โครงการ TheAir - Gas Sensor: 10 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

คาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ หรือที่เรียกว่า CO และ CO2 ก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และเป็นอันตรายอย่างตรงไปตรงมาเมื่ออยู่ในความเข้มข้นสูงในห้องปิด หากคุณอาศัยอยู่ เช่น ในห้องนักเรียนที่แยกตัวไม่ดี ไม่มีอากาศถ่ายเท และด้วยเหตุผลบางประการ เครื่องปิ้งขนมปังจะส่งเสียงแปลกๆ ขณะปิ้งขนมปัง จากนั้นคุณอาจสัมผัสกับก๊าซเหล่านี้ และเมื่อเป็นเช่นนั้น หวังว่ามันจะจบลงด้วยอาการปวดหัวเล็กน้อยเท่านั้น เพราะความเข้มข้นสูงอาจทำให้คุณหมดความสามารถหรืออาจถึงขั้นฆ่าคุณได้ (แม้ว่าจะหายากมากก็ตาม)

ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจคิดโครงการนี้ขึ้นมา ความคิดของฉันเรียบง่าย ใช้พัดลมสร้างกระแสลม อากาศดีเข้า อากาศเสียออกก็ว่ากันไป สำหรับยูทิลิตี้เพิ่มเติม ฉันได้เพิ่มเซ็นเซอร์อุณหภูมิพิเศษ ปุ่มสำหรับพัดลมเปิดใช้งานด้วยตนเอง และเว็บไซต์สำหรับผู้ที่ต้องการดูสถิติและ/หรือเปิดใช้งานพัดลมจากคอมพิวเตอร์

เป็นนักเรียน ผู้ปกครอง คนเดียว หรือเป็นอยู่ นี่คือสิ่งที่ปกติแล้วคุณต้องการหลีกเลี่ยงเมื่ออยู่ในบ้านของคุณเองอย่างสะดวกสบาย สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ที่ชอบทำให้ชีวิตของพวกเขาง่ายขึ้นเล็กน้อย

เสบียง

• ราสเบอร์รี่ Pi 3+
• ที่ชาร์จ USB ขนาดเล็ก 5V/2.5A
• การ์ดไมโครเอสดี

• เซนเซอร์

  • MQ-7 (CO)
  • MQ-135 (CO2)
  • DS18B20 (อุณหภูมิ)
• พัดลม DC 2 x 12V
• 2 x 2n2222 ทรานซิสเตอร์
• จอแสดงผล LCD 16*2
• ปุ่มกด
• MCP3008
• ตัวแปลงระดับ Logi
• สายเคเบิลอีเทอร์เน็ต (เพื่อเหตุผลในการติดตั้ง)

ขั้นตอนที่ 1: การตั้งค่า Raspberry Pi

ก่อนทำงานกับ Rpi เราจำเป็นต้องมีซอฟต์แวร์

• WinSCP หรือ FilleZilla (เป็นทางเลือกหากคุณต้องการถ่ายโอนไฟล์จากคอมพิวเตอร์ของคุณไปยัง Rpi)
• ดิสก์ Win32 หรือ Etcher (ที่คุณต้องการมากกว่า)
• สีโป๊วหรือ MobaXterm (ที่คุณต้องการมากกว่า)
• ภาพ Raspbian พร้อมเดสก์ท็อป

ก่อนที่ฉันจะเริ่ม ฉันอยากจะพูดถึงว่าเมื่อทำบทช่วยสอนนี้ เมื่อฉันเลือกโปรแกรมอื่น ไม่ได้หมายความว่าฉันแนะนำ ตัวอย่างเช่น ฉันชอบใช้ etcher เพราะเป็นมิตรกับผู้ใช้มากกว่า แต่ Win32 มีตัวเลือกในการสำรองข้อมูล ตอนนี้ออกจากระบบของฉันแล้ว มาเริ่มกันเลย

หากคุณมี Rpi ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย wifi อยู่แล้ว ให้ข้ามไปยังขั้นตอนที่ 3

อันดับแรก เราจะใช้ Etcher เพื่อใส่ภาพ Raspbian ลงในการ์ด SD ของคุณ ก่อนที่เราจะดึงการ์ด SD ออกมา เราจะเปลี่ยน "ข้อมูล" บางอย่างในไฟล์ cmdline.txt ซึ่งอยู่ในรูปภาพ เปิดไฟล์.txt -> เพิ่มบรรทัดนี้ "ip=169.254.10.1" (ไม่มีเครื่องหมายอัญประกาศ) ที่ท้ายบรรทัด (ทั้งหมดใน 1 บรรทัด) -> บันทึกไฟล์

