Fényszennyező megoldás - Artemis: 14 lépés

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

A fényszennyezés mindannyiunkat érint világszerte. Az izzó feltalálása óta a fény sokkal népszerűbb lett, és kifejezetten olyan nagyvárosokban használták, mint New York és Chicago. Mindez a fény sokféle állatot érinthet; például a teknősbébik, akiknek a Hold segítségével kell megtalálniuk az utat az óceánhoz, a hold veszélyes utcai lámpáját tévesztik, és az autópálya felé veszik az irányt. A fény befolyásolja a madarak vonulását és párzási időszakát is. A fényszennyezés által érintett állatok mellett ránk is hatással van. Amikor éjszaka kint sétálunk, és látjuk ezeket a vakító kék fényeket, az elménk azt hiszi, hogy nappal van. Ezért agyunk nem termel melatonint; a vegyi anyagot, ami elalváshoz szükséges. Mivel ez a vegyi anyag nem termelődik annyira, az alvási ütemtervünk megszakad, ami számos más problémát okoz.

Az Artemis fényszennyezési megoldásainkkal azonban megkönnyítjük a fényszennyezés szempontjából jobb holnap létrehozását. Fényünknek meleg színhőmérséklete van, hogy ne bocsásson ki kék fényt, hogy azt gondolhassuk, késő éjszakáig ébren kell lennünk. Az Arduino Uno, több különböző érzékelő és a Snap Circuits segítségével a világításunk be- vagy kikapcsol a környéken végzett tevékenység, a sötétség stb. Alapján. Megoldásunkkal kevesebb fény kerül kibocsátásra a légkörbe, így minden állattal együtt élvezhetjük az éjszakai égbolt szépségét, amely segít megőrizni környezetünk boldogságát.

Lépés: Gyűjtse össze anyagait

Az Artemis elkészítésének első lépése az anyagok összegyűjtése.

Amint a fenti első képen látható, itt van a szükséges fizikai anyagok listája:

• Az Uno R3 Project szuperindító készlet - ebben lesz a mikrokontroller, a kenyérsütő lemez és az összes érzékelő, amire szüksége lesz, hogy ezek segítségével kódolhassa a fényt. Konkrétan a következőkre lesz szüksége:

  • USB-Arduino kábel (és adapter, ha nincs USB-portja a laptopban)
  • Férfi-férfi vezetékek
  • Férfi-női vezetékek
  • Extra hosszú vezetékek (szükség esetén elvághatók)
  • Jumper kábelek (a Snap Circuits fotorezisztor csatlakoztatásához a kenyértáblához)
  • Micro SD kártya és olvasó
  • OLED képernyő
  • Egy Arduino Uno mikrovezérlő
  • PIR érzékelő
  • DHT (páratartalom/hőmérséklet) érzékelő
  • 220k Om ellenállások
  • Egy kenyértábla
  • RGB LED -ek (4x) vagy hagyományos LED -ek (4x)
  • Egy fényellenállás
• Snap Circuits Classic készlet (a fenti kézikönyv szerint). Pontosabban szüksége van egy Snap Circuits fotorezisztorra.
• Olló
• Fapálcikák
• Exacto kés
• Egy dróteltávolító
• Egy csavarhúzó
• Fekete hab mag
• Építőipari papír
• Amint az a második képen is látható, szüksége lesz az asztali/laptop számítógépen található Arduino Genuino alkalmazásra az érzékelők kódolásához.
• Amint az a harmadik képen is látszik, szüksége lesz néhány barátra, akivel ezt megteheti!

2. lépés: PIR / fényellenállás - kód

Az első kód, amelyet létrehoz, a PIR (mozgásérzékelő) és a fényellenállás. Ha ezt a két érzékelőt egyetlen kódba egyesítjük, a fényt reagálhatjuk a sötétség szintjére és a területen végzett tevékenységre (vagy annak hiányára). A kód minden fő funkciója a következő:

setup (): ez a funkció aktiválja a soros monitort, és a LED tűt kimenetként, a PIR érintkezőt pedig bemenetként hozza létre

loop (): ez a funkció futtatja a photo_value () függvényt és a checkPIRStatus () függvényt

Megjegyzés (itt) (): ez a funkció kikapcsolt állapotba írja a LED -eket, ha a mozgásérzékelő nincs bekapcsolva

SBhere (): ez a funkció úgy írja be a LED -eket, hogy azok világosan jelenjenek meg, ha a mozgásérzékelő be van kapcsolva

checkPIRStatus (): ez a funkció adatokat kap az érzékelőtől, majd ellenőrzi, hogy a bejelentett érték magasabb -e mint 451. Ha igen, és az érzékelő ki van kapcsolva, akkor be van kapcsolva, és az SBhere () fut. Ha azonban a bejelentett szám alacsony, és az érzékelő be van kapcsolva, akkor az érzékelő kikapcsol, és az NBhere () fut.

photo_value (): ez a funkció ellenőrzi, hogy a szám magas, közepes vagy alacsony, és ennek megfelelően módosítja a fény intenzitását.

