GreenHouse -anturi: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

GreenHouse -anturin opetusohjelma

Toteutti Alain Wei Pascal Chencaptorsin avustamana | sigfox | ubidotit

1. Tavoitteet
2. Tässä projektissa käytetyt asiat
3. Toteutusvaihe
4. Toimintaperiaate
5. Laitteen liitäntä
6. Mbed -koodi
7. Tietojen käsittely ja analysointi
8. Optimoi järjestelmän kulutus
9. Kuvat

Vaihe 1: Tavoitteet

Tätä projektia varten haluaisin toteuttaa itsenäisen energiajärjestelmän ja minun on mitattava: ympäristön lämpötila, ilman kosteus, maaperän lämpötila, maaperän kosteus, Lux- ja RGB -kirkkaus.

Vaihe 2: Tässä projektissa käytetyt asiat

Materiaaliluettelo:

1) aurinkokomponentti: ohut hartsikerros mahdollistaa ulkokäytön

2) Chip LiPo Rider Pro: lataa kaikki projektisi 5 V: n jännitteellä

3) Chip -mikrokontrolleri Nucleo STM 32L432KC: tarjoaa edullisen ja joustavan tavan käyttäjille kokeilla uusia ideoita ja rakentaa prototyyppejä millä tahansa STM32 -mikrokontrollerilinjalla

4) Moduuli Sigfox Wisol: IOT -prototyypin suunnitteluun Sigfox -verkkojen avulla

5) Näytön nestekidenäyttö: Se liitetään mikro -ohjaimeen I2C- tai SPI -väylän kautta

6) Li-Ion-akku 3, 7V 1050mAh: suoja ylikuormituksilta ja purkauksilta.

7) Painovoiman kosteusanturi SEN0193: tietää veden pitoisuus maassa. Anturi tuottaa analogisen jännitteen vesipitoisuudesta riippuen.

8) Lämpötila- ja kosteusanturi DHT22: tietää ilman lämpötilan ja kosteuden ja kommunikoi arduino -tyyppisen mikro -ohjaimen tai yhteensopivan digitaalilähdön kanssa.

9) Grove-lämpötila-anturi: tunne maaperän lämpötila, ja tämä moduuli on kytketty Grove Base Shieldin tai Mega Shieldin digitaalituloon 4-johtimisen kaapelin kautta

10) Värianturi ADA1334: tunnistaa valonlähteen tai esineen värin. Se kommunikoi I2C -portin kautta

11) Valoanturi TSL2561: mittaa kirkkauden 0,1 - 40000 Lux. Se kommunikoi Arduino -mikrokontrollerin kanssa I2C -väylän kautta.

Ohjelmisto:

1) SolidWorks (kiinteä malli)

2) Maali 3d (suunnittele sovelluskuvake)

3) Altium (piirrä piirilevy)

4) Mbed (kirjoita kortin koodi)

Vaihe 3: Toteutusvaihe

Kun olemme tienneet käyttämämme materiaalin ja ohjelmiston, meidän on toteutettava useita vaiheita

1) meidän pitäisi simuloida piiriä Altiumin avulla

2) meidän pitäisi tehdä joitain suunnittelutöitä, esimerkiksi: suunnitella kiinteä malli SolidWorksin avulla, suunnitella sovelluskuvake Paint 3d: n avulla

3) jos piiri on oikea, voimme toteuttaa piirin piirilevylle materiaaleilla, jotka olemme vielä valmistelleet

4) kytkentäpiirin jälkeen meidän on hitsattava komponentti ja testattava piirin laatu

5) Lopuksi meidän on pakattava piiri kiinteään malliin, jonka olemme jo lopettaneet

Vaihe 4: Toimintaperiaate

Kapasitiivinen maaperän kosteusanturi SKU: lisää se kasvien ympärillä olevaan maaperään ja vaikuta ystäviisi reaaliaikaisilla maaperän kosteustiedoilla

Lämpötila- ja kosteusanturi DHT11 ST052: liitä anturi levyn nastoihin Värianturi ADA1334: sisältää RGB- ja kirkkaita valoa tunnistavia elementtejä. IR-estosuodatin, integroitu sirulle ja lokalisoitu värin tunnistaviin fotodiodeihin, minimoi tulevan valon IR-spektrikomponentin ja mahdollistaa värimittausten suorittamisen tarkasti.

Grove-lämpötila-anturi: työnnä se maaperään kasvien ympärille. Digitaalinen DS18B20-lämpömittari mittaa 9–12-bittisiä Celsius-lämpötiloja, ja siinä on hälytystoiminto, jossa on haihtumattomat käyttäjän ohjelmoitavat ylä- ja alarajapisteet.

