Κιτ επιβίωσης Arduino με ηλιακή ενέργεια: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Αυτό το διδακτικό θα αναφέρει λεπτομερώς τη δημιουργία ενός κιτ επιβίωσης Arduino πολλαπλών χρήσεων. Οι βασικές ενότητες στις οποίες θα εστιάσουμε σε αυτό το σεμινάριο είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, μια σειριακή εγκατάσταση ηλιακού πίνακα, ένας ηλεκτρονικός βομβητής και μια μονάδα GPS+Bluetooth. Αυτός ο συνδυασμός αντικειμένων θα σας επιτρέψει να τρομάξετε τα ζώα, να ειδοποιήσετε τους ανταποκριτές διάσωσης και να επαναφορτίσετε το τηλέφωνό σας και να παρακολουθήσετε τη διαδρομή της ρύθμισης του κινητού σας Arduino.

Μεγάλο μέρος του κώδικα και των υλικών που διατίθενται σε αυτό το σεμινάριο είναι δυνατά χάρη στην κοινότητα ανοιχτού κώδικα και τον ακμάζοντα κόσμο δημιουργών που είναι πρόθυμοι να βοηθήσουν ο ένας τον άλλον.

Για αυτήν την ενότητα έχει γραφτεί επίσης μια διαδικτυακή εφαρμογή. Αυτό θα σας επιτρέψει να περπατήσετε χωρίς το τηλέφωνό σας και να μπορείτε να παρακολουθείτε τις μεγάλες πεζοπορίες και τα ταξίδια σας και να τα οπτικοποιήσετε χρησιμοποιώντας το Google Maps API. Αυτό είναι ένα απλό πρόγραμμα γραφής και μπορεί επίσης να γίνει μόνοι σας εάν θέλετε να αλλάξετε την αισθητική ή τα χαρακτηριστικά της σελίδας. Σημειώστε ωστόσο ότι αυτό πρέπει να ανοίξει στο Chrome καθώς χρησιμοποιεί τον πιο πρόσφατο και καλύτερο ιστό για API Bluetooth.

Βήμα 1: Απαιτήσεις

Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε αυτό το σεμινάριο έχει ως εξής:

Ένα Arduino Mega 2560 (Μαζί με ένα καλώδιο USB-A σε USB τύπου Β για μεταφόρτωση κώδικα) 4x Ευέλικτα ηλιακά πάνελ A Seeed Studios Solar Shield v2.2. Μια μονάδα HM-10 Bluetooth Arduino (Υποστηρίζει Bluetooth 4.0 που είναι σημαντική για την αλληλεπίδραση με σύγχρονες συσκευές και ιστοσελίδες) Μονάδα GPS Απλό κουμπί Οποιοσδήποτε eletronic Aduino βομβητής Μπαταρία 5000mAh που υποστηρίζει φόρτιση μέσω micro-usb και εκφόρτιση μέσω USB-A. Ένα breadboard για ευκολία στη χρήση και δοκιμή Πολλά καλώδια !! (Αρσενικό σε θηλυκό, Αρσενικό σε αρσενικό, Θηλυκό σε θηλυκό, καλώδια τροφοδοσίας ικανά για μικρά ρεύματα) Μικρές ακροδέκτες Καλώδιο USB-A σε οτιδήποτε Καλώδιο Micro-USB σε οτιδήποτε

Βήμα 2: Ρύθμιση ισχύος

Το πιο σημαντικό μέρος της ρύθμισης του κινητού μας είναι να διασφαλίσουμε ότι έχουμε ισχύ εν κινήσει. Θα χρησιμοποιήσουμε την ηλιακή ασπίδα Seeed για να προστατέψουμε τα εξαρτήματά μας καθώς δημιουργούμε ένα σύστημα 6 Volt με τα ηλιακά μας πάνελ. Το Seeed Solar Shield μπορεί να χειριστεί μια ηλιακή τάση εισόδου 4,8 ~ 6 βολτ. Μη διστάσετε να παίξετε με αυτό το εύρος είτε παρέχοντας επιπλέον τάση και μειώνοντάς το είτε καλωδίοντας τα κυκλώματά σας με διαφορετικούς τρόπους.

