IlluMOONation - intelligens világítási modell: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Felnéztél már az éjszakai égboltra, és nem láttál csillagokat?

Több millió gyermek szerte a világon soha nem fogja megtapasztalni a Tejutat, ahol él, az éjszakai mesterséges fény fokozott és elterjedt használata miatt, amely nemcsak rontja a világegyetemről alkotott képünket, hanem hátrányosan befolyásolja környezetünket, biztonságunkat, energiafogyasztásunkat és egészségünket..

Három milliárd évig az élet a Földön a világos és sötét ritmusban létezett, amelyet kizárólag a Nap, a Hold és a csillagok megvilágítása hozott létre. Most a mesterséges fények legyőzik a sötétséget, és városaink éjszaka ragyognak, megzavarják a természetes nappal-éjszaka mintát, és megváltoztatják környezetünk kényes egyensúlyát. Az egyik faj, amelyet különösen káros ez a jelenség, a tengeri teknősök.

Amikor tengeri teknősök születnek, a Holdra tekintenek, mint fényforrásra, amely a biztonság kedvéért az óceánhoz vezeti őket. De manapság a strandok utcai lámpái annyira világossá váltak, hogy a teknősbébik gyakran követik őket az utcára, meghalva vagy a kiszáradástól, a ragadozóktól, vagy elgázolják őket az úton lévő járművek. Más éjszakai állatokat is károsítanak ezek a vakító fények, bár nem olyan mértékben, mint a teknősök. Ezeknek a hűvös tónusú fényeknek az éjszakai fokozott használata miatt eltévedhetnek a normál cirkadián ritmusuktól, és ellensúlyozhatják biológiai funkciójukat, néha akár a halál mértékéig.

Az emberek számára a kék fény befolyásolja a melatonin szintünket, ami kevesebb alváshoz és rengeteg egyéb problémához vezet. A kutatások azt sugallják, hogy az éjszakai mesterséges fény növelheti az elhízás, a depresszió, az alvászavarok, a cukorbetegség, az emlőrák és mások kockázatát.

Ha eddig olvastad, akkor talán azt kérdezed, miben segíthetünk? Nos, egyszerűen ki kell kapcsolni a lámpákat, amikor nincs rájuk szükség, és a lámpák színét vörösre és sárgára változtatni. Szükségünk van azonban egy olyan rendszerre, amelyet a világ minden városában végre lehet hajtani, hogy valóban hatást gyakoroljunk, és megfordítsuk azt a pusztító kárt, amelyet a fényszennyezés a Földünkre hozott.

Mi itt, a SEAside Lighting Co. -nál tökéletes megoldást találtunk. Bemutatjuk Önnek: illuMOONation -saját intelligens világítási rendszerünk, amely környezetbarát utcai lámpákból áll, alapvető érzékelőkkel és LED -ekkel. Az illuMOONation nem csak tárgyaktivált és környezetvezérelt, hanem valami, amit otthon is készíthet! Érdekel? Nos, olvasson tovább, hogy megtudja, hogyan készítheti el saját verzióját ebből az intelligens világítási modellből… és talán egyszer egy teljes körű valósággá teszi!

Főbb jellemzők:

• Mozgó fények - Az ultrahangos érzékelő érzékeli, hol található egy tárgy, és bekapcsolja a megfelelő fényt, míg a többi ki van kapcsolva
• Egyoldalú-az óceán oldalán és a strandtól távol, így az éjszaka partra érkező állatokat nem zavarja a vakító fény, miközben továbbra is teljes utcai lefedettséget biztosít a járműveknek és a gyalogosoknak
• Vörös tónusú fények - Az éjszakai állatok fokozott képességgel látnak rövidebb hullámhosszakat, így a melegebb tónusok nem hatnak rájuk annyira, és az emberek számára is jobbak a fent említett éjszakai kék fény káros hatásai miatt.
• Fényvisszaverő árnyékolás és lefelé irányuló szög - A fény az árnyékoló modul belsejében lévő fényvisszaverő anyag segítségével irányul, és lefelé van döntve, így nagyobb területet fed le anélkül, hogy növelné a fényszórást
• Világos/sötét mód - Az energiatakarékosság érdekében a nem szükséges fények és érzékelők le vannak tiltva, ha világosak
• Időjárás -érzékeny - A hőmérséklet- és páratartalom -leolvasásokat méri, és csökkenti az intenzitást, ha nagyobb a fényszórás
• Környezetbarát - Intelligens energiarendszer napelemmel az akkumulátor feltöltésére, könnyen elérhető napfény mellett, hogy csökkentse a fosszilis tüzelőanyagok légkörbe jutását
• Központi kijelző - Az OLED képernyő érzékelőértékeket és világítási rendszer üzemmódot mutat, amelyek jobban hozzáférhetők az általános felhasználók és a rendszergazdák számára
• Adatnaplózás - Az érzékelő adatait SD -kártyán tárolják, így elemezhetők a modell továbbfejlesztése és a környezethez való kalibrálás érdekében

