Penyelesaian Pencemaran Cahaya - Artemis: 14 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Pencemaran cahaya adalah sesuatu yang mempengaruhi kita semua di seluruh dunia. Sejak bola lampu diciptakan, cahaya telah menjadi lebih popular dan secara khusus digunakan di bandar-bandar besar seperti New York City dan Chicago. Semua cahaya ini boleh mempengaruhi pelbagai jenis haiwan; contohnya, kura-kura bayi yang perlu mencari jalan ke lautan menggunakan bulan untuk panduan menyalahi lampu jalan yang berbahaya untuk bulan dan menuju ke jalan raya. Cahaya juga mempengaruhi migrasi burung dan musim kawin mereka. Di atas semua haiwan yang mempengaruhi pencemaran cahaya, ia juga mempengaruhi kita. Setiap kali kita berjalan di luar pada waktu malam dan melihat lampu biru yang menyilaukan ini, fikiran kita terdorong untuk berfikir bahawa ia adalah siang hari. Oleh itu, otak kita tidak menghasilkan melatonin; bahan kimia yang diperlukan untuk kita tidur. Oleh kerana bahan kimia ini tidak banyak dihasilkan, jadual tidur kita akan dibuang, yang menyebabkan banyak masalah lain.

Namun, dengan Penyelesaian Pencemaran Cahaya, Artemis, kami mempermudah untuk mewujudkan hari esok yang lebih baik dari segi pencemaran cahaya. Lampu kita mempunyai suhu warna yang hangat agar tidak memancarkan cahaya biru untuk membuat kita berfikir bahawa kita harus terjaga hingga larut malam. Dengan bantuan Arduino Uno, pelbagai sensor yang berlainan, dan Snap Circuits, cahaya kami menyala atau mati berdasarkan aktiviti di kawasan itu, kegelapan dan banyak lagi. Dengan penyelesaian kami, cahaya yang kurang akan dipancarkan ke atmosfer sehingga kami, bersama dengan semua haiwan, dapat menikmati keindahan langit malam yang membantu menjaga lingkungan kita bahagia.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan Anda

Langkah pertama pembuatan Artemis adalah mengumpulkan bahan.

Seperti yang dilihat pada gambar pertama di atas, berikut adalah senarai bahan fizikal yang anda perlukan:

• Projek Super Starter Kit Uno R3 - ini akan mempunyai pengawal mikro, papan roti, dan semua sensor yang anda perlukan di dalamnya supaya anda dapat menggunakannya untuk mengekodkan cahaya anda. Secara khusus, anda memerlukan:

  • Kabel USB-Arduino (dan penyesuai jika anda tidak mempunyai port USB di komputer riba)
  • Wayar lelaki-lelaki
  • Wayar lelaki-perempuan
  • Kawat panjang yang panjang (untuk memotong jika diperlukan)
  • Kabel pelompat (untuk menyambungkan fotoresistor Snap Circuits ke papan roti)
  • Kad SD mikro dan pembaca
  • Skrin OLED
  • Pengawal mikro Arduino Uno
  • Sensor PIR
  • Sensor DHT (kelembapan / suhu)
  • 220k perintang Om
  • Papan roti
  • LED RGB (4x) atau LED Biasa (4x)
  • Jurugambar
• Set Snap Circuits Classic (seperti yang ditunjukkan oleh manual di atas). Khususnya, anda memerlukan fotoresistor Snap Circuits.
• Gunting
• Batang kayu
• Pisau Exacto
• Pelucut wayar
• Pemutar skru
• Inti busa hitam
• Kertas pembinaan
• Seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua, anda memerlukan aplikasi Arduino Genuino di komputer desktop / komputer riba anda untuk membuat kod sensor.
• Seperti yang ditunjukkan dalam gambar ketiga, anda memerlukan beberapa rakan untuk melakukannya!

Langkah 2: PIR / Perintang Foto - Kod

Kod pertama yang anda buat adalah untuk PIR (sensor gerakan) dan fotoresistor. Dengan menggabungkan dua sensor ini menjadi satu kod, kita dapat membuat cahaya bereaksi terhadap tahap kegelapan dan aktiviti (atau kekurangannya) di kawasan tersebut. Inilah fungsi setiap fungsi utama dalam kod:

setup (): fungsi ini mengaktifkan monitor bersiri dan menetapkan pin LED sebagai output dan pin PIR sebagai input

gelung (): fungsi ini menjalankan fungsi photo_value () dan fungsi checkPIRStatus ()

NBhere (): fungsi ini menulis dalam LED mati jika sensor gerakan tidak menyala

SBhere (): fungsi ini menuliskan LED sehingga menyala dengan terang jika sensor gerakan menyala

checkPIRStatus (): fungsi ini mendapat data dari sensor, kemudian memeriksa apakah nilai yang dilaporkan lebih tinggi daripada 451. JIKA ada dan sensor dimatikan, ia dihidupkan dan SBhere () berjalan. Namun, jika jumlah yang dilaporkan rendah dan sensor dihidupkan, maka sensor dimatikan dan NBhere () berjalan.

photo_value (): fungsi ini memeriksa untuk melihat apakah bilangannya tinggi, sederhana, atau rendah dan mengubah intensiti cahaya dengan sewajarnya.

