GreenHouse érzékelő: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A GreenHouse érzékelő bemutatója

Alain Wei valósította meg Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Célkitűzések
2. Ebben a projektben használt dolgok
3. Végrehajtási lépés
4. Működési elv
5. Eszköz csatlakoztatása
6. Az mbed kód
7. Adatfeldolgozás és elemzés
8. Optimalizálja a rendszer fogyasztását
9. Fotók

1. lépés: Célok

Ehhez a projekthez egy autonóm energiarendszert szeretnék megvalósítani, és mérnem kell: a levegő környezeti hőmérsékletét, a levegő páratartalmát, a talaj hőmérsékletét, a talaj nedvességtartalmát, a Lux és az RGB fényerőt.

2. lépés: A projektben használt dolgok

Darabjegyzékben:

1) szolár komponens: egy vékony gyantaréteg lehetővé teszi a kültéri használatot

2) Chip LiPo Rider Pro: töltse fel az összes projektjét 5 V -os feszültséggel

3) Chip mikrokontroller Nucleo STM 32L432KC: megfizethető és rugalmas módot kínál a felhasználók számára új ötletek kipróbálására és prototípusok készítésére bármely STM32 mikrokontroller vonallal

4) Sigfox Wisol modul: az IOT prototípus megtervezéséhez Sigfox hálózatokkal

5) Képernyő LCD: Az I2C vagy SPI buszon keresztül csatlakozik a mikrokontrollerhez

6) Li-Ion akkumulátor 3, 7V 1050mAh: védelem a túlterhelések és kisülések ellen.

7) Gravitációs páratartalom érzékelő SEN0193: ismerje a víz koncentrációját a talajban. Az érzékelő a víztartalomtól függően analóg feszültséget szolgáltat.

8) Hőmérséklet- és páratartalom -érzékelő DHT22: ismeri a levegő hőmérsékletét és páratartalmát, és kommunikál egy arduino típusú mikrovezérlővel vagy kompatibilis digitális kimenettel.

9) Grove hőmérséklet-érzékelő: ismerje a talaj hőmérsékletét, és ez a modul a Grove Base Shield vagy a Mega Shield digitális bemenetéhez csatlakozik a mellékelt 4-vezetékes kábellel

10) ADA1334 színérzékelő: érzékeli a fényforrás vagy tárgy színét. I2C porton keresztül kommunikál

11) TSL2561 fényérzékelő: 0,1 és 40000 lux közötti fényerő mérése. Az I2C buszon keresztül kommunikál egy Arduino mikrokontrollerrel.

Szoftver:

1) SolidWorks (szilárd modell)

2) Paint 3d (tervezze meg az alkalmazás ikonját)

3) Altium (rajzolja meg a PCB -t)

4) Mbed (írjon kódot a kártyához)

3. lépés: Végrehajtási lépés

Miután megismerjük az anyagot és a szoftvert, amelyet használni fogunk, számos lépést kell végrehajtanunk

1) szimulálnunk kell az áramkört az Altium segítségével

2) el kell végeznünk néhány tervezési feladatot, például: szilárd modellt tervezünk a SolidWorks segítségével, megtervezzük az alkalmazás ikonját a Paint 3d segítségével

3) ha az áramkör helyes, akkor az áramkört PCB -n valósíthatjuk meg az általunk készített anyagokkal

4) az áramkör csatlakoztatása után hegeszteni kell az alkatrészt és tesztelni kell az áramkör minőségét

5) a végén csomagoljuk be az áramkört a már befejezett szilárd modellel

4. lépés: Működési elv

Kapacitív talajnedvesség-érzékelő SKU: helyezze be a talajba a növények körül, és nyűgözze le barátait valós idejű talajnedvesség-adatokkal

Hőmérséklet- és páratartalom -érzékelő DHT11 ST052: csatlakoztassa az érzékelőt a tábla csapjaihoz. ADA1334 színérzékelő: RGB és tiszta fényérzékelő elemekkel rendelkezik. A chipre integrált és a színérzékelő fotodiódákhoz lokalizált IR-blokkoló szűrő minimalizálja a bejövő fény IR-spektrális összetevőjét, és lehetővé teszi a színmérések pontos elvégzését.

Grove hőmérséklet-érzékelő: helyezze be a talajba a növények körül. A DS18B20 digitális hőmérő 9-től 12 bites Celsius-fokos hőmérséklet-mérést tesz lehetővé, és riasztási funkcióval rendelkezik, a felhasználó által nem programozható felső és alsó triggerpontokkal.

Fényérzékelő TSL2561: Az érzékelő digitális (i2c) interfésszel rendelkezik. Kiválaszthatja a három cím egyikét, így akár három érzékelő is lehet egy táblán, mindegyik más -más i2c -címmel. A beépített ADC azt jelenti, hogy ezt bármilyen mikrokontrollerrel használhatja, még akkor is, ha nincs analóg bemenete.

1) Az érzékelők használata adatgyűjtésre

2) Az adatokat továbbítják a mikrokontrollerhez

3) A mikrokontroller végrehajtja a már megírt programot, és továbbítja az adatokat a Sigfox Wisol modulhoz

4) A Sigfox Wisol modul az antennán keresztül továbbítja az adatokat a Sigfox Backend webhelynek

5. lépés: Eszköz csatlakoztatása

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Soros wisol (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analóg

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

AnalogIn humidite (A1); // analóg

DS1820 szonda (A0); // analóg

DigitalIn zászló (D6); // kapcsoló képernyővezérlés

6. lépés: Az Mbed kód

Az mbed kódot ott találja:

7. lépés: Adatfeldolgozás és elemzés

Miután elküldte az adatokat a Sigfox webhelyre, mivel a Sigfox minden üzenetet legfeljebb 12 bájtra (96 bit) korlátozza, ezért különböző méréseket rendeltünk különböző bájtméretekhez, és hexadecimálisra állítottuk be az adatokat. Annak érdekében, hogy a felhasználók világosabban és kényelmesebben fogadhassák az adatokat, elküldjük az adatokat a Sigfoxból a felhőplatformra, a felhőplatformra, bemutatjuk és elemezzük azokat. A végrehajtási folyamat a következő:

1) Regisztrálja eszközeinket a felhőplatformon

2) Lépjen be a Sigfox eszköz visszahívási kiadásának webhelyére

3) Állítsa be a paraméter konfigurációt

4) Tegye az eszköz fióklinkjét a felhőplatformra az url mintában (hívja vissza a szerver címét)

5) Töltse ki a callbackBody -t (a visszahívási kérelem információi)

6) Mentse el a beállításokat

A kép az Ubidots platformon mutatja az eredményt, láthatjuk, hogy az adatok decimálisra vannak konvertálva, így világosabban és kényelmesebben kapunk adatokat, és részletesen megnézhetjük az egyes adatok diagramját, például: megtalálhatjuk a legmagasabb hőmérséklet a levegőben

8. lépés: Optimalizálja a rendszerfogyasztást

Van szabályozó a mini usb és a Vin között az MCU -ban, ez a szabályozó növeli a veszteséget, hogy minimálisra csökkentse rendszerünk veszteségét, a mikrokontrollert digitális kimenetről tápláljuk, és ha nem használjuk a rendszert, akkor készítsük el a mikrokontrollert és az érzékelők alszanak. Bebizonyítjuk, hogy ez a két módszer hatékonyan csökkentheti a veszteséget:

1) Adjon ellenállást a mikrokontroller és a generátor közé

2) Keresse meg az áramot az oszcilloszkóp ellenállásán keresztül

3) A szenzorokat aludja el, és nyerje vissza az áramot az oszcilloszkóp ellenállásán keresztül

4) A mikrokontroller alvó állapotba hozása, és az oszcilloszkóp ellenállása révén az áram visszanyerése Kísérleti eredményeink a következők:

Felfedezzük, hogy amikor alvó állapotba hozzuk a mikrokontrollert, a rendszer vesztesége minimálisra csökken. És amikor a mikrokontroller felébred, az érzékelők adatokat gyűjthetnek és elküldhetik a Sigfoxnak. De van egy probléma, amikor alvó állapotba állítjuk a mikrokontrollert, még mindig van áram az MCU és az érzékelők között, hogyan lehet megszüntetni ezt az áramot? A Mosfet használatával összekötjük a kaput az MCU digitális kimenetével, a lefolyót az érzékelőkkel, és a forrást a 3, 3V MCU tűvel. Ha a kapu feszültsége kisebb, mint a Vgs (kapu küszöbfeszültség), akkor a forrás és a lefolyó között blokk van, nincs feszültség az érzékelők végén. Tehát amikor alvó állapotba tesszük a mikrokontrollert, gondoskodnunk kell arról, hogy a kapu feszültsége kisebb legyen, mint a Vgs, és amikor az MCU működik, a kapu feszültségének nagyobbnak kell lennie, mint a Vgs -nek, ezeket a szabályokat kell alkalmazni a megfelelő Mosfet megtalálására.