Kellékek

Szerkezet -

• 2 db 11 x 14 hüvelykes hablap
• 2 popsicle bot
• 6 "x 6" négyzet alakú alumínium fólia
• 3 Zöld cső tisztító
• 1 tiplik (1/2 "átmérőjű)
• 3 Széles szívószál
• Homok
• Sárga, zöld, kék, barna és fekete építési papír

Elektronika -

• 3 RGB LED
• Ultrahangos érzékelő
• DHT hőmérséklet/páratartalom érzékelő
• Fotorezisztor (Snap Circuits Kit vagy Arduino Kit)
• Mini napelem
• Mini OLED kijelző
• Micro SD kártyaolvasó
• Micro SD kártya
• 2 Arduinos
• 2 DC-9 voltos tápcsatlakozó
• 2 9 voltos akkumulátor
• Kenyeretábla
• 100 kOhm ellenállás
• 6 100 Ohm ellenállás
• Dióda egyenirányító
• Arduino IDE (a kód futtatásához telepítve)
• Alligátor klip-to-male, férfi-nő és férfi-férfi vezetékek

(Kattintson ide, hogy megvásárolja az Arduino UNO kezdő készletet érzékelőkkel, vezetékekkel stb.)

Felszerelés -

• Ragasztópisztoly
• X-Acto kés
• Olló
• Ragasztó
• Folyékony ragasztó
• Ecset
• Drótvágók

1. lépés: A környezet kialakítása

1. Fogja meg a hablapokat, és forró ragasztóval illessze össze őket úgy, hogy a hosszabb oldalak egymáshoz simuljanak, hogy nagyobb alapot hozzon létre modellje számára.
2. Tépje félbe a popsicle botokat, és forró ragasztóval egyenlő távolságra és merőlegesen merítse a 2 tábla találkozásának vonalát. Ez az ízület megerősítésére szolgál.
3. Jelölje be a tipliket 4 darab 2 hüvelykes darabra, és vágja le őket az X-Acto késsel.
4. Készítsen lyukakat a tábla 4 sarkában, a szélektől kb.
5. Fordítsa meg a táblát, és ellenőrizze, hogy vízszintes-e (olyan legyen, mint egy mini-asztal). Vágjon ki építőpapír -darabokat az út, a fű, a járda és az elválasztó kialakításához.
6. Ragassza ezeket a darabokat a táblára a ragasztópálca segítségével, hogy megmutassa a világítási rendszer környezetét.
7. Az ecsettel kenje fel a folyékony ragasztót a tábla üres oldalára. Mielőtt megszáradna, adjon hozzá homokot, és egyenletesen pattintsa a ragasztóba, amíg meg nem tapad. Ezután kék papír segítségével szimulálja a vizet ezen a „strandon”.
8. Csavarja a csőtisztítókat 2 tengeri teknős alakjába, hogy ábrázolja a célkörnyezetben élő állatokat.

