Projek Rumah Kaca (RAS): Pantau Elemen-elemen untuk Beraksi di Perkebunan Kita: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Projek ini mencadangkan untuk memantau suhu udara, cahaya dan kelembapan, serta suhu dan kelembapan kebun. Ia juga mencadangkan agar rangkaian ini dapat dibaca di laman web Actoborad.com

Untuk melakukan, kami menyambungkan 4 sensor ke mikrokontroler Nucleo L432KC:

- sensor kecerahan TLS2561 oleh Adafruit;

- sensor kelembapan dan suhu DHT22 oleh Gotronic;

- probe tempearture DS1820;

- sensor kelembapan Grove - Sensor kelembapan oleh Seeed Studio

Langkah-langkah dilakukan setiap 10 minit dan dihubungkan melalui Breakout TD1208 oleh Sigfox. Seperti yang dikatakan lebih tinggi, yang ini dapat dibaca di laman web Actoboard.com. Pada mikrokontroler ini juga dipasang layar OLED Display 128x64 yang akan secara kekal memaparkan langkah terakhir yang dilakukan. Akhirnya, sistem ini mencukupi untuk diri sendiri berkat sel fotovoltaik 8x20cm dan bateri 1.5Ah. Mereka dihubungkan ke Nulceo dengan LiPo Rider Pro oleh Seeed Studio. Sistem dimasukkan ke dalam kotak bercetak 3D.

Seperti yang anda lihat di sinoptik.

Kod yang disusun dalam mikrokontroler melalui os.mbed.com dinamakan 'main.cpp'. Perpustakaan yang digunakan boleh didapati di pautan berikut, apakah projek kami:

Langkah 1: Rangkaian

Bahagian penting dari projek ini adalah melakukan pengukuran rangkaian dan membuatnya mudah diakses. Setiap 10 minit, sensor mengukur parameter berbeza dan modul sigfox TD1208 digunakan untuk menghantar pengukurannya. Hasilnya boleh didapati di laman web Actoboard:

Setelah membuat akaun bluemix, kami dapat menggunakan aplikasi Node-red untuk memaparkan hasil kami secara grafik.

Pengaturcaraan di Node-red untuk mendapatkan semula maklumat dari Actoboard

Pautan awam untuk melihat hasil dalam masa nyata:

Langkah 2: Komponen

Untuk projek ini berikut adalah senarai komponen utama yang digunakan:

Pengawal mikro: Nucleo STM32L432KC

Paparan: Skrin LCD

Sigfox: Modul Sigfox

Mengenai sensor:

- Sensor udara: DHT22 (Suhu dan kelembapan)

- Sensor lantai: Suhu hutan dan kelembapan Grove

- Sensor cahaya: Sensor cahaya

Bekalan kuasa:

- LIPO (kad adaptor alimentasi)

- Bateri

- Panel fotovoltaik

Langkah 3: Penggunaan

Salah satu perkara yang paling penting dalam projek kami ialah sistem mesti bertenaga dalam tenaga. Untuk ini kami menggunakan bateri dan sel solar. Bateri boleh memberikan arus 1050 mA dalam 1 jam dengan voltan 3.7 V: 3, 885Wh. Sel suria digunakan untuk mengecas semula bateri, ia memberikan voltan 5.5 V di bawah 360 mA kuasa sama dengan 2 W.

Penggunaan teori sistem kami: - Sensor suhu DHT22: pada maksimum 1.5 mA dan pada waktu rehat 0,05 mA - Sensor suhu alur: maks 1,5 mA - Sensor cahaya: 0,5 mA - Nucleo Cart: + 100 mA - Paparan LCD: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: menghantar 24 mA (dalam projek ini, tidak ada yang diterima dengan modul ini) dan selebihnya 1.5 μA

Pada waktu rehat, penggunaannya boleh diabaikan berbanding dengan kekuatan bateri. Apabila sistem tidak dapat tidur (setiap 10 minit), semua sensor membuat pengukuran, skrin memaparkan hasilnya dan modul sigfox menyampaikan hasil ini. Dianggap bahawa semua komponen menggunakan maksimum pada masa ini: kami menggunakan sekitar 158 mA setiap 10 minit sehingga 6 * 158 = 948 mA dalam 1 jam. Bateri boleh tahan lebih dari satu jam sebelum habis sepenuhnya.

Tujuannya adalah untuk membelanjakan minimum tenaga untuk keperluan yang minimum untuk mengisi semula bateri. Jika tidak, jika sel suria tidak menerima cahaya matahari untuk sementara waktu, ia tidak dapat mengecas bateri yang akan habis dan sistem kita akan mati.

Langkah 4: Reka bentuk PCB

Mari mulakan bahagian PCB!

Kami mempunyai banyak masalah untuk satu langkah sehingga kami tidak menyangka kami akan mengambil banyak masa. Kesalahan pertama: tidak menyimpan PCB di beberapa tempat. Sesungguhnya, PCB pertama yang direalisasikan telah dipadamkan ketika USB mengalami beberapa masalah. Sekarang semua fail di dalam USB tidak dapat diakses. Tiba-tiba, perlu mencari tenaga yang diperlukan untuk teka-teki ini untuk perindustrian projek kami. Perincian kecil yang tetap penting, adalah mustahak bahawa sambungannya berada di bahagian bawah PCB dan yang mana satu membuat rancangan massa. Setelah keberanian dijumpai, kami dapat melakukan lagi skema elektronik di ALTIUM seperti yang anda lihat di bawah:

Langkah 5:

Ia mengandungi sensor, kad Nucleo, modul Sigfox dan layar LCD.