3. lépés: PIR / fényellenállás - elektromos kapcsolási rajzok

Miután sikeresen összeállította a kódot, csatlakoztassa a kenyértáblát ugyanúgy, mint a fenti Fritzing diagramban. Miután végzett, győződjön meg arról, hogy minden megfelelően be van dugva, és semmi nincs a helyén. A 4 normál vagy RGB LED -en kívül szüksége lesz:

• PIR érzékelő
• Egy fényellenállás
• Három férfi-női vezeték
• Férfi-férfi vezetékek
• 4 220k Om ellenállás

Miután a kód sikeresen feltöltődött a táblára, mutasson a kezével a PIR -érzékelő felett. A lámpáknak be kell kapcsolniuk és fel kell világosodniuk, és ha kinyitja a soros monitort, a „Mozgásérzékelés!” Feliratot kell olvasnia. Miután elvette a kezét a PIR -től, a soros monitoron a "Mozgás véget ért!" Feliratot kell olvasni, és a LED -nek (vagy az RGB LED -nek, ahogy a frizurázási ábra mutatja) halványodnia és kialudnia kell:).

Ami a fényellenállást illeti, ha eltakarja, akkor a LED -nek világítania és/vagy be kell kapcsolnia, és ha felemeli a kezét, a LED -nek halványulnia kell. Ha bekapcsolja az összes lámpát a környéken, a LED -nek közel kell lennie a kikapcsoláshoz.

4. lépés: OLED / DHT - kód

Ha elkészült a kód PIR/fotorezisztor szegmensével, készen áll az OLED/DHT kódra! A megfelelő működés érdekében ennek a kódnak be kell vennie a környezeti páratartalom/hőmérséklet adatokat, és miután megjelenítette ezeket az információkat a soros monitoron, megjelenítenie kell ezeket az információkat, valamint a többi érzékelő állapotát az OLED képernyőn.

A kód minden funkciója a következő:

setup (): ez a funkció aktiválja a soros monitort és inicializálja a könyvtárakat

loop (): ez a funkció a hőmérséklet/páratartalom változóit hozza létre, majd megjeleníti a páratartalom/hőmérséklet információkat az OLED képernyőn és a soros monitoron

Íme a konkrét könyvtárak, amelyeket le kell töltenie a kód futtatásához:

U8g2 könyvtár

Mellékhatás: a fenti kód mind a DHT/OLED, mind az SD -kártyára vonatkozik, és a felsorolt funkciók azok, amelyek kizárólag a DHT/OLED érzékelőket vezérlik.

5. lépés: OLED / DHT - Elektromos kapcsolási rajzok

Miután sikeresen összeállította a kódot, csatlakoztassa a kenyértáblát ugyanúgy, mint a fenti Fritzing diagramban. Miután végzett, győződjön meg arról, hogy minden megfelelően be van dugva, és semmi nincs a helyén. A 4 normál vagy RGB LED -en kívül szüksége lesz:

• OLED képernyő
• DHT érzékelő
• Férfi-férfi vezetékek
• 4 220k Om ellenállás

Miután a kódot sikeresen feltöltötte a táblára, a páratartalom/hőmérséklet információnak meg kell jelennie a soros monitoron, és miután az OLED képernyő megmutatta az Adafruit képernyőjét, a páratartalom -adatoknak felül kell megjelenniük, mindegyik érzékelő állapotával együtt alatta az „ON” vagy „OFF” feliratot:).

6. lépés: Adatok gyűjtése az OLED -ből

A soros monitor használatával grafikonba tudtuk konvertálni a páratartalom/hőmérséklet adatokat. Ha a kód sikeresen működik, és a megfelelő páratartalom/hőmérséklet információkat látja a soros monitoron, kattintson az „Eszközök”, majd a „Soros plotter” elemre. Miután megnyomta, grafikont kell kapnia az adatokról. Az adatok összegyűjtéséhez csatlakoztassa a DHT érzékelőt a kenyértáblához, futtassa a végső kódot, majd állítsa be a DHT érzékelőt az ablak közelében vagy kívülről napnyugtától napnyugtáig, hogy megkapja az adatokat.

A Celsius hőmérséklet és idő jobb oldalán látható grafikonon a hőmérséklet a nap lenyugvásával fokozatosan csökken. Ezeket az adatokat napnyugta idején gyűjtötték össze 19:00 és 22:00 óra között. Az éjszakai éjszaka gyakran alacsonyabb hőmérsékletet eredményez a nappalhoz képest, mivel a nap már nem melegíti közvetlenül a területet. Ezeket a méréseket DHT szenzorral gyűjtötték össze, amely mind a hőmérséklet, mind a páratartalom adatait gyűjti.