ประการที่สอง สร้างโฟลเดอร์ว่างที่เรียกว่า "ssh" ในพาร์ติชันสำหรับเริ่มระบบ (โดยไม่ใส่เครื่องหมายอัญประกาศ)

หลังจากนั้น คุณสามารถนำ Microsd ออกและใส่ลงใน Rpi ได้อย่างปลอดภัย

เหตุผลสำหรับ IP แบบคงที่แบบฮาร์ดโค้ดคือทำให้การเชื่อมต่อกับ Rpi ง่ายขึ้น หากด้วยเหตุผลบางอย่าง Rpi ไม่มี ip กับ DHCP คุณสามารถใช้ ip แบบคงที่ได้อย่างง่ายดาย

ขั้นตอนที่ 2: สร้างการเชื่อมต่อและเชื่อมต่อ Rpi Wireless กับเครือข่ายท้องถิ่นของคุณ

เราจะบูต Rpi -> เชื่อมต่อสายอีเธอร์เน็ตระหว่างคอมพิวเตอร์กับ Rpi

1. เริ่ม Putty และกรอกข้อมูลนี้:

   • ชื่อโฮสต์ (หรือที่อยู่ IP): 169.254.10.1
   • พอร์ต: 22

2. เทอร์มินัลปรากฏขึ้นและคุณพิมพ์ชื่อผู้ใช้และรหัสผ่านเริ่มต้น:

   • ชื่อผู้ใช้: pi
   • รหัสผ่าน: ราสเบอร์รี่

ตอนนี้เราเชื่อมต่อภายในเครื่องกับ rpi แล้ว เราต้องการให้ Rpi เชื่อมต่อกับ wifi ของคุณ

1. พิเศษ: พิมพ์ "sudo raspi-config"
2. ที่นี่คุณจะต้องเปลี่ยนรหัสผ่านสำหรับผู้ใช้ pi (เหตุผลด้านความปลอดภัย)
3. หลังจากนั้นไปที่ตัวเลือกการแปล -> เปลี่ยนเวลา (เลือกที่ถูกต้อง) -> จากนั้นไปที่ Wifi Country -> เลือกประเทศ
4. ปิด raspi-config และรีบูต
5. เมื่อเข้าสู่ระบบ ให้ตั้งตัวเองเป็นผู้ใช้ root ชั่วคราว -> sudo -i

6. เขียนคำสั่งนี้เพื่อเพิ่มเครือข่ายของคุณไปยัง Rpi (รหัสด้านล่างรายการ)

   • รหัสผ่าน = "รหัสผ่าน" (พร้อมเครื่องหมายคำพูด)
   • ชื่อเครือข่าย = "SSID"
   • อย่าลืมใช้ดับเบิ้ล >> !สำคัญ!

echo "รหัสผ่าน" | wpa_passphrase "SSID" >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

ตอนนี้รีบูตอีกครั้ง

เมื่อเชื่อมต่อใหม่ ให้ตรวจสอบ IP ของคุณโดยพิมพ์:

ifconfig

และตรวจสอบ wlan0 ถัดจาก inet

ตอนนี้เรามีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตแล้ว เรามาอัปเดต "อย่างรวดเร็ว" กัน

sudo apt อัปเดต

sudo apt dist-upgrade -y

อาจใช้เวลาสักครู่

ขั้นตอนที่ 3: เซนเซอร์ DS18B20 (อุณหภูมิ) -- 1 สาย

ในทุกๆโปรเจ็กต์ มักจะมีบางสิ่งที่พิเศษที่ต้องทำ มิฉะนั้น มันจะไม่ทำงานในช่วงเวลานั้น

คราวนี้เรามีเซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 ซึ่งต้องใช้ 1 สายซึ่งฉันจะไม่อธิบายว่าทำไม แต่อย่างน้อยฉันจะอธิบายวิธีทำให้มันทำงาน

สำหรับสิ่งนี้เราต้องกลับไปที่ raspi-config บน Rpi ซึ่งเป็นหน้าจอสีน้ำเงินที่ดี

1. ไปที่ตัวเลือกการเชื่อมต่อ
2. เลือก 1-Wire แล้วเลือกเปิดใช้งาน

เสร็จแล้ว…

ผมล้อเล่น.