Βήμα 1: Εάν οι ηλιακοί συλλέκτες σας δεν διαθέτουν συνδέσμους, ίσως χρειαστεί να μπείτε στο πίσω μέρος για να βρείτε τα μεταλλικά σημεία επαφής για τους θετικούς και αρνητικούς κόμβους αντίστοιχα. Διαφορετικά, εάν έχετε καλώδια με τα πάνελ σας, βεβαιωθείτε ότι μπορούν να συνδεθούν στο συνημμένο σχέδιο συρμάτων παραπάνω. Το κόψιμο και η μεταπώληση των καλωδίων σας μπορεί να είναι πιο βολικό ανάλογα με τη σύνδεση.

Βήμα 2: Η συγκόλληση ενός αρσενικού καλωδίου σε κάθε θετικό πείρο και ενός θηλυκού σύρματος σε κάθε αρνητικό πείρο θα σας επιτρέψει να επεκτείνετε τα ηλιακά σας πάνελ όπως απαιτείται. Ανάλογα με τη χρήση αυτού του κιτ επιβίωσης, αυτή η επιλογή καλωδίωσης σας δίνει μεγαλύτερη ευελιξία ανάλογα με τον χώρο εργασίας και τις ανάγκες σας.

Βήμα 2.β: Είναι καλή πρακτική να δοκιμάζετε τις καλωδιώσεις σας με βολτόμετρο. Εάν εργάζεστε στο σκοτάδι, ένας φακός από την κάμερα του τηλεφώνου σας θα πρέπει να είναι αρκετός για να στείλετε κάποιες μικρές ποσότητες τάσης που θα είναι ορατές.

Βήμα 3: Μόλις έχετε ένα κύκλωμα σειράς ηλιακών συλλεκτών, (Εάν χρησιμοποιείτε αυτά που περιγράψαμε στις απαιτήσεις, θα πρέπει τώρα να έχετε δυναμικό 6 Volt), μπορείτε να αρχίσετε να τα συνδέετε στην Ηλιακή Ασπίδα κάτω από τον τερματικό με την ένδειξη «Ηλιακός '. Εάν τα καλώδια σας δεν συνδέονται σε αυτήν τη θύρα, ίσως χρειαστεί να κολλήσετε ένα τερματικό στα καλώδια σας, ώστε να μπορείτε να συνδεθείτε σε αυτό.

Βήμα 3.β: Όπως ακριβώς και με το παραπάνω βήμα, πιθανότατα δεν θα μπορείτε να συνδέσετε την τράπεζά σας απευθείας στο τερματικό της μπαταρίας, ειδικά με μια εμπορική τράπεζα τροφοδοσίας. Είναι πιθανό ότι θα χρειαστεί να κόψετε το καλώδιο και να χρησιμοποιήσετε μια συγκόλληση για να επιδιορθώσετε τα καλώδια έτσι ώστε να μπορεί να συνδεθεί στον ακροδέκτη της μπαταρίας για ηλιακή φόρτιση.

Βήμα 4. Επίσης, με το powerbank, συνδέστε το στη θύρα microUSB στην ηλιακή ασπίδα. Το powerbank μας φορτίζει μέσω MicroUSB και αποφορτίζεται μέσω USB-A. Με ένα πρόγραμμα παρακολούθησης της φόρτισης και της εκφόρτισης, θα πρέπει να μπορείτε να αξιοποιήσετε πλήρως το powerbank σας ανεξάρτητα από την ικανότητα/αδυναμία φόρτισης και εκφόρτισης ταυτόχρονα.

