سنسور GreenHouse: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

آموزش سنسور GreenHouse

انجام شده توسط آلن وی با کمک پاسکال چنکاپتور | sigfox | ubidots

1. اهداف
2. موارد مورد استفاده در این پروژه
3. مرحله اجرا
4. اصل کار
5. اتصال دستگاه
6. کد mbed
7. پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها
8. مصرف سیستم را بهینه کنید
9. عکس ها

مرحله 1: اهداف

برای این پروژه ، من می خواهم یک سیستم انرژی مستقل ایجاد کنم و باید اندازه گیری کنم: دمای محیط هوا ، رطوبت هوا ، دمای خاک ، رطوبت خاک ، روشنایی Lux و RGB.

مرحله 2: موارد مورد استفاده در این پروژه

صورت حساب مواد:

1) جزء خورشیدی: یک لایه نازک رزین اجازه استفاده در فضای باز را می دهد

2) Chip LiPo Rider Pro: تمام پروژه های خود را در 5 ولت شارژ کنید

3) میکروکنترلر تراشه Nucleo STM 32L432KC: راهی مقرون به صرفه و انعطاف پذیر را برای کاربران فراهم می کند تا ایده های جدید را امتحان کرده و نمونه های اولیه را با هر خط میکروکنترلر STM32 بسازند.

4) ماژول Sigfox Wisol: برای طراحی نمونه اولیه IOT خود با شبکه های Sigfox

5) LCD صفحه نمایش: از طریق گذرگاه I2C یا SPI به میکروکنترلر متصل می شود

6) باتری Li-Ion 3 ، 7V 1050mAh: حفاظت در برابر اضافه بار و تخلیه.

7) سنسور رطوبت گرانش SEN0193: غلظت آب را در زمین بدانید. حسگر بسته به میزان آب ولتاژ آنالوگ را ارائه می دهد.

8) سنسور دما و رطوبت DHT22: دما و رطوبت هوا را می دانید و با یک نوع میکروکنترلر آردوینو ارتباط برقرار می کند یا از طریق خروجی دیجیتالی سازگار است.

9) سنسور دمای Grove: دمای خاک را بدانید و این ماژول از طریق یک کابل 4 هادی شامل ورودی دیجیتالی Grove Base Shield یا Mega Shield متصل می شود.

10) حسگر رنگ ADA1334: تشخیص رنگ منبع یا شیء نوری. از طریق پورت I2C ارتباط برقرار می کند

11) سنسور نور TSL2561: اندازه گیری روشنایی از 0.1 تا 40000 لوکس. از طریق گذرگاه I2C با میکروکنترلر آردوینو ارتباط برقرار می کند.

نرم افزار:

1) SolidWorks (طراحی مدل جامد)

2) رنگ 3d (طراحی نماد برنامه)

3) آلتیم (PCB را بکشید)

4) Mbed (نوشتن کد برای کارت)

مرحله 3: مرحله اجرا

پس از آگاهی از مواد و نرم افزاری که استفاده خواهیم کرد ، چندین مرحله وجود دارد که باید بدانیم

1) ما باید مدار را با استفاده از Altium شبیه سازی کنیم

2) ما باید برخی از کارهای طراحی را انجام دهیم ، به عنوان مثال: طراحی مدل جامد با استفاده از SolidWorks ، طراحی نماد برنامه با استفاده از Paint 3d

3) اگر مدار صحیح باشد ، می توانیم مدار را روی PCB با موادی که هنوز آماده کرده ایم متوجه شویم

4) پس از اتصال مدار ، ما باید جزء را جوش دهیم و کیفیت مدار را آزمایش کنیم

5) در پایان ، ما باید مدار را با مدل جامد که قبلاً به پایان رسانده ایم ، بسته بندی کنیم

مرحله 4: اصل کار

SKU سنسور رطوبت خازنی خاک: آن را در خاک اطراف گیاهان خود قرار دهید و دوستان خود را با داده های زمان واقعی رطوبت خاک تحت تأثیر قرار دهید

سنسور دما و رطوبت DHT11 ST052: سنسور را به پین های روی برد وصل کنید سنسور رنگی ADA1334: دارای عناصر تشخیص نور RGB و Clear. یک فیلتر مسدودکننده مادون قرمز ، روی تراشه یکپارچه شده و در فوتودیودهای تشخیص رنگ قرار گرفته است ، جزء طیفی IR نور ورودی را به حداقل می رساند و امکان اندازه گیری رنگ را به طور دقیق انجام می دهد.

سنسور دما Grove: آن را در خاک اطراف گیاهان خود قرار دهید ، دماسنج دیجیتالی DS18B20 اندازه گیری دمای 9 بیت تا 12 بیت سانتیگراد را فراهم می کند و دارای عملکرد زنگ خطر با نقاط ماشه بالا و پایین قابل برنامه ریزی کاربر است.

سنسور نور TTS25251: سنسور دارای رابط دیجیتالی (i2c) است. می توانید یکی از سه آدرس را انتخاب کنید تا بتوانید حداکثر سه سنسور روی یک برد داشته باشید که هریک آدرس i2c متفاوتی دارند. ADC ساخته شده به این معنی است که می توانید از آن با هر میکروکنترلری استفاده کنید ، حتی اگر ورودی آنالوگ نداشته باشد.

