Dự án Nhà kính (RAS): Theo dõi các yếu tố để phản ứng trên đồn điền của chúng ta: 18 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Dự án này đề xuất theo dõi nhiệt độ không khí, độ sáng và độ ẩm, cũng như nhiệt độ và độ ẩm của khu rừng. Nó cũng đề xuất mạng lưới các biện pháp này có thể đọc được trên trang web Actoborad.com

Để thực hiện, chúng tôi kết nối 4 cảm biến với vi điều khiển Nucleo L432KC:

- cảm biến độ sáng TLS2561 của Adafruit;

- cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22 của Gotronic;

- đầu dò nhiệt độ DS1820;

- cảm biến độ ẩm Grove - Cảm biến độ ẩm của Seeed Studio

Các phép đo được thực hiện mỗi 10 phút và được nối mạng qua Breakout TD1208 của Sigfox. Như đã nói ở trên, cái này có thể đọc được trên trang web Actoboard.com Trên bộ vi điều khiển này cũng được cắm một màn hình OLED Display 128x64 sẽ hiển thị vĩnh viễn các biện pháp cuối cùng được thực hiện. Cuối cùng, hệ thống tự nhiễm điện nhờ một tế bào quang điện 8x20cm và một pin 1,5Ah. Chúng được kết nối với Nulceo bằng LiPo Rider Pro của Seeed Studio. Hệ thống được đặt trong một hộp in 3D.

Như bạn có thể thấy trong sơ đồ khái quát.

Mã được biên dịch trong bộ vi điều khiển qua os.mbed.com được đặt tên là 'main.cpp'. Các thư viện đã sử dụng có sẵn trong liên kết sau, dự án của chúng tôi mbed là gì:

Bước 1: Kết nối mạng

Một phần quan trọng của dự án này là đo lường mạng và làm cho chúng dễ dàng truy cập. Cứ sau 10 phút, các cảm biến đo các thông số chênh lệch và một mô-đun sigfox TD1208 được sử dụng để truyền các phép đo của nó. Kết quả có trên trang web của Actoboard:

Sau khi tạo tài khoản bluemix, chúng ta có thể sử dụng ứng dụng Node-red để hiển thị kết quả bằng đồ thị.

Lập trình trên Node-red để khôi phục thông tin từ Actoboard

Link công khai để xem kết quả theo thời gian thực:

Bước 2: Các thành phần

Đối với dự án này, đây là danh sách các thành phần chính được sử dụng:

Bộ vi điều khiển: Nucleo STM32L432KC

Hiển thị: Màn hình LCD

Sigfox: Mô-đun Sigfox

Về các cảm biến:

- Cảm biến không khí: DHT22 (Nhiệt độ và độ ẩm)

- Cảm biến sàn: Nhiệt độ rãnh và độ ẩm rãnh

- Cảm biến độ sáng: Cảm biến ánh sáng

Nguồn cấp:

- LIPO (Thẻ thích ứng sắc tố)

- Ắc quy

- Bảng quang điện

Bước 3: Tiêu thụ

Một trong những điểm quan trọng nhất của dự án của chúng tôi là hệ thống phải tự chủ về năng lượng. Đối với điều này, chúng tôi sử dụng pin và pin mặt trời. Pin có thể cung cấp dòng điện 1050 mA trong 1 giờ với điện áp 3,7 V: 3, 885Wh. Pin mặt trời được sử dụng để sạc pin, nó cung cấp điện áp 5,5 V dưới 360 mA và công suất bằng 2 W.

