Løs forureningsløsning - Artemis: 14 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Lysforurening er noget, der påvirker os alle rundt om i verden. Lige siden lyspæren blev opfundet, er lys blevet meget mere populært og er specifikt blevet brugt i storbyer som New York City og Chicago. Alt dette lys kan påvirke så mange forskellige typer dyr; for eksempel fejler babyskildpadder, der skal finde vej til havet ved hjælp af månen til vejledning, en farlig gadebelysning for en måne og går mod motorvejen. Lys påvirker også fuglernes vandring og deres parringstider. Oven på alle de dyr, lysforurening påvirker, påvirker det også os. Når vi går udenfor om natten og ser disse blændende blå lys, bliver vores sind udløst til at tro, at det er dagtimerne. Derfor producerer vores hjerne ikke melatonin; det kemikalie, der er nødvendigt for at vi skal sove. Da dette kemikalie ikke produceres så meget, bliver vores søvnplan skabt, hvilket forårsager en lang række andre problemer.

Men med vores Light Pollution Solution, Artemis, gør vi det let at skabe en bedre morgen i form af lysforurening. Vores lys har en varm farvetemperatur for ikke at udsende blåt lys for at få os til at tro, at vi skal være vågne til langt ud på natten. Ved hjælp af Arduino Uno, flere forskellige sensorer og Snap -kredsløb tænder eller slukker vores lys baseret på aktiviteten i området, mørket og mere. Med vores løsning vil der blive udsendt mindre lys til atmosfæren, så vi sammen med alle dyr kan nyde nattehimmelens skønhed, der hjælper med at holde vores miljø lykkeligt.

Trin 1: Saml dine materialer

Det første trin i at lave Artemis er at samle materialer.

Som det ses på det første billede ovenfor, er her en liste over de fysiske materialer, du skal bruge:

• Super Starter Kit Uno R3 Project - dette vil have din mikrokontroller, brødbræt og alle de sensorer, du skal bruge, i det, så du kan bruge disse til at kode dit lys. Specielt skal du bruge:

  • Et USB-Arduino-kabel (og en adapter, hvis du ikke har en USB-port i din bærbare computer)
  • Mand-han-ledninger
  • Mand-hun ledninger
  • Ekstra lange ledninger (kan skæres om nødvendigt)
  • Jumperkabler (for at forbinde Snap Circuits -fotoresistoren til brødbrættet)
  • Et micro SD -kort og en læser
  • En OLED -skærm
  • En Arduino Uno mikrokontroller
  • En PIR sensor
  • En DHT -sensor (fugtighed/temperatur)
  • 220k Om modstande
  • Et brødbræt
  • RGB -lysdioder (4x) eller almindelige lysdioder (4x)
  • En fotoresistor
• Et klassisk Snap Circuits -sæt (som vist i manualen ovenfor). Specielt skal du bruge en Snap Circuits fotoresistor.
• Saks
• Træpinde
• En Exacto-kniv
• En wire stripper
• En skruetrækker
• Sort skumkerne
• Byggepapir
• Som vist på det andet billede skal du bruge Arduino Genuino -applikationen på din stationære/bærbare computer til at kode sensorerne.
• Som vist på det tredje billede, skal du bruge nogle venner til at gøre dette med!

Trin 2: PIR / fotomodstand - Kode

Den første kode, du opretter, er for PIR (bevægelsessensoren) og fotoresistoren. Ved at kombinere disse to sensorer til en kode kan vi få lyset til at reagere på både mørkets niveau og aktiviteten (eller mangel på det) i området. Her er hvad hver hovedfunktion i koden gør:

setup (): denne funktion aktiverer den serielle skærm og etablerer LED -stiften som en udgang og PIR -stiften som en indgang

loop (): denne funktion kører funktionen photo_value () og checkPIRStatus ()

NBhere (): denne funktion skriver i lysdioderne som slukket, hvis bevægelsessensoren ikke er tændt

SBhere (): denne funktion skriver LED'erne som tændt, så de vises tydeligt, hvis bevægelsessensoren er tændt

checkPIRStatus (): denne funktion henter data fra sensoren og kontrollerer derefter, om den rapporterede værdi er højere end 451. HVIS den er, og sensoren er slukket, tændes den, og SBhere () kører. Men hvis det rapporterede tal er lavt, og sensoren er tændt, slukkes sensoren, og NBhere () kører.

photo_value (): denne funktion kontrollerer, om tallet er højt, medium eller lavt og ændrer lysets intensitet i overensstemmelse hermed.

