Bộ dụng cụ sinh tồn Arduino được cung cấp năng lượng mặt trời: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Tài liệu hướng dẫn này sẽ trình bày chi tiết về việc tạo ra một bộ dụng cụ sinh tồn Arduino đa mục đích, công nghệ cao. Các mô-đun chính mà chúng tôi sẽ tập trung vào trong hướng dẫn này là bộ pin có thể sạc lại, thiết lập nối tiếp bảng điều khiển năng lượng mặt trời, bộ rung điện tử và mô-đun GPS + Bluetooth. Sự kết hợp của các vật phẩm này sẽ cho phép bạn dọa động vật, cảnh báo những người ứng cứu, sạc lại điện thoại và theo dõi đường dẫn thiết lập Arduino di động của bạn.

Phần lớn mã và tài liệu có sẵn trong hướng dẫn này có thể thực hiện được nhờ vào cộng đồng nguồn mở và thế giới thịnh vượng của những người sáng tạo sẵn sàng giúp đỡ lẫn nhau.

Một ứng dụng web cũng đã được viết cho mô-đun này. Điều này sẽ cho phép bạn đi bộ mà không cần điện thoại mà vẫn có thể theo dõi các chuyến đi bộ đường dài và hành trình của mình cũng như trực quan hóa chúng bằng cách sử dụng API của Google Maps. Đây là một chương trình đơn giản để viết và cũng có thể được thực hiện bởi chính bạn nếu bạn muốn thay đổi tính thẩm mỹ hoặc tính năng của trang. Tuy nhiên, xin lưu ý rằng điều này phải được mở trong Chrome vì nó sử dụng web mới nhất và tốt nhất cho Bluetooth API.

Bước 1: Yêu cầu

Công nghệ được sử dụng trong hướng dẫn này như sau:

Arduino Mega 2560 (Cùng với cáp USB-A đến USB Loại B để tải mã lên) 4x Bảng năng lượng mặt trời linh hoạt A Seeed Studios Solar Shield v2.2An HM-10 Mô-đun Arduino Bluetooth (Hỗ trợ Bluetooth 4.0 rất quan trọng để tương tác với các thiết bị hiện đại và các trang web) Mô-đun GPS Một nút đơn giản Bất kỳ bộ rung eletronic Aduino Một bộ pin 5000mAh hỗ trợ sạc qua micro-usb và xả qua USB-A. Một breadboard để dễ sử dụng và thử nghiệm Rất nhiều dây !! (Male to Female, Male to male, Female to Female, cáp nguồn có dòng điện nhỏ)

Bước 2: Thiết lập nguồn

Phần quan trọng nhất trong quá trình thiết lập thiết bị di động của chúng tôi là đảm bảo chúng tôi có năng lượng khi di chuyển. Chúng tôi sẽ sử dụng lá chắn năng lượng mặt trời Seeed để bảo vệ các thành phần của chúng tôi khi chúng tôi tạo ra một hệ thống 6 Volt với các tấm pin mặt trời của mình. Seeed Solar Shield có thể xử lý điện áp đầu vào bằng năng lượng mặt trời 4,8 ~ 6 volt. Hãy thoải mái thử nghiệm với phạm vi này bằng cách cung cấp thêm điện áp và giảm điện áp xuống hoặc bằng cách đấu dây các mạch của bạn theo những cách khác nhau.

Bước 1: Nếu Bảng mặt trời của bạn thiếu các đầu nối, bạn có thể phải cạy vào lớp đệm phía sau để tìm các điểm tiếp xúc kim loại cho các nút âm và dương tương ứng. Mặt khác, nếu bạn có dây với bảng của mình, hãy đảm bảo chúng có thể được đi dây trong sơ đồ dây đính kèm ở trên. Việc cắt và cố định dây của bạn có thể thuận tiện hơn tùy thuộc vào kết nối.

Bước 2: Hàn dây đực vào mỗi chân dương và dây cái vào mỗi chân âm sẽ cho phép bạn mở rộng các tấm pin mặt trời của mình khi cần thiết. Tùy thuộc vào việc sử dụng bộ dụng cụ sinh tồn này của bạn, tùy chọn đi dây này mang lại cho bạn sự linh hoạt hơn tùy thuộc vào không gian làm việc và nhu cầu của bạn.

Bước 2.b: Bạn nên kiểm tra dây dẫn bằng vôn kế. Nếu làm việc trong bóng tối, đèn pin từ máy ảnh điện thoại của bạn phải đủ để tạo ra một số lượng điện áp nhỏ có thể nhìn thấy được.

Bước 3: Sau khi bạn có một chuỗi các tấm pin mặt trời, (Nếu sử dụng các tấm pin mà chúng tôi đã mô tả trong yêu cầu, bây giờ bạn sẽ có điện thế 6 Volt), bạn có thể bắt đầu cắm chúng vào Solar Shield dưới thiết bị đầu cuối có nhãn 'Solar '. Nếu dây của bạn không cắm vào cổng này, bạn có thể phải hàn một đầu cuối vào dây để có thể kết nối với cổng này.