Mức tiêu thụ lý thuyết của hệ thống của chúng tôi: - Cảm biến nhiệt độ DHT22: tối đa 1,5 mA và dừng lại 0,05 mA - Cảm biến nhiệt độ rãnh: tối đa 1,5 mA - Cảm biến ánh sáng: 0,5 mA - Xe đẩy Nucleo: + 100 mA - Màn hình LCD: 20 mA - Sigfox TD1208 mô-đun: gửi 24 mA (trong dự án này, không nhận được gì với mô-đun này) và ở phần còn lại 1,5 μA

Ở trạng thái nghỉ, mức tiêu thụ không đáng kể so với năng lượng của pin. Khi hệ thống chuyển sang trạng thái ngủ (10 phút một lần), tất cả các cảm biến thực hiện phép đo, màn hình hiển thị kết quả và mô-đun sigfox truyền các kết quả này. Người ta coi rằng tất cả các thành phần tiêu thụ tối đa tại thời điểm này: chúng ta sử dụng khoảng 158 mA cứ sau 10 phút nên 6 * 158 = 948 mA trong 1 giờ. Pin có thể giữ được hơn một giờ trước khi xả hoàn toàn.

Mục đích là tiêu tốn ít năng lượng nhất có thể để có ít nhu cầu sạc lại pin nhất có thể. Ngược lại, nếu pin mặt trời không nhận được ánh nắng mặt trời trong một thời gian, nó không thể sạc pin sẽ phóng điện và hệ thống của chúng tôi sẽ tắt.

Bước 4: Thiết kế PCB

Hãy bắt đầu phần PCB!

Chúng tôi đã gặp nhiều vấn đề cho một bước mà chúng tôi không nghĩ rằng chúng tôi sẽ mất nhiều thời gian như vậy. Lỗi đầu tiên: không lưu PCB ở một số nơi. Thật vậy, PCB đầu tiên nhận ra đã bị xóa khi USB gặp một số vấn đề. Bây giờ tất cả các tệp bên trong USB đều không thể truy cập được. Đột nhiên, cần phải tìm ra năng lượng cần thiết cho câu đố này cho quá trình công nghiệp hóa dự án của chúng tôi. Chi tiết nhỏ nhưng vẫn quan trọng, điều cần thiết là tất cả các kết nối đều nằm ở phía dưới cùng của PCB và thiết lập một kế hoạch khối lượng. Sau khi can đảm được tìm thấy, chúng tôi có thể thực hiện lại sơ đồ điện tử trên ALTIUM như bạn có thể thấy bên dưới:

Bước 5:

Nó chứa các cảm biến, thẻ Nucleo, mô-đun Sigfox và màn hình LCD.

Chúng tôi chuyển sang phần PCB, chúng tôi đã mất rất nhiều thời gian cho nó, nhưng cuối cùng chúng tôi đã không thành công. Sau khi in, chúng tôi kiểm tra nó… và đây là bộ phim. Một nửa thẻ NUCLEO được đảo ngược. Chúng ta cũng có thể nhìn vào sơ đồ trên. Nhánh NUCLEO bên trái từ 1 đến 15 bắt đầu từ trên xuống, trong khi nhánh bên phải 15 đến 1 cũng từ trên xuống. Điều gì làm cho không có gì hoạt động. Cần phải phục hồi tinh thần lại, lặp lại lần thứ 3 PCB khẩn cấp chú ý tới tất cả các kết nối. Hallelujah PCB được tạo ra, chúng ta có thể thấy nó trong hình dưới đây:

Bước 6:

Mọi thứ đều hoàn hảo, các mối hàn do Mr SamSmile thực hiện có vẻ đẹp không thể so sánh được. Quá tốt để trở thành sự thật? Thật vậy, một vấn đề duy nhất:

Bước 7:

Phóng to nó gần hơn một chút:

Bước 8:

Chúng tôi thấy điều đó trên bản đồ bên phải nơi PCB dựa trên kết nối SDA trên D7 và SCL trên D8 (chính xác những gì chúng tôi cần). Tuy nhiên, khi chúng tôi thử nghiệm với các thành phần, chúng tôi không hiểu sự không nhất quán của thông tin nhận được, và đột nhiên khi chúng tôi xem lại tài liệu trên tài liệu thứ hai, chúng tôi nhận thấy rằng không có tính cụ thể trên D7 và D8.

Kết quả là, breadmaking của chúng tôi hoạt động rất tốt trước khi điều chỉnh các kết nối trên PCB để định tuyến dễ dàng. Nhưng một khi trên PCB không được sửa đổi, chúng tôi sẽ nhận được thông tin bất chấp tất cả các cảm biến ngoại trừ cảm biến ánh sáng trong phiên bản này.