Trin 3: PIR / fotomodstand - elektrisk skema

Når din kode er blevet samlet korrekt, skal du tilslutte dit brødbræt på samme måde som i Fritzing -diagrammet ovenfor. Når du er færdig, skal du sørge for, at alt er sat korrekt i, og at intet er på sin plads. Ud over de 4 almindelige lysdioder eller RGB -lysdioder skal du bruge:

• En PIR sensor
• En fotoresistor
• Tre han-hun ledninger
• Mand-han-ledninger
• 4 220k Om modstande

Når din kode er uploadet til tavlen, skal du vinke din hånd over PIR -sensoren. Lysene skal tænde og lyse, og hvis du åbner din serielle skærm, skal den læse "Bevægelse registreret!". Når du tager din hånd væk fra PIR, skal den serielle skærm læse "Bevægelse afsluttet!", Og LED'en (eller RGB -LED som vist i fritzingsdiagrammet) skal dæmpe og slukke:).

Hvad angår fotoresistoren, skal LED'en lyse og/eller tænde, hvis du dækker den, og når du løfter din hånd, skal LED'en dæmpes. Hvis du tænder alle lysene i dit område, skal LED'en være tæt på at slukke.

Trin 4: OLED / DHT - kode

Når du er færdig med PIR/fotoresistorsegmentet i koden, er du klar til at gå videre til OLED/DHT -koden! Kører den korrekt, skal denne kode optage luftfugtigheds-/temperaturdata fra det omgivende miljø, og efter at have vist disse oplysninger på den serielle skærm, skal den vise disse oplysninger samt status for andre sensorer på OLED -skærmen.

Her er hvad hver funktion i koden gør:

setup (): denne funktion aktiverer den serielle skærm og initialiserer bibliotekerne

loop (): denne funktion skaber variabler for temp/luftfugtighed og viser derefter oplysningerne for fugtighed/temp på OLED -skærmen og den serielle monitor

Her er de specifikke biblioteker, du skal downloade for at køre denne kode:

U8g2 bibliotek

Sidenote: koden ovenfor er både for DHT/OLED og for SD -kortet, og de anførte funktioner er dem, der udelukkende styrer DHT/OLED -sensorerne.

Trin 5: OLED / DHT - Elektrisk skema

Når din kode er blevet samlet korrekt, skal du tilslutte dit brødbræt på samme måde som i Fritzing -diagrammet ovenfor. Når du er færdig, skal du sørge for, at alt er sat korrekt i, og at intet er på sin plads. Ud over de 4 almindelige lysdioder eller RGB -lysdioder skal du bruge:

• En OLED -skærm
• En DHT -sensor
• Mand-han-ledninger
• 4 220k Om modstande

Efter at koden er uploadet til tavlen, skal luftfugtigheds-/temp -oplysninger vises på den serielle skærm, og efter at OLED -skærmen viser sin Adafruit -skærm, skal fugtighedstemperaturdataene vises øverst med status for hver af sensorerne siger 'ON' eller 'OFF' under den:).

Trin 6: Indsaml data fra OLED

Ved at bruge den serielle monitor kunne vi konvertere dataene om fugtighed/temperatur til en graf. Når din kode fungerer korrekt, og du ser korrekte luftfugtigheds-/tempoplysninger på den serielle skærm, skal du klikke på 'Værktøjer' og derefter 'Seriel plotter'. Når du trykker på det, skal du få en graf over dataene. For at indsamle data skal du vedhæfte DHT -sensoren til brødbrættet, køre den sidste kode og derefter indstille DHT -sensoren nær dit vindue eller udenfor fra solnedgang til solopgang for at få dataene.

I grafen til højre for Celsius temperatur vs. tid falder temperaturen gradvist, når solen går ned. Disse data blev indsamlet under solnedgang fra 19.00 til 22.00. Natten giver ofte lavere temperaturer sammenlignet med dagen, fordi solen ikke længere direkte varmer området. Disse målinger blev indsamlet ved hjælp af en DHT -sensor, som indsamler både temperatur- og fugtighedsdata.

