Sewer'Sway: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

روند فعلی تمیز کردن خط فاضلاب بیشتر از آنکه فعال باشد ، واکنشی است. تماس های تلفنی در صورت مسدود شدن خط فاضلاب در یک منطقه ثبت می شود. علاوه بر این ، برای صاف کننده های دستی دشوار است که در نقطه خطا صفر شوند. آنها از روش ضربه و آزمایش برای انجام فرایند تمیز کردن در چند منهول در منطقه آسیب دیده استفاده می کنند و زمان زیادی را هدر می دهند. علاوه بر این غلظت بالای گازهای سمی منجر به تحریک پذیری ، سردرد ، خستگی ، عفونت های سینوسی ، برونشیت ، ذات الریه ، از دست دادن اشتها ، حافظه ضعیف و سرگیجه می شود.

راه حل این است که یک نمونه اولیه طراحی شود ، که یک دستگاه کوچک است - با ضریب شکل یک قلم - که روی درب یک چاه تعبیه شده است. قسمت پایینی دستگاه که در حالی که درب آن بسته است در معرض دید داخل چاه قرار دارد - شامل سنسورهایی است که سطح آب داخل فاضلاب و غلظت گازهایی مانند متان ، مونوکسید کربن ، دی اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن را تشخیص می دهد. به داده ها در یک ایستگاه اصلی جمع آوری می شود ، که با این دستگاه های نصب شده در هر منهول در LoRaWAN ارتباط برقرار می کند و داده ها را به سرور ابری ارسال می کند ، که میزبان داشبورد برای اهداف نظارت است. علاوه بر این ، این فاصله بین مقامات شهرداری مسئول نگهداری فاضلاب و جمع آوری زباله را از بین می برد. نصب این وسایل در سطح شهر به یک راه حل پیشگیرانه اجازه می دهد تا محل گرفتگی خط فاضلاب را قبل از رسیدن فاضلاب به سطح مشخص و مشخص کند.

تدارکات

1. سنسور اولتراسونیک - HC -SR04

2. سنسور گاز - MQ -4

3. دروازه LoRa - تمشک pi 3

4. ماژول LoRa - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. ماژول زنگ

7. 500mAh ، 3.7V باتری لیتیوم یونی

مرحله 1:

برای اولین نمونه ، من از یک تیک تاک (جعبه نعناع تازه) به عنوان محفظه استفاده کردم. اتصال سنسورهای اولتراسونیک به گونه ای انجام شد که Tx و Rx را به سمت جریان فاضلاب نشان دهد. اتصال به سنسور اولتراسونیک و سنسور گاز بسیار آسان است. فقط کافی است حسگرهای جداگانه را تغذیه کنید و از هر 8 پین دیجیتالی موجود در NodeMCU برای خواندن داده ها استفاده کنید. من ارتباطات را برای درک بهتر ترسیم کرده ام.

مرحله 2: آشنایی با SEMTECH SX1272

گام بعدی ما نصب کتابخانه ها بر روی NodeMCU است.

کتابخانه های مربوط به ماژول Semtech LoRa را می توانید در این پیوند پیدا کنید:

برای نصب این کتابخانه:

• آن را با استفاده از مدیر کتابخانه Arduino ("Sketch" -> "Include Library" -> "Manage Libraries …") نصب کنید ، یا
• یک فایل zip را از github با استفاده از دکمه "بارگیری ZIP" بارگیری کرده و با استفاده از IDE ("Sketch" -> "Include Library" -> "Add. ZIP Library …" را نصب کنید.
• این مخزن git را در پوشه sketchbook/libraries خود کلون کنید.

برای کارکردن این کتابخانه ، Arduino شما (یا هر برد سازگار با Arduino که از آن استفاده می کنید) باید به فرستنده گیرنده متصل شود. اتصالات دقیق کمی به برد فرستنده و آردوینو بستگی دارد ، بنابراین در این بخش سعی می شود توضیح داده شود که هر اتصال برای چه مواردی است و در چه مواردی (نه) مورد نیاز است.