Bước 9: Thiết kế HỘP 3D

Bắt đầu phần thiết kế 3D nhé!

Ở đây chúng tôi giải thích phần thiết kế 3D của hộp để chào đón hệ thống hoàn chỉnh của chúng tôi. Cô ấy đã mất rất nhiều thời gian và bạn sẽ hiểu tại sao. Tóm lại: Chúng ta phải có khả năng chứa PCB và tất cả các thành phần liên quan trong hộp của mình trong hộp. Điều đó có nghĩa là, hãy nghĩ đến màn hình LCD cũng như tất cả các cảm biến bằng cách cung cấp một không gian cho mỗi cảm biến để chúng có thể sử dụng và hiệu quả trong các phép đo của chúng. Ngoài ra, nó cũng yêu cầu nguồn điện với thẻ LIPO được kết nối với pin và bảng quang điện giúp hệ thống của chúng tôi hoạt động tự động. Chúng tôi tưởng tượng một hộp đầu tiên sẽ chứa PCB, tất cả các cảm biến, màn hình và thẻ LIPO được kết nối với pin. Rõ ràng là cần phải thấy trước một vị trí cụ thể cho màn hình LCD, cảm biến ánh sáng (nếu nó bị khuất hoặc ở bên cạnh nó sẽ không nhận được ánh sáng thực), đối với cảm biến nhiệt độ, đối với DHT22 thì cần phải đo được. giá trị gần với cây trồng và không quên cảm biến độ ẩm của lùm cây phải tiếp xúc trực tiếp với đất. Chúng ta không quên lỗ để kết nối ăng-ten với module sigfox và một lỗ khác để truyền con của các tấm quang điện vào bản đồ LIPO. Đây là hộp chính:

Bước 10:

Chúng ta cần một bộ phận để chứa bảng quang điện và kết nối bảng với bảng LIPO.

Đây là kết quả:

Bước 11:

Chúng ta phải có thể đóng chiếc hộp tuyệt vời này!

Đây là nắp thích hợp:

Bước 12:

Như chúng ta có thể thấy, đây là một chiếc nắp có răng đi vào bên trong hộp chính để có độ ổn định tốt hơn.

Đây là khi chúng tôi thêm nó vào hộp tuyệt vời của mình:

Bước 13:

Để đạt được sức đề kháng, người ta bổ sung thêm một cánh cửa trượt được đưa vào trong hộp nhưng cũng có trong nắp để giữ hai bộ phận một cách chặt chẽ và cung cấp độ tin cậy cũng như bảo mật cho các thành phần bên trong.

Đây là phiên bản đầu tiên của cửa trượt:

Bước 14:

Để tiến xa hơn nữa, chúng tôi đã nghĩ đến việc kết hợp mô-đun quang điện vào hộp chính, sao cho nó ở cùng cấp với cảm biến ánh sáng và vị trí chiến lược của nó và để cảm thấy rằng hệ thống tự hành là thứ gì đó của 'United.

Đây là phiên bản thứ hai của cửa trượt với khả năng kẹp mô-đun quang điện đã được trình bày trước đây:

Bước 15:

Đây là khi chúng tôi thêm nó vào chiếc hộp tuyệt vời đã có nắp tuyệt vời của nó:

Bước 16:

Bạn hơi mất hứng? Hãy để chúng tôi cho bạn thấy trạng thái cuối cùng của chiếc hộp ma thuật này là gì!

Bước 17:

(Thiệt hại là chúng tôi không thể in nó bây giờ nhờ máy in 3D vì tôi được yêu cầu về độ mạnh mẽ, một cái gì đó tôi đã làm, nhưng tôi phải tin rằng tôi có một chút quá nhiều, thực tế là độ dày lớn hơn 4mm, vì vậy tôi đã không thể in nó vì sẽ tốn nhiều tài liệu, quá buồn)… Nhưng vẫn chưa muộn để in nó, ít nhất là nếu chỉ vì niềm vui = D

Rất đẹp:

Bước 18:

Cảm ơn bạn.