Senzor GreenHouse: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Výukový program GreenHouse Sensor

Realizoval Alain Wei s pomocou Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Ciele
2. Veci použité v tomto projekte
3. Krok implementácie
4. Pracovný princíp
5. Pripojenie zariadenia
6. Kód mbed
7. Spracovanie a analýza údajov
8. Optimalizujte spotrebu systému
9. Fotografie

Krok 1: Ciele

Pre tento projekt by som chcel realizovať autonómny energetický systém a musím zmerať: okolitú teplotu vzduchu, vlhkosť vzduchu, teplotu pôdy, vlhkosť pôdy, jas Lux a RGB.

Krok 2: Veci použité v tomto projekte

Kusovník:

1) solárny komponent: tenká vrstva živice umožňuje vonkajšie použitie

2) Chip LiPo Rider Pro: nabíjajte všetky svoje projekty 5 V.

3) Čipový mikrokontrolér Nucleo STM 32L432KC: poskytuje cenovo dostupný a flexibilný spôsob, ako môžu používatelia skúšať nové nápady a stavať prototypy s akoukoľvek radou mikrokontrolérov STM32.

4) Modul Sigfox Wisol: na návrh prototypu IOT so sieťami Sigfox

5) Obrazovka LCD: Pripája sa k mikrokontroléru prostredníctvom zbernice I2C alebo SPI

6) Li-Ion batéria 3, 7V 1050mAh: ochrana pred preťažením a vybitím.

7) Senzor gravitačnej vlhkosti SEN0193: poznajte koncentráciu vody v zemi. Senzor dodáva analógové napätie v závislosti od obsahu vody.

8) Snímač teploty a vlhkosti DHT22: pozná teplotu a vlhkosť vzduchu a komunikuje s mikrokontrolérom arduino alebo kompatibilným prostredníctvom digitálneho výstupu.

9) Snímač teploty Grove: pozná teplotu pôdy a tento modul je pripojený k digitálnemu vstupu Grove Base Shield alebo Mega Shield pomocou 4-vodičového kábla, ktorý je súčasťou balenia

10) Farebný senzor ADA1334: detekuje farbu zdroja svetla alebo predmetu. Komunikuje cez I2C port

11) Svetelný senzor TSL2561: zmerajte jas od 0,1 do 40000 Lux. Komunikuje s mikrokontrolérom Arduino prostredníctvom zbernice I2C.

Softvér:

1) SolidWorks (dizajnový pevný model)

2) Paint 3d (navrhnite ikonu aplikácie)

3) Altium (nakreslite PCB)

4) Mbed (napíšte kód pre kartu)

Krok 3: Krok implementácie

Po znalosti materiálu a softvéru, ktorý budeme používať, by sme mali vykonať niekoľko krokov

1) obvod by sme mali simulovať pomocou Altium

2) mali by sme urobiť niekoľko návrhových úloh, napríklad: navrhnúť pevný model pomocou SolidWorks, navrhnúť ikonu aplikácie pomocou programu Paint 3d

3) ak je obvod správny, môžeme obvod realizovať na doske plošných spojov pomocou materiálov, ktoré sme ešte pripravili

4) po pripojení obvodu by sme mali zvárať súčiastku a otestovať kvalitu obvodu

5) na konci by sme mali zabaliť obvod s pevným modelom, ktorý sme už dokončili

Krok 4: Princíp činnosti

SKU kapacitný snímač pôdnej vlhkosti: vložte ho do pôdy okolo svojich rastlín a zapôsobte na svojich priateľov údajmi o pôdnej vlhkosti v reálnom čase.

Snímač teploty a vlhkosti DHT11 ST052: pripojte snímač k kolíkom na doske Farebný snímač ADA1334: má prvky snímajúce svetlo RGB a jasné svetlo. IR blokovací filter, integrovaný na čipe a lokalizovaný do fotodiód snímajúcich farby, minimalizuje spektrálnu zložku infračerveného žiarenia prichádzajúceho svetla a umožňuje presné meranie farieb.

Senzor teploty Grove: vložte ho do pôdy okolo vašich rastlín. Digitálny teplomer DS18B20 poskytuje meranie teploty 9 až 12 bitov Celzia a má funkciu alarmu s neprchavými užívateľsky programovateľnými hornými a dolnými spúšťacími bodmi.

