โครงการเรือนกระจก (RAS): ตรวจสอบองค์ประกอบเพื่อตอบสนองต่อสวนของเรา: 18 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

โครงงานนี้เสนอให้ตรวจสอบอุณหภูมิของอากาศ ความส่องสว่างและความชื้น ตลอดจนอุณหภูมิและความชื้นของป่า มันเสนอให้เครือข่ายมาตรการนี้เช่นกันซึ่งสามารถอ่านได้บนเว็บไซต์ Actoborod.com

ในการดำเนินการ เราเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ 4 ตัวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Nucleo L432KC:

- เซ็นเซอร์วัดความส่องสว่าง TLS2561 โดย Adafruit;

- เซ็นเซอร์ความชื้นและอุณหภูมิ DHT22 โดย Gotronic;

- โพรบวัดอุณหภูมิ DS1820;

- เซ็นเซอร์วัดความชื้น Grove - เซ็นเซอร์วัดความชื้นโดย Seeed Studio

มาตรการต่างๆ จะทำทุกๆ 10 นาทีและเชื่อมต่อผ่าน Breakout TD1208 โดย Sigfox ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นอันนี้สามารถอ่านได้บนเว็บไซต์ Actoboard.com บนไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ยังเสียบหน้าจอ OLED Display 128x64 ซึ่งจะแสดงมาตรการล่าสุดที่ทำอย่างถาวร สุดท้ายนี้ ระบบสามารถพึ่งพาระบบไฟฟ้าได้เองด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 8x20 ซม. และแบตเตอรี่ 1.5Ah พวกเขาเชื่อมต่อกับ Nulceo ด้วย LiPo Rider Pro โดย Seeed Studio ระบบถูกใส่ในกล่องพิมพ์ 3 มิติ

ดังที่คุณเห็นในบทสรุป

โค้ดที่คอมไพล์ในไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่าน os.mbed.com มีชื่อว่า 'main.cpp' ไลบรารีที่ใช้มีอยู่ในลิงค์ต่อไปนี้ mbed โครงการของเราคืออะไร:

ขั้นตอนที่ 1: การสร้างเครือข่าย

ส่วนสำคัญของโครงการนี้คือการวัดเครือข่ายและทำให้สามารถเข้าถึงได้ง่าย ทุกๆ 10 นาที เซ็นเซอร์จะวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ และใช้โมดูล sigfox TD1208 เพื่อส่งข้อมูลการวัด ผลลัพธ์มีอยู่ในเว็บไซต์ Actoboard:

หลังจากสร้างบัญชี bluemix เราสามารถใช้แอปพลิเคชัน Node-red เพื่อแสดงผลลัพธ์ของเราแบบกราฟิก

การเขียนโปรแกรมบน Node-red เพื่อกู้คืนข้อมูลจาก Actoboard

ลิงค์สาธารณะเพื่อดูผลลัพธ์แบบเรียลไทม์:

ขั้นตอนที่ 2: ส่วนประกอบ

สำหรับโครงการนี้ นี่คือรายการส่วนประกอบหลักที่ใช้:

ไมโครคอนโทรลเลอร์: Nucleo STM32L432KC

จอแสดงผล: หน้าจอ LCD

Sigfox: โมดูล Sigfox

เกี่ยวกับเซ็นเซอร์:

- เซ็นเซอร์อากาศ: DHT22 (อุณหภูมิและความชื้น)

- เซ็นเซอร์พื้น: อุณหภูมิโกรฟและความชื้นโกรฟ

- เซ็นเซอร์ความสว่าง: เซ็นเซอร์วัดแสง

แหล่งจ่ายไฟ:

- LIPO (การ์ดแปลงอาหาร)

- แบตเตอรี่

- แผงโซลาร์เซลล์

ขั้นตอนที่ 3: การบริโภค

ประเด็นที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของโครงการของเราคือระบบจะต้องใช้พลังงานอย่างอิสระ สำหรับสิ่งนี้เราใช้แบตเตอรี่และโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่สามารถจ่ายกระแสไฟได้ 1050 mA ใน 1 ชั่วโมง ด้วยแรงดันไฟ 3.7 V: 3, 885Wh โซลาร์เซลล์ใช้สำหรับชาร์จแบตเตอรี่ โดยให้แรงดันไฟฟ้า 5.5 V ต่ำกว่า 360 mA ให้กำลังไฟฟ้า 2 W

ปริมาณการใช้ตามทฤษฎีของระบบของเรา: - เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DHT22: ที่สูงสุด 1.5 mA และที่เหลือ 0.05 mA - เซ็นเซอร์อุณหภูมิโกรฟ: สูงสุด 1.5 mA - เซ็นเซอร์วัดแสง: 0.5 mA - รถเข็นนิวคลีโอ: + 100 mA - จอ LCD: 20 mA - Sigfox TD1208 โมดูล: ส่ง 24 mA (ในโปรเจ็กต์นี้ ไม่ได้รับสิ่งใดกับโมดูลนี้) และที่เหลือ 1.5 μA