1) استفاده از حسگرها برای جمع آوری داده ها

2) داده ها به میکروکنترلر منتقل می شوند

3) میکروکنترلر برنامه ای را که قبلاً نوشتیم اجرا می کند و داده ها را به Module Sigfox Wisol منتقل می کند

4) ماژول Sigfox Wisol داده ها را از طریق آنتن به وب سایت Sigfox Backend منتقل می کند

مرحله 5: اتصال دستگاه

SPIPreInit gSpi (D11 ، NC ، D13) ؛ // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi ، D10 ، D4 ، D3) ؛ // DC RST CS

سریال ویسول (USBTX ، USBRX) ؛ // tx (A2) ، rx (A7)

DHT dht22 (A5 ، DHT:: DHT22) ؛ // آنالوگ

TSL2561_I2C لوم (D0 ، D1) ؛ // sda ، scl

TCS3472_I2C rgbc (D12 ، A6) ؛ // sda ، scl

در humidite (A1) ؛ // آنالوگ

پروب DS1820 (A0) ؛ // آنالوگ

پرچم DigitalIn (D6) ؛ // کنترل صفحه نمایش سوئیچر

مرحله 6: کد Mbed

می توانید کد mbed را در آنجا پیدا کنید:

مرحله 7: پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها

پس از ارسال داده ها به وب سایت Sigfox ، زیرا Sigfox هر پیام را حداکثر به 12 بایت (96 بیت) محدود می کند ، بنابراین اندازه های مختلف را به اندازه های مختلف بایت اختصاص می دهیم و داده ها را هگزادسیمال قرار می دهیم. برای اینکه کاربران بتوانند داده ها را واضح تر و راحت تر دریافت کنند ، ما داده ها را از Sigfox به پلت فرم ابر ارسال می کنیم ، در بستر ابر ، داده ها را ارائه می دهیم و تجزیه و تحلیل می کنیم. فرایند پیاده سازی به شرح زیر است:

1) دستگاه های ما را در بستر ابر ثبت کنید

2) وارد وب سایت نسخه دستگاه تماس Sigfox شوید

3) تنظیمات پارامتر را تنظیم کنید

4) پیوند حساب دستگاه را در پلت فرم ابر در الگوی url قرار دهید (آدرس سرور را فراخوانی کنید)

5) CallbackBody (بدنه اطلاعات درخواست تماس مجدد) را پر کنید

6) تنظیمات را ذخیره کنید

تصویر نتیجه را در پلت فرم Ubidots نشان می دهد ، ما می توانیم ببینیم که داده ها به اعشاری تبدیل می شوند ، بنابراین ما داده ها را واضح تر و راحت تر دریافت می کنیم و می توانیم نمودار هر داده را با جزئیات مشاهده کنیم ، به عنوان مثال: ما می توانیم بالاترین را پیدا کنیم دما در هوا

مرحله 8: مصرف سیستم را بهینه کنید

بین mini usb و Vin در MCU تنظیم کننده ای وجود دارد ، این تنظیم کننده ضرر را افزایش می دهد ، به منظور به حداقل رساندن از دست دادن سیستم ما ، میکروکنترلر را از خروجی دیجیتال تغذیه می کنیم ، و هنگامی که از سیستم استفاده نمی کنیم ، میکروکنترلر و سنسورها می خوابند ما ثابت می کنیم که این دو روش می تواند به طور م theثر ضرر را کاهش دهد:

1) یک مقاومت بین میکروکنترلر و ژنراتور اضافه کنید

2) جریان را از طریق مقاومت روی اسیلوسکوپ پیدا کنید

3) حسگرها را بخوابانید و جریان را از طریق مقاومت روی اسیلوسکوپ بازیابی کنید

4) میکروکنترلر را بخوابانید و جریان را از طریق مقاومت روی اسیلوسکوپ بازیابی کنید نتایج تجربی ما به شرح زیر است

ما متوجه می شویم که وقتی میکروکنترلر را به خواب می بریم ، از دست دادن سیستم به حداقل می رسد. و هنگامی که میکروکنترلر بیدار می شود ، سنسورها می توانند داده ها را جمع آوری کرده و به Sigfox ارسال کنند. اما مشکلی وجود دارد ، وقتی میکروکنترلر را به خواب می بریم ، هنوز بین MCU و حسگرها جریان وجود دارد ، چگونه می توان این جریان را حذف کرد؟ با استفاده از Mosfet ، گیت را با خروجی دیجیتالی MCU وصل می کنیم ، تخلیه را با سنسورها و منبع را با پین 3 ، 3 ولت MCU متصل می کنیم. وقتی ولتاژ گیت کوچکتر از Vgs باشد (ولتاژ آستانه دروازه) ، بلوک بین منبع و تخلیه وجود دارد ، ولتاژی در انتهای سنسورها وجود ندارد. بنابراین وقتی میکروکنترلر را به خواب می بریم ، باید مطمئن شویم که ولتاژ گیت کوچکتر از Vgs است و وقتی MCU کار می کند ، ولتاژ گیت باید بزرگتر از Vgs باشد ، اینها قوانینی است که برای یافتن Mosfet قابل اجرا وجود دارد.