Το Solar Seeed Shield παρέχει ένα κόκκινο φως για να δείξει πότε εισέρχεται ενέργεια από τα ηλιακά πάνελ. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο στη δοκιμή!

Τώρα που έχουμε το powerbank μας κατάλληλα προετοιμασμένο για φόρτιση, μπορούμε να φέρουμε μαζί σας τον επιλεγμένο φορτιστή τηλεφώνου, ώστε να μπορείτε να τροφοδοτείτε το τηλέφωνό σας σε οποιοδήποτε ταξίδι! USB-C, Lightning, Microusb, το ονομάζεις!

Βήμα 3: Ενότητα Bluetooth και GPS

Μπορεί να είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε ένα breadboard για τα παρακάτω βήματα, ανάλογα με το αν χρησιμοποιείτε ή όχι μικρότερο Arduino.

Για αυτά τα βήματα, θα χρησιμοποιήσουμε τη βιβλιοθήκη SoftwareSerial. Εάν ακολουθήσατε ένα διαφορετικό Arduino από το Mega, (όπως το Arduino DUE), μπορεί να διαπιστώσετε ότι σας λείπουν οι βιβλιοθήκες για να συνεχίσετε με τον ακόλουθο κώδικα και βήματα. Προσωπικά προσπάθησα να βρω λύσεις στο DUE και έκανα τη μετάβαση στο MEGA 2560.

Βήμα 1: Καρφίτσες

HM - 10

Το HM-10 μπορεί να κατεβάσει 5 Volt, οπότε μη διστάσετε να το συνδέσετε είτε με τον ακροδέκτη 3,3 είτε με τους 5v

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

GPS (NEO-6M-0-001)

Σημείωση, η κεραία πρέπει να είναι ξεχωριστά συνδεδεμένη με το δέκτη. Εάν δυσκολεύεστε να πραγματοποιήσετε αυτήν τη σύνδεση, (Δεν θα χρειαστεί υπερβολική δύναμη και θα έχει ως αποτέλεσμα ένα ικανοποιητικό κλικ), τότε ίσως χρειαστεί να πάρετε μερικές πένσες και να συντομεύσετε το πλάτος του μικροελεγκτή της μονάδας. Από την πλευρά της Κεραίας, ο σύνδεσμος θα πρέπει να είναι ελαφρώς αναμμένος, οπότε μην προσπαθήσετε να τον αδυνατίσετε, διαφορετικά θα δυσκολευτείτε περαιτέρω.

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

Δεδομένου ότι αυτές οι δύο μονάδες μπορούν να χειριστούν και οι δύο 5 Volts, μπορεί να είναι πιο βολικό να τις συνδέσετε σε σειρά στο Breadboard. Η μονάδα GPS δεν θα αναβοσβήνει κόκκινη έως ότου λάβει ισχυρή δορυφορική σύνδεση, ίσως χρειαστεί να βγείτε έξω και να περιμένετε μερικά λεπτά για να συμβεί αυτό. Ωστόσο, σε επόμενες χρήσεις, αυτό θα πρέπει να γίνει πολύ πιο γρήγορη και εφικτή από σκληρότερες δορυφορικές συνθήκες, όπως οι εσωτερικοί χώροι.

Με τη μονάδα GPS και μια μεγαλύτερη μνήμη από το Arduino Mega 2560, μπορούμε να στείλουμε τα δεδομένα GPS μας σε συσκευές bluetooth και να δημιουργήσουμε χάρτες μέσω διαφόρων εφαρμογών ιστού.