Langkah 3: PIR / Perintang Foto - Skematik Elektrik

Setelah kod anda berjaya disusun, sambungkan papan roti anda dengan cara yang sama seperti pada rajah Fritzing di atas. Setelah selesai, pastikan semuanya terpasang dengan betul dan tidak ada yang tidak sesuai. Sebagai tambahan kepada 4 LED biasa atau LED RGB, anda memerlukan:

• Sensor PIR
• Jurugambar
• Tiga wayar lelaki-wanita
• Wayar lelaki-lelaki
• 4 220k perintang Om

Setelah kod anda berjaya dimuat naik ke papan, gerakkan tangan anda ke atas sensor PIR. Lampu harus menyala dan menyala dan jika anda membuka monitor bersiri anda, lampu harus berbunyi "Gerak dikesan!". Sebaik sahaja anda menjauhkan diri dari PIR, monitor bersiri akan berbunyi "Motion berakhir!", Dan LED (atau LED RGB seperti yang ditunjukkan dalam rajah fritzing) akan redup dan mati:).

Bagi fotoresistor, jika anda menutupnya, LED akan menyala dan / atau menyala, dan setelah anda mengangkat tangan, LED akan redup. Sekiranya anda menghidupkan semua lampu di kawasan anda, LED harus hampir mati.

Langkah 4: OLED / DHT - Kod

Setelah selesai menggunakan segmen kod PIR / fotoresistor, anda sudah bersedia untuk beralih ke kod OLED / DHT! Berjalan dengan betul, kod ini harus memasukkan data kelembapan / suhu dari lingkungan sekitar dan, setelah memaparkan maklumat tersebut ke monitor bersiri, ia harus memaparkan maklumat tersebut, serta status sensor lain, pada layar OLED.

Inilah yang dilakukan oleh setiap fungsi dalam kod:

setup (): fungsi ini mengaktifkan monitor bersiri dan menginisialisasi perpustakaan

loop (): fungsi ini membuat pemboleh ubah untuk temp / kelembapan, kemudian memaparkan maklumat untuk kelembapan / temp ke skrin OLED dan monitor bersiri

Berikut adalah pustaka khusus yang perlu anda muat turun untuk menjalankan kod ini:

Perpustakaan U8g2

Sidenote: kod di atas adalah untuk DHT / OLED dan untuk kad SD, dan fungsi yang disenaraikan adalah fungsi yang mengawal sensor DHT / OLED semata-mata.

Langkah 5: OLED / DHT - Skematik Elektrik

Setelah kod anda berjaya disusun, sambungkan papan roti anda dengan cara yang sama seperti pada rajah Fritzing di atas. Setelah selesai, pastikan semuanya terpasang dengan betul dan tidak ada yang tidak sesuai. Sebagai tambahan kepada 4 LED biasa atau LED RGB, anda memerlukan:

• Skrin OLED
• Sensor DHT
• Wayar lelaki-lelaki
• 4 220k perintang Om

Setelah kod berjaya dimuat ke papan, maklumat kelembapan / temp akan muncul di monitor bersiri, dan setelah layar OLED menunjukkan layar Adafruitnya, data suhu kelembapan harus muncul di atas, dengan status masing-masing sensor mengatakan 'ON' atau 'OFF' di bawahnya:).

Langkah 6: Kumpulkan Data Dari OLED

Dengan menggunakan monitor bersiri, kami dapat mengubah data kelembapan / suhu menjadi grafik. Apabila kod anda berjaya dan anda melihat maklumat kelembapan / temp yang betul pada monitor bersiri, klik pada 'Tools', kemudian 'Serial Plotter'. Sebaik sahaja anda menekannya, anda akan mendapat grafik data. Untuk mengumpulkan data, pasang sensor DHT ke papan roti, jalankan kod akhir, dan kemudian tetapkan sensor DHT di dekat tingkap anda atau di luar dari matahari terbenam hingga matahari terbit untuk mendapatkan data.

Dalam grafik di sebelah kanan Suhu Celsius vs Masa, suhu secara beransur-ansur menurun ketika matahari terbenam. Data ini dikumpulkan semasa matahari terbenam dari jam 7:00 malam hingga 10:00 malam. Waktu malam sering menghasilkan suhu yang lebih rendah berbanding pada waktu siang kerana matahari tidak lagi langsung memanaskan kawasan tersebut. Pengukuran ini dikumpulkan menggunakan sensor DHT, yang mengumpulkan data suhu dan kelembapan.

