GreenHouse Sensor: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

กวดวิชา GreenHouse Sensor

ตระหนักโดย Alain Wei ช่วยเหลือโดย Pascal Chencaptors | ซิกฟ็อกซ์ | ubidots

1. วัตถุประสงค์
2. สิ่งที่ใช้ในโครงการนี้
3. ขั้นตอนการดำเนินการ
4. หลักการทำงาน
5. การเชื่อมต่ออุปกรณ์
6. รหัส mbed
7. การประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูล
8. เพิ่มประสิทธิภาพการบริโภคของระบบ
9. ภาพถ่าย

ขั้นตอนที่ 1: วัตถุประสงค์

สำหรับโครงการนี้ ฉันต้องการตระหนักถึงระบบพลังงานอัตโนมัติ และฉันต้องวัด: อุณหภูมิแวดล้อมของอากาศ ความชื้นของอากาศ อุณหภูมิของดิน ความชื้นของดิน ความสว่างของ Lux และ RGB

ขั้นตอนที่ 2: สิ่งที่ใช้ในโครงการนี้

รายการวัสดุ:

1) ส่วนประกอบพลังงานแสงอาทิตย์: ชั้นบาง ๆ ของเรซินช่วยให้ใช้งานกลางแจ้งได้

2) Chip LiPo Rider Pro: ชาร์จโปรเจ็กต์ทั้งหมดของคุณใน 5 V

3) ไมโครคอนโทรลเลอร์แบบชิป Nucleo STM 32L432KC: มอบวิธีที่ไม่แพงและยืดหยุ่นสำหรับผู้ใช้ในการทดลองแนวคิดใหม่ๆ และสร้างต้นแบบด้วยสายไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 ใดๆ

4) โมดูล Sigfox Wisol: สำหรับออกแบบต้นแบบ IOT ของคุณด้วยเครือข่าย Sigfox

5) หน้าจอ LCD: เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านบัส I2C หรือ SPI

6) แบตเตอรี่ Li-Ion 3, 7V 1050mAh: ป้องกันการโอเวอร์โหลดและการคายประจุ

7) Gravity Humidity Sensor SEN0193: รู้ความเข้มข้นของน้ำในดิน เซ็นเซอร์ส่งแรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อกขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำ

8) เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น DHT22: รู้อุณหภูมิและความชื้นของอากาศและสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino หรือเข้ากันได้ผ่านเอาต์พุตดิจิตอล

9) เซ็นเซอร์อุณหภูมิ Grove: รู้อุณหภูมิของดินและโมดูลนี้เชื่อมต่อกับอินพุตดิจิตอลของ Grove Base Shield หรือ Mega Shield ผ่านสายเคเบิล 4 ตัวนำ

10) เซ็นเซอร์สี ADA1334: ตรวจจับสีของแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุ มันสื่อสารผ่านพอร์ต I2C

11) เซ็นเซอร์วัดแสง TSL2561: วัดความสว่างได้ตั้งแต่ 0.1 ถึง 40000 Lux มันสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ผ่านบัส I2C

ซอฟต์แวร์:

1) SolidWorks (โมเดลดีไซน์ทึบ)

2) Paint 3d (ออกแบบไอคอนของแอปพลิเคชัน)

3) Altium (วาด pcb)

4) Mbed (เขียนโค้ดสำหรับการ์ด)

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนการดำเนินการ

หลังจากรู้จักวัสดุและซอฟต์แวร์ที่เราจะใช้แล้ว มีหลายขั้นตอนที่เราควรตระหนัก

1) เราควรจำลองวงจรโดยใช้ Altium

2) เราควรทำงานด้านการออกแบบ เช่น ออกแบบโมเดลที่เป็นของแข็งโดยใช้ SolidWorks ออกแบบไอคอนของแอปพลิเคชันโดยใช้ Paint 3d