ส่วนที่เหลือการบริโภคจะเล็กน้อยเมื่อเทียบกับพลังงานของแบตเตอรี่ เมื่อระบบออกจากโหมดสลีป (ทุกๆ 10 นาที) เซ็นเซอร์ทั้งหมดจะทำการวัด หน้าจอจะแสดงผลลัพธ์และโมดูล sigfox จะส่งข้อมูลเหล่านี้ ถือว่าส่วนประกอบทั้งหมดกินไฟสูงสุดในขณะนี้: เราใช้ประมาณ 158 mA ทุก 10 นาที ดังนั้น 6 * 158 = 948 mA ใน 1 ชั่วโมง แบตเตอรี่สามารถเก็บไว้ได้นานกว่าหนึ่งชั่วโมงก่อนที่จะคายประจุจนหมด

เป้าหมายคือใช้พลังงานน้อยที่สุดเพื่อให้มีความจำเป็นน้อยที่สุดในการชาร์จแบตเตอรี่ มิฉะนั้น หากโซลาร์เซลล์ไม่ได้รับแสงแดดชั่วขณะหนึ่ง จะไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ที่จะคายประจุและระบบของเราจะปิด

ขั้นตอนที่ 4: ออกแบบ PCB

มาเริ่มส่วน PCB กันเถอะ!

เรามีปัญหามากมายสำหรับขั้นตอนที่เราไม่คิดว่าเราจะต้องใช้เวลามาก ข้อผิดพลาดแรก: ไม่ได้บันทึก PCB ไว้หลายที่ อันที่จริง PCB ตัวแรกที่รับรู้ถูกลบเมื่อ USB มีปัญหา ตอนนี้ไฟล์ทั้งหมดภายใน USB ไม่สามารถเข้าถึงได้ ทันใดนั้น จำเป็นต้องค้นหาพลังงานที่จำเป็นสำหรับปริศนานี้สำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมของโครงการของเรา รายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ที่ยังคงมีความสำคัญ จำเป็นที่การเชื่อมต่อทั้งหมดจะอยู่ที่ด้านล่างของ PCB และต้องมีการกำหนดแผนของมวล เมื่อพบความกล้าแล้ว เราสามารถทำแบบแผนอิเล็กทรอนิกส์บน ALTIUM ได้อีกครั้งดังที่คุณเห็นด้านล่าง:

ขั้นตอนที่ 5:

ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ การ์ด Nucleo โมดูล Sigfox และหน้าจอ LCD

เราเปลี่ยนไปใช้ส่วนของ PCB เราเสียเวลากับมันมาก แต่ในตอนท้ายเราก็ทำสำเร็จ เมื่อพิมพ์แล้วเราจะทดสอบ … และนี่คือละคร กลับด้านบัตร NUCLEO ครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้เรายังสามารถดูไดอะแกรมด้านบน NUCLEO สาขาซ้ายตั้งแต่ 1 ถึง 15 เริ่มจากด้านบนในขณะที่สาขาขวา 15 ถึง 1 ก็จากด้านบนเช่นกัน สิ่งที่ทำให้ไม่มีอะไรทำงาน จำเป็นต้องฟื้นจิตใจของเขา ทำซ้ำเป็นครั้งที่ 3 ที่ PCB ฉุกเฉินให้ความสนใจกับการเชื่อมต่อทั้งหมด Hallelujah PCB ถูกสร้างขึ้นเราสามารถเห็นได้ในภาพด้านล่าง:

ขั้นตอนที่ 6:

ทุกอย่างสมบูรณ์แบบ รอยเชื่อมที่ทำโดยคุณ SamSmile มีความงามที่หาที่เปรียบมิได้ ดีเกินไปที่จะเป็นจริง? แน่นอน ปัญหาเดียวคือ

ขั้นตอนที่ 7:

ซูมเข้าไปใกล้อีกนิด:

ขั้นตอนที่ 8:

เราเห็นว่าบนแผนที่ทางด้านขวาซึ่ง PCB ใช้การเชื่อมต่อ SDA บน D7 และ SCL บน D8 (ตรงตามที่เราต้องการ) อย่างไรก็ตาม เมื่อเราทดสอบกับส่วนประกอบต่างๆ เราไม่เข้าใจความไม่สอดคล้องกันของข้อมูลที่ได้รับ และในทันใดเมื่อเราดูเอกสารในเอกสารประกอบที่สองอีกครั้ง เราสังเกตเห็นว่าไม่มีข้อมูลเฉพาะใน D7 และ D8

ด้วยเหตุนี้ การทำขนมปังของเราจึงทำงานได้ดีมากก่อนที่จะปรับการเชื่อมต่อบน PCB เพื่อให้กำหนดเส้นทางได้ง่าย แต่เมื่อไม่มีการปรับเปลี่ยน PCB เราจะได้รับข้อมูลแม้จะมีเซ็นเซอร์ทั้งหมดยกเว้นเซ็นเซอร์วัดแสงในรุ่นนี้

ขั้นตอนที่ 9: ออกแบบ 3D BOX

มาเริ่มส่วนการออกแบบ 3D กันเถอะ!

