Skleníkový projekt (RAS): Monitorujte prvky, ktoré reagujú na našej plantáži: 18 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tento projekt navrhuje monitorovať teplotu vzduchu, svietivosť a vlhkosť, ako aj teplotu a vlhkosť lesíka. Navrhuje tiež prepojenie týchto opatrení, ktoré sú tak čitateľné na webovej stránke Actoborad.com

Za týmto účelom k mikrokontroléru Nucleo L432KC pripojíme 4 senzory:

- snímač svietivosti TLS2561 od spoločnosti Adafruit;

- snímač vlhkosti a teploty DHT22 od spoločnosti Gotronic;

- teplotná sonda DS1820;

- snímač vlhkosti Grove - snímač vlhkosti od Seeed Studio

Opatrenia sa vykonávajú každých 10 minút a sú prepojené sieťou cez Breakout TD1208 od spoločnosti Sigfox. Ako už bolo povedané vyššie, tieto sú čitateľné na webových stránkach Actoboard.com. Na tomto mikrokontroléri je tiež zapojená obrazovka OLED s rozlíšením 128 x 64, ktorá bude natrvalo zobrazovať posledné vykonané opatrenia. Nakoniec je systém elektricky sebestačný vďaka fotovoltaickému článku 8 x 20 cm a batérii s kapacitou 1,5 Ah. K Nulceu sú pripojené LiPo Rider Pro od Seeed Studio. Systém je vložený do 3D tlačeného boxu.

Ako môžete vidieť v synoptike.

Kód zostavený v mikrokontroléri cez os.mbed.com má názov „main.cpp“. Použité knižnice sú k dispozícii v nasledujúcom odkaze, aký je náš projekt:

Krok 1: Siete

Dôležitou súčasťou tohto projektu bolo sieťové meranie a jeho ľahký prístup. Každých 10 minút senzory merajú rôzne parametre a na prenos svojich meraní sa používa modul sigfox TD1208. Výsledky sú k dispozícii na webovej stránke Actoboard:

Po vytvorení účtu bluemix môžeme použiť aplikáciu Node-red na grafické zobrazenie našich výsledkov.

Programovanie na Node-red na obnovu informácií zo servera Actoboard

Verejný odkaz na zobrazenie výsledkov v reálnom čase:

Krok 2: Komponenty

Pre tento projekt uvádzame zoznam hlavných použitých komponentov:

Mikrokontrolér: Nucleo STM32L432KC

Displej: LCD obrazovka

Sigfox: modul Sigfox

O senzoroch:

- Senzor vzduchu: DHT22 (teplota a vlhkosť)

- Podlahové snímače: Teplota v háji a vlhkosť v háji

- Senzor jasu: Svetelný senzor

Zdroj:

- LIPO (karta adaptéra na výživu)

- Batéria

- Fotovoltaický panel

Krok 3: Spotreba

Jedným z najdôležitejších bodov nášho projektu je, že systém musí byť autonómny v energetike. Na to používame batériu a solárny článok. Batéria dokáže dodať prúd 1050 mA za 1 hodinu s napätím 3,7 V: 3, 885 Wh. Solárny článok slúži na dobíjanie batérie, dodáva napätie 5,5 V pod 360 mA a výkon 2 W.

Teoretická spotreba nášho systému: - snímač teploty DHT22: pri max. 1,5 mA a v pokoji 0,05 mA - teplotný snímač Grove: max. 1,5 mA - svetelný senzor: 0,5 mA - jadrový vozík: + 100 mA - LCD displej: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: odosielanie 24 mA (v tomto projekte sa s týmto modulom nič neprijíma) a v kľude 1,5 μA

V pokoji je spotreba v porovnaní s výkonom batérie zanedbateľná. Keď systém prejde z režimu spánku (každých 10 minút), všetky senzory vykonajú merania, obrazovka zobrazí výsledok a modul sigfox tieto výsledky odošle. Uvažuje sa, že všetky komponenty v tejto dobe spotrebúvajú maximum: použijeme asi 158 mA každých 10 minút, takže 6 * 158 = 948 mA za 1 hodinu. Batéria môže vydržať niečo viac ako hodinu, než sa úplne vybije.

Cieľom je minúť minimum energie, aby mala čo najmenšiu potrebu dobiť batériu. V opačnom prípade, ak solárny článok chvíľu nedostane slnečné svetlo, nemôže nabiť batériu, ktorá by sa vybila a náš systém by sa vypol.

Krok 4: Navrhnite DPS

Začnime s časťou plošných spojov!

Mali sme veľa problémov pre krok, o ktorom sme si nemysleli, že nám zaberie toľko času. Prvá chyba: neuloženie DPS na niekoľkých miestach. Skutočne, prvá realizovaná DPS bola vymazaná, keď mal USB nejaké problémy. Teraz nie sú všetky súbory na USB prístupné. Zrazu bolo potrebné nájsť potrebnú energiu pre toto puzzle pre industrializáciu nášho projektu. Malý detail, ktorý zostáva dôležitý, je nevyhnutné, aby boli všetky pripojenia na spodnej strane dosky plošných spojov a aby sa vytvoril plán hmotnosti. Akonáhle sa nájde odvaha, môžeme znova urobiť elektronickú schému na ALTIUM, ako vidíte nižšie:

Krok 5:

Obsahuje senzory, kartu Nucleo, modul Sigfox a LCD obrazovku.