Grafik di sebelah kiri adalah ukuran peratusan kelembapan di udara berbanding masa. Data dikumpulkan dari jam 7:00 malam hingga 10:00 malam menggunakan sensor DHT. Seiring berjalannya waktu, kelembapan mulai meningkat, yang mungkin menunjukkan curah hujan dalam waktu dekat. Kerpasan adalah faktor penting yang harus dipertimbangkan semasa merancang lekapan cahaya kerana kejadian cuaca seperti hujan, salji, dan kabut dapat mengurangkan penglihatan dan mempengaruhi penyebaran cahaya.

Langkah 7: Kad SD - Kod

Setelah berjaya mengecam segmen OLED / DHT dan segmen PIR / photoresistor, anda sudah bersedia untuk segmen terakhir: kod kad SD. Dengan betul, tujuan kod ini adalah agar kad SD membaca data fotoresistor dan menunjukkan sebarang kecenderungan pencahayaan sepanjang hari.

Inilah yang dilakukan oleh setiap fungsi dalam kod:

setup (): fungsi ini mengaktifkan monitor bersiri dan memasukkan data ke monitor bersiri

gelung (): fungsi ini menetapkan pemasa

writeHeader (): fungsi ini mencetak tajuk untuk data ke dalam fail kad SD

logData (): fungsi ini mencatat masa, kelembapan, dan suhu ke dalam fail kad SD

Perpustakaan tambahan yang anda perlukan:

• Perpustakaan SD. FAT
• Perpustakaan DHT ringkas

Langkah 8: Kad SD - Skematik Elektrik

Setelah kod anda berjaya disusun, sambungkan papan roti anda dengan cara yang sama seperti pada rajah Fritzing di atas. Setelah selesai, pastikan semuanya terpasang dengan betul dan tidak ada yang tidak sesuai. Anda perlu:

• Pembaca kad SD
• Jurugambar
• Wayar lelaki-lelaki
• 1 220k perintang Om

Setelah kod berjaya dimuat naik, tinggalkan fotoresistor di tingkap anda atau bawa keluar ke halaman anda. Biarkan di sana terbenam menjelang matahari terbit, dan apabila anda kembali, keluarkan kad micro SD. Kemudian, dengan menggunakan pembaca kad SD, minta komputer riba anda membaca maklumat dan buat grafik dengannya!

Langkah 9: Mengumpulkan Data Dari Kad SD

Di atas adalah gambar data yang kami kumpulkan dari nilai fotoresistor dari kad SD. Tujuan pengumpulan data ini adalah untuk melihat tren pencahayaan sepanjang malam sehingga kita dapat melihat apakah ada sumber cahaya buatan yang sangat mengganggu yang mengganggu kehidupan semua haiwan di bumi.

Untuk mengumpulkan data, sambungkan photoresistor ke papan roti anda menggunakan rajah Fritzing, dan jalankan kod akhir yang terdapat di dalam fail zip di akhir Instructable. Pasang kad SD mikro anda ke pembaca dan tetapkan fotoresistor di tingkap anda atau di luar dari matahari terbenam hingga matahari terbit untuk mengumpulkan data anda.

Data ini dikumpulkan oleh photoresistor, yang mengukur intensiti cahaya. Data dikumpulkan dari 12:00 pagi hingga 6:45 pagi dan termasuk matahari terbit. Ketika matahari terbit, intensitas cahaya meningkat, menyebabkan nilai yang diperoleh oleh photoresistor meningkat. Data ini dapat digunakan untuk menentukan kapan pencahayaan buatan diperlukan kerana fotoresistor menentukan intensitas cahaya semula jadi di sekitarnya dan dapat mengetahui kapan cukup terang untuk membuat pemandangan yang kelihatan tanpa cahaya buatan.

Langkah 10: Menggabungkan Semua Kod

Setelah anda selesai mengekodkan tiga komponen kod yang berasingan, inilah masanya untuk menyatukannya semua! Dengan mengambil tiga komponen kod anda, pastikan tidak ada yang sama di antara semua program, dan kemudian masukkan ke dalam program lain. Selepas itu, pastikan semuanya terpasang di papan roti anda seperti yang terdapat dalam rajah Fritzing dan jalankan program! Bagi kami, ada beberapa kali kod tidak berfungsi ketika kami menggabungkan semua komponen, jadi lihatlah bahagian penyelesaian masalah dari Instructable ini jika perkara-perkara sepertinya tidak berfungsi pada mulanya.

Langkah 11: Cadangan / Penyelesaian Masalah

Berikut adalah beberapa cadangan untuk masalah yang mungkin anda hadapi semasa mengerjakan kod anda. Kami tahu dari pengalaman bahawa kod kadangkala sangat menjengkelkan dan memberi tekanan, semoga petua ini membantu anda meniru * penyelesaian pencemaran cahaya *:) kami.

Umum:

• Pastikan semua wayar anda disambungkan ke pin yang betul, yang diberitahu kepada anda dalam program semasa menentukan pemboleh ubah.
• Pastikan semua wayar anda disambungkan dengan betul (contohnya, mungkin sisi negatif dan positif LED anda harus dihidupkan)
• Pastikan anda tidak mempunyai RGB di papan roti anda semasa membuat kod untuk LED dan sebaliknya

Sekiranya pengaturcara tidak bertindak balas:

• Mulakan semula Arduino dan pengawal mikro anda
• Cabut dan pasang semula USB anda
• Periksa untuk memastikan port anda adalah Arduino Uno (pergi ke 'Tools' kemudian 'Port')
• Buka fail kosong baru dan cuba jalankan dan kemudian jalankan kod asal anda

Tidak dapat mencari penyelesaian di sini?

Cuba pergi ke https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 (laman rasmi Arduino Troubleshooting) dan cari masalah anda.

Langkah 12: Merangka Model

Gunakan gambar rajah dalam fail zip untuk merancang dan mencetak lampu 3D (bagaimanapun, pencetak 3d tidak diperlukan). Untuk mula merancang model, potong sekeping inti busa atau papan poster dengan ukuran sekitar 56cm x 37 cm. Untuk membuat pendawaian lebih mudah, angkat papan dengan menyekat blok kayu panas ke sudut. Buat jalan dan rumput anda dengan menempelkan jalur kertas pembinaan hitam ke papan dan memotong lubang di mana lampu seharusnya berada. Letakkan jarak sama rata dengan membahagi panjang papan menjadi 4 dan memotong ruang di pangkalan. tentukan lokasi sensor anda (photoresistor dan PIR) dan skrin OLED juga supaya anda dapat memotong bahagian pangkalan untuk memasukkan wayar ke arduino. Setelah semua lubang dipotong, mulailah memasukkan wayar sehingga masuk ke bawah model dan pasangkan ke arduino. Setelah semuanya selesai, lekatkan sensor dan lampu di tempatnya!

Langkah 13: Uji Semuanya Bersama

Sekarang, kerana reka bentuk, komponen elektrik dan pengkodan sudah selesai, inilah masanya untuk menguji kerja anda! Teruskan dan muat naik program anda ke dewan, dan jika berjaya, selamat !! Sekiranya tidak, kembali ke bahagian penyelesaian masalah dari Instructable ini untuk melihat apakah anda dapat mengetahui masalahnya.

Penyelesaian Pencemaran Cahaya seperti Artemis sangat penting untuk mengembalikan langit malam kepada semua orang. Selama berabad-abad, orang-orang menjadi takut dengan langit malam dan menganggap cahaya sebagai penyelamat, walaupun banyak haiwan menderita banyak cahaya di dekat habitat semula jadi mereka. Dengan menggunakan Penyelesaian Pencemaran Ringan ini, kita dapat mengambil langkah menuju persekitaran yang lebih baik sehingga kita dan semua haiwan lain di Bumi tidak terganggu oleh jadual semula jadi sehingga kita semua dapat hidup bahagia dan sihat!

Langkah 14: Ucapan terima kasih

Terima kasih banyak kerana membaca Instructable kami!:) Projek ini tidak mungkin dapat dilaksanakan tanpa kumpulan berikut, jadi berikut adalah beberapa orang yang ingin kami ucapkan terima kasih:

• Jesus Garcia (pengajar kami di program Adler ASW) untuk mengajar kami tentang bagaimana menggunakan sensor ini dan membantu kami menyelesaikan masalah!
• Ken, Geza, Chris, Kelly, dan pasukan Adler Teen Programs yang lain untuk membantu kami dalam projek ini
• Penceramah tetamu LaShelle Spencer, Carlos Roa, dan Li-Wei Hung kerana memberikan ceramah menarik yang memberi inspirasi kepada kami untuk terus kreatif dengan projek kami
• Snap Circuits untuk menghantar kami kit yang sangat menarik yang membantu kami mengetahui lebih lanjut mengenai litar dan membantu kami dalam projek akhir kami
• penderma Adler kerana menonton persembahan terakhir kami dan memberi maklum balas kepada kami:)

Juga, di atas adalah fail zip dengan semua gambar rajah, model, perpustakaan, dan kod fritzing yang kami gunakan untuk membuat Penyelesaian Pencemaran Cahaya ini. Kami menggalakkan anda memuat turunnya jika anda mahu membuatnya di rumah!

Muat turun keseluruhan repositori kami untuk Penyelesaian Pencemaran Cahaya ini di sini!