A bal oldali grafikon a levegő páratartalmának százalékos arányát és az időt mutatja. Az adatokat 19:00 és 22:00 óra között gyűjtötték össze a DHT szenzor segítségével. Az idő múlásával a páratartalom növekedni kezdett, ami valószínűleg a közeljövőben csapadékra utalhat. A csapadék fontos tényező, amelyet figyelembe kell venni a lámpatestek tervezésekor, mivel az időjárási események, például az eső, a hó és a köd csökkenthetik a láthatóságot és befolyásolhatják a fényszórást.

7. lépés: SD kártya - kód

Most, hogy sikeresen kódolta az OLED/DHT szegmenst és a PIR/fotorezisztor szegmenst, készen áll az utolsó szegmensre: az SD kártya kódjára. Ha megfelelően működik, ennek a kódnak az a célja, hogy az SD -kártya kiolvassa a fotorezisztor adatait, és megmutassa a világítási trendeket a nap folyamán.

A kód minden funkciója a következő:

setup (): ez a funkció aktiválja a soros monitort, és minden adatot naplóz a soros monitorra

loop (): ez a funkció állítja be az időzítőt

writeHeader (): ez a funkció kinyomtatja az adatok fejléceit az SD -kártya fájlba

logData (): ez a funkció naplózza az időt, a páratartalmat és a hőmérsékletet az SD kártya fájlba

További könyvtárakra lesz szüksége:

• SD. FAT könyvtár
• Egyszerű DHT könyvtár

8. lépés: SD kártya - elektromos kapcsolási rajzok

Miután sikeresen összeállította a kódot, csatlakoztassa a kenyértáblát ugyanúgy, mint a fenti Fritzing diagramban. Miután végzett, győződjön meg arról, hogy minden megfelelően be van dugva, és semmi nincs a helyén. Szükséged lesz:

• SD kártyaolvasó
• Egy fényellenállás
• Férfi-férfi vezetékek
• 1 220k Om ellenállás

A kód sikeres feltöltése után hagyja a fényellenállást az ablakánál, vagy vigye ki az udvarra. Hagyja ott napnyugtakor napfelkeltéig, és amikor visszaér, vegye ki a micro SD kártyát. Ezután SD -kártyaolvasó segítségével olvassa be a laptopját az információkba, és készítsen vele grafikont!

9. lépés: Adatok gyűjtése az SD -kártyáról

A fenti képen láthatók azok az adatok, amelyeket az SD -kártyáról származó fotorezisztor értékekből gyűjtöttünk össze. Ezen adatok összegyűjtésének célja az éjszakai fényviszonyok megfigyelése, hogy lássuk, van -e olyan nagyon tolakodó mesterséges fényforrás, amely megzavarja a földön élő összes állat életét.

Az adatok összegyűjtése érdekében csatlakoztassa a fotorezisztorát a kenyértáblájához a Fritzing diagram segítségével, és futtassa a végső kódot, amely az Instructable végén található zip fájlban található. Csatlakoztassa a micro SD -kártyát az olvasóhoz, és állítsa be a fényellenállást az ablak mellett vagy kívül naplemente és napkelte között az adatok gyűjtéséhez.

Ezeket az adatokat egy fényellenállás gyűjtötte, amely a fényintenzitást méri. Az adatokat 12:00 és 6:45 között gyűjtötték, és a napfelkeltét is tartalmazzák. Ahogy a nap felkelt, a fény intenzitása növekedett, emiatt a fotorezisztor által kapott értékek növekedtek. Ezek az adatok felhasználhatók annak meghatározására, hogy mikor van szükség mesterséges világításra, mivel a fotorezisztor meghatározza a természetes fény intenzitását a környezetében, és meg tudja állapítani, hogy mikor elég fényes ahhoz, hogy mesterséges fény nélkül látható tájat hozzon létre.

10. lépés: Az összes kód kombinálása

Miután befejezte a kód három különálló összetevőjének kódolását, itt az ideje, hogy mindet összehozza! Figyelembe véve a kód három összetevőjét, győződjön meg arról, hogy semmi sem ugyanaz a programok között, majd helyezze őket egy másik programba. Ezt követően győződjön meg róla, hogy minden a kenyérlapra van csatlakoztatva, ahogy a Fritzing diagramban van, és futtassa a programot! Számunkra volt néhány alkalom, amikor a kód nem működött, amikor egyesítettük az összes összetevőt, ezért nézze meg ennek az utasításnak a hibaelhárítási részét, ha először úgy tűnik, hogy a dolgok nem működnek.

11. lépés: Javaslatok/Hibaelhárítás

Az alábbiakban néhány javaslatot talál a kódjainak feldolgozása során felmerülő problémákra. Tapasztalatból tudjuk, hogy a kód néha nagyon bosszantó és megterhelő lehet, így remélhetőleg ezek a tippek segítenek megismételni * fényszennyezési megoldásunkat *:).

