.

שלב 9: עיצוב תיבת תלת מימד

בואו נתחיל בחלק העיצוב התלת מימדי!

כאן אנו מסבירים את החלק בעיצוב תלת מימד של הקופסה כדי לקבל את פני המערכת המלאה שלנו. היא לקחה הרבה זמן ותבינו למה. לסיכום: עלינו להיות מסוגלים להכיל בתיבה את ה- PCB ואת כל המרכיבים הנלווים אליו. כלומר, חשבו על מסך ה- LCD אבל גם על כל החיישנים על ידי מתן מקום לכל אחד מהם, כך שיוכלו להיות שמיש ויעיל במדידותיהם. בנוסף, הוא גם דורש את ספק הכוח עם כרטיס ה- LIPO שלו המחובר לסוללה ולוח פוטו -וולטאי שהופך את המערכת שלנו לאוטונומית. אנו מדמיינים קופסה ראשונה שתכיל את ה- PCB, את כל החיישנים, המסך וכרטיס ה- LIPO המחובר לסוללה. ברור שצריך לצפות מקום ספציפי למסך ה- LCD, לחיישן האור (אם הוא מוסתר או בצד הוא לא יקבל את האור האמיתי), עבור חיישן הטמפרטורה, עבור DHT22 יש צורך שהוא יכול למדוד הערך הקרוב לצמח ובלי לשכוח את חיישן לחות החורש אשר חייב להיות במגע עם האדמה הישירה. אנו לא שוכחים את החור לחיבור האנטנה למודול sigfox וחור נוסף להעביר את בנו של הלוחות הפוטו -וולטאים למפת LIPO. להלן התיבה הראשית:

שלב 10:

אנו זקוקים לחלק שיתאים ללוח הפוטו -וולטאי ולחבר את הלוח ללוח LIPO.

להלן התוצאה:

שלב 11:

אנחנו חייבים להיות מסוגלים לסגור את הקופסה הנפלאה הזו!

להלן המכסה המותאם:

שלב 12:

כפי שאנו יכולים לראות, זהו מכסה בעל שיניים הנכנסות בתוך התיבה הראשית ליציבות טובה יותר.

הנה כאשר אנו מוסיפים אותו על הקופסה הנפלאה שלנו:

שלב 13:

כדי להשיג התנגדות נוספת דלת הזזה שמוכנסת לקופסה אך גם במכסה המחזיק את שני החלקים בצורה קפדנית ומספק אמינות ושל אבטחת הרכיבים בפנים.

להלן הגרסה הראשונה של דלת הזזה:

שלב 14:

כדי ללכת רחוק יותר, חשבנו לשלב את המודול הפוטו -וולטאי בתיבה הראשית, כך שהוא יהיה באותה רמה של חיישן האור והמיקום האסטרטגי שלו ולהרגיש שהמערכת האוטונומית היא משהו של 'יונייטד'.

להלן הגרסה השנייה של דלת ההזזה עם האפשרות לצלם את המודול הפוטו -וולטאי שהוצג בעבר:

שלב 15:

הנה כאשר אנו מוסיפים אותו על הקופסה הנהדרת שלנו שכבר יש לה מכסה מעולה:

שלב 16:

אתה קצת אבוד? תן לנו להראות לך מה המצב הסופי של קופסת הקסם הזו!

שלב 17:

(נזק שלא יכולנו להדפיס אותו כרגע הודות למדפסת התלת מימד מכיוון שהתבקשתי לחוסן, משהו שעשיתי, אבל אני חייב להאמין שיש לי קצת יותר מדי, למעשה שהעובי גדול מ -4 מ מ, אז אני לא יכולתי להדפיס אותו כי יידרש לי הרבה חומר, עצוב מדי) … אבל זה לא מאוחר להדפיס אותו, לפחות ולו בשביל ההנאה = D

כל כך יפה:

שלב 18:

תודה.