Проектът за оранжерия (RAS): Наблюдавайте елементите за реакция на нашата плантация: 18 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Този проект предлага да се следи температурата на въздуха, осветеността и влажността, както и температурата и влажността на горичките. Той също така предлага да се свържат тези мерки, които са толкова четими на уебсайта Actoborad.com

За целта свързваме 4 сензора към микроконтролера Nucleo L432KC:

- сензор за осветеност TLS2561 от Adafruit;

- сензор за влажност и температура DHT22 от Gotronic;

- сонда за температура DS1820;

- сензор за влажност Grove - сензор за влага от Seeed Studio

Мерките се извършват на всеки 10 минути и са свързани в мрежа чрез Breakout TD1208 от Sigfox. Както беше казано по -горе, този може да се чете на уебсайта Actoboard.com На този микроконтролер също е включен OLED дисплей 128x64 екран, който постоянно ще показва последните извършени мерки. И накрая, системата е електрически самодостатъчна благодарение на фотоволтаична клетка 8x20 cm и батерия 1.5Ah. Те са свързани с Nulceo с LiPo Rider Pro от Seeed Studio. Системата е поставена в 3D печатна кутия.

Както можете да видите в синоптиката.

Кодът, съставен в микроконтролера чрез os.mbed.com, се нарича „main.cpp“. Използваните библиотеки са достъпни в следната връзка, какъв е нашият проект mbed:

Стъпка 1: Работа в мрежа

Важна част от този проект беше да се свържат мрежовите измервания и да се направят лесно достъпни. На всеки 10 минути сензорите измерват различни параметри и модул sigfox TD1208 се използва за предаване на неговите измервания. Резултатите са достъпни на уебсайта на Actoboard:

След като създадем акаунт в bluemix, можем да използваме приложението Node-red, за да покажем нашите резултати графично.

Програмиране на Node-red за възстановяване на информация от Actoboard

Публична връзка за преглед на резултатите в реално време:

Стъпка 2: Компоненти

За този проект тук е списък на основните използвани компоненти:

Микроконтролер: Nucleo STM32L432KC

Дисплей: LCD екран

Sigfox: Модул Sigfox

Относно сензорите:

- Въздушен сензор: DHT22 (температура и влага)

- Подови сензори: Температура на Grove и Grove влага

- Сензор за осветеност: Сензор за светлина

Захранване:

- LIPO (адапторна карта за хранене)

- Батерия

- Фотоволтаичен панел

Стъпка 3: Консумация

Един от най -важните моменти в нашия проект е, че системата трябва да бъде автономна в енергийно отношение. За това използваме батерия и слънчева клетка. Батерията може да достави ток от 1050 mA за 1 час с напрежение 3,7 V: 3, 885Wh. Слънчевата клетка се използва за презареждане на батерията, тя доставя напрежение от 5,5 V под 360 mA мощност равна на 2 W.

Теоретичен разход на нашата система: - Температурен сензор DHT22: при макс 1,5 mA и в покой 0,05 mA - Температурен сензор на Grove: max 1,5 mA - Светлинен сензор: 0,5 mA - Nucleo количка: + 100 mA - LCD дисплей: 20 mA - Sigfox TD1208 модул: изпращане на 24 mA (в този проект нищо не се получава с този модул) и в покой 1,5 μA

В покой разходът е незначителен в сравнение с мощността на батерията. Когато системата излезе от режим на заспиване (на всеки 10 минути), всички сензори правят измервания, на екрана се показва резултатът и модулът sigfox предава тези резултати. Смята се, че всички компоненти консумират максимум по това време: използваме около 158 mA на всеки 10 минути, така че 6 * 158 = 948 mA за 1 час. Батерията може да издържи малко повече от час преди пълно разреждане.

Целта е да се изразходва минимум енергия, за да има възможно най -малка нужда от презареждане на батерията. В противен случай, ако слънчевата клетка не получава слънчева светлина за известно време, тя не може да зареди батерията, която ще се разреди и системата ни ще се изключи.

Стъпка 4: Проектирайте печатни платки

Нека започнем частта за печатни платки!

Имахме много проблеми за една стъпка, за която не мислехме, че ще ни отнеме толкова много време. Първа грешка: не е запазена печатната платка на няколко места. Всъщност първата реализирана печатна платка беше изтрита, когато USB имаше някои проблеми. Сега всички файлове вътре в USB не са достъпни. Изведнъж се наложи да се намери необходимата енергия за този пъзел за индустриализацията на нашия проект. Малък детайл, който остава важен, е необходимо всички връзки да са от долната страна на печатната платка и да се създаде план за маса. След като смелостта се намери, можем да направим отново електронната схема на ALTIUM, както можете да видите по -долу:

Стъпка 5:

Той съдържа сензорите, Nucleo картата, модула Sigfox и LCD екрана.

