Drivhusprojektet (RAS): Overvåg elementerne til at reagere på vores plantage: 18 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Dette projekt foreslår at overvåge lufttemperaturen, lysstyrken og fugtigheden samt lundens temperatur og fugtighed. Det foreslår også at netværke disse foranstaltninger, der er så læsbare på webstedet Actoborad.com

For at gøre det forbinder vi 4 sensorer til Nucleo mikrokontroller L432KC:

- en lysstyrkesensor TLS2561 fra Adafruit;

- en fugtigheds- og temperatursensor DHT22 fra Gotronic;

- en tempearture sonde DS1820;

- en fugtighedsføler Grove - Fugtføler fra Seeed Studio

Foranstaltninger udføres hvert 10. minut og er forbundet via netværk via en Breakout TD1208 af Sigfox. Som sagt højere kan denne læses på webstedet Actoboard.com På denne mikrokontroller er også tilsluttet en OLED -skærm 128x64 skærm, som permanent viser de sidste foretagne foranstaltninger. Endelig er systemet elektrisk selvforsynende takket være en 8 x 20 cm fotovoltaisk celle og et 1,5 Ah batteri. De er forbundet til Nulceo med en LiPo Rider Pro af Seeed Studio. Systemet sættes i en 3D -trykt æske.

Som du kan se i synoptikken.

Koden kompileret i mikrokontrolleren via os.mbed.com hedder 'main.cpp'. De brugte biblioteker er tilgængelige i det efterfølgende link, hvad er vores projekt mbed:

Trin 1: Netværk

En vigtig del af dette projekt var at måle netværk og gøre dem let tilgængelige. Hvert 10. minut måler sensorer forskellige parametre, og et sigfox TD1208 -modul bruges til at transmittere sine målinger. Resultaterne er tilgængelige på Actoboard -webstedet:

Efter at have oprettet en bluemix-konto kan vi bruge programmet Node-red til at vise vores resultater grafisk.

Programmering på Node-red til at gendanne oplysninger fra Actoboard

Offentligt link for at se resultater i realtid:

Trin 2: Komponenter

Til dette projekt er her en liste over de anvendte hovedkomponenter:

Mikrocontroller: Nucleo STM32L432KC

Display: LCD -skærm

Sigfox: Sigfox -modul

Om sensorerne:

- Luftsensor: DHT22 (temperatur og fugtighed)

- Gulvfølere: Grove temperatur og Grove fugt

- Lysstyrkesensor: Lyssensor

Strømforsyning:

- LIPO (alimentation adaptor Card)

- Batteri

- Fotovoltaisk panel

Trin 3: Forbrug

Et af de vigtigste punkter i vores projekt er, at systemet skal være autonomt i energi. Til dette bruger vi et batteri og en solcelle. Batteriet kan levere en strøm på 1050 mA på 1 time med en spænding på 3,7 V: 3, 885Wh. Solcellen bruges til at genoplade batteriet, den leverer en spænding på 5,5 V under 360 mA en effekt lig med 2 W.

Teoretisk forbrug af vores system: - Temperatursensor DHT22: ved max 1,5 mA og i hvile 0,05 mA - Grove temperatursensor: max 1,5 mA - Lyssensor: 0,5 mA - Nucleo Cart: + 100 mA - LCD display: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: sender 24 mA (i dette projekt modtages der intet med dette modul) og i hvile 1,5 μA

I hvile er forbruget ubetydeligt i forhold til batteriets effekt. Når systemet går i dvale (hvert 10. minut), foretager alle sensorerne målinger, skærmen viser resultatet, og sigfox -modulet sender disse resultater. Det anses for, at alle komponenter forbruger maksimalt på dette tidspunkt: vi bruger cirka 158 mA hvert 10. minut, så 6 * 158 = 948 mA på 1 time. Batteriet kan holde lidt over en time, før det aflades helt.

Målet er at bruge et minimum af energi for at have det mindst mulige behov for at genoplade batteriet. Ellers, hvis solcellen ikke modtager solskin i et stykke tid, kunne den ikke oplade det batteri, der ville aflades, og vores system ville slukke.

Trin 4: Design PCB

Lad os starte PCB -delen!

Vi havde mange problemer med et trin, som vi ikke troede, vi ville tage os så lang tid. Første fejl: ikke at have gemt printkortet flere steder. Faktisk blev den første PCB realiseret slettet, da USB havde nogle problemer. Nu er alle filer inde i USB'en ikke tilgængelige. Pludselig var det nødvendigt at finde den nødvendige energi til dette puslespil til industrialiseringen af vores projekt. Små detaljer, der stadig er vigtige, det er nødvendigt, at forbindelserne alle er på undersiden af printkortet, og at man opstiller en masseplan. Når modet er fundet, kan vi igen gøre det elektroniske skema på ALTIUM, som du kan se nedenfor:

Trin 5:

Den indeholder sensorerne, Nucleo -kortet, Sigfox -modulet og LCD -skærmen.