Valoanturi TSL2561: Anturissa on digitaalinen (i2c) -liitäntä. Voit valita yhden kolmesta osoitteesta, jotta yhdellä kortilla voi olla enintään kolme anturia, joista jokaisella on erilainen i2c -osoite. Sisäänrakennettu ADC tarkoittaa, että voit käyttää tätä minkä tahansa mikro -ohjaimen kanssa, vaikka siinä ei olisi analogisia tuloja.

1) Anturien käyttäminen tietojen keräämiseen

2) Tiedot lähetetään mikro -ohjaimelle

3) Mikro -ohjain suorittaa jo kirjoittamamme ohjelman ja lähettää tiedot Sigfox Wisol -moduulille

4) Moduuli Sigfox Wisol välittää tiedot antennin kautta Sigfox -taustajärjestelmään

Vaihe 5: Laitteen liitäntä

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

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

Sarjaliikenne (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

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

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

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

AnalogIn kosteus (A1); // analoginen

Koetin DS1820 (A0); // analoginen

DigitalIn -lippu (D6); // vaihtajan näytön ohjaus

Vaihe 6: Mbed -koodi

Löydät mbed-koodin täältä:

Vaihe 7: Tietojen käsittely ja analyysi

Kun olet lähettänyt tiedot Sigfox -verkkosivustolle, koska Sigfox rajoittaa jokaisen viestin enintään 12 tavuun (96 bittiin), joten annoimme eri mittaukset eri tavukokoille ja asetimme tiedot heksadesimaaliksi. Jotta käyttäjät voivat vastaanottaa tietoja selkeämmin ja kätevämmin, lähetämme tiedot Sigfoxista pilvialustaan, pilvialustalle, esitämme tiedot ja analysoimme ne. Toteutusprosessi on seuraava:

1) Rekisteröi laitteemme pilvialustaan

2) Siirry Sigfox -laitteen takaisinsoittoversion verkkosivustolle

3) Aseta parametrikonfiguraatio

4) Laita tililinkki laitteelle pilvialustalle url -kuvioon (soita takaisin palvelimen osoite)

5) Täytä callbackBody (soittopyynnön tiedot)

6) Tallenna asetukset

Kuvassa näkyy tulos Ubidots -alustalla, voimme nähdä, että tiedot muunnetaan desimaaleiksi, joten vastaanotamme tiedot selkeämmin ja kätevämmin, ja voimme tarkastella kunkin datan kaaviota yksityiskohtaisesti, esimerkiksi: voimme löytää korkeimman lämpötila ilmassa

Vaihe 8: Optimoi järjestelmän kulutus

MCU: ssa on mini -usb: n ja Vinin välinen säädin, tämä säädin lisää häviötä, jotta minimoimme järjestelmämme häviöt, syötämme mikro -ohjaimen digitaalilähdöstä ja kun emme käytä järjestelmää, teemme mikro -ohjaimen ja anturit nukkuvat. Todistamme, että nämä kaksi menetelmää voivat tehokkaasti vähentää tappioita:

1) Lisää vastus mikro -ohjaimen ja generaattorin väliin

2) Etsi virta oskilloskoopin vastuksen kautta

3) Anna antureiden nukkua ja palauta virta oskilloskoopin vastuksen kautta

4) Aseta mikrokontrolleri nukkumaan ja palauta virta oskilloskoopin vastuksen kautta Kokeelliset tulokset ovat seuraavat

Huomaamme, että kun asetamme mikro -ohjaimen nukkumaan, järjestelmän menetys minimoidaan. Ja kun mikro -ohjain on herännyt, anturit voivat kerätä tietoja ja lähettää ne Sigfoxille. Mutta on ongelma, kun asetamme mikro -ohjaimen nukkumaan, MCU: n ja antureiden välillä on edelleen virtaa, kuinka poistaa tämä virta? Mosfetin avulla yhdistämme portin, jossa on MCU: n digitaalilähtö, liitämme viemärin antureilla ja yhdistämme lähteen nastalla 3, 3V MCU. Kun portin jännite on pienempi kuin Vgs (portin kynnysjännite), lähteen ja viemärin välillä on lohko, antureiden päässä ei ole jännitettä. Joten kun asetamme mikrokontrollerin nukkumaan, meidän on varmistettava, että portin jännite on pienempi kuin Vgs, ja kun MCU toimii, portin jännitteen tulisi olla suurempi kuin Vgs, nämä ovat säännöt, joita soveltuvan Mosfetin löytämiseksi.