ตอนนี้เราต้องปรับ /boot/config.txt

sudo nano /boot/config.txt

เพิ่มบรรทัดนี้ที่ด้านล่าง

# เปิดใช้งาน onewire

dtoverlay=w1-gpio

ตอนนี้ sudo รีบูตสิ่งนั้นและตอนนี้เราทำเสร็จแล้ว

หากต้องการตรวจสอบว่าใช้งานได้หรือไม่ ให้เชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับ Rpi จากนั้นกลับไปที่เทอร์มินัลแล้วพิมพ์รหัสนี้ (ดูขั้นตอนถัดไป ฮาร์ดแวร์เกี่ยวกับวิธีเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อุณหภูมิ)

cd /sys/bus/w1/devices/w1_bus_master1

ลส

คุณควรเห็นบางอย่างที่มีตัวเลขและตัวอักษรสีน้ำเงินเข้มที่ด้านซ้ายบน อย่าลืมเขียนข้อมูลนี้ไว้ใช้ในภายหลังเมื่อเราจะใช้โค้ดจาก GitHub

หากไม่ได้ผลด้วยเหตุผลบางประการ ให้ตรวจสอบลิงก์นี้ที่เจาะลึกลงไป

ขั้นตอนที่ 4: MCP3008 - การตรวจจับแบบอะนาล็อก

ขณะที่เราทำการเปลี่ยนแปลงสำหรับเซ็นเซอร์อุณหภูมิ เราจำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงบางอย่างสำหรับเซ็นเซอร์อื่นๆ เนื่องจากเราต้องอ่านข้อมูลแบบแอนะล็อก จุดนี้เองที่ MCP3008 มีประโยชน์ เราต้องเปลี่ยนอินเทอร์เฟซ SPI ด้วย

sudo raspi-config

ไปที่ตัวเลือกการเชื่อมต่อ -> เลือก SPI -> เปิดใช้งาน

จากนั้นเสร็จสิ้น

ขั้นตอนที่ 5: ฮาร์ดแวร์

เราไม่ได้ทำ Rpi ทั้งหมดจนหมด แต่เพียงพอแล้วที่เราจะได้เริ่มสร้างและประกอบฮาร์ดแวร์เข้าด้วยกัน

คำแนะนำบางประการคือตรวจสอบการเชื่อมต่อของคุณอย่างละเอียดเมื่อสร้างเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะไม่ … ระเบิด Rpi

นอกจากนี้ ใน Schematic คุณจะสังเกตเห็นว่าองค์ประกอบบางส่วนอยู่บนนั้นเพียงครั้งเดียว แม้ว่าเราจะทำงานกับองค์ประกอบเดียวกันมากกว่า 1 รายการก็ตาม หมายความว่าคุณต้องทำซ้ำขั้นตอนเดิมในการสร้างองค์ประกอบ 1 ส่วน มีข้อยกเว้นเล็กน้อย 1 ข้อคือ เซ็นเซอร์ mq-x ไม่ต้องการตัวแปลงระดับพิเศษหรือ MCP3008 เพียงเพิ่มสายสีเขียวพิเศษ (ในรูปแบบ pdf) ให้กับตัวแปลงระดับและ MCP3008

การแก้ไขเพิ่มเติม: พัดลมต้องใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ ฉันใช้ทรานซิสเตอร์ 2n2222A สำหรับพัดลม 1 ตัว เพราะพัดลม 2 ตัวอาจมีภาระหนักมาก

หากคุณมีทรานซิสเตอร์ที่สามารถรองรับกระแสไฟที่ใหญ่กว่าและดี ให้ข้ามขั้นตอนสุดท้ายของขั้นตอนนี้ไป

หากคุณไม่มีแบบฉัน คุณจะต้องทำแบบนี้ 1 พัดลม = 1 ทรานซิสเตอร์, 2 พัดลม = 2 ทรานซิสเตอร์ และอื่นๆ (พัดลมทุกตัวมีทรานซิสเตอร์ + ไดโอดเหมือนใน pdf)

คุณจะต้องเพิ่มโค้ดลงใน app.py ใน backend_project ในภายหลังในขั้นตอนที่ 7: รหัส Git….

ขั้นตอนที่ 6: การสร้าง Mariadb Datbase

ตามชื่อเรื่อง เราจะสร้างฐานข้อมูลเพื่อให้เรามีที่สำหรับเก็บข้อมูลเซ็นเซอร์ของเรา

ก่อนอื่นให้ดาวน์โหลด Mariadb บน Rpi

sudo apt-get ติดตั้ง mariadb-server

หลังจากติดตั้งแล้ว มาใช้งานกันเลย

mysql -u root

รหัสผ่านว่างเปล่า ไม่มีอะไรต้องพิมพ์ กดปุ่มตกลง.

