Сензор GreenHouse: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Урок Сензор GreenHouse

Реализирано от Ален Уей, подпомогнато от Паскал Ченкапторс | sigfox | ubidots

1. Цели
2. Нещата, използвани в този проект
3. Стъпка на внедряване
4. Принцип на работа
5. Връзка с устройството
6. Кодът на mbed
7. Обработка и анализ на данни
8. Оптимизирайте консумацията на системата
9. Снимки

Стъпка 1: Цели

За този проект бих искал да реализирам автономна енергийна система и трябва да измервам: околната температура на въздуха, влажността на въздуха, температурата на почвата, влажността на почвата, Lux и RGB яркостта.

Стъпка 2: Нещата, използвани в този проект

Сметка на материалите:

1) слънчев компонент: тънък слой смола позволява използване на открито

2) Чип LiPo Rider Pro: заредете всичките си проекти в 5 V

3) Чип микроконтролер Nucleo STM 32L432KC: осигурява достъпен и гъвкав начин за потребителите да изпробват нови идеи и да изграждат прототипи с всяка линия микроконтролер STM32

4) Модул Sigfox Wisol: за проектиране на вашия IOT прототип с мрежи Sigfox

5) Екранен LCD: Свързва се с микроконтролер чрез I2C или SPI шина

6) Литиево-йонна батерия 3, 7V 1050mAh: защита срещу претоварване и разреждания.

7) Гравитационен сензор за влажност SEN0193: познайте концентрацията на вода в земята. Сензорът подава аналогово напрежение в зависимост от съдържанието на вода.

8) Датчик за температура и влажност DHT22: познава температурата и влажността на въздуха и комуникира с микроконтролер тип arduino или съвместим чрез цифров изход.

9) Температурен сензор на Grove: познайте температурата на почвата и този модул е свързан към цифров вход на Grove Base Shield или Mega Shield чрез включен 4-проводников кабел

10) Цветен сензор ADA1334: открива цвета на светлинен източник или обект. Той комуникира чрез I2C порт

11) Светлинен сензор TSL2561: измерете яркостта от 0,1 до 40000 Lux. Той комуникира с микроконтролер Arduino чрез I2C шината.

Софтуер:

1) SolidWorks (дизайн на солиден модел)

2) Paint 3d (проектирайте иконата на приложението)

3) Altium (изтеглете печатната платка)

4) Mbed (напишете код за карта)

Стъпка 3: Стъпка на изпълнение

След като знаем материала и софтуера, които ще използваме, има няколко стъпки, които трябва да осъзнаем

1) трябва да симулираме веригата с помощта на Altium

2) трябва да направим някои задачи по проектиране, например: проектирайте солиден модел с помощта на SolidWorks, проектирайте иконата на приложение с помощта на Paint 3d

3) ако веригата е правилна, можем да реализираме веригата на печатни платки с материалите, които вече сме подготвили

4) след свързване на веригата, трябва да заваряваме компонента и да тестваме качеството на веригата

5) в края трябва да опаковаме веригата с твърдия модел, който вече завършихме

Стъпка 4: Принцип на работа

Капацитетен сензор за влажност на почвата SKU: поставете го в почвата около вашите растения и впечатлете приятелите си с данни за влажност на почвата в реално време

Сензор за температура и влажност DHT11 ST052: свържете сензора към щифтовете на платката Цветен сензор ADA1334: има RGB и Clear светлочувствителни елементи. Инфрачервен блокиращ филтър, интегриран на чипа и локализиран върху цветодиодните фотодиоди, свежда до минимум инфрачервения спектрален компонент на входящата светлина и позволява точното измерване на цветовете.

Сензор за температурата на Grove: поставете го в почвата около вашите растения. Цифровият термометър DS18B20 осигурява 9-битови до 12-битови измервания на температурата по Целзий и има алармена функция с програмируеми от потребителя горни и долни задействащи точки.

Светлинен сензор TSL2561: Сензорът има цифров (i2c) интерфейс. Можете да изберете един от трите адреса, така че да имате до три сензора на една платка, всеки с различен i2c адрес. Вграденият ADC означава, че можете да го използвате с всеки микроконтролер, дори ако няма аналогови входове.

1) Използване на сензорите за събиране на данни

2) Данните ще бъдат предадени на микроконтролера

3) Микроконтролерът ще изпълни вече написаната от нас програма и ще предаде данните на модул Sigfox Wisol

4) Модул Sigfox Wisol ще предава данните към уебсайта Sigfox Backend през антената

Стъпка 5: Свързване на устройството

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

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

Сериен бизол (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

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

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

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

AnalogIn humidite (A1); // аналог

Сонда DS1820 (A0); // аналог

DigitalIn флаг (D6); // управление на екрана на превключвател

Стъпка 6: Кодът на Mbed

Можете да намерите кода на mbed там:

Стъпка 7: Обработка и анализ на данни

След изпращане на данни към уебсайта Sigfox, тъй като Sigfox ограничава всяко съобщение до максимум 12 байта (96 бита), затова присвоихме различни измервания на различни размери на байтове и зададохме данните в шестнадесетичен. За да дадем възможност на потребителите да получават данни по -ясно и удобно, изпращаме данните от Sigfox до облачната платформа, в облачната платформа, представяме данните и ги анализираме. Процесът на изпълнение е както следва:

1) Регистрирайте нашите устройства в облачната платформа

2) Влезте в уебсайта на изданието за обратно повикване на устройството Sigfox

3) Задайте конфигурация на параметрите

4) Поставете връзка към акаунт за устройството в облачната платформа в шаблона на url (обадете се на адреса на сървъра)

5) Попълнете callbackBody (тялото на информацията за заявката за обратно повикване)

6) Запазване на настройките

Изображението показва резултата на платформата Ubidots, можем да видим, че данните се преобразуват в десетични, така че получаваме данни по -ясно и удобно и можем да разгледаме подробно диаграмата на всяка информация, например: можем да намерим най -високата температура във въздуха

Стъпка 8: Оптимизирайте консумацията на системата

Има регулатор между mini usb и Vin в MCU, този регулатор ще увеличи загубата, за да намалим до минимум загубата на нашата система, ще захранваме микроконтролера от цифров изход, а когато не използваме системата, направете микроконтролера и сензори за сън. Доказваме, че тези два метода могат ефективно да намалят загубата:

1) Добавете резистор между микроконтролера и генератора

2) Намерете тока през съпротивлението на осцилоскопа

3) Накарайте сензорите да спят и възстановете тока чрез съпротивлението на осцилоскопа

4) Накарайте микроконтролера да спи и възстановете тока чрез съпротивлението на осцилоскопа. Нашите експериментални резултати са следните

Откриваме, че когато приспиваме микроконтролера, загубата на система е сведена до минимум. И когато микроконтролерът се събуди, сензорите могат да събират данни и да ги изпращат до Sigfox, Но има проблем, когато караме микроконтролера да спи, все още има ток между MCU и сензорите, как да премахнем този ток? Използвайки Mosfet, свързваме порта с цифров изход на MCU, свързваме източване със сензори и свързваме източник с щифт от 3, 3V на MCU. Когато напрежението на портата е по -малко от Vgs (напрежение на прага на портата), има блок между източника и канализацията, няма напрежение в края на сензорите. Така че, когато караме микроконтролера да спи, трябва да гарантираме, че напрежението на портата е по -малко от Vgs, а когато MCU работи, напрежението на порта трябва да бъде по -голямо от Vgs, това са правилата, които за намиране на приложим Mosfet.