توجه داشته باشید که ماژول SX1272 با ولتاژ 3.3 ولت کار می کند و احتمالاً 5 ولت را روی پین های آن نمی پسندد (اگرچه برگه اطلاعات در این مورد چیزی نمی گوید و گیرنده گیرنده من نیز پس از چند ساعت استفاده تصادفی از ورودی/خروجی چند ساعت مشخصاً خراب نشده است). برای ایمن بودن ، مطمئن شوید که از یک دکمه تغییر سطح یا یک آردوینو با سرعت 3.3 ولت استفاده می کنید. صفحه ارزیابی Semtech دارای مقاومت 100 اهم به صورت سری با تمام خطوط داده است که ممکن است از آسیب جلوگیری کند ، اما من روی آن حساب نمی کنم.

فرستنده های گیرنده SX127x به ولتاژ تغذیه بین 1.8 ولت و 3.9 ولت نیاز دارند. استفاده از منبع تغذیه 3.3V معمولی است. برخی از ماژول ها دارای یک پین قدرت واحد هستند (مانند ماژول های HopeRF ، با برچسب 3.3V) ، اما برخی دیگر چندین پین قدرت را برای قسمت های مختلف (مانند تابلوی ارزیابی Semtech که دارای VDD_RF ، VDD_ANA و VDD_FEM است) در معرض نمایش قرار می دهند ، که همه می توانند با هم متصل شوند. هر پین GND باید به پین (های) GND آردوینو متصل شود.

راه اصلی ارتباط با فرستنده گیرنده از طریق SPI (رابط محیطی سریال) است. این از چهار پین استفاده می کند: MOSI ، MISO ، SCK و SS. سه مورد قبلی باید مستقیماً به هم متصل شوند: بنابراین MOSI به MOSI ، MISO به MISO ، SCK به SCK. جایی که این پین ها در Arduino شما متفاوت است ، برای مثال به بخش "اتصالات" اسناد Arduino SPI مراجعه کنید. اتصال SS (انتخاب برده) کمی انعطاف پذیرتر است. در سمت برده SPI (فرستنده گیرنده) ، این باید به پین (معمولاً) با برچسب NSS متصل شود. در طرف اصلی SPI (آردوینو) ، این پین می تواند به هر پین ورودی/خروجی متصل شود. اکثر آردوینوها دارای یک پین با برچسب "SS" هستند ، اما این فقط زمانی مهم است که آردوینو به عنوان برده SPI کار می کند ، که در اینجا چنین نیست. هر پینی را که انتخاب می کنید ، باید از طریق نقشه پین به کتابخانه بگویید که از چه پینی استفاده کرده اید (به پایین مراجعه کنید).

پین های DIO (ورودی/خروجی دیجیتالی) روی برد فرستنده را می توان برای عملکردهای مختلف پیکربندی کرد. کتابخانه LMIC از آنها برای دریافت اطلاعات وضعیت فوری از فرستنده و گیرنده استفاده می کند. به عنوان مثال ، هنگامی که انتقال LoRa شروع می شود ، پین DIO0 به عنوان خروجی TxDone پیکربندی می شود. هنگامی که انتقال کامل می شود ، پین DIO0 توسط فرستنده گیرنده بالا قرار می گیرد ، که توسط کتابخانه LMIC قابل تشخیص است. کتابخانه LMIC فقط نیاز به دسترسی به DIO0 ، DIO1 و DIO2 دارد ، سایر پین های DIOx را می توان قطع کرد. در سمت آردوینو ، آنها می توانند به هر پین ورودی/خروجی متصل شوند ، زیرا در اجرای فعلی از وقفه یا سایر ویژگی های سخت افزاری خاص استفاده نمی شود (اگرچه ممکن است این ویژگی به ویژگی اضافه شود ، به بخش "زمان بندی" نیز مراجعه کنید).