ให้สร้างผู้ใช้ตอนนี้

สร้างผู้ใช้ 'user'@'%' ระบุโดย 'userdb';

ให้สิทธิ์ทั้งหมดบน *.* แก่ 'user'@'%' ด้วยตัวเลือก GRANT;

สิทธิพิเศษในการล้าง;

กด Ctrl + C เพื่อออกและเริ่มต้นบริการใหม่อย่างรวดเร็ว:

sudo service mysql restart

เข้าสู่ระบบด้วยชื่อผู้ใช้: ผู้ใช้ & รหัสผ่าน: userdb:

mysql -u ผู้ใช้ -p

ถึงเวลาสร้างฐานข้อมูลแล้ว

สร้างฐานข้อมูล project_db DEFAULT CHARACTER SET utf8;

ใช้โปรเจ็กต์_db

สร้างตาราง "ประวัติศาสตร์" (หมายถึงประวัติศาสตร์)

สร้างตารางหากไม่มี `historiek' (`id` INT ไม่เป็น NULL AUTO_INCREMENT, `sensorID` VARCHAR (5) ไม่ใช่ NULL `datum` DATETIME ไม่ใช่ค่าเริ่มต้น CURRENT_TIMESTAMP, `waarde` FLOAT (4) NULL DEFAULT 0, คีย์หลัก (`id')) ENGINE = InnoDB;

และ voila ฐานข้อมูลถูกสร้างขึ้น

ขั้นตอนที่ 7: รหัส Github และการทดสอบ

เราใกล้จะสิ้นสุดโครงการของเราแล้ว

ก่อนที่เราจะได้รับโค้ด เราจะต้องนำเข้าโมดูลบางโมดูลลงใน Rpi:

pip3 ติดตั้ง Flask_MySQL

pip3 ติดตั้ง flask-socketio

pip3 ติดตั้ง -U flask-cors

pip3 ติดตั้ง spdev

ตอนนี้เราต้องการรหัสเพื่อให้ใช้งานได้ พิมพ์ในเทอร์มินัล:

โคลน git

ตรวจสอบว่าโฟลเดอร์นั้นอยู่ที่นั่นด้วย:

ลส

ตอนนี้ คุณจะต้องมี 2 เทอร์มินัล ดังนั้นจึงสะดวกที่จะคลิกขวาที่เทอร์มินัลแล้วคลิกทำซ้ำเซสชัน:

ไปที่ backend_project และอุณหภูมิโดยใช้คำสั่ง cd

ก่อนที่เราจะเริ่มต้นโปรแกรมเพื่อการทดสอบ คุณยังจำขั้นตอนที่ 3 กับเซ็นเซอร์ 1 สายที่คุณต้องจดตัวเลขได้หรือไม่? ไม่ต้องกังวลหากคุณมี เพียงแค่ดูขั้นตอนที่ 3 อีกครั้งอย่างรวดเร็ว

เราจะเพิ่มตัวเลขเหล่านี้ลงในโค้ดเพราะจะต้องทราบเซ็นเซอร์ที่ถูกต้องเมื่อใช้งาน

เทอร์มินัลที่มีโฟลเดอร์อุณหภูมิ คุณจะพบ app.py เรากำลังจะเปิดมัน

sudo nano app.py

มองหาฟังก์ชันที่เรียกว่า "def temperaturu():" จากนั้นคุณจะต้องแทนที่ "**" ด้วยตัวเลขที่คุณเขียนขึ้น ในกรณีของฉัน ฉันจะได้โค้ดบรรทัดนี้ (แต่ละหมายเลขไม่ซ้ำกัน)

sensor_file_name = '/sys/devices/w1_bus_master1/28-0316a4be59ff/w1_slave

เวลาทดสอบ. เทอร์มินัลทั้งสองทั้งในโฟลเดอร์ backend_project และ temperature พิมพ์:

python3 app.py

ตอนนี้จำขั้นตอนที่ 5: ฮาร์ดแวร์ที่คุณต้องเพิ่มโค้ดหากคุณใช้พัดลมและทรานซิสเตอร์หลายตัวหรือไม่

ดี ถ้าไม่กลับไปที่ขั้นตอนที่ 5

ตอนนี้เราต้องเพิ่มโค้ดตามที่ได้กล่าวไว้ใน app.py ใน backend_project เพื่อให้ง่ายขึ้น ฉันได้ยกตัวอย่างสิ่งนี้ในโค้ด โค้ดความคิดเห็นทุกบรรทัดที่มี "fan1" อยู่ในนั้น ยกเลิกการใส่ความคิดเห็นในบรรทัดเหล่านั้นและ voila ตอนนี้คุณสามารถใช้แฟน 2 คนได้แล้ว

