Sewer'Sway: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Proses pembersihan saluran pembuangan sekarang adalah reaktif dan bukannya proaktif. Panggilan telefon didaftarkan sekiranya berlaku saluran pembetung yang tersumbat di suatu kawasan. Lebih-lebih lagi, sukar bagi pemulung manual untuk melakukan zero-in pada titik kesilapan. Mereka menggunakan kaedah hit-and-trial untuk menjalankan proses pembersihan di beberapa lubang di kawasan yang terjejas, membuang banyak masa. Selain itu, kepekatan gas toksik yang tinggi menyebabkan kegatalan, sakit kepala, keletihan, jangkitan sinus, bronkitis, radang paru-paru, kehilangan selera makan, ingatan yang lemah dan pening.

Penyelesaiannya adalah dengan merancang prototaip, yang merupakan alat kecil - dengan faktor pena - yang tertanam di penutup lubang lubang. Bahagian bawah peranti yang terdedah ke bahagian dalam lubang sementara penutup ditutup - terdiri daripada sensor yang mengesan tahap air di dalam pembetung dan kepekatan gas yang merangkumi metana, karbon monoksida, karbon dioksida dan nitrogen oksida. Data dikumpulkan ke stesen induk, yang berkomunikasi dengan peranti ini yang dipasang di setiap lubang di LoRaWAN, dan mengirimkan data ke pelayan awan, yang menghoskan papan pemuka untuk tujuan pemantauan. Selanjutnya, ini merapatkan jurang antara pihak berkuasa perbandaran yang bertanggungjawab untuk penyelenggaraan pembetung dan pengumpulan sampah. Pemasangan peranti ini ke seluruh bandar akan membolehkan penyelesaian pencegahan untuk mengenal pasti dan menentukan lokasi saluran pembetung yang tersumbat sebelum air sisa sampai ke permukaan.

Bekalan

1. Sensor ultrasonik - HC-SR04

2. Sensor gas - MQ-4

3. LoRa gateway - Raspberry pi 3

4. Modul LoRa - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. Modul buzzer

7. Bateri Li-ion 500mAh, 3.7V

Langkah 1:

Untuk prototaip pertama, saya menggunakan tic-tac (kotak mint segar) sebagai penutup. Pemasangan sensor ultrasonik dilakukan sedemikian rupa sehingga dapat mengarahkan Tx dan Rx ke arah aliran pembetungan. Sambungan ke sensor ultrasonik dan sensor gas sangat mudah. Hanya perlu menghidupkan sensor individu dan menggunakan mana-mana 8 pin digital yang terdapat di NodeMCU untuk membaca data. Saya telah membuat hubungan untuk pemahaman yang lebih baik.

Langkah 2: Mengenal SEMTECH SX1272

Langkah seterusnya adalah memasang perpustakaan di NodeMCU kami.

Anda boleh menemui perpustakaan ke modul Semtech LoRa dalam pautan ini:

Untuk memasang perpustakaan ini:

• Pasang dengan menggunakan pengurus Perpustakaan Arduino ("Sketsa" -> "Sertakan Perpustakaan" -> "Urus Perpustakaan …"), atau
• Muat turun zipfile dari github menggunakan butang "Muat turun ZIP" dan pasangkannya menggunakan IDE ("Sketsa" -> "Sertakan Perpustakaan" -> "Tambahkan Perpustakaan. ZIP…"
• Klon repositori git ini ke dalam folder sketsa / perpustakaan anda.

Untuk menjadikan perpustakaan ini berfungsi, Arduino anda (atau apa sahaja papan serasi Arduino yang anda gunakan) harus disambungkan ke pemancar. Sambungan yang tepat sedikit bergantung pada papan transceiver dan Arduino yang digunakan, jadi bahagian ini cuba menjelaskan untuk apa setiap sambungan itu dan dalam keadaan apa (tidak) diperlukan.

Perhatikan bahawa modul SX1272 berjalan pada 3.3V dan kemungkinan tidak menyukai 5V pada pinnya (walaupun lembaran data tidak mengatakan apa-apa mengenai perkara ini, dan pemancar saya jelas tidak putus setelah menggunakan 5V I / O secara tidak sengaja selama beberapa jam). Untuk selamat, pastikan untuk menggunakan level shifter, atau Arduino yang berjalan pada 3.3V. Papan penilaian Semtech mempunyai perintang 100 ohm secara bersiri dengan semua baris data yang mungkin dapat mengelakkan kerosakan, tetapi saya tidak akan bergantung pada itu.

Transceiver SX127x memerlukan voltan bekalan antara 1.8V dan 3.9V. Menggunakan bekalan 3.3V adalah perkara biasa. Beberapa modul mempunyai pin kuasa tunggal (seperti modul HopeRF, berlabel 3.3V) tetapi yang lain memaparkan beberapa pin kuasa untuk bahagian yang berlainan (seperti papan penilaian Semtech yang mempunyai VDD_RF, VDD_ANA dan VDD_FEM), yang semuanya dapat dihubungkan bersama. Mana-mana pin GND perlu disambungkan ke pin Arduino GND.