Σύνδεσμος στον παρακάτω κώδικα

github.com/andym03/ArduinoSurvivalKit

Βήμα 4: (Προαιρετικό) Καλωδίωση κουμπιού LED

Όπως ίσως γνωρίζετε, τα κουμπιά μπορούν να συνδεθούν μέσω απλής σύνδεσης δύο ακίδων. Όταν πατηθεί το κουμπί, η σύνδεση μεταξύ αυτών των ακίδων αποκαθίσταται. Πολλά κουμπιά LED θα περιέχουν επίσης επιπλέον ακίδες για φωτισμό. Αυτό διαχωρίζει τη φυσική λογική του φωτός και την αισθητική και τον πραγματικό σκοπό του κουμπιού. Το κουμπί μας περιείχε μια ετικέτα για τις θετικές και αρνητικές συνδέσεις για καλωδίωση, ωστόσο μας λείπει η καλωδίωση για τις ακίδες εισόδου/εξόδου. Αυτό μπορεί να απαιτήσει κάποιες δοκιμές ή τσιμπήματα. Βήμα 1: Πάρτε το κουμπί σας με πείρους και κολλήστε τα αρσενικά σύρματα σε αυτά, έτσι ώστε το κουμπί να μπορεί να τοποθετηθεί είτε σε σανίδα είτε απευθείας στο Arduino σας. Βήμα 1β. Η προσθήκη θερμοσυρρίκνωσης και ηλεκτρικής ταινίας μπορεί να είναι ένας εξαιρετικός τρόπος για να διασφαλίσετε τη σταθερότητα της πρόσφατης συγκόλλησης στα καλώδια. Η παράλειψη αυτού του βήματος θα εξοικονομήσει χρόνο, αλλά θα προκαλέσει μεγαλύτερη αβεβαιότητα όταν δοκιμάζετε το νέο σας φανταχτερό κουμπί, ειδικά όταν αντιμετωπίζετε ήδη ζητήματα επισήμανσης.

Βήμα 2. Δοκιμάστε το κουμπί σας και προσθέστε σε αυτό οποιαδήποτε λογική σας αρέσει, όπως ενεργοποίηση του bluetooth ή λειτουργία ως κουμπί για το βομβητή μας, το οποίο θα εγκατασταθεί σε μελλοντικό βήμα.

Βήμα 3: Βεβαιωθείτε ότι έχετε συμπεριλάβει έναν κωδικοποιητή στον κώδικά σας για ό, τι καταλήξετε χρησιμοποιώντας το κουμπί. Οι Debouncers είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να κάνετε τα ηλεκτρικά ρεύματα διαισθητικά και χρήσιμα για προγραμματισμό.

Καρφίτσες: Το κουμπί μας βρίσκεται κάτω από τη γραμμή 3,3v μαζί με μια γείωση. Οι άλλες καρφίτσες βρίσκονται σε 5 και 6 αντίστοιχα και ελέγχουν τον βομβητή μας.

Βήμα 5: Επιλογή 2: Κανονικό κουμπί

Εάν θέλετε να ελαχιστοποιήσετε τη συγκόλληση και τη σύγχυση, μη διστάσετε να επιλέξετε ένα κανονικό κουμπί. Αυτό συνήθως θα επισημαίνεται καλύτερα και θα παρέχει ένα πολύ πιο απλό κλικ, το οποίο είναι ευκολότερο να ελεγχθεί.

Βήμα 6: Το Buzzer

Ένας βομβητής στη σωστή συχνότητα μπορεί να είναι τρομακτικός για τα ζώα (και ενδεχομένως, ενοχλητικά μικρά παιδιά). Μια αντίσταση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βεβαιωθείτε ότι δεν χτυπάτε τον βομβητή, καθώς δεν απαιτεί πλήρη ισχύ 3,3 βολτ που μπορεί να βγάλει το Arduino.

Το Arduino Mega 2560 διαθέτει καρφίτσες και ο βομβητής μας με τρεις ακροδέκτες είναι συνδεδεμένος στην καρφίτσα 47, σε μεγάλο βαθμό διαχωρισμένος και οργανωμένος από ξεχωριστά εξαρτήματα.