Vi skifter til printkortets del, vi mister så meget tid på det, men til sidst lykkedes det. Når det er trykt, tester vi det … og her er dramaet. Det halve NUCLEO -kort er omvendt. Vi kan også se på diagrammet ovenfor. Den venstre NUCLEO gren fra 1 til 15 startende fra toppen, mens grenen af den højre 15 til 1 også fra toppen. Hvad der ikke får noget til at fungere. Det var nødvendigt at genvinde hans sind, for tredje gang at gentage nød -PCB med opmærksomhed på alle forbindelserne. Hallelujah PCB er oprettet, vi kan se det på billedet herunder:

Trin 6:

Alt var perfekt, svejsningerne fra hr. SamSmile var af enestående skønhed. For godt til at være sandt? Faktisk et eneste problem:

Trin 7:

Zoom det lidt nærmere ind:

Trin 8:

Vi ser det på kortet til højre, som printkortet er baseret på en SDA -forbindelse på D7 og en SCL på D8 (præcis hvad vi har brug for). Men da vi testede med komponenterne, forstod vi ikke inkonsekvensen af de modtagne oplysninger, og pludselig da vi kiggede igen på dokumentationen på den anden dokumentation, bemærkede vi, at der ikke er nogen specificitet på D7 og D8.

Som følge heraf fungerer vores brødfremstilling meget godt, før du tilpasser forbindelserne på printkortet til nem routing. Men når PCB ikke er ændret, får vi informationen på trods af alle sensorerne undtagen lyssensoren i denne version.

Trin 9: Design 3D BOX

Lad os starte 3D -designdelen!

Her forklarer vi 3D -designdelen af kassen for at byde vores komplette system velkommen. Hun tog meget tid, og du vil forstå hvorfor. For at opsummere: Vi skal kunne indeholde printkortet og alle dets tilhørende komponenter i vores æske. Det vil sige, tænk på LCD -skærmen, men også alle sensorer ved at give plads til hver af dem, så de kan være brugbare og effektive i deres målinger. Derudover kræver det også strømforsyningen med sit LIPO -kort, der er tilsluttet et batteri og et fotovoltaisk panel, der gør vores system autonomt. Vi forestiller os en første boks, der indeholder PCB, alle sensorer, skærmen og LIPO -kortet, der er sluttet til batteriet. Det er naturligvis nødvendigt at forudse et bestemt sted for LCD -skærmen, lyssensoren (hvis den er skjult eller på siden vil den ikke modtage det rigtige lys), for temperatursensoren, for DHT22 er det nødvendigt, at den kan måle værdien tæt på anlægget og uden at glemme lundens fugtføler, som skal have kontakt med den direkte jord. Vi glemmer ikke hullet for at forbinde antennen til modulet sigfox og et andet hul for at føre sønnen til solcellepanelerne til kortet LIPO. Her er hovedboksen:

Trin 10:

Vi har brug for en del til at rumme solcellepanelet og tilslutte panelet til LIPO -kortet.

Her er resultatet:

Trin 11:

Vi skal kunne lukke denne vidunderlige æske!

Her er det tilpassede låg:

Trin 12:

Som vi kan se, er dette et låg, der har tænder, der kommer inde i hovedboksen for bedre stabilitet.

Her er, når vi tilføjer det til vores vidunderlige æske:

Trin 13:

For at opnå modstand tilføjes en skydedør, der indføres i æsken, men også i låget, der holder de to dele på en streng måde og giver pålidelighed og sikkerhed af komponenter indeni.

Her er den første version af skydedør:

Trin 14:

For at gå endnu længere, tænkte vi på at inkorporere det fotovoltaiske modul i hovedboksen, så det er på samme niveau som lyssensoren og dens strategiske position og for at føle, at det autonome system er noget af 'United'.

Her er den anden version af skydedøren med mulighed for at klippe det fotovoltaiske modul, der tidligere blev præsenteret:

Trin 15:

Her er, når vi tilføjer det til vores vidunderlige æske, der allerede har sit fantastiske låg:

Trin 16:

Er du lidt fortabt? Lad os vise dig, hvad der er den endelige tilstand af denne magiske kasse!

Trin 17:

(Skade, at vi ikke kunne udskrive det nu takket være 3D -printeren, fordi jeg blev bedt om robusthed, noget jeg gjorde, men jeg må tro, at jeg har lidt for meget, faktisk fordi tykkelsen er større end 4 mm, så jeg var ikke i stand til at udskrive det, fordi det ville tage for meget materiale, for trist) … Men det er ikke for sent at udskrive det, i hvert fald hvis det var for fornøjelse = D

Så smuk:

Trin 18:

Tak skal du have.