3) ถ้าวงจรถูกต้อง เราก็สามารถรับรู้วงจรบน PCB ด้วยวัสดุที่เราเตรียมไว้ได้เลย

4) หลังจากต่อวงจรแล้ว เราควรเชื่อมส่วนประกอบและทดสอบคุณภาพของวงจร

5) ในตอนท้ายเราควรแพ็ควงจรด้วยโมเดลทึบที่เราทำเสร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 4: หลักการทำงาน

Capacitive Soil Moisture Sensor SKU: ใส่ลงในดินรอบ ๆ ต้นไม้ของคุณและสร้างความประทับใจให้เพื่อนของคุณด้วยข้อมูลความชื้นในดินแบบเรียลไทม์

เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น DHT11 ST052: เชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับหมุดบนบอร์ด เซ็นเซอร์สี ADA1334: มีองค์ประกอบตรวจจับแสง RGB และ Clear ฟิลเตอร์ปิดกั้น IR ที่รวมอยู่บนชิปและปรับให้เข้ากับโฟโตไดโอดตรวจจับสี ลดองค์ประกอบสเปกตรัมอินฟราเรดของแสงที่เข้ามาและช่วยให้สามารถวัดสีได้อย่างแม่นยำ

เซ็นเซอร์อุณหภูมิโกรฟ: ใส่ลงในดินรอบ ๆ พืชของคุณ เทอร์โมมิเตอร์ดิจิตอล DS18B20 ให้การวัดอุณหภูมิ 9 บิตถึง 12 บิตเซลเซียส และมีฟังก์ชันปลุกด้วยจุดทริกเกอร์บนและล่างที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมได้แบบไม่ลบเลือน

เซ็นเซอร์วัดแสงTSL2561: เซ็นเซอร์มีอินเทอร์เฟซแบบดิจิตอล (i2c) คุณสามารถเลือกที่อยู่ใดที่อยู่หนึ่งจากสามที่อยู่ เพื่อให้คุณสามารถมีเซ็นเซอร์ได้สูงสุดสามตัวในบอร์ดเดียว โดยแต่ละตัวจะมีที่อยู่ i2c ที่แตกต่างกัน ADC ในตัวหมายความว่าคุณสามารถใช้สิ่งนี้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ใดก็ได้ แม้ว่าจะไม่มีอินพุตแบบอะนาล็อกก็ตาม

1) การใช้เซ็นเซอร์ในการรวบรวมข้อมูล

2) ข้อมูลจะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์

3) ไมโครคอนโทรลเลอร์จะรันโปรแกรมที่เราเขียนไว้แล้ว และจะส่งข้อมูลไปยังโมดูล Sigfox Wisol

4) โมดูล Sigfox Wisol จะส่งข้อมูลไปยังเว็บไซต์ Sigfox Backend ผ่านเสาอากาศ

ขั้นตอนที่ 5: การเชื่อมต่ออุปกรณ์

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

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

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

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

TSL2561_I2C ลัม (D0, D1); // sda, scl

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

AnalogIn ความชื้น (A1); // แอนะล็อก

โพรบ DS1820 (A0); // แอนะล็อก

ธง DigitalIn(D6); // การควบคุมหน้าจอตัวสลับ

ขั้นตอนที่ 6: รหัส Mbed

คุณสามารถค้นหารหัส mbed ได้ที่นั่น:

ขั้นตอนที่ 7: การประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูล

หลังจากส่งข้อมูลไปยังเว็บไซต์ Sigfox เนื่องจาก Sigfox จำกัดแต่ละข้อความไว้ที่สูงสุด 12 ไบต์ (96 บิต) ดังนั้นเราจึงกำหนดการวัดที่แตกต่างกันให้กับขนาดไบต์ต่างๆ และเราตั้งค่าข้อมูลเป็นเลขฐานสิบหก เพื่อให้ผู้ใช้รับข้อมูลได้ชัดเจนและสะดวกยิ่งขึ้น เราจึงส่งข้อมูลจาก Sigfox ไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์ บนแพลตฟอร์มคลาวด์ เรานำเสนอข้อมูลและวิเคราะห์ข้อมูล กระบวนการดำเนินการมีดังนี้:

1) ลงทะเบียนอุปกรณ์ของเรากับแพลตฟอร์มคลาวด์

2) เข้าสู่เว็บไซต์ของรุ่นโทรกลับอุปกรณ์ Sigfox

3) ตั้งค่าการกำหนดค่าพารามิเตอร์

4) ใส่ลิงค์บัญชีสำหรับอุปกรณ์บนแพลตฟอร์มคลาวด์ในรูปแบบ url (โทรกลับที่อยู่เซิร์ฟเวอร์)

5) กรอก callbackBody (เนื้อความของข้อมูลสำหรับคำขอโทรกลับ)

6) บันทึกการตั้งค่า

รูปภาพแสดงผลลัพธ์บนแพลตฟอร์ม Ubidots เราจะเห็นว่าข้อมูลถูกแปลงเป็นทศนิยมจึงรับข้อมูลได้ชัดเจนและสะดวกยิ่งขึ้น และสามารถดูแผนภาพของแต่ละข้อมูลโดยละเอียด เช่น เราสามารถหาค่าสูงสุด อุณหภูมิในอากาศ

ขั้นตอนที่ 8: เพิ่มประสิทธิภาพการใช้ระบบ

มีตัวควบคุมระหว่าง mini usb และ Vin ใน MCU ตัวควบคุมนี้จะเพิ่มการสูญเสีย เพื่อลดการสูญเสียของระบบ เราจะป้อนไมโครคอนโทรลเลอร์จากเอาต์พุตดิจิทัล และเมื่อเราไม่ใช้ระบบ ทำไมโครคอนโทรลเลอร์และ เซ็นเซอร์การนอนหลับ เราพิสูจน์ได้ว่าทั้งสองวิธีสามารถลดการสูญเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

1) เพิ่มตัวต้านทานระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

2) ค้นหากระแสผ่านความต้านทานบนออสซิลโลสโคป

3) ทำให้เซ็นเซอร์อยู่ในโหมดสลีป และนำกระแสไฟกลับมาผ่านความต้านทานบนออสซิลโลสโคป

4) ทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าสู่โหมดสลีปและนำกระแสไฟกลับมาผ่านความต้านทานบนออสซิลโลสโคป ผลการทดลองของเรามีดังนี้

เราพบว่าเมื่อเราทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าสู่โหมดสลีป การสูญเสียระบบจะลดลง และเมื่อไมโครคอนโทรลเลอร์ถูกปลุกขึ้น เซ็นเซอร์สามารถรวบรวมข้อมูลและส่งไปยัง Sigfox ได้ แต่มีปัญหาคือเมื่อเราทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าสู่โหมดสลีป ยังมีกระแสระหว่าง MCU กับเซ็นเซอร์ จะกำจัดกระแสนี้อย่างไร ใช้ Mosfet เชื่อมต่อเกทกับเอาท์พุตดิจิตอลของ MCU เชื่อมต่อการระบายน้ำกับเซ็นเซอร์ และเราเชื่อมต่อแหล่งที่มาด้วยพินของ 3, 3V ของ MCU เมื่อแรงดันเกตมีค่าน้อยกว่า Vgs (แรงดันเกทตามธรณีประตู) มีการบล็อกระหว่างแหล่งจ่ายและท่อระบาย จะไม่มีแรงดันไฟที่ส่วนท้ายของเซ็นเซอร์ ดังนั้นเมื่อเราทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ในโหมดสลีป เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันเกตมีขนาดเล็กกว่า Vgs และเมื่อ MCU ทำงาน แรงดันเกตควรมากกว่า Vgs สิ่งเหล่านี้คือกฎสำหรับการค้นหา Mosfet ที่ใช้งานได้