Преминаваме към частта на печатната платка, губим толкова много време върху нея, но в крайна сметка успяхме. Веднъж отпечатани го тестваме … и ето драмата. Половината NUCLEO карта е обърната. Можем да разгледаме и горната диаграма. Лявият клон NUCLEO от 1 до 15, започващ отгоре, докато десният клон от 15 до 1 също от върха. Това, което кара нищо да не работи. Трябваше да се възстанови умът му, да се повтори за трети път аварийната платка, като се обърне внимание на всички връзки. Алилуя, печатната платка е създадена, можем да я видим на снимката по -долу:

Стъпка 6:

Всичко беше перфектно, заваръчните шевове, направени от г -н SamSmile, бяха с несравнима красота. Прекалено хубаво, за да е истина? Всъщност един и единствен проблем:

Стъпка 7:

Увеличете го малко по -близо:

Стъпка 8:

Виждаме това на картата вдясно, на която печатната платка се основава на SDA връзка на D7 и SCL на D8 (точно това, от което се нуждаем). Когато обаче тествахме с компонентите, не разбрахме несъответствието на получената информация и изведнъж, когато погледнахме отново документацията по втората документация, забелязваме, че няма специфичност за D7 и D8.

В резултат на това нашето производство на хляб работи много добре, преди да адаптираме връзките на печатната платка за лесно маршрутизиране. Но след като на печатната платка не е променена, получаваме информацията въпреки всички сензори с изключение на сензора за светлина в тази версия.

Стъпка 9: Проектирайте 3D BOX

Нека започнем частта за 3D дизайн!

Тук обясняваме частта от 3D дизайна на кутията, за да приветстваме нашата цялостна система. Тя отне много време и ще разберете защо. За да обобщим: Трябва да можем да съдържаме в нашата кутия печатната платка и всички свързани с нея компоненти. Тоест помислете за LCD екрана, но и за всички сензори, като осигурите място за всеки от тях, така че да могат да бъдат използваеми и ефективни при измерванията си. В допълнение, той също така изисква захранване със своята LIPO карта, която е свързана към батерия и фотоволтаичен панел, който прави нашата система автономна. Представяме си първа кутия, която ще съдържа печатната платка, всички сензори, екрана и LIPO картата, свързани към батерията. Очевидно е необходимо да се предвиди конкретно място за LCD екрана, светлинния сензор (ако е скрит или отстрани няма да получи реалната светлина), за температурния сензор, за DHT22 е необходимо той да може да измерва стойността, близка до растението и без да забравяме сензора за влага в горичката, който трябва да има контакт с директната земя. Не забравяме отвора за свързване на антената към модула sigfox и още един отвор за преминаване на сина на фотоволтаичните панели към картата LIPO. Ето основната кутия:

Стъпка 10:

Нуждаем се от част, която да побере фотоволтаичния панел и да свърже панела към платката LIPO.

Ето резултата:

Стъпка 11:

Трябва да можем да затворим тази прекрасна кутия!

Ето адаптиран капак:

Стъпка 12:

Както виждаме, това е капак, който има зъби, които влизат в основната кутия за по -добра стабилност.

Ето когато го добавяме към нашата прекрасна кутия:

Стъпка 13:

За да се получи устойчивост, се добавя плъзгаща се врата, която е въведена в кутията, но и в капака, който държи двете части по строг начин и осигурява надеждност и сигурност на компонентите вътре.

Ето първата версия на плъзгаща се врата:

Стъпка 14:

За да отидем още по -далеч, решихме да включим фотоволтаичния модул към основната кутия, така че да е на същото ниво със светлинния сензор и неговото стратегическо положение и да почувстваме, че автономната система е нещо от „Обединени.

Ето втората версия на плъзгащата се врата с възможност за закрепване на фотоволтаичния модул, представен по -рано:

Стъпка 15:

Ето когато го добавяме към нашата прекрасна кутия, която вече има своя превъзходен капак:

Стъпка 16:

Малко си изгубен? Нека ви покажем какво е крайното състояние на тази магическа кутия!

Стъпка 17:

(Повреда, която засега не можахме да отпечатаме благодарение на 3D принтера, защото бях помолен за здравина, нещо, което направих, но трябва да повярвам, че имам малко прекалено много, всъщност дебелината е по -голяма от 4 мм, така че аз не можах да го отпечатам, защото отне много материал, твърде тъжно) … Но не е късно да го отпечатате, поне ако само за удоволствие = D

Толкова красива:

Стъпка 18:

Благодаря ти.