เราจะอธิบายส่วนการออกแบบ 3 มิติของกล่องเพื่อต้อนรับระบบที่สมบูรณ์ของเรา เธอใช้เวลามากและคุณจะเข้าใจว่าทำไม เพื่อสรุป: เราต้องสามารถบรรจุ PCB และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องทั้งหมดไว้ในกล่องของเรา กล่าวคือ ลองนึกถึงหน้าจอ LCD แต่ยังรวมถึงเซ็นเซอร์ทั้งหมดด้วย โดยจัดให้มีพื้นที่สำหรับแต่ละคน เพื่อให้สามารถใช้งานได้และมีประสิทธิภาพในการวัด นอกจากนี้ ยังต้องใช้แหล่งจ่ายไฟด้วยการ์ด LIPO ซึ่งเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำให้ระบบของเราทำงานโดยอัตโนมัติ เรานึกภาพกล่องแรกที่จะประกอบด้วย PCB, เซ็นเซอร์ทั้งหมด, หน้าจอและการ์ด LIPO ที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องคาดการณ์สถานที่เฉพาะสำหรับหน้าจอ LCD เซ็นเซอร์วัดแสง (หากซ่อนหรืออยู่ด้านข้างจะไม่ได้รับแสงจริง) สำหรับเซ็นเซอร์อุณหภูมิสำหรับ DHT22 จำเป็นต้องวัดได้ มีค่าใกล้เคียงกับพืชโดยไม่ลืมเซ็นเซอร์วัดความชื้นของร่องซึ่งต้องสัมผัสกับดินโดยตรง อย่าลืมรูสำหรับเชื่อมต่อเสาอากาศกับโมดูล sigfox และอีกรูหนึ่งเพื่อส่งลูกของแผงโซลาร์เซลล์ไปยังแผนที่ LIPO นี่คือกล่องหลัก:

ขั้นตอนที่ 10:

เราต้องการชิ้นส่วนเพื่อรองรับแผงโซลาร์เซลล์และเชื่อมต่อแผงเข้ากับบอร์ด LIPO

นี่คือผลลัพธ์:

ขั้นตอนที่ 11:

เราต้องปิดกล่องวิเศษนี้ให้ได้!

นี่คือฝาที่ดัดแปลง:

ขั้นตอนที่ 12:

อย่างที่เห็น นี่คือฝาที่มีฟันเข้าในกล่องหลักเพื่อความมั่นคงที่ดีขึ้น

นี่คือตอนที่เราเพิ่มมันลงในกล่องที่ยอดเยี่ยมของเรา:

ขั้นตอนที่ 13:

เพื่อเพิ่มแรงต้านนั้นได้เพิ่มประตูบานเลื่อนที่ใส่ในกล่อง แต่ยังอยู่ในฝาซึ่งยึดทั้งสองส่วนไว้อย่างเข้มงวด และให้ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของส่วนประกอบภายใน

นี่คือประตูบานเลื่อนรุ่นแรก:

ขั้นตอนที่ 14:

ยิ่งไปกว่านั้น เราคิดว่าจะรวมโมดูลโฟโตโวลตาอิกเข้ากับกล่องหลัก เพื่อให้อยู่ในระดับเดียวกับเซ็นเซอร์วัดแสงและตำแหน่งเชิงกลยุทธ์ และรู้สึกว่าระบบอัตโนมัติเป็นสิ่งที่ "รวมกันเป็นหนึ่ง"

นี่คือประตูบานเลื่อนรุ่นที่สองที่สามารถหนีบโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่นำเสนอก่อนหน้านี้ได้:

ขั้นตอนที่ 15:

ต่อไปนี้คือเวลาที่เราเพิ่มมันลงในกล่องที่ยอดเยี่ยมของเราซึ่งมีฝาปิดที่ยอดเยี่ยมอยู่แล้ว:

ขั้นตอนที่ 16:

หายไวๆ นะ ? ให้เราแสดงให้คุณเห็นว่าสถานะสุดท้ายของกล่องวิเศษนี้คืออะไร!

ขั้นตอนที่ 17:

(ความเสียหายที่เราไม่สามารถพิมพ์ได้ในตอนนี้ต้องขอบคุณเครื่องพิมพ์ 3D เพราะฉันถูกขอให้มีความทนทานเป็นบางอย่างที่ฉันทำ แต่ฉันต้องเชื่อว่าฉันมีมากเกินไปเล็กน้อยที่จริงแล้วความหนามากกว่า 4 มม. ดังนั้นฉัน ไม่สามารถพิมพ์ได้เพราะต้องใช้วัสดุมาก เศร้าเกินไป) … แต่ก็ไม่สายเกินไปสำหรับการพิมพ์ อย่างน้อยก็เพื่อความสุข = D

สวยมาก:

ขั้นตอนที่ 18:

ขอขอบคุณ.