Το έργο του θερμοκηπίου (RAS): Παρακολουθήστε τα στοιχεία που πρέπει να αντιδράσετε στη φυτεία μας: 18 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Αυτό το έργο προτείνει την παρακολούθηση της θερμοκρασίας του αέρα, της φωτεινότητας και της υγρασίας, καθώς και της θερμοκρασίας και της υγρασίας του άλσους. Προτείνει επίσης να δικτυωθούν αυτά τα μέτρα που είναι τόσο ευανάγνωστα στον ιστότοπο Actoborad.com

Για να το κάνετε, συνδέουμε 4 αισθητήρες στον μικροελεγκτή Nucleo L432KC:

- έναν αισθητήρα φωτεινότητας TLS2561 της Adafruit, - αισθητήρα υγρασίας και θερμοκρασίας DHT22 της Gotronic, - ανιχνευτής θερμοκρασίας DS1820

- αισθητήρας υγρασίας Grove - Αισθητήρας υγρασίας από το Seeed Studio

Τα μέτρα γίνονται κάθε 10 λεπτά και δικτυώνονται μέσω Breakout TD1208 από το Sigfox. Όπως προαναφέρθηκε, αυτό είναι αναγνώσιμο στον ιστότοπο Actoboard.com Σε αυτόν τον μικροελεγκτή είναι επίσης συνδεδεμένο μια οθόνη OLED 128x64, η οποία θα εμφανίζει μόνιμα τα τελευταία μέτρα που έχουν γίνει. Τέλος, το σύστημα είναι ηλεκτρικά αυτάρκης χάρη σε μια φωτοβολταϊκή κυψέλη 8x20cm και μια μπαταρία 1.5Ah. Συνδέονται με το Nulceo με LiPo Rider Pro από το Seeed Studio. Το σύστημα τοποθετείται σε τρισδιάστατο κουτί.

Όπως μπορείτε να δείτε στο συνοπτικό.

Ο κώδικας που καταρτίζεται στον μικροελεγκτή μέσω του os.mbed.com ονομάζεται «main.cpp». Οι χρησιμοποιημένες βιβλιοθήκες είναι διαθέσιμες στον ακόλουθο σύνδεσμο, ποιο είναι το πρότζεκτ μας mbed:

Βήμα 1: Δικτύωση

Ένα σημαντικό μέρος αυτού του έργου ήταν η μέτρηση δικτύων και η εύκολη πρόσβαση σε αυτές. Κάθε 10 λεπτά, οι αισθητήρες μετρούν διαφορετικές παραμέτρους και μια μονάδα sigfox TD1208 χρησιμοποιείται για τη μετάδοση των μετρήσεων της. Τα αποτελέσματα είναι διαθέσιμα στον ιστότοπο του Actoboard:

Αφού δημιουργήσουμε έναν λογαριασμό bluemix, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την εφαρμογή Node-red για να εμφανίσουμε γραφικά τα αποτελέσματά μας.

Προγραμματισμός στο Node-red για ανάκτηση πληροφοριών από το Actoboard

Δημόσιος σύνδεσμος για προβολή αποτελεσμάτων σε πραγματικό χρόνο:

Βήμα 2: Συστατικά

Για αυτό το έργο εδώ είναι μια λίστα με τα κύρια συστατικά που χρησιμοποιούνται:

Μικροελεγκτής: Nucleo STM32L432KC

Οθόνη: Οθόνη LCD

Sigfox: Ενότητα Sigfox

Σχετικά με τους αισθητήρες:

- Αισθητήρας αέρα: DHT22 (Θερμοκρασία και υγρασία)

- Αισθητήρες δαπέδου: Θερμοκρασία Grove και υγρασία Grove

- Αισθητήρας φωτεινότητας: Αισθητήρας φωτός

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος:

- LIPO (κάρτα προσαρμογής διατροφής)

- Μπαταρία

- Φωτοβολταϊκό πάνελ

Βήμα 3: Κατανάλωση

Ένα από τα πιο σημαντικά σημεία του έργου μας είναι ότι το σύστημα πρέπει να είναι αυτόνομο σε ενέργεια. Για αυτό χρησιμοποιούμε μπαταρία και ηλιακή κυψέλη. Η μπαταρία μπορεί να αποδώσει ρεύμα 1050 mA σε 1 ώρα με τάση 3,7 V: 3, 885Wh. Η ηλιακή κυψέλη χρησιμοποιείται για την επαναφόρτιση της μπαταρίας, αποδίδει τάση 5,5 V κάτω από 360 mA ισχύ ίση με 2 W.