หากคุณต้องการใช้มากกว่าแค่พัดลม 2 ตัว ให้คัดลอกและวางรหัสเดียวกันภายใต้รหัสนั้น แต่ใช้หมายเลขอื่น ข้อเสียของสิ่งนี้คืองานส่วนตัวมากกว่าสำหรับคุณและมี gpio.pins น้อยกว่า ไม่มีข้อดีนี้ที่ฉันรู้

ขั้นตอนที่ 8: เรียกใช้รหัสเมื่อเริ่มระบบ

เราต้องการให้สคริปต์หลาม 2 ตัวนี้ทำงานในขณะที่ Rpi ของเราเริ่มทำงาน และในกรณีที่สคริปต์ขัดข้อง สคริปต์ควรรีสตาร์ทเอง ในการทำเช่นนี้เราจะทำ 2 บริการ

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พิมพ์:

sudo nano /etc/systemd/system/temperature.service

คัดลอกและวางสิ่งนี้สำหรับ temperature.service:

[หน่วย]Description=Temperature Service After=multi-user.target

[email protected]

[บริการ] Type=simple

ExecStart=/usr/bin/python3 /home/pi/Documents/nmct-s2-project-1-TheryBrian/temperature/app.py

StandardInput=tty-แรง

รีสตาร์ท=on-failure

RestartSec=60s

[ติดตั้ง]

WantedBy=multi-user.target

ปิดและทำอีกครั้ง แต่สำหรับ backend_project.service:

ข้อความเปิดครั้งแรก:

sudo nano /etc/systemd/system/backend_project.service

จากนั้นคัดลอกและวางอีกครั้ง:

[หน่วย]Description=backend_project Service

After=multi-user.target

[บริการ]

ประเภท=ง่าย

ExecStart=/usr/bin/python3 /home/pi/Documents/nmct-s2-project-1-TheryBrian/backend_project/app.py

StandardInput=tty-แรง

รีสตาร์ท=on-failure

RestartSec=60s

[ติดตั้ง]

WantedBy=multi-user.target

บันทึกและปิด

ส่วนสุดท้ายกำลังพิมพ์สิ่งนี้:

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl เปิดใช้งาน temperature.service sudo reboot

ตอนนี้สคริปต์หลาม 2 ตัวของเราควรทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อบูต

ขั้นตอนที่ 9: ตั้งค่าเว็บไซต์

เมื่อคุณดาวน์โหลดที่เก็บ คุณควรจะได้รับโฟลเดอร์ชื่อ front ด้วย นี่คือเนื้อหาสำหรับเว็บไซต์

ก่อนอื่นเราต้องการ apache ก่อนที่เราจะสามารถใช้โฟลเดอร์ได้ ทำตามคำแนะนำในลิงค์นี้สำหรับ apache

เมื่อคุณพร้อม ไปที่ตำแหน่งของโฟลเดอร์ด้านหน้า:

cd /Documents/nmct-s2-project-1-TheryBrian

จากนั้นพิมพ์:

sudo mv front /var/www/html

เมื่อเสร็จแล้วให้ไปที่โฟลเดอร์ html เตรียมงานที่น่าเบื่อ (ความผิดของฉัน)

cd /var/www/html/

จากนั้นไปที่โฟลเดอร์ด้านหน้าและเริ่มย้ายทุกอย่างไปยังโฟลเดอร์ html

ตัวอย่าง:

sudo mv css /var/www/html

จากนั้นลบโฟลเดอร์ด้านหน้า

และเราทำทุกอย่างเสร็จแล้ว

ขอให้โชคดี:).

ขั้นตอนที่ 10: ตัวเลือก - ต้นแบบจิ๋ว

ด้วยเหตุผลในการทดสอบ ฉันจึงสร้างต้นแบบจากกล่องที่มีฮาร์ดแวร์ทั้งหมดอยู่ภายใน เพื่อที่ฉันจะได้ดูว่าทุกอย่างทำงานตามสั่งหรือไม่

โดยปกติโครงการนี้จะทำในขนาดที่ใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่น: ห้อง บ้าน โรงงาน ร้านค้า และอื่นๆ…

แต่ที่แน่ๆ ก่อนที่เราจะเริ่มเจาะผนัง (คล้องจอง) ก่อนอื่นเราต้องการดูว่าใช้งานได้หรือไม่ คุณไม่จำเป็นต้องทำกล่องสำหรับทดสอบจริงๆ แต่การประดิษฐ์มันสนุกเสมอ

นี่คือตัวอย่างของฉัน