Kami beralih ke bahagian PCB, kami kehilangan begitu banyak masa, tetapi pada akhirnya kami berjaya. Setelah dicetak, kami mengujinya … dan inilah drama. Kad separuh NUCLEO diterbalikkan. Kita juga dapat melihat rajah di atas. Cabang NUCLEO kiri dari 1 hingga 15 bermula dari atas, sementara cabang kanan 15 hingga 1 juga dari atas. Apa yang membuat apa-apa tidak berfungsi. Ia perlu untuk memulihkan fikirannya, untuk mengulangi buat kali ke 3 PCB kecemasan memperhatikan semua sambungannya. Hallelujah PCB dibuat, kita dapat melihatnya dalam gambar di bawah:

Langkah 6:

Semuanya sempurna, kimpalan yang dibuat oleh Mr SamSmile sangat cantik. Terlalu baik untuk menjadi kenyataan? Sebenarnya, satu-satunya masalah:

Langkah 7:

Zum sedikit lebih dekat:

Langkah 8:

Kami melihat bahawa di peta di sebelah kanan di mana PCB didasarkan pada sambungan SDA pada D7 dan SCL pada D8 (apa yang kita perlukan). Tetapi ketika kami menguji dengan komponen kami tidak memahami ketidakkonsistenan maklumat yang diterima, dan tiba-tiba ketika kami melihat kembali dokumentasi pada dokumentasi kedua, kami melihat bahawa tidak ada kekhususan pada D7 dan D8.

Hasilnya, pembuatan roti kami berfungsi dengan baik sebelum menyesuaikan sambungan pada PCB untuk memudahkan perjalanan. Tetapi setelah PCB tidak diubah, kami dapat menerima maklumat walaupun semua sensor kecuali sensor cahaya dalam versi ini.

Langkah 9: Reka bentuk Kotak 3D

Mari mulakan bahagian reka bentuk 3D!

Di sini kami menerangkan bahagian reka bentuk 3D kotak untuk menyambut sistem kami yang lengkap. Dia mengambil banyak masa dan anda akan faham mengapa. Ringkasnya: Kita mesti dapat memasukkan dalam kotak kita PCB dan semua komponen yang berkaitan. Maksudnya, fikirkan skrin LCD tetapi juga semua sensor dengan menyediakan ruang untuk masing-masing sehingga mereka dapat digunakan dan berkesan dalam pengukuran mereka. Di samping itu, ia juga memerlukan bekalan kuasa dengan kad LIPOnya yang disambungkan ke bateri dan panel fotovoltaik yang menjadikan sistem kita autonomi. Kami membayangkan kotak pertama yang akan mengandungi PCB, semua sensor, skrin dan kad LIPO yang disambungkan ke bateri. Jelas sekali diperlukan untuk meramalkan tempat tertentu untuk layar LCD, sensor cahaya (jika tersembunyi atau di sisi ia tidak akan menerima cahaya sebenarnya), untuk sensor suhu, untuk DHT22 adalah perlu untuk mengukur nilai dekat dengan kilang dan tanpa melupakan sensor kelembapan kebun yang mesti bersentuhan dengan bumi langsung. Kami tidak melupakan lubang untuk menyambungkan antena ke sigfox modul dan satu lagi lubang untuk menghantar anak panel fotovoltaik ke peta LIPO. Inilah kotak utama:

Langkah 10:

Kami memerlukan bahagian untuk menampung panel fotovoltaik dan menyambungkan panel ke papan LIPO.

Inilah hasilnya:

Langkah 11:

Kita mesti dapat menutup kotak yang indah ini!

Berikut adalah penutup yang disesuaikan:

Langkah 12:

Seperti yang kita lihat, ini adalah penutup yang mempunyai gigi yang masuk ke dalam kotak utama untuk kestabilan yang lebih baik.

Inilah ketika kami menambahkannya di kotak indah kami:

Langkah 13:

Untuk mendapatkan ketahanan ditambahkan pintu gelangsar yang diperkenalkan di dalam kotak tetapi juga penutup yang memegang kedua-dua bahagian dengan ketat dan memberikan kebolehpercayaan dan keselamatan komponen di dalamnya.

Berikut adalah versi gelangsar pertama:

Langkah 14:

Untuk melangkah lebih jauh, kami berfikir untuk memasukkan modul fotovoltaik ke kotak utama, sehingga berada pada tahap yang sama dengan sensor cahaya dan kedudukannya yang strategik dan merasakan bahawa sistem autonomi adalah sesuatu dari 'United.

Berikut adalah versi kedua pintu gelangsar dengan kemungkinan menggunting modul fotovoltaik yang telah dibentangkan sebelumnya:

Langkah 15:

Inilah ketika kami menambahkannya di kotak indah kami yang sudah mempunyai penutupnya yang luar biasa:

Langkah 16:

Anda sedikit hilang? Mari kami tunjukkan kepada anda apakah keadaan akhir kotak ajaib ini!

Langkah 17:

(Kerosakan yang kita tidak dapat mencetaknya sekarang berkat pencetak 3D kerana saya diminta untuk ketahanan, sesuatu yang saya lakukan, tetapi saya mesti percaya bahawa saya mempunyai terlalu banyak, sebenarnya ketebalannya lebih besar daripada 4mm, jadi saya tidak dapat mencetaknya kerana memerlukan banyak bahan, terlalu menyedihkan) … Tetapi belum terlambat untuk mencetaknya, sekurang-kurangnya jika hanya untuk kesenangan = D

Sangat cantik:

Langkah 18:

Terima kasih.