Prejdeme na časť DPS, stratíme na nej toľko času, ale nakoniec sme to zvládli. Po vytlačení testujeme … a tu je dráma. Polovičná karta NUCLEO je obrátená. Môžeme sa tiež pozrieť na diagram vyššie. Ľavá vetva NUCLEO od 1 do 15 začína zhora, zatiaľ čo vetva vpravo 15 až 1 tiež zhora. Čo nič nefunguje. Bolo potrebné prebudiť jeho myseľ a tretíkrát zopakovať núdzovú dosku plošných spojov so zreteľom na všetky spojenia. Aleluja PCB je vytvorená, vidíme to na obrázku nižšie:

Krok 6:

Všetko bolo perfektné, zvary vyrobené pánom SamSmile mali neporovnateľnú krásu. Príliš dobré, aby to bola pravda? Skutočne jeden a jediný problém:

Krok 7:

Priblížte ho trochu bližšie:

Krok 8:

Vidíme to na mape vpravo, na ktorej je doska plošných spojov založená na pripojení SDA na D7 a SCL na D8 (presne to, čo potrebujeme). Keď sme však testovali komponenty, nepochopili sme nekonzistentnosť prijatých informácií a zrazu, keď sme sa znova pozreli na dokumentáciu k druhej dokumentácii, zistili sme, že na D7 a D8 neexistuje žiadna špecifickosť.

Výsledkom je, že naše pečenie chleba funguje veľmi dobre pred prispôsobením pripojení na doske plošných spojov ľahkému smerovaniu. Ale akonáhle nie je PCB upravený, dostávame informácie napriek všetkým senzorom okrem svetelného senzora v tejto verzii.

Krok 9: Navrhnite 3D BOX

Začnime s časťou 3D dizajnu!

Tu vysvetľujeme 3D časť boxu, aby sme privítali náš kompletný systém. Trvalo to veľa času a pochopíte, prečo. Aby sme to zhrnuli: Musíme byť schopní obsahovať v našej škatuli DPS a všetky jej súvisiace komponenty. To znamená, že myslite na obrazovku LCD, ale aj na všetky senzory, a to tým, že každému z nich poskytnete priestor, aby boli použiteľné a efektívne pri svojich meraniach. Okrem toho vyžaduje aj napájanie kartou LIPO, ktorá je pripojená k batérii a fotovoltaickému panelu, vďaka ktorému je náš systém autonómny. Predstavujeme prvý box, ktorý bude obsahovať DPS, všetky senzory, obrazovku a kartu LIPO pripojenú k batérii. Je zrejmé, že je potrebné naplánovať konkrétne miesto pre obrazovku LCD, svetelný senzor (ak je skrytý alebo na boku nebude prijímať skutočné svetlo), pre teplotný snímač a pre DHT22 je potrebné, aby mohol merať hodnota blízka závodu a bez toho, aby sa zabudol na snímač vlhkosti lesíka, ktorý musí mať kontakt s priamou zemou. Nezabudnite na otvor na pripojenie antény k modulu sigfox a ďalší otvor na prechod syna fotovoltaických panelov na mapu LIPO. Tu je hlavný box:

Krok 10:

Potrebujeme časť na umiestnenie fotovoltaického panelu a pripojenie panelu k doske LIPO.

Tu je výsledok:

Krok 11:

Musíme byť schopní uzavrieť tento nádherný box!

Tu je prispôsobené veko:

Krok 12:

Ako vidíme, toto je veko so zubami, ktoré sa nachádzajú vo vnútri hlavného boxu kvôli lepšej stabilite.

Tu je to, keď ho pridáme do našej nádhernej škatule:

Krok 13:

Na získanie odolnosti sú pridané posuvné dvere, ktoré sú zavedené v škatuli, ale aj vo veku, ktoré dôsledne drží obe časti a zaisťuje spoľahlivosť a bezpečnosť komponentov vo vnútri.

Tu je prvá verzia posuvných dverí:

Krok 14:

Aby sme zašli ešte ďalej, uvažovali sme začleniť fotovoltaický modul do hlavného boxu, aby bol na rovnakej úrovni ako svetelný senzor a jeho strategická poloha a aby sme mali pocit, že autonómny systém je niečím ako „United“.

Tu je druhá verzia posuvných dverí s možnosťou zastrčiť predtým predstavený fotovoltaický modul:

Krok 15:

Tu je to, keď ho pridáme do našej nádhernej škatule, ktorá už má svoje vynikajúce veko:

Krok 16:

Si trochu stratený? Ukážeme vám, aký je konečný stav tohto magického boxu!

Krok 17:

(Škoda, že sme to teraz nemohli vytlačiť vďaka 3D tlačiarni, pretože som bol požiadaný o robustnosť, niečo, čo som urobil, ale musím veriť, že mám toho príliš veľa, v skutočnosti je hrúbka väčšia ako 4 mm, takže som nebol schopný ho vytlačiť, pretože by potreboval veľa materiálu, príliš smutné) … Ale na vytlačenie nie je neskoro, aspoň keď len pre radosť = D

Také krásne:

Krok 18:

Ďakujem.