Βήμα 7: Εφαρμογή: Προαιρετικά βήματα - Μπουφάν με ηλιακή ενέργεια

Τοποθέτηση ηλιακών συλλεκτών:

Μια πλαστική τσέπη ανακύκλωσης είναι κατασκευασμένη για να ταιριάζει απόλυτα στα 4 κομμάτια ελαφρών και εύκαμπτων ηλιακών συλλεκτών που έχουν μια μεταλλική οπή δακτυλίου για να περάσουν τα καλώδια στο μεσαίο στρώμα του μπουφάν για να φτάσουν στην τράπεζα τροφοδοσίας για φόρτιση στα αριστερά -τη πλευρά του έξυπνου μπουφάν. Τοποθετείται στο μπροστινό μέρος επειδή οι πεζοπόροι μεγάλων αποστάσεων θα κουβαλούσαν μεγάλα σακίδια για διανυκτέρευση εκεί, τοποθετώντας τα πάνελ στο πίσω μέρος σίγουρα θα ήταν λιγότερο αποτελεσματικά από ό, τι να τα βάλουμε μπροστά.

Ανακυκλωμένο διαφανές πλαστικό, επομένως δεν θα επηρεάσει τις λειτουργίες των πάνελ καθώς επιτρέπει στο φως του ήλιου να περάσει και επίσης ανθεκτικό στο νερό που μπορεί να αποτρέψει το καλώδιο από το να καταστραφεί.

Υπάρχει επίσης μια ορθογώνια λωρίδα που καλύπτει τον μεταλλικό δακτύλιο που επιτρέπει τη σύνδεση μεταξύ των μπαταριών και των πάνελ, η οποία μετριέται ακριβώς για να καλύψει μόνο τη σύνδεση σύρματος, αλλά όχι την επιφάνεια των πάνελ.

Μεγέθη: η πλαστική τσέπη επιτρέπει 4 ηλιακά πάνελ (195mm x 58mm το καθένα) προσεγμένα και αποτελεσματικά τοποθετημένα σε μοτίβο πτώσης.

Υλικά: Αδιάβροχο ύφασμα και φερμουάρ, ανακυκλωμένο πλαστικό, μεταλλικά δαχτυλίδια, πλαστικά κουμπιά, Ένας έξυπνος σχεδιασμός τριών επιπέδων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προστασία της καλωδίωσής σας και επίσης για την άνεση του χρήστη. Διαχωρίζοντας την καλωδίωση τόσο από το εξωτερικό όσο και από το εσωτερικό στρώμα, δεν επιτρέπετε μόνο στον εαυτό σας περισσότερο χώρο εργασίας αλλά θα διασφαλίσετε ότι ο χρήστης σας δεν θα είναι ο σοφότερος ως προς τη δύναμη και την πολυπλοκότητα του κιτ επιβίωσης Arduino σας !!

Βήμα 8: Εφαρμογή: Προαιρετικά βήματα - ένα έξυπνο μπουφάν

Τα φώτα LED μπορούν επίσης να τοποθετηθούν στους ώμους και στα μανίκια του εσωτερικού στρώματος των ρούχων, ενώ θα ενισχύσουν περαιτέρω τα στοιχεία επιβίωσης και την οπτική πλευρά του σακάκι. Οι έξυπνα επιλεγμένες λυχνίες LED χαμηλής ισχύος θα έχουν περιορισμένο αντίκτυπο στην τράπεζα ισχύος και θα διατηρήσουν τον σκοπό της μονάδας κινητού μας Arduino. Βεβαιωθείτε ότι λαμβάνεται κατάλληλη μέριμνα ώστε να μην υπερθερμαίνεται κανένα ρούχο και ηλεκτρικά εξαρτήματα, όπως όταν ενεργοποιείτε για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μη διστάσετε να αφήσετε το τηλέφωνό σας πίσω και να κάνετε μια πεζοπορία, όταν επιστρέψετε θα μπορείτε να ανεβάσετε τις συντεταγμένες του gps σας στην εφαρμογή μας στο Web που είναι συνδεδεμένες στο πρώτο βήμα του οδηγού μας.