پروژه گلخانه ای (RAS): نظارت بر عناصر واکنش دهنده در مزارع ما: 18 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این پروژه نظارت بر دمای هوا ، درخشندگی و رطوبت و همچنین دما و رطوبت نخلستان را پیشنهاد می کند. همچنین پیشنهاد می شود که این اقدامات را که در وب سایت Actoborad.com بسیار خوانا هستند ، شبکه کنید

برای انجام این کار ، ما 4 سنسور را به میکروکنترلر Nucleo L432KC متصل می کنیم:

- سنسور روشنایی TLS2561 توسط Adafruit ؛

- سنسور رطوبت و دما DHT22 توسط Gotronic ؛

- یک کاوشگر دما DS1820 ؛

- سنسور رطوبت Grove - حسگر رطوبت توسط Seeed Studio

اقدامات هر 10 دقیقه انجام می شود و از طریق Breakout TD1208 توسط Sigfox به شبکه متصل می شود. همانطور که در بالا گفته شد ، این صفحه در وب سایت Actoboard.com قابل خواندن است. در این میکروکنترلر یک صفحه نمایش OLED 128x64 وصل شده است که آخرین اقدامات انجام شده را به طور دائمی نمایش می دهد. سرانجام ، سیستم به دلیل داشتن سلول فتوولتائیک 8x20cm و باتری 1.5Ah از نظر الکتریکی خودکفاست. آنها توسط Seeed Studio با LiPo Rider Pro به Nulceo متصل می شوند. سیستم در یک جعبه چاپ سه بعدی قرار می گیرد.

همانطور که در خلاصه داستان مشاهده می کنید.

کد کامپایل شده در میکروکنترلر از طریق os.mbed.com 'main.cpp' نام دارد. کتابخانه های مورد استفاده در پیوند زیر موجود است ، پروژه ما mbed چیست:

مرحله 1: شبکه سازی

بخش مهمی از این پروژه شبکه بندی اندازه گیری ها و دسترسی آسان به آنها بود. هر 10 دقیقه ، سنسورها پارامترهای مختلف را اندازه گیری می کنند و از یک ماژول sigfox TD1208 برای انتقال اندازه گیری های آن استفاده می شود. نتایج در وب سایت Actoboard موجود است:

پس از ایجاد یک حساب bluemix ، می توانیم از برنامه Node-red برای نمایش نتایج خود به صورت گرافیکی استفاده کنیم.

برنامه نویسی در Node-red برای بازیابی اطلاعات از Actoboard

پیوند عمومی برای مشاهده نتایج در زمان واقعی:

مرحله 2: اجزاء

برای این پروژه لیستی از اجزای اصلی مورد استفاده در اینجا آمده است:

میکروکنترلر: Nucleo STM32L432KC

صفحه نمایش: صفحه LCD

Sigfox: ماژول Sigfox

درباره سنسورها:

- سنسور هوا: DHT22 (دما و رطوبت)

- سنسورهای کف: دمای گلخانه و رطوبت گراو

- سنسور روشنایی: سنسور نور

منبع تغذیه:

- LIPO (کارت تغذیه سازگار با غذا)

- باتری

- پنل فتوولتائیک

مرحله 3: مصرف

یکی از مهمترین نکات پروژه ما این است که سیستم باید از نظر انرژی مستقل باشد. برای این منظور از باتری و سلول خورشیدی استفاده می کنیم. باتری می تواند جریان 1050 میلی آمپر را در 1 ساعت با ولتاژ 3.7 ولت: 3 ، 885Wh ارائه دهد. از سلول خورشیدی برای شارژ مجدد باتری استفاده می شود ، ولتاژ 5.5 ولت را تحت 360 میلی آمپر قدرت 2 وات می دهد.

مصرف نظری سیستم ما: - سنسور دما DHT22: حداکثر 1.5 میلی آمپر و در حالت استراحت 0.05 میلی آمپر - سنسور دمای گراو: حداکثر 1.5 میلی آمپر - سنسور نور: 0.5 میلی آمپر - سبد هسته: + 100 میلی آمپر - صفحه نمایش LCD: 20 میلی آمپر - Sigfox TD1208 ماژول: ارسال 24 میلی آمپر (در این پروژه ، هیچ چیزی با این ماژول دریافت نمی شود) و در حالت استراحت 1.5 μA

در حالت استراحت ، مصرف در مقایسه با قدرت باتری ناچیز است. وقتی سیستم از خواب می رود (هر 10 دقیقه) ، همه سنسورها اندازه گیری می کنند ، صفحه نتیجه را نشان می دهد و ماژول sigfox این نتایج را منتقل می کند. در نظر گرفته شده است که تمام اجزا در این زمان حداکثر مصرف می کنند: ما هر 15 دقیقه از حدود 158 میلی آمپر استفاده می کنیم بنابراین 6 * 158 = 948 میلی آمپر در 1 ساعت. باتری قبل از تخلیه کامل می تواند کمی بیش از یک ساعت نگه دارد.

هدف این است که حداقل انرژی را صرف کنید تا کمترین نیاز ممکن برای شارژ مجدد باتری را داشته باشید. در غیر این صورت ، اگر سلول خورشیدی مدتی نور خورشید دریافت نکند ، نمی تواند باتری را شارژ کرده و سیستم ما خاموش شود.

مرحله 4: طراحی PCB

بیایید قسمت PCB را شروع کنیم!

ما مشکلات زیادی برای یک مرحله داشتیم که فکر نمی کردیم آنقدر وقتمان را بگیریم. اولین خطا: عدم ذخیره PCB در چندین مکان. در واقع ، اولین PCB که متوجه شد وقتی USB مشکلاتی داشت ، حذف شد. اکنون همه فایلهای داخل USB قابل دسترسی نیستند. ناگهان ، لازم بود که انرژی لازم برای این پازل را برای صنعتی شدن پروژه خود بیابیم. جزئیات کوچکی که مهم باقی می ماند ، لازم است که اتصالات همه در قسمت پایین PCB قرار داشته باشند و یک طرح جرم ایجاد شود. وقتی شجاعت پیدا شد ، می توانیم دوباره طرح الکترونیکی را روی ALTIUM انجام دهیم ، همانطور که در زیر مشاهده می کنید:

مرحله 5:

این شامل سنسورها ، کارت Nucleo ، ماژول Sigfox و صفحه LCD است.

ما به قسمت PCB می رویم ، زمان زیادی را از دست می دهیم ، اما در پایان موفق شدیم. پس از چاپ ، ما آن را آزمایش می کنیم … و این درام است. کارت نیمه NUCLEO معکوس است. همچنین می توان به نمودار بالا نگاه کرد. NUCLEO سمت چپ از 1 تا 15 از بالا شروع می