2. lépés: Adja hozzá a fényeket

1. Vágja félbe a szívószálakat, hogy a lámpák pólusát képezze.
2. Készítsen 3 egyenlő távolságra lévő lyukat a táblán keresztül a partszakasz és a járda között húzódó elválasztóban. Próbálja ki, hogy a szalma illeszkedik -e, ha nem, növelje őket.
3. Ragassza fel az alumínium fóliát egy azonos méretű fekete építőpapírra egy ragasztópálca segítségével. Húzza le háromszor a papírra a mellékelt sablont, és vágja ki az alakzatokat, hogy a fény árnyékolását képezze.
4. Készítsen lyukat a LED -ek árnyékolásának közepére. Kezdje kicsivel, és csak kis lépésekben növelje, amíg a LED be nem illeszkedik, de nem esik át.
5. Hajtsa be az árnyékolás 4 oldalát (a fóliával felfelé). Használjon kis szalagcsíkokat az oldalak összeillesztéséhez és 3D -s megjelenítéséhez.
6. Hajlítsa lefelé a LED -ek fényrészét, hogy azok 60 ° -os szöget képezzenek, amikor a vezetékek függőleges helyzetben vannak.
7. Csatlakoztasson 3 db férfi-női vezetéket a megfelelő vezetékekhez: fekete a földeléshez, zöld a zöld értékhez és piros a piros értékhez. A kék csap nem használható ehhez a projekthez. Fűzze át a vezetékeket a szalma világító oszlopokon.
8. Forró ragasztóval illessze az árnyékolást minden LED -re hátulról, ügyelve arra, hogy ne érjen közvetlenül az alkatrészekhez vagy a fémvezetékekhez.
9. Ragassza át a huzalokat és a szívószálak alját a tábla lyukain. Forró ragasztóval rögzítse az oszlopokat merőlegesen az alapra minden irányból.

3. lépés: Adja hozzá az érzékelőket

1. Vágjon egy rést az ultrahangos érzékelőhöz az út végén, körülbelül 0,5”távolságra a tábla szélétől. Nyomja be az érzékelőt, hogy oldalnézetből merőleges legyen az alapra, és rögzítse forró ragasztóval. Ez rendkívül fontos, így a leolvasások pontosak, és a jelek a tárgyról, nem pedig a tábláról ugrálnak vissza.
2. Az út másik oldalán lévő sarokban vágjon lyukakat az OLED és a DHT csapokhoz. Ismét forró ragasztóval rögzítse az elektromos alkatrészek veszélyeztetése nélkül.
3. Szalaggal rögzítse a fotorezisztorát a sorompóra és az első világítás előtt. Ez a fotorezisztor modul egy ajándék, amelyet Elenco, a Snap Circuits megalkotója ajándékozott a programnak.
4. Végül csatlakoztassa az érzékelőket az Arduino -hoz a kenyértábla és a mellékelt kapcsolási rajzok segítségével. Győződjön meg róla, hogy a 2 Arduino -t összekapcsolja, és csak a második Arduino -n van SD kártya áramkör, amelyet „alkalmazottnak” neveznek. A másik az összes érzékelővel együtt a „főnök”.

4. lépés: Adja hozzá a kódot

1. Mielőtt folytatná, nézze át a folyamatábrákat, hogy megértse a megadott kód elveit és annak működését a modellben.
2. Telepítse az Arduino IDE szoftvert a számítógépre. Töltse le a kódot a mellékelt Google Drive mappából. Telepítse és vegye be az SPI, a Wire és a DHT, az Adafruit_GFX és az Adafruit_SSD1306 könyvtárakat a Könyvtárkezelőből, ha a fordító ezt kéri.
3. Szükség esetén módosítsa a pin számokat az áramkörhöz. Hagyja figyelmen kívül ezt a lépést, ha ugyanazokat a csapokat használta, mint a mellékelt kapcsolási rajzok.

5. lépés: tesztelje a modellt

1. Töltse fel a megfelelő kódot minden Arduino -hoz, és csatlakozzon az akkumulátorokhoz az energiaellátás érdekében.
2. Futtassa a programot, ameddig csak szükséges az adatok gyűjtéséhez, az SD -kártya átírása automatikusan elindul.

Mellékelten csatoljuk azokat az adatokat, amelyeket modellünk beltéri tesztelésével gyűjtöttünk össze. Sajnos az időjárási körülmények és a biztonsági problémák miatt nem tudtuk tesztelni a szabadban, de még mindig bizonyítja a koncepciót és információkat a tesztkörnyezetről.