Bước 3.b: Cũng giống như bước trên, bạn có thể sẽ không thể cắm trực tiếp bộ sạc dự phòng của mình vào cực pin, đặc biệt là với một bộ sạc dự phòng kiểu thương mại. Có khả năng bạn sẽ phải cắt cáp và sử dụng một chất hàn để hàn các dây dẫn để nó có thể được cắm vào cực pin để sạc bằng năng lượng mặt trời.

Bước 4. Cũng với pin dự phòng, hãy cắm nó vào cổng microUSB trên tấm chắn năng lượng mặt trời. Powerbank của chúng tôi sạc qua MicroUSB và xả qua USB-A. Với một chương trình theo dõi quá trình sạc và xả, bạn sẽ có thể sử dụng đầy đủ pin dự phòng của mình bất kể khả năng / không có khả năng sạc và xả của nó cùng một lúc.

Solar Seeed Shield cung cấp ánh sáng màu đỏ để cho biết khi nào nguồn điện được cung cấp từ các tấm pin Mặt trời. Điều này có thể hữu ích trong việc thử nghiệm!

Giờ đây, chúng tôi đã có bộ sạc dự phòng phù hợp để sạc, chúng tôi có thể mang theo bộ sạc điện thoại đã chọn của bạn để bạn có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại của mình trong mọi hành trình! USB-C, Lightning, Microusb, bạn đặt tên cho nó!

Bước 3: Mô-đun Bluetooth và GPS

Có thể hữu ích khi sử dụng breadboard cho các bước sau, tùy thuộc vào việc bạn có đang sử dụng Arduino nhỏ hơn hay không.

Đối với các bước này, chúng tôi sẽ sử dụng thư viện SoftwareSerial. Nếu bạn đang theo dõi trên một Arduino khác với Mega, (Chẳng hạn như Arduino DUE), bạn có thể thấy mình thiếu các thư viện để tiếp tục với mã và các bước sau. Cá nhân tôi đã phải vật lộn để tìm ra các giải pháp thay thế trên DUE và chuyển sang MEGA 2560.

Bước 1: Ghim

HM - 10

HM-10 có thể hạ xuống 5 Volts, vì vậy hãy thoải mái cắm nó vào chân 3,3 hoặc 5v

vcc - 5vtx - 11rx - 10gnd - GND

GPS (NEO-6M-0-001)

Lưu ý, ăng-ten phải được kết nối riêng với đầu thu. Nếu bạn gặp khó khăn trong việc thực hiện kết nối này, (Không nên dùng quá nhiều lực và sẽ dẫn đến một cú nhấp chuột thỏa mãn), thì bạn có thể cần phải lấy một số kìm và rút ngắn chiều rộng trên vi điều khiển của mô-đun. Về phía Antenna, đầu nối nên hơi loe ra, vì vậy đừng cố làm mỏng phần này nếu không bạn sẽ gặp khó khăn hơn.

vcc - 5vrx - 18tx - 19gnd - GND

Vì hai mô-đun này đều có thể xử lý 5 Volt, nên có thể thuận tiện hơn khi đấu nối tiếp chúng trên Breadboard. Mô-đun GPS sẽ không nhấp nháy màu đỏ cho đến khi nó nhận được kết nối vệ tinh mạnh mẽ, bạn có thể cần phải ra ngoài và đợi vài phút để điều này xảy ra. Tuy nhiên trong các lần sử dụng tiếp theo, điều này sẽ trở thành một quá trình nhanh hơn nhiều và có thể thực hiện được từ các điều kiện vệ tinh khắc nghiệt hơn như trong nhà.

Với Mô-đun GPS và bộ nhớ lớn hơn từ Arduino Mega 2560, chúng tôi có thể gửi dữ liệu GPS của mình đến các thiết bị bluetooth và tạo bản đồ thông qua các ứng dụng web khác nhau.

Liên kết đến mã bên dưới

github.com/andym03/ArduinoSurvivalKit

Bước 4: (Tùy chọn) Đi dây nút LED

Như bạn có thể biết, các nút có thể được nối dây thông qua kết nối hai chân đơn giản. Khi nhấn nút, kết nối giữa các chân này sẽ được khôi phục. Nhiều nút LED cũng sẽ chứa các chân phụ để chiếu sáng. Điều này tách biệt logic vật lý của ánh sáng và thẩm mỹ và mục đích thực tế của nút. Nút của chúng tôi có nhãn cho các kết nối dương và âm để đi dây, tuy nhiên, chúng tôi thiếu dây cho các chân I / O. Điều này có thể yêu cầu một số thử nghiệm hoặc thao tác xung quanh. Bước 1: Lấy nút của bạn bằng 'chân' ngạnh và thay vào đó hàn các dây đực vào chúng để nút có thể được đặt trong bảng mạch chính hoặc trực tiếp vào Arduino của bạn. Bước 1b. Thêm co nhiệt và băng dính điện có thể là một cách tuyệt vời để đảm bảo sự ổn định của dây mới hàn của bạn. Bỏ qua bước này sẽ tiết kiệm thời gian nhưng gây ra sự không chắc chắn lớn hơn khi bạn đang thử nghiệm nút ưa thích mới của mình, đặc biệt là khi bạn đã gặp phải các vấn đề về nhãn.