Grafen til venstre er en måling af procentdelen af luftfugtighed i luften vs. tid. Dataene blev indsamlet fra 19:00 til 22:00 ved hjælp af DHT -sensoren. Efterhånden som tiden gik, begyndte luftfugtigheden at stige, hvilket muligvis kunne indikere nedbør i den nærmeste fremtid. Nedbør er en vigtig faktor, der skal tages i betragtning ved design af lysarmaturer, fordi vejrhændelser som regn, sne og tåge kan reducere synligheden og påvirke lysspredning.

Trin 7: SD -kort - kode

Nu hvor du med succes har kodet OLED/DHT -segmentet og PIR/fotoresistorsegmentet, er du klar til det sidste segment: SD -kortkoden. Virker korrekt, er formålet med denne kode at få SD -kortet til at læse fotoresistordataene og vise eventuelle belysningstendenser i løbet af dagen.

Her er hvad hver funktion i koden gør:

setup (): denne funktion aktiverer den serielle skærm og logger alle data på den serielle skærm

loop (): denne funktion fastlægger timeren

writeHeader (): denne funktion udskriver overskrifterne til dataene i SD -kortfilen

logData (): denne funktion logger tid, fugtighed og temperatur i SD -kortfilen

Yderligere biblioteker skal du bruge:

• SD. FAT -bibliotek
• Enkelt DHT -bibliotek

Trin 8: SD -kort - elektrisk skema

Når din kode er blevet samlet korrekt, skal du tilslutte dit brødbræt på samme måde som i Fritzing -diagrammet ovenfor. Når du er færdig, skal du sørge for, at alt er sat korrekt i, og at intet er på sin plads. Du får brug for:

• En SD -kortlæser
• En fotoresistor
• Mand-han-ledninger
• 1 220k Om modstand

Når koden er uploadet, skal du lade fotoresistoren stå ved dit vindue eller tage den med ud i din gård. Lad det ligge der solnedgang gennem solopgang, og når du kommer tilbage, skal du tage micro SD -kortet ud. Brug derefter en SD -kortlæser til at læse din bærbare computer i oplysningerne og oprette en graf med den!

Trin 9: Indsamling af data fra SD -kortet

Ovenstående er et billede af de data, vi indsamlede fra fotoresistorværdierne fra SD -kortet. Formålet med at indsamle disse data er at se belysningstendenser hele natten, så vi kan se, om der er en meget påtrængende kilde til kunstigt lys, der forstyrrer livet for alle dyr på jorden.

For at indsamle data skal du slutte fotoresistoren til dit brødbræt ved hjælp af Fritzing -diagrammet, og køre den sidste kode, der er i zip -filen i slutningen af Instructable. Slut dit micro SD -kort til læseren, og indstil fotoresistoren ved dit vindue eller udenfor fra solnedgang til solopgang for at indsamle dine data.

Disse data blev indsamlet af en fotoresistor, som måler lysintensitet. Dataene blev indsamlet fra 12:00 til 06:45 og inkluderer solopgangen. Da solen stod op, steg lysets intensitet, hvilket fik værdierne opnået af fotoresistoren til at stige. Disse data kan bruges til at bestemme, hvornår kunstig belysning er nødvendig, fordi fotoresistoren bestemmer intensiteten af naturligt lys i omgivelserne og kan fortælle, hvornår det er lyst nok til at skabe et synligt landskab uden kunstigt lys.

Trin 10: Kombination af hele koden

Når du er færdig med at kode de tre separate komponenter i koden, er det tid til at sætte dem alle sammen! Når du tager de tre komponenter i din kode, skal du sørge for, at intet er det samme mellem alle programmerne, og derefter sætte dem i et andet program. Derefter skal du sørge for, at alt er tilsluttet dit brødbræt, som det er i Fritzing -diagrammet, og kør programmet! For os var der et par gange, hvor koden ikke virkede, da vi kombinerede alle komponenterne, så tag et kig på fejlfindingsdelen af denne Instructable, hvis ting ikke ser ud til at fungere i starten.