A próbaidőszak alatt a hőmérséklet és a páratartalom értékei viszonylag változatlanok maradtak, mivel a tesztkörnyezetben (egy házban) belső állapotszabályozás történt. Van néhány időszakos tüske, de ezek valószínűleg hibát jelentenek, tekintettel ritkaságukra és a korreláció hiányára. A távolság szintén nem változik a hibahatáron kívül, mert a környezetben mozgó emberek valódi autójai nem voltak. Ha azonban ez egy teljes skálájú modell lenne, akkor a távolság valószínűleg a leginkább változó tényező lenne a területen folyamatosan változó aktivitási szintek és ezen minták kiszámíthatatlanságának köszönhetően. Mivel azonban a modellt egy ablak közelében helyezték el, a fotorezisztor értékek valóban drasztikusan ingadoznak. Amikor a modellt először éjszaka elindították, az 50 alatti tartományba esett. Ahogy azonban a nap felkel, és a környezeti megvilágítás világosabbá válik, a fotorezisztor értékei ennek megfelelően emelkednek. Ezt követően a grafikon ismét leesik, amikor a redőnyöket becsukják a tesztelési területen, de visszafelé lőnek, amikor a szoba mesterséges világítását bekapcsolják. Összefoglalva, ezen összegyűjtött adatok alapján egyértelműen bebizonyosodott, hogy modellünk valóban pontosan közli a környezetére vonatkozó adatokat, és hogy ezek az információk felhasználhatók a rendszerbeállítások megváltoztatására, hogy tükrözzék a körülményeket, és hozzájáruljanak a fényszennyezés csökkentéséhez. egy egész.

6. lépés: Hibaelhárítás

Nem történik semmi? Próbálja ki az alábbi lépéseket a probléma megoldásához:

Mielőtt elkezded -

• Győződjön meg arról, hogy a kód összeáll és helyesen van feltöltve mindkét Arduino -ra. Ha a fordító hibaüzenetet jelenít meg, hajtson végre változtatásokat attól függően, hogy mit mond. Néhány gyakori probléma a hibás/könyvtárak hiánya, hiányzó pontosvessző vagy az USB -kapcsolathoz kiválasztott helytelen port.
• Ellenőrizze a vezetékeket és az akkumulátor töltöttségét. Győződjön meg arról, hogy a kenyérsütő táp- és földsínei csatlakoztatva vannak az Arduino -hoz.

A világítás nem kapcsol be? -

• Győződjön meg arról, hogy az OLED felirat „Sötét mód aktiválva” felirat látható. Az intelligens rendszer kikapcsolja a LED -eket „fény üzemmód” közben, hogy energiát takarítson meg és megakadályozza a szükségtelen használatot.
• Nézze meg, hogy a LED -ek kiégtek -e egy egyszerű kóddal a be- és kikapcsoláshoz. A tesztelés során ne felejtsen el ellenállást felvenni.

Az OLED nem kapcsol be? -

• Csatlakoztassa az „alkalmazott” Arduino -t a számítógéphez, és nyissa meg a soros monitort, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az értékek beolvasásra kerülnek.
• Próbálja meg törölni a meglévő fájlt az SD -kártyáról, és futtassa újra a kódot.

Az SD kártya nem olvas adatokat? -

• Győződjön meg arról, hogy az SD -kártya megfelelően van behelyezve az olvasóba.
• Győződjön meg arról, hogy elegendő tárhely áll rendelkezésre a kártyán lévő adatok számára.

Akármi más? -

Vegye fel velünk a kapcsolatot, és segítünk megoldani a problémát

7. lépés: Következtetés

Mindent összevetve az illuMOONation ideális átfogó világítási megoldás a vízparti világításhoz világszerte. Egyedülálló tulajdonságai még soha nem láttak a világítási piacon, és a fényszennyezés csökkentésére gyakorolt hatása, miközben környezettudatos és előnyös mind az emberek, mind az állatfajok számára, páratlan. Azonban tudjuk, hogy az illuMOONation nem tökéletes. A projekthez biztosított korlátozott időkeret és anyagok miatt nem tudtunk teljes körű modellt készíteni és valódi kültéri környezetben tesztelni. De a TE segítségeddel a következő szintre emelhetjük az illuMOONation -t, és beágyazhatjuk azt a mindennapi életünkbe, egy jobb világért minden földi életért.