Svetelný senzor TSL2561: Snímač má digitálne rozhranie (i2c). Môžete si vybrať jednu z troch adries, aby ste mohli mať na jednej doske až tri senzory, každý s inou adresou i2c. Vstavaný ADC znamená, že ho môžete použiť s akýmkoľvek mikrokontrolérom, aj keď nemá analógové vstupy.

1) Použitie senzorov na zber údajov

2) Údaje budú odoslané do mikrokontroléra

3) Mikrokontrolér spustí program, ktorý sme už napísali, a odošle údaje do modulu Sigfox Wisol

4) Modul Sigfox Wisol bude prenášať údaje na webovú stránku Sigfox Backend prostredníctvom antény

Krok 5: Pripojenie zariadenia

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Sériový wisol (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analógový

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

Analógový humidit (A1); // analóg

Sonda DS1820 (A0); // analógový

Príznak DigitalIn (D6); // ovládanie obrazovky prepínača

Krok 6: Kód Mbed

Kód mbed nájdete tam:

Krok 7: Spracovanie a analýza údajov

Po odoslaní údajov na webovú stránku Sigfox, pretože Sigfox obmedzuje každú správu na maximálne 12 bajtov (96 bitov), preto sme rôznym veľkostiam bajtov priradili rôzne merania a údaje sme nastavili na hexadecimálne. Aby sme používateľom umožnili jasnejší a pohodlnejší príjem údajov, odosielame údaje zo služby Sigfox na cloudovú platformu, na cloudovej platforme údaje prezentujeme a analyzujeme. Proces implementácie je nasledujúci:

1) Zaregistrujte naše zariadenia na cloudovej platforme

2) Vstúpte na webovú stránku vydania spätného volania zariadenia Sigfox

3) Nastavte konfiguráciu parametrov

4) Vložte prepojenie účtu so zariadením na cloudovú platformu do vzoru adresy URL (zavolajte späť na adresu servera)

5) Vyplňte callbackBody (súbor informácií pre žiadosť o spätné volanie)

6) Uložte nastavenia

Obrázok ukazuje výsledok na platforme Ubidots, vidíme, že údaje sú prevedené na desatinné miesta, takže údaje prijímame jasnejšie a pohodlnejšie a môžeme sa napríklad podrobne pozrieť na diagram jednotlivých údajov: môžeme nájsť najvyššie teplota vo vzduchu

Krok 8: Optimalizujte spotrebu systému

V MCU je regulátor medzi mini usb a Vin, tento regulátor zvýši stratu, aby sa minimalizovali straty nášho systému, napájame mikrokontrolér z digitálneho výstupu, a keď systém nepoužívame, vyrobte mikrokontrolér a senzory spia. Dokázali sme, že tieto dve metódy môžu účinne znížiť stratu:

1) Pridajte odpor medzi mikrokontrolér a generátor

2) Nájdite prúd cez odpor na osciloskope

3) Nechajte senzory spať a obnovte prúd pomocou odporu na osciloskope

4) Uveďte mikrokontrolér do režimu spánku a obnovte prúd pomocou odporu na osciloskope. Naše experimentálne výsledky sú nasledujúce

Zistili sme, že keď uvedieme mikrokontrolér do režimu spánku, dôjde k minimalizácii straty systému. A keď je mikrokontrolér prebudený, senzory môžu zhromažďovať údaje a odosielať ich do Sigfoxu. Ale je tu problém, keď uvedieme mikrokontrolér do režimu spánku, medzi MCU a snímačmi stále existuje prúd, ako tento prúd odstrániť? Pomocou Mosfetu prepojíme bránu s digitálnym výstupom MCU, prepojíme odtok so snímačmi a zdroj zapojíme pomocou kolíka 3, 3 V MCU. Keď je napätie brány menšie ako Vgs (prahové napätie brány), existuje blok medzi zdrojom a odtokom, na konci senzorov nie je žiadne napätie. Keď teda uvedieme mikrokontrolér do režimu spánku, musíme zaistiť, aby bolo napätie brány menšie ako Vgs, a keď MCU funguje, napätie v bráne by malo byť väčšie ako Vgs, to sú pravidlá, ktoré slúžia na nájdenie použiteľného Mosfetu.