Trin 11: Forslag/fejlfinding

Nedenfor er nogle forslag til problemer, du måtte have, mens du arbejder med din kode. Vi ved af erfaring, at kode nogle gange kan være meget irriterende og stressende, så forhåbentlig hjælper disse tips dig med at replikere vores * lysforureningsløsning *:).

Generel:

• Sørg for, at alle dine ledninger er forbundet til de rigtige stifter, som bliver fortalt dig i programmet, når du definerer variabler.
• Sørg for, at alle dine ledninger er tilsluttet korrekt (for eksempel skal din LEDs negative side og positive side måske skiftes)
• Sørg for, at du ikke har RGB'er i dit brødbræt, når du koder for LED'er og omvendt

Hvis programmøren ikke reagerer:

• Genstart Arduino og din mikrokontroller
• Tag stikket ud og tilslut din USB igen
• Kontroller, at din port er Arduino Uno (gå til 'Værktøjer' og derefter 'Port')
• Åbn en ny, tom fil, og prøv at køre den og derefter køre din originale kode

Kan du ikke finde en løsning her?

Prøv at gå til https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 (det officielle Arduino Fejlfindingssted) og se efter dit problem.

Trin 12: Design af modellen

Brug diagrammerne i zip -filen til at designe og 3D -udskrive lysene (en 3D -printer er dog ikke nødvendig). For at begynde at designe modellen skal du skære et stykke skumkerne eller plakat med måler omkring 56 cm x 37 cm. For at gøre ledningerne lettere, skal du hæve brættet ved varmt at lime træblokke til hjørnerne. Opret din vej og græs ved at lime strimler af sort byggepapir på brættet og klippe huller ud, hvor lamperne skal være. Placer dem ligeligt fra hinanden ved at dele bordets længde i 4 og skære mellemrum ud i bunden. bestem også placeringen af dine sensorer (fotoresistor og PIR) og OLED -skærmen, så du kan skære dele af basen ud for at føre ledningerne igennem til arduinoen. Når alle hullerne er skåret, skal du begynde at føre ledningerne igennem, så de passerer under modellen og fastgøres til arduinoen. Når alt er færdigt, limes sensorerne og lysene på plads!

Trin 13: Test alt sammen

Nu, da design, elektriske og kodningskomponenter alle er færdige, er det tid til at teste dit arbejde! Fortsæt og upload dit program til tavlen, og hvis det virker, tillykke !! Hvis ikke, skal du gå tilbage til fejlfindingsdelen af denne instruktion for at se, om du kan finde ud af problemet.

Lette forureningsløsninger som Artemis er afgørende for at bringe nattehimlen tilbage til alle. I århundreder er mennesker blevet bange for nattehimlen og har opfattet lyset som en frelser, selvom mange dyr lider af lysets overflod nær deres naturlige levesteder. Ved at bruge denne Light Pollution Solution kan vi tage et skridt mod at få et bedre miljø, så vi og alle de andre dyr på Jorden ikke bliver forstyrret af deres naturlige skemaer, så vi alle kan leve lykkelige og sunde!

Trin 14: Anerkendelser

Mange tak fordi du læste vores Instructable!:) Dette projekt kunne ikke have været muligt uden følgende grupper, så her er nogle mennesker, vi gerne vil takke:

• Jesus Garcia (vores instruktør ved Adler ASW -programmet) for at lære os, hvordan vi bruger disse sensorer og hjælper os med fejlfinding!
• Ken, Geza, Chris, Kelly og resten af Adler Teen Programs -teamet for at hjælpe os med dette projekt
• Gæstetalere LaShelle Spencer, Carlos Roa og Li-Wei Hung for at holde fascinerende foredrag, som inspirerede os til at blive ved med at være kreative med vores projekter
• Snap kredsløb til at sende os et meget interessant kit, der hjalp os med at lære mere om kredsløb og hjalp os med vores afsluttende projekt
• Adler -donorerne for at se vores sidste præsentation og give os feedback:)

Ovenfor er også en zip -fil med alle de fritzende diagrammer, modeller, biblioteker og kode, vi brugte til at lave denne Light Pollution Solution. Vi opfordrer dig til at downloade dette, hvis du vil lave dette derhjemme!

Download hele vores lager til denne Light Pollution Solution her!