Jövőbeli tervek -

A projekt következő lépései további összetevők hozzáadása és a környezethez illeszkedő programozása. Például előnyös lenne érzékenyebb érzékelőket is beiktatni az állat és a jármű/emberi tevékenység megkülönböztetésére, mivel nem szükséges felkapcsolni a villanyt az elhaladó vadvilág számára. Ezenkívül azt tervezzük, hogy minden fényoszlopon van egy IR -adó és -vevő, amelyek egy „láthatatlan falat” alkotnak a tengerparton. A „fal” csak éjszaka aktiválódik a teknősök tenyészidejében, és halk zümmögéssel jelzi, ha valaki átment a strandra. Ez egy újabb emlékeztető arra, hogy figyelembe kell venni az őshonos élővilágot, és meg kell akadályozni, hogy még többen kárt tegyenek bennük. Szeretnénk megvalósítani a napenergia -rendszert is, ha megfelelő anyagokat kapnánk, mivel az energiahatékonyság egy másik fontos tényező a mai világunkra gyakorolt antropogén hatás csökkentésében. Szeretnénk más csapatokkal is együttműködni, és ötleteinket közösen létrehozni egy olyan megoldás létrehozása érdekében, amely megoldja a fényszennyezéssel kapcsolatos problémák sokaságát, és valóban a mindenre kiterjedő világítási megoldás.

Kihívások és eredmények -

Az asztrológiai műhely befejezése anélkül, hogy ténylegesen eljött volna az Adlerhez, olyan változás volt, amelyet senki sem tudott megjósolni. Különösen nehéz volt együttműködni egy mérnöki projekten a Zoomon keresztül, mert nem látjuk, hogy mit csinálnak az egyes emberek a saját otthonában, ezért nehéz elhárítani és megoldani a felmerülő problémákat. Mindazonáltal bizonyos mechanizmusokat alkalmaztunk annak biztosítására, hogy pályán maradjunk a tervünkkel, és mindenki mindig tisztában legyen azzal, hogy mit tesz az ember. Az egyik kiemelt pont a Projektkövető táblázatunk volt, ahol körvonalaztuk az egyes feladatokat, azok leírását, állapotát, ki végzi el őket, valamint a projekt általános előrehaladását. Ez lehetővé tette számunkra, hogy hatékonyabban dolgozzunk együtt, mivel ellenőrizhetjük egymást és szükség esetén segíthetünk, és lehetővé tettük, hogy fejlesszük a kommunikációs készségeket, amelyek elengedhetetlenek lesznek, különösen az elkövetkező hónapokban.

Köszönetnyilvánítás -

Nagy kiáltás csodálatos oktatónknak, Jézus Garciának, amiért megtanított minket a különböző összetevők használatára, és lehetőséget biztosított számunkra, hogy részt vehessünk ebben a programban, még távoli környezetben is. Ezenkívül köszönöm szépen Geza Gyukának, Chris Bresky -nek és Ken Walczaknak a segítséget. Az Ön betekintése valóban fejlesztette képességeinket nemcsak a projektjeink körén túl, és a tanulságokat a jövőben is magunkkal visszük. Ezúton is szeretnénk kifejezni őszinte hálánkat Kelly Bordennek és az Adler Planetárium minden tagjának, hogy évről évre megrendezték ezt a programot, és megengedték, hogy a hozzánk hasonló szenvedélyes tizenévesek szülővárosunkban részt vegyenek a STEM mezőben és a csillagászatban. És végül, de nem utolsósorban köszönöm minden egyes ASW társunknak, hogy ilyen szórakoztató, barátságos és támogató csoport volt. Ez az utolsó 3 hét, amikor megismerkedtünk és barátok lettünk, nem hasonlítottak ahhoz, amit valaha is el tudtunk képzelni, és ez egy életre szóló élmény volt.

ZIP fájl -

IDE kattintva hozzáférhet az összes olyan anyaghoz, amelyre szüksége lesz az illuMOONation modell elkészítéséhez otthon!