در حالت LoRa ، پین های DIO به شرح زیر استفاده می شود:

• DIO0: TxDone و RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

حالت FSK آنها به شرح زیر استفاده می شود::

• DIO0: PayloadReady و PacketSent
• DIO2: TimeOut

هر دو حالت فقط به 2 پین احتیاج دارند ، اما ترنسیور اجازه نقشه برداری از آنها را به گونه ای نمی دهد که همه وقفه های مورد نیاز را به همان 2 پین متصل کند. بنابراین ، در صورت استفاده از هر دو حالت LoRa و FSK ، هر سه پین باید متصل باشند. پین های مورد استفاده در قسمت آردوینو باید در نقشه پین در طرح شما پیکربندی شوند (به پایین مراجعه کنید). بازنشانی فرستنده گیرنده دارای یک پین تنظیم مجدد است که می تواند برای تنظیم مجدد صریح آن استفاده شود. کتابخانه LMIC از این امر برای اطمینان از اینکه تراشه در هنگام راه اندازی در وضعیت ثابت است استفاده می کند. در عمل ، این پین را می توان قطع کرد ، زیرا فرستنده گیرنده در حال حاضر در حالت روشن است ، اما اتصال آن ممکن است در برخی موارد از بروز مشکلات جلوگیری کند. در طرف آردوینو ، از هر پین ورودی/خروجی می توان استفاده کرد. شماره پین مورد استفاده باید در نقشه پین پیکربندی شود (به پایین مراجعه کنید).

فرستنده گیرنده شامل دو اتصال آنتن جداگانه است: یکی برای RX و دیگری برای TX. یک برد فرستنده گیرنده معمولی دارای یک تراشه سوئیچ آنتن است که به شما امکان می دهد یک آنتن را بین این اتصالات RX و TX تغییر دهید. از طریق یک پین ورودی ، اغلب با برچسب RXTX ، معمولاً می توان به چنین سوئیچ آنتن گفت. ساده ترین راه برای کنترل سوئیچ آنتن استفاده از پین RXTX روی فرستنده گیرنده SX127x است. این پین به طور خودکار در طول TX بالا و در طول RX کم تنظیم می شود. به عنوان مثال ، به نظر می رسد که تابلوهای HopeRF این اتصال را دارند ، بنابراین هیچ پین RXTX را در معرض دید قرار نمی دهند و می توان پین را در نقشه برداری پین به عنوان استفاده نشده علامت گذاری کرد. برخی از تخته ها پین تعویض آنتن و گاهی اوقات نیز پین SX127x RXTX را نشان می دهند. به عنوان مثال ، تابلوی ارزیابی SX1272 سابق را FEM_CTX و دومی را RXTX می نامد. باز هم ، به سادگی اتصال آنها با سیم بلوز ساده ترین راه حل است. متناوبا ، یا اگر پین SX127x RXTX در دسترس نیست ، LMIC را می توان برای کنترل سوئیچ آنتن پیکربندی کرد. پین کنترل سوئیچ آنتن (به عنوان مثال FEM_CTX در صفحه ارزیابی Semtech) را به هر پین ورودی/خروجی در سمت آردوینو متصل کرده و پین مورد استفاده در نقشه پین را پیکربندی کنید (به پایین مراجعه کنید). هنوز کاملاً مشخص نیست که چرا نمی خواهد فرستنده گیرنده آنتن را مستقیماً کنترل کند.

مرحله 3: چاپ سه بعدی یک محفظه

هنگامی که همه چیز را آماده کردم ، تصمیم گرفتم یک قاب را برای ماژول برای طراحی بهتر چاپ کنم.

با محصول نهایی در دست ، نصب در man-hole و به دست آوردن نتایج در زمان واقعی بر روی داشبورد آسان بود. مقادیر غلظت گاز در زمان واقعی با نشانگر سطح آب به مقامات اجازه می دهد تا یک رویکرد پیشگیرانه همراه با یک راه ایمن تر برای حل این مشکل داشته باشند.