Tábornok:

• Győződjön meg arról, hogy az összes vezeték a megfelelő csapokhoz van csatlakoztatva, amelyeket a program a változók meghatározásakor közöl.
• Győződjön meg arról, hogy az összes vezeték megfelelően van csatlakoztatva (például lehet, hogy a LED negatív és pozitív oldalát kell kapcsolni)
• A LED -ek kódolásakor ügyeljen arra, hogy ne legyen RGB a kenyértáblán, és fordítva

Ha a programozó nem válaszol:

• Indítsa újra az Arduino -t és a mikrokontrollert
• Húzza ki és csatlakoztassa újra az USB-t
• Ellenőrizze, hogy a portja az Arduino Uno (menjen az „Eszközök”, majd a „Port” pontra)
• Nyisson meg egy új, üres fájlt, és futtassa azt, majd futtassa az eredeti kódot

Itt nem talál megoldást?

Keresse fel a https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 oldalt (a hivatalos Arduino hibaelhárítási webhely), és keresse meg a problémát.

12. lépés: A modell tervezése

Használja a zip fájlban található diagramokat a lámpák tervezéséhez és 3D nyomtatásához (azonban 3D nyomtató nem szükséges). A modell tervezésének megkezdéséhez vágjon ki egy darab habmagot vagy plakátot, mérete 56 cm x 37 cm. A kábelezés megkönnyítése érdekében emelje fel a táblát forró ragasztóval, fa tömbökkel a sarkokhoz. Hozzon létre utat és füvet fekete ragasztópapír csíkok ragasztásával a táblára, és vágjon lyukakat a lámpák helyére. Helyezze el őket egymástól egyenlő távolságra úgy, hogy a tábla hosszát 4 -re osztja, és az alapban üres helyeket vág ki. határozza meg az érzékelők (fotorezisztor és PIR) és az OLED képernyő elhelyezkedését, így kivághatja az alap egyes részeit, hogy átvezethesse a vezetékeket az arduino -hoz. Miután az összes lyukat elvágták, kezdje el a vezetékek átvezetését, hogy áthaladjanak a modell alatt, és csatlakozzanak az arduino -hoz. Ha minden elkészült, forró ragasztóval rögzítse a helyére az érzékelőket és a lámpákat!

13. lépés: Teszteljen mindent együtt

Most, hogy a tervezési, elektromos és kódolási alkatrészek készen vannak, ideje tesztelni a munkáját! Töltsd fel a programodat a táblára, és ha működik, gratulálok !! Ha nem, menjen vissza az útmutató utasításainak hibaelhárítási részéhez, hogy megtudja, ki tudja -e találni a problémát.

Az Artemishez hasonló fényszennyezési megoldások elengedhetetlenek ahhoz, hogy az éjszakai égbolt mindenki számára visszatérjen. Évszázadok óta az emberek megijedtek az éjszakai égbolttól, és a fényt megmentőként érzékelték, bár sok állat szenved a természetes fényű élőhelyek közelében található fénytöbblettől. Ezzel a fényszennyezési megoldással egy lépést tehetünk a jobb környezet felé, hogy minket és a Föld többi állatát ne zavarják a természetes időbeosztásuk, hogy mindannyian boldogan és egészségesen élhessünk!

14. lépés: Köszönetnyilvánítás

Köszönjük, hogy elolvasta az Instructable -t!:) Ez a projekt nem jöhetett volna létre az alábbi csoportok nélkül, ezért itt szeretnénk megköszönni néhány embert:

• Jesus Garcia (oktatónk az Adler ASW programban), aki megtanított minket ezeknek az érzékelőknek a használatára, és segített a hibaelhárításban!
• Ken, Geza, Chris, Kelly és az Adler Teen Programs többi csapata segített nekünk ebben a projektben
• Vendégelőadók LaShelle Spencer, Carlos Roa és Li-Wei Hung, akik lenyűgöző előadásokat tartottak, amelyek inspiráltak bennünket, hogy továbbra is kreatívak legyünk a projektjeinkkel
• Snap Circuits küldött nekünk egy nagyon érdekes készletet, amely segített nekünk többet megtudni az áramkörökről, és segített nekünk a végső projektünkben
• az Adler adományozóknak, hogy megnézték végső bemutatónkat és visszajelzést adtak nekünk:)

Ezenkívül a fenti zip fájl tartalmazza az összes fritázási diagramot, modellt, könyvtárat és kódot, amelyeket a fényszennyezési megoldás elkészítéséhez használtunk. Javasoljuk, hogy töltse le ezt, ha otthon szeretné elkészíteni!

Töltse le a fényszennyezési megoldás teljes tárházát innen!