Cara utama berkomunikasi dengan transceiver adalah melalui SPI (Serial Peripheral Interface). Ini menggunakan empat pin: MOSI, MISO, SCK dan SS. Tiga yang pertama perlu dihubungkan secara langsung: jadi MOSI ke MOSI, MISO ke MISO, SCK ke SCK. Di mana pin ini terletak di Arduino anda berbeza-beza, lihat misalnya bahagian "Sambungan" pada dokumentasi Arduino SPI. Sambungan SS (pilih budak) sedikit lebih fleksibel. Di sisi hamba SPI (transceiver), ini mesti disambungkan ke pin (biasanya) berlabel NSS. Di sisi induk SPI (Arduino), pin ini dapat disambungkan ke mana-mana pin I / O. Sebilangan besar Arduino juga mempunyai pin berlabel "SS", tetapi ini hanya relevan apabila Arduino berfungsi sebagai budak SPI, yang tidak berlaku di sini. Apa sahaja pin yang anda pilih, anda perlu memberitahu perpustakaan pin apa yang anda gunakan melalui pemetaan pin (lihat di bawah).

Pin DIO (digitial I / O) pada papan transceiver dapat dikonfigurasi untuk pelbagai fungsi. Perpustakaan LMIC menggunakannya untuk mendapatkan maklumat status segera dari pemancar. Sebagai contoh, apabila penghantaran LoRa bermula, pin DIO0 dikonfigurasikan sebagai output TxDone. Apabila transmisi selesai, pin DIO0 dibuat tinggi oleh transceiver, yang dapat dikesan oleh perpustakaan LMIC. Perpustakaan LMIC hanya memerlukan akses ke DIO0, DIO1 dan DIO2, pin DIOx yang lain boleh terputus. Di sisi Arduino, mereka dapat menyambung ke pin I / O mana pun, kerana pelaksanaannya saat ini tidak menggunakan gangguan atau ciri perkakasan khas lain (walaupun ini mungkin ditambahkan dalam fitur tersebut, lihat juga bahagian "Pemasaan").

Dalam mod LoRa pin DIO digunakan seperti berikut:

• DIO0: TxDone dan RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

Mod FSK mereka digunakan seperti berikut:

• DIO0: PayloadReady dan PacketSent
• DIO2: TimeOut

Kedua-dua mod hanya memerlukan 2 pin, tetapi alat pengangkut tidak membenarkan pemetaannya sedemikian rupa sehingga semua yang diperlukan mengganggu peta ke 2 pin yang sama. Oleh itu, jika kedua-dua mod LoRa dan FSK digunakan, ketiga-tiga pin mesti disambungkan. Pin yang digunakan di sisi Arduino harus dikonfigurasi dalam pemetaan pin pada lakaran anda (lihat di bawah). Reset Transceiver mempunyai pin reset yang dapat digunakan untuk menetapkannya dengan jelas. Perpustakaan LMIC menggunakan ini untuk memastikan cip dalam keadaan konsisten semasa permulaan. Dalam praktiknya, pin ini dapat dibiarkan terputus, kerana transceiver sudah berada dalam keadaan waras ketika dihidupkan, tetapi menyambungkannya dapat mengelakkan masalah dalam beberapa kes. Di sisi Arduino, mana-mana pin I / O boleh digunakan. Nombor pin yang digunakan mesti dikonfigurasi dalam pemetaan pin (lihat di bawah).

Transceiver mengandungi dua sambungan antena yang terpisah: Satu untuk RX dan satu untuk TX. Papan transceiver khas mengandungi cip suis antena, yang membolehkan menukar satu antena antara sambungan RX dan TX ini. Penukar antena seperti itu biasanya dapat diberitahu posisi apa yang seharusnya melalui pin input, yang sering berlabel RXTX. Cara termudah untuk mengawal suis antena adalah dengan menggunakan pin RXTX pada transceiver SX127x. Pin ini secara automatik ditetapkan tinggi semasa TX dan rendah semasa RX. Sebagai contoh, papan HopeRF nampaknya mempunyai hubungan ini, jadi mereka tidak mendedahkan pin RXTX dan pin boleh ditandakan sebagai tidak terpakai dalam pemetaan pin. Beberapa papan memaparkan pin penukar antena, dan kadang-kadang juga pin SX127x RXTX. Sebagai contoh, papan penilaian SX1272 memanggil bekas FEM_CTX dan yang terakhir RXTX. Sekali lagi, hanya menghubungkannya dengan wayar jumper adalah penyelesaian paling mudah. Sebagai alternatif, atau jika pin SX127x RXTX tidak tersedia, LMIC dapat dikonfigurasi untuk mengendalikan suis antena. Sambungkan pin kawalan suis antena (mis. FEM_CTX di papan penilaian Semtech) ke mana-mana pin I / O di sisi Arduino, dan konfigurasikan pin yang digunakan dalam peta pin (lihat di bawah). Tidak begitu jelas mengapa tidak mahu transceiver mengendalikan antena secara langsung.

Langkah 3: 3D Mencetak Lampiran

Setelah semuanya berjalan, saya memutuskan untuk mencetak 3D casing untuk modul untuk reka bentuk yang lebih baik.

Dengan adanya produk akhir, Pemasangan di lubang lelaki dan memperoleh hasil masa nyata pada papan pemuka adalah mudah. Nilai kepekatan gas masa nyata dengan petunjuk paras air membolehkan pihak berkuasa melakukan pendekatan proaktif bersama dengan cara yang lebih selamat untuk mengatasi masalah tersebut.