Bước 2. Kiểm tra nút của bạn và thêm bất kỳ logic nào bạn thích vào nó, chẳng hạn như bật bluetooth hoặc hoạt động như một nút cho bộ rung của chúng tôi sẽ được cài đặt trong một bước trong tương lai.

Bước 3: Đảm bảo bao gồm trình gỡ lỗi trong mã của bạn bất kỳ thứ gì bạn sử dụng nút này. Debouncers là một cách tuyệt vời để tạo ra các dòng điện trực quan và có thể sử dụng để lập trình.

Ghim: Nút của chúng tôi được đặt dưới đường 3.3v cùng với mặt đất. Các chân khác lần lượt là 5 và 6 và điều khiển bộ rung của chúng ta.

Bước 5: Tùy chọn 2: Nút bình thường

Nếu bạn muốn giảm thiểu hàn và nhầm lẫn, thay vào đó, hãy chọn một nút thông thường. Điều này thường sẽ được dán nhãn tốt hơn và sẽ mang lại cảm giác nhấp chuột xúc giác hơn nhiều, dễ kiểm tra hơn.

Bước 6: Bộ rung

Một tiếng còi ở tần số chính xác có thể khiến động vật sợ hãi (và có khả năng gây khó chịu cho trẻ nhỏ). Một điện trở có thể được sử dụng để đảm bảo bạn không làm nổ bộ rung, vì nó không yêu cầu đầy đủ 3,3 volt mà Arduino của chúng tôi có thể xuất ra.

Arduino Mega 2560 có các chân để dự phòng và bộ rung ba chấu của chúng tôi được cắm vào chân 47, phần lớn để giữ được tách biệt và tổ chức từ các thành phần riêng biệt.

Bước 7: Ứng dụng: Các bước tùy chọn - Áo khoác chạy bằng năng lượng mặt trời

Vị trí đặt tấm pin mặt trời:

Một túi nhựa tái chế được tạo ra để vừa vặn hoàn hảo trong 4 miếng pin mặt trời nhẹ và linh hoạt có lỗ vòng kim loại để các dây dẫn đi qua lớp giữa của áo khoác để đến nguồn điện để sạc ở bên trái -mặt bên tay của áo khoác thông minh. Nó được đặt ở phía trước vì những người đi bộ đường dài sẽ mang theo ba lô lớn để ở lại qua đêm ở đó, việc đặt các tấm ở phía sau chắc chắn sẽ kém hiệu quả hơn so với việc đặt chúng ở phía trước.

Nhựa trong suốt tái chế, do đó nó sẽ không ảnh hưởng đến các chức năng của tấm vì nó cho phép ánh sáng mặt trời đi qua và cũng có khả năng chống nước giúp dây điện không bị hỏng.

Ngoài ra còn có một đường sọc hình chữ nhật bao phủ vòng kim loại cho phép kết nối giữa pin và các tấm pin được đo chính xác để chỉ che kết nối dây chứ không bao phủ bề mặt của tấm pin.

Kích thước: túi nhựa cho phép 4 tấm pin mặt trời (195mm x 58mm mỗi tấm) được sắp xếp gọn gàng và hiệu quả theo hình giọt nước.

Vật liệu: Vải không thấm nước và đường zip, nhựa tái chế, vòng kim loại, nút nhựa, Thiết kế ba lớp thông minh có thể được sử dụng để bảo vệ hệ thống dây điện của bạn và cũng mang lại sự thoải mái cho người dùng. Bằng cách tách hệ thống dây ra khỏi cả lớp bên ngoài và bên trong, bạn không chỉ cho phép mình có nhiều không gian hơn để làm việc mà còn đảm bảo rằng người dùng của bạn sẽ không ai khôn ngoan hơn về sức mạnh và độ phức tạp của Bộ dụng cụ sinh tồn Arduino của bạn !!

Bước 8: Ứng dụng: Các bước tùy chọn - Áo khoác thông minh

Đèn LED cũng có thể được đặt trên vai và tay áo của lớp trong của quần áo đồng thời tăng cường thêm các thành phần sinh tồn và khía cạnh hình ảnh của áo khoác. Đèn LED công suất thấp được lựa chọn thông minh sẽ hạn chế tác động đến pin dự trữ và vẫn duy trì mục đích của mô-đun Arduino di động của chúng tôi. Đảm bảo cẩn thận để không làm quá nóng bất kỳ quần áo và bộ phận điện nào, chẳng hạn như bằng cách bật trong thời gian dài. Hãy để lại điện thoại của bạn và đi bộ đường dài, khi bạn quay trở lại, bạn sẽ có thể tải các tọa độ gps của mình lên ứng dụng web của chúng tôi được liên kết trong bước đầu tiên có thể hướng dẫn của chúng tôi.