Θεωρητική κατανάλωση του συστήματός μας: - Αισθητήρας θερμοκρασίας DHT22: σε μέγιστο 1,5 mA και σε ηρεμία 0,05 mA - Αισθητήρας θερμοκρασίας Grove: max 1,5 mA - Αισθητήρας φωτός: 0,5 mA - Nucleo Cart: + 100 mA - Οθόνη LCD: 20 mA - Sigfox TD1208 μονάδα: αποστολή 24 mA (σε αυτό το έργο, τίποτα δεν λαμβάνεται με αυτήν την ενότητα) και σε ηρεμία 1,5 μA

Σε ηρεμία, η κατανάλωση είναι αμελητέα σε σύγκριση με την ισχύ της μπαταρίας. Όταν το σύστημα αποκοιμηθεί (κάθε 10 λεπτά), όλοι οι αισθητήρες πραγματοποιούν μετρήσεις, η οθόνη εμφανίζει το αποτέλεσμα και η μονάδα sigfox μεταδίδει αυτά τα αποτελέσματα. Θεωρείται ότι όλα τα συστατικά καταναλώνουν μέγιστο αυτήν τη στιγμή: χρησιμοποιούμε περίπου 158 mA κάθε 10 λεπτά, έτσι 6 * 158 = 948 mA σε 1 ώρα. Η μπαταρία μπορεί να κρατήσει λίγο περισσότερο από μία ώρα πριν να αποφορτιστεί πλήρως.

Ο στόχος είναι να ξοδέψουμε ελάχιστη ενέργεια για να έχουμε τη λιγότερη δυνατή ανάγκη για επαναφόρτιση της μπαταρίας. Διαφορετικά, εάν η ηλιακή κυψέλη δεν λάβει ηλιοφάνεια για λίγο, δεν θα μπορούσε να φορτίσει την μπαταρία που θα αποφορτιζόταν και το σύστημά μας θα απενεργοποιήθηκε.

Βήμα 4: Σχεδιάστε PCB

Ας ξεκινήσουμε το τμήμα PCB!

Είχαμε πολλά προβλήματα για ένα βήμα που δεν πιστεύαμε ότι θα μας αφαιρούσε τόσο πολύ χρόνο. Πρώτο σφάλμα: δεν έχω αποθηκεύσει το PCB σε πολλά σημεία. Πράγματι, το πρώτο PCB που διαπιστώθηκε διαγράφηκε όταν το USB είχε κάποια προβλήματα. Τώρα όλα τα αρχεία μέσα στο USB δεν είναι προσβάσιμα. Ξαφνικά, ήταν απαραίτητο να βρούμε την απαραίτητη ενέργεια για αυτό το παζλ για την εκβιομηχάνιση του έργου μας. Μικρή λεπτομέρεια που παραμένει σημαντική, είναι απαραίτητο οι συνδέσεις να είναι όλες στην κάτω πλευρά του PCB και να δημιουργηθεί ένα σχέδιο μάζας. Μόλις βρεθεί το θάρρος, μπορούμε να ξανακάνουμε το ηλεκτρονικό σχήμα στο ALTIUM όπως μπορείτε να δείτε παρακάτω:

Βήμα 5:

Περιέχει τους αισθητήρες, την κάρτα Nucleo, τη μονάδα Sigfox και την οθόνη LCD.

Περνάμε στο κομμάτι του PCB, χάνουμε τόσο πολύ χρόνο σε αυτό, αλλά στο τέλος το πετύχαμε. Μόλις τυπωθεί το δοκιμάζουμε … και εδώ είναι το δράμα. Η μισή κάρτα NUCLEO αντιστρέφεται. Μπορούμε επίσης να δούμε το παραπάνω διάγραμμα. Το αριστερό NUCLEO διακλαδίζεται από 1 έως 15 ξεκινώντας από την κορυφή, ενώ ο κλάδος του δεξιού 15 έως 1 επίσης από την κορυφή. Αυτό που κάνει τίποτα να μην λειτουργεί. Wasταν απαραίτητο να ανακτήσει το μυαλό του, να επαναλάβει για 3η φορά το έκτακτο PCB δίνοντας προσοχή σε όλες τις συνδέσεις. Hallelujah το PCB έχει δημιουργηθεί, μπορούμε να το δούμε στην παρακάτω εικόνα:

Βήμα 6:

Όλα ήταν τέλεια, οι συγκολλήσεις που έκανε ο κ. SamSmile ήταν ασύγκριτης ομορφιάς. Πάρα πολύ καλό για να είναι αληθινό? Πράγματι, ένα και μοναδικό πρόβλημα:

Βήμα 7:

Κάντε μεγέθυνση λίγο πιο κοντά:

Βήμα 8:

Το βλέπουμε στο χάρτη στα δεξιά στον οποίο βασίζεται το PCB σε σύνδεση SDA στο D7 και SCL στο D8 (ακριβώς αυτό που χρειαζόμαστε). Ωστόσο, όταν δοκιμάσαμε με τα εξαρτήματα, δεν καταλάβαμε την ασυνέπεια των πληροφοριών που λάβαμε και ξαφνικά, όταν ξανακοιτάξαμε την τεκμηρίωση για τη δεύτερη τεκμηρίωση, παρατηρούμε ότι δεν υπάρχει ειδικότητα στα D7 και D8.

Ως αποτέλεσμα, η αρτοποιία μας λειτουργεί πολύ καλά πριν προσαρμόσουμε τις συνδέσεις στο PCB για εύκολη δρομολόγηση. Αλλά μόλις δεν τροποποιηθεί το PCB, λαμβάνουμε τις πληροφορίες παρά όλους τους αισθητήρες εκτός από τον αισθητήρα φωτός σε αυτήν την έκδοση.

Βήμα 9: Σχεδιάστε 3D BOX

Ας ξεκινήσουμε το τρισδιάστατο κομμάτι του σχεδιασμού!

Εδώ εξηγούμε το τρισδιάστατο τμήμα σχεδίασης του κουτιού για να καλωσορίσουμε το πλήρες σύστημά μας. Πήρε πολύ χρόνο και θα καταλάβετε γιατί. Συνοψίζοντας: Πρέπει να μπορούμε να περιέχουμε στο κουτί μας το PCB και όλα τα συναφή συστατικά του. Δηλαδή, σκεφτείτε την οθόνη LCD αλλά και όλους τους αισθητήρες παρέχοντας χώρο για καθένα από αυτά, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν και να είναι αποτελεσματικά στις μετρήσεις τους. Επιπλέον, απαιτεί επίσης τροφοδοσία με την κάρτα LIPO που είναι συνδεδεμένη με μπαταρία και φωτοβολταϊκό πάνελ που καθιστά το σύστημά μας αυτόνομο. Φανταζόμαστε ένα πρώτο κουτί που θα περιέχει το PCB, όλους τους αισθητήρες, την οθόνη και την κάρτα LIPO που είναι συνδεδεμένες με την μπαταρία. Είναι προφανώς απαραίτητο να προβλεφθεί ένα συγκεκριμένο μέρος για την οθόνη LCD, τον αισθητήρα φωτός (εάν είναι κρυμμένος ή στο πλάι δεν θα λάβει το πραγματικό φως), για τον αισθητήρα θερμοκρασίας, για το DHT22 είναι απαραίτητο να μπορεί να μετρήσει η τιμή κοντά στο φυτό και χωρίς να ξεχνάμε τον αισθητήρα υγρασίας του άλσους που πρέπει να έχει επαφή με την άμεση γη. Δεν ξεχνάμε την τρύπα για να συνδέσετε την κεραία με τη μονάδα sigfox και μια άλλη τρύπα για να περάσετε τον γιο των φωτοβολταϊκών πάνελ στο χάρτη LIPO. Εδώ είναι το κύριο πλαίσιο:

Βήμα 10:

Χρειαζόμαστε ένα μέρος για να χωρέσει το φωτοβολταϊκό πάνελ και να συνδέσει τον πίνακα στον πίνακα LIPO.

Ιδού το αποτέλεσμα:

Βήμα 11:

Πρέπει να είμαστε σε θέση να κλείσουμε αυτό το υπέροχο κουτί!

Εδώ είναι το προσαρμοσμένο καπάκι:

Βήμα 12:

Όπως μπορούμε να δούμε, αυτό είναι ένα καπάκι που έχει δόντια που μπαίνουν μέσα στο κύριο κουτί για καλύτερη σταθερότητα.

Εδώ είναι όταν το προσθέτουμε στο υπέροχο κουτί μας:

Βήμα 13:

Για την απόκτηση αντίστασης προστίθεται μια συρόμενη πόρτα η οποία εισάγεται στο κουτί αλλά και στο καπάκι που συγκρατεί τα δύο μέρη με αυστηρό τρόπο και παρέχει αξιοπιστία και ασφάλεια των εξαρτημάτων στο εσωτερικό.

Εδώ είναι η πρώτη έκδοση συρόμενης πόρτας:

Βήμα 14:

Για να προχωρήσουμε ακόμη περισσότερο, σκεφτήκαμε να ενσωματώσουμε τη φωτοβολταϊκή μονάδα στο κύριο κουτί, έτσι ώστε να βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με τον αισθητήρα φωτός και τη στρατηγική του θέση και να νιώθουμε ότι το αυτόνομο σύστημα είναι κάτι «United».

Ακολουθεί η δεύτερη έκδοση της συρόμενης πόρτας με δυνατότητα περικοπής της φωτοβολταϊκής μονάδας που παρουσιάστηκε προηγουμένως:

Βήμα 15:

Εδώ είναι όταν το προσθέτουμε στο υπέροχο κουτί μας που έχει ήδη το υπέροχο καπάκι του:

Βήμα 16:

Είσαι λίγο χαμένος; Ας σας δείξουμε ποια είναι η τελική κατάσταση αυτού του μαγικού κουτιού!

Βήμα 17:

(Ζημιά που δεν μπορούσαμε να το εκτυπώσουμε προς το παρόν χάρη στον τρισδιάστατο εκτυπωτή επειδή μου ζητήθηκε στιβαρότητα, κάτι που έκανα, αλλά πρέπει να πιστεύω ότι έχω λίγο πάρα πολύ, στην πραγματικότητα το πάχος είναι μεγαλύτερο από 4mm, οπότε δεν μπόρεσε να το εκτυπώσει γιατί χρειάστηκε πολύ υλικό, πολύ λυπηρό)… Αλλά δεν είναι αργά για εκτύπωση, τουλάχιστον για ευχαρίστηση = D

Τόσο όμορφο:

Βήμα 18:

Σας ευχαριστώ.