IlluMOONation - یک مدل روشنایی هوشمند: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

آیا تا به حال به آسمان شب نگاه کرده اید و نتوانسته اید هیچ ستاره ای را ببینید؟

میلیون ها کودک در سراسر جهان به دلیل استفاده زیاد و گسترده از نور مصنوعی در شب که نه تنها دیدگاه ما نسبت به جهان را مختل می کند بلکه بر محیط زیست ، ایمنی ، مصرف انرژی و سلامتی ما تأثیر منفی می گذارد ، هرگز راه شیری را در محل زندگی خود تجربه نخواهند کرد. به

به مدت سه میلیارد سال ، حیات بر روی زمین با ریتم روشن و تاریکی وجود داشت که تنها با نور خورشید ، ماه و ستارگان ایجاد شد. در حال حاضر ، نورهای مصنوعی بر تاریکی غلبه می کنند و شهرهای ما در شب می درخشند ، الگوی طبیعی روز و شب را بر هم می زنند و تعادل ظریف محیط ما را تغییر می دهند. یکی از گونه هایی که به ویژه از این پدیده آسیب می بیند ، لاک پشت های دریایی است.

هنگامی که لاک پشت های دریایی متولد می شوند ، به چشم ماه به عنوان منبع نور نگاه می کنند تا آنها را در امانان برای ایمنی راهنمایی کنند. اما این روزها ، چراغ های خیابان کنار سواحل به قدری روشن شده اند که بچه های لاک پشت اغلب آنها را در خیابان ها دنبال می کنند و یا در اثر کم آبی ، شکارچیان جان خود را از دست می دهند و یا در جاده ها توسط وسایل نقلیه تصادف می کنند. سایر حیوانات شبانه نیز تحت تأثیر این نورهای درخشان قرار می گیرند ، هر چند نه به اندازه لاک پشت ها. استفاده روزافزون از این چراغ های با رنگ سرد در شب می تواند باعث شود که آنها از ریتم شبانه روزی طبیعی خود خارج شده و عملکرد بیولوژیکی خود را ، حتی گاهی به میزان مرگ ، خنثی کنند.

برای انسانها ، نور آبی بر سطح ملاتونین ما تأثیر می گذارد ، که منجر به خواب کمتر و انبوهی از مشکلات دیگر می شود. تحقیقات نشان می دهد که نور مصنوعی در شب می تواند خطرات چاقی ، افسردگی ، اختلالات خواب ، دیابت ، سرطان سینه و موارد دیگر را افزایش دهد.

اگر تا اینجا خوانده اید ، ممکن است بپرسید ، چه کمکی می توانیم بکنیم؟ خوب ، خاموش کردن چراغ های خود در مواقع مورد نیاز و تغییر رنگ چراغ های شما به قرمز و زرد شروع خوبی است. با این حال ، ما به سیستمی نیاز داریم که بتواند در شهرهای سراسر جهان اجرا شود تا واقعاً تأثیر بگذارد و تلفات مخربی را که آلودگی نوری بر زمین ما وارد کرده است ، معکوس کند.

ما در اینجا در SEAside Lighting Co. راه حل کاملی را ارائه کرده ایم. ما به شما تقدیم می کنیم: illuMOONation -سیستم روشنایی هوشمند خودمان که متشکل از چراغ های خیابانی سازگار با محیط زیست با سنسورها و LED های اولیه است. illuMOONation نه تنها با استفاده از اشیاء و با محیط زیست کنترل می شود ، بلکه چیزی است که شما می توانید در خانه بسازید! علاقه مند؟ خوب ، ادامه مطلب را بخوانید تا بدانید چگونه می توانید نسخه خود را از این مدل روشنایی هوشمند ایجاد کنید … و شاید روزی آن را به یک واقعیت کامل تبدیل کنید!

ویژگی های کلیدی:

• چراغ های متحرک - سنسور اولتراسونیک محل جسم را تشخیص می دهد و نور مربوطه را روشن می کند ، در حالی که بقیه خاموش می مانند
• یک طرفه-در سمت اقیانوس و نقطه دور از ساحل ، بنابراین حیواناتی که شبانه به ساحل می آیند ، از تابش خیره کننده منحرف نمی شوند ، در حالی که هنوز پوشش کامل خیابان را برای وسایل نقلیه و عابران پیاده فراهم می کنند.
• چراغهای قرمز رنگ - حیوانات شب هنگام توانایی دیدن طول موجهای کوتاهتر را دارند ، بنابراین رنگهای گرم آنچنان بر آنها تأثیر نمی گذارد ، همچنین به دلیل تاثیرات مخرب نور آبی در شب که در بالا ذکر شد ، برای انسان بهتر است.
• محافظ بازتابنده و زاویه رو به پایین - نور با استفاده از مواد بازتابنده در داخل ماژول محافظ هدایت می شود و زاویه دار است به طوری که مساحت بیشتری را بدون افزایش پراکندگی نور پوشش می دهد.
• حالت روشن/تاریک - چراغ ها و سنسورهایی که به آنها نیاز ندارید درصورت روشن بودن برای صرفه جویی در انرژی غیرفعال می شوند
• پاسخگو به آب و هوا - میزان دما و رطوبت را اندازه گیری می کند و در صورت تمایل به پراکندگی نور بیشتر شدت را کاهش می دهد
• سازگار با محیط زیست - سیستم انرژی هوشمند با استفاده از پنل خورشیدی برای شارژ باتری با نور خورشید به راحتی در دسترس است تا از افزودن سوخت های فسیلی به جو جلوگیری کند.
• صفحه مرکزی - صفحه OLED مقادیر سنسور و حالت سیستم روشنایی را نشان می دهد ، که برای کاربران عادی و مدیران به طور یکسان قابل دسترسی است
• ثبت اطلاعات - داده های سنسور بر روی کارت SD ذخیره می شود تا بتوان آن را برای بهبود بیشتر مدل و کالیبراسیون در محیط تجزیه و تحلیل کرد.

تدارکات

ساختار -

• 2 تخته فوم 11 اینچ در 14 اینچ
• 2 چوب بستنی
• مربع 6 "در 6" فویل آلومینیوم
• 3 پاک کننده لوله سبز
• 1 میله رولپلاک (قطر 1/2 اینچ)
• 3 نی بزرگ
• شن
• کاغذ ساختمانی زرد ، سبز ، آبی ، قهوه ای و مشکی

الکترونیک -

• 3 عدد LED RGB
• سنسور اولتراسونیک
• سنسور دما/رطوبت DHT
• Photoresistor (Snap Circuit Kit یا از کیت آردوینو)
• مینی پنل خورشیدی
• مینی صفحه نمایش OLED
• کارت خوان Micro SD
• کارت Micro SD
• 2 آردوینوس
• 2 اتصال دهنده برق DC-to-9 ولت
• 2 عدد باتری 9 ولت
• تخته نان
• مقاومت 100 کیلو اهم
• 6 مقاومت 100 اهم
• اصلاح کننده دیود
• Arduino IDE (برای اجرای کد نصب شده است)
• سیم های تمساح کلیپ به نر ، نر به زن و نر به نر سیم

(برای خرید اینجا کلیک کنید Arduino UNO Starter Kit با سنسورها ، سیم ها و غیره)

تجهیزات -

• چسب حرارتی تفنگی
• چاقوی X-Acto
• قیچی
• چسب ماتیکی
• چسب مایع
• قلم مو
• سیم بر، دم باریک

مرحله 1: ایجاد محیط

1. تخته های فوم را بردارید و آنها را با چسب داغ و کناره های بلندتر با هم بچسبانید تا پایه بزرگتری برای مدل شما ایجاد شود.
2. چوب های بستنی را از وسط به دو نیم کرده و در امتداد خطی که دو تخته به هم متصل می شوند ، به طور مساوی و عمود بر هم بچسبانید. این برای تقویت مفصل است.
3. میله رولپلاک را در 4 قطعه 2 اینچی علامت گذاری کرده و با استفاده از چاقوی X-Acto آنها را برش دهید.
4. در 4 گوشه تخته حدود 1.5 اینچ از لبه ها سوراخ ایجاد کرده و قطعات رولپلاک را با چسب داغ بچسبانید. مطمئن شوید که رولپلاک ها از همه زوایا عمود بر تخته هستند.
5. تخته را برگردانید و بررسی کنید که آیا سطح آن یکسان است (باید مانند یک میز کوچک باشد). تکه های کاغذ ساختمانی را برش دهید تا جاده ، چمن ، پیاده رو و تقسیم کننده ایجاد شود.
6. این قطعات را با استفاده از چسب چسب روی تخته بچسبانید تا محیط سیستم روشنایی نشان داده شود.
7. با استفاده از قلم مو چسب مایع را در قسمت خالی تخته بمالید. قبل از خشک شدن ، ماسه را اضافه کنید و به طور مساوی به چسب بزنید تا بچسبد. سپس از کاغذ آبی برای شبیه سازی آب در این "ساحل" استفاده کنید.
8. تمیز کننده های لوله را به شکل 2 لاک پشت دریایی بچرخانید تا حیواناتی را نشان دهد که در محیط مورد نظر زندگی می کنند.

مرحله 2: چراغ ها را اضافه کنید

1. نی ها را از وسط نصف کنید تا قطب چراغ های شما شکل بگیرد.
2. در قسمت جداکننده ای که بین ساحل و پیاده رو قرار دارد ، 3 سوراخ مساوی از روی تخته ایجاد کنید. آزمایش کنید ببینید آیا نی مناسب است یا نه ، اگر بزرگتر شد.
3. با استفاده از چسب فویل آلومینیومی را به یک کاغذ مشکی ساختمانی با همان اندازه بچسبانید. قالب پیوست شده را 3 بار روی کاغذ بکشید و شکل ها را برش دهید تا محافظ نور باشد.
4. در وسط هر محافظ برای LED یک سوراخ ایجاد کنید. کار را کوچک شروع کنید و فقط با افزایشهای جزئی افزایش دهید تا LED متناسب باشد اما از بین نرود.
5. در 4 طرف محافظ تا کنید (فویل رو به بالا باشد). از نوارهای کوچک نوار برای اتصال به کناره ها و ایجاد سه بعدی استفاده کنید.
6. قسمت نور LED ها را به سمت پایین خم کنید تا زمانی که خطوط عمودی هستند زاویه 60 درجه تشکیل دهند.
7. 3 سیم زن به زن را به سیمهای مربوطه وصل کنید: سیاه برای زمین ، سبز برای مقدار سبز و قرمز برای مقدار قرمز. پین آبی برای این پروژه استفاده نمی شود. سیم ها را از طریق تیرهای نور نی عبور دهید.
8. محافظ را از پشت به هر LED بچسبانید ، مطمئن باشید که مستقیماً به اجزا یا سیم فلزی دست نزنید.
9. سیم ها و قسمت پایین نی ها را از طریق سوراخ های تخته بچسبانید. با استفاده از چسب حرارتی ، قطبها را از هر جهت عمود بر پایه محکم کنید.

مرحله 3: سنسورها را اضافه کنید

1. یک شکاف برای سنسور اولتراسونیک در انتهای جاده ، حدود 0.5 اینچ از لبه تخته برش دهید. سنسور را طوری فشار دهید که از نمای جانبی عمود بر پایه باشد و با چسب حرارتی محکم شود. این بسیار مهم است ، بنابراین قرائت ها دقیق هستند و سیگنال ها از شیء و نه از روی صفحه برگشت می کنند.
2. در گوشه طرف مقابل جاده ، سوراخ هایی را برش دهید تا پین های OLED و DHT جا شوند. یک بار دیگر با چسب حرارتی بدون خطر هیچ یک از اجزای الکتریکی محکم شوید.
3. از نوار برای اتصال Photoresistor به سد و قبل از اولین نور استفاده کنید. این ماژول Photoresistor هدیه ای است که توسط Elenco ، خالق Snap Circuits ، به عنوان کمک مالی به برنامه ارائه شده است.
4. در نهایت ، سنسورها را به آردوینو با استفاده از تخته نان و نمودارهای مدار ارائه شده متصل کنید. مطمئن شوید که 2 آردوینو را به هم وصل کرده اید و فقط مدار کارت SD را در آردوینو دوم ، که به عنوان "کارمند" شناخته می شود ، داشته باشید. مورد دیگر ، با همه سنسورها ، "رئیس" است.

مرحله 4: کد را اضافه کنید

1. قبل از ادامه ، نمودارهای جریان را مرور کنید تا اصول کد ارائه شده و نحوه عملکرد آن در مدل را درک کنید.
2. نرم افزار Arduino IDE را بر روی کامپیوتر خود نصب کنید. کد را از پوشه پیوست Google Drive بارگیری کنید. در صورت درخواست کامپایلر ، کتابخانه های SPI ، Wire و DHT ، Adafruit_GFX ، و Adafruit_SSD1306 را از مدیر کتابخانه نصب کرده و شامل آن کنید.
3. در صورت لزوم ، شماره پین ها را مطابق با مدار خود تغییر دهید. اگر از پین های مشابه نمودارهای ارائه شده استفاده کرده اید ، این مرحله را نادیده بگیرید.

مرحله 5: مدل را آزمایش کنید

1. کد مربوطه را در هر آردوینو بارگذاری کرده و به برق متصل شوید.
2. برنامه را تا زمانی که برای جمع آوری داده ها لازم است اجرا کنید ، رونویسی کارت SD به طور خودکار شروع می شود.

پیوست داده هایی است که ما از طریق آزمایش داخلی مدل خود جمع آوری کرده ایم. متأسفانه به دلیل شرایط آب و هوایی و مسائل ایمنی ، ما نتوانستیم آن را در خارج از منزل آزمایش کنیم ، با این حال هنوز مدارکی از مفهوم و اطلاعات مربوط به محیط آزمایش ارائه می دهد.

در طول دوره آزمایشی ، دما و رطوبت به دلیل تنظیم وضعیت داخلی در محیط آزمایش (یک خانه) نسبتاً یکسان باقی ماند. چند جهش دوره ای وجود دارد ، اما با توجه به نادر بودن و عدم همبستگی آنها احتمالاً به خطا می رسد. فاصله نیز خارج از حاشیه خطا تغییر نمی کند زیرا هیچ اتومبیل واقعی از افراد در حال حرکت در محیط وجود نداشت. با این حال ، اگر این یک مدل در مقیاس کامل بود ، احتمالاً به دلیل تغییرات مداوم سطوح فعالیت در منطقه و عدم پیش بینی این الگوها ، فاصله متغیرترین عامل خواهد بود. با این حال ، از آنجا که مدل در نزدیکی یک پنجره قرار داشت ، مقادیر مقاومت در برابر عکس در واقع نوسان شدیدی دارد. هنگامی که مدل برای اولین بار در شب شروع به کار می کند ، آنها در محدوده زیر 50 مطالعه می کنند. با این حال ، با طلوع خورشید و روشن شدن روشنایی محیط ، مقادیر مقاومت به نور بر این اساس افزایش می یابد. پس از آن ، هنگامی که پرده ها در منطقه آزمایش بسته می شوند ، نمودار دوباره افت می کند ، اما با روشن شدن روشنایی مصنوعی اتاق ، دوباره عکسبرداری می شود. در نتیجه ، از طریق این داده های جمع آوری شده ، به وضوح ثابت می شود که مدل ما در واقع داده های پیرامون خود را به طور دقیق گزارش می کند و می توان از این اطلاعات برای تغییر تنظیمات سیستم برای منعکس کننده شرایط موجود و کاهش آلودگی نوری استفاده کرد. یک کل

مرحله 6: عیب یابی

هیچ اتفاقی نمی افتد؟ این مراحل را امتحان کنید تا مشکل حل شود:

قبل از اینکه شروع کنی -

• اطمینان حاصل کنید که کد کامپایل شده و به درستی در هر دو Arduinos بارگذاری شده است. اگر کامپایلر پیغام خطا را نشان می دهد ، بسته به آنچه می گوید تغییر دهید. برخی از مشکلات رایج عبارتند از: نادرست بودن/نبودن کتابخانه ها ، یک نقطه ویرگول از دست رفته یا پورت نادرست انتخاب شده برای اتصال USB.
• سیم کشی و شارژ باتری را بررسی کنید. مطمئن شوید که برق و ریل های روی صفحه ناندا به آردوینو متصل هستند.

چراغ روشن نمی شود؟ -

• مطمئن شوید OLED می گوید "حالت تاریک فعال شده است". سیستم هوشمند LED ها را در حالت "حالت نور" غیر فعال می کند تا انرژی را حفظ کرده و از استفاده غیر ضروری جلوگیری کند.
• ببینید آیا LED های شما با استفاده از یک کد ساده سوخته و روشن می شوند. هنگام آزمایش ، یک مقاومت را فراموش نکنید.

OLED روشن نمی شود؟ -

• آردوینو "کارمند" را به کامپیوتر وصل کنید و مانیتور سریال را باز کنید تا از خواندن مقادیر اطمینان حاصل شود.
• سعی کنید فایل موجود در کارت SD را حذف کرده و کد را دوباره اجرا کنید.

کارت SD اطلاعات را نمی خواند؟ -

• مطمئن شوید که کارت SD در خواننده قرار داده شده است ، و درست است.
• اطمینان حاصل کنید که ذخیره کافی برای داده های روی کارت وجود دارد.

چیز دیگری مد نظر دارید؟ -

با ما تماس بگیرید و ما می توانیم به حل مشکل کمک کنیم

مرحله 7: نتیجه گیری

در مجموع ، illuMOONation راه حل ایده آل روشنایی جامع برای روشنایی آب نما در سراسر جهان است. ویژگی های منحصر به فرد آن تا به حال در بازار روشنایی دیده نشده است و تأثیر آن در کاهش آلودگی نوری در عین حال که برای محیط زیست و انسان و حیوانات مفید است بی نظیر است. با این حال ، ما می دانیم که illuMOONation کامل نیست. با توجه به محدودیت زمانی و مواد ارائه شده برای پروژه ، ما نتوانستیم یک مدل در مقیاس کامل بسازیم و آن را در یک محیط بیرونی واقعی آزمایش کنیم. اما با کمک شما ، ما می توانیم illuMOONation را به سطح بعدی برسانیم و آن را در زندگی روزمره خود جاسازی کنیم ، برای دنیایی بهتر برای همه زندگی روی کره زمین.

برنامه های آینده -

مراحل بعدی ما با این پروژه افزودن اجزای اضافی و برنامه ریزی آنها برای تناسب با محیط نیز خواهد بود. برای مثال ، استفاده از سنسورهای حساس تر برای تمایز بین فعالیت حیوانات و وسایل نقلیه/انسان مفید خواهد بود ، زیرا لازم نیست چراغ ها را برای عبور از حیات وحش روشن کنید. علاوه بر این ، ما قصد داریم یک فرستنده و گیرنده مادون قرمز در هر پست نورانی داشته باشیم و یک "دیوار نامرئی" در جلو در ساحل ایجاد کنیم. "دیوار" فقط در شب در فصل پرورش لاک پشت فعال می شود و هنگامی که شخصی به منطقه ساحلی می رود ، صدای زنگ ملایمی به گوش می رسد. این یک یادآوری دیگر است که باید به حیات وحش بومی توجه داشته باشید و از آسیب بیشتر آنها جلوگیری کنید. ما همچنین دوست داریم در صورت در اختیار داشتن مواد کافی بتوانیم سیستم انرژی خورشیدی را پیاده کنیم ، زیرا بهره وری انرژی یکی دیگر از عوامل مهم در کاهش اثرات انسانی در جهان امروز ما است. ما همچنین دوست داریم با تیم های دیگر همکاری کنیم و ایده های خود را با هم ترکیب کنیم تا یک راه حل ایجاد کنیم که بسیاری از مشکلات مربوط به آلودگی نوری را حل می کند و واقعاً راه حل روشنایی همه جانبه است.

چالش ها و دستاوردها -

تکمیل کارگاه علوم نجومی بدون حضور در آدلر تغییری بود که هیچ کس نمی توانست پیش بینی کند. همکاری در یک پروژه مهندسی از طریق Zoom بسیار دشوار بوده است زیرا ما نمی توانیم ببینیم هر فرد در خانه خود چه کار می کند ، بنابراین عیب یابی و رفع مشکلات در صورت بروز مشکل است. با این حال ، ما مکانیزم های خاصی را به کار گرفتیم تا مطمئن شویم که در برنامه خود هستیم و همه همیشه از کاری که هر فرد انجام می دهد آگاه هستند. صفحه برجسته پروژه پیگیری پروژه ما بود که در آن هر یک از وظایف ، شرح آنها ، وضعیت آنها ، افرادی که آنها را تکمیل می کند و پیشرفت کلی پروژه مشخص شد. این امر ما را قادر می سازد تا با کارآیی بیشتری کار کنیم ، زیرا می توانیم یکدیگر را بررسی کرده و در صورت لزوم به آنها کمک کنیم ، و به ما این امکان را داد که مهارت های ارتباطی را که به ویژه در ماه های آینده ضروری خواهند بود ، توسعه دهیم.

سپاسگزاریها -

فریاد بزرگی بر معلم شگفت انگیز ما عیسی گارسیا است که به ما آموخت که چگونه از همه اجزای مختلف استفاده کنیم و به ما این فرصت را داد که در این برنامه شرکت کنیم ، حتی در محیطی دور. علاوه بر این ، از Geza Gyuk ، Chris Bresky و Ken Walczak برای همه کمک های شما در سراسر جهان بسیار متشکرم. بینش شما واقعاً مهارت های ما را فراتر از محدوده پروژه های ما افزایش داده است و ما درس هایی را که در آینده آموخته ایم با خود خواهیم داشت. ما همچنین می خواهیم از کلی بوردن و همه کسانی که در Planetarium Adler واقع شده اند تشکر کنیم که این برنامه را سالانه میزبانی کرده و به نوجوانان پرشوری مانند خود اجازه داده است که در زمینه STEM و نجوم در زادگاه خود شرکت کنند. و در آخر اما از همه ، از تک تک همکاران ASW تشکر می کنیم که چنین گروه سرگرم کننده ، مرتبط و حمایتی هستند. این 3 هفته گذشته که یکدیگر را می شناسید و دوست می شوید بر خلاف چیزی است که ما تصور می کردیم ، و این تجربه ای بود که یک عمر طول خواهد کشید.

فایل فشرده -

اینجا را کلیک کنید تا به تمام موادی که برای ساختن مدل illuMOONation در خانه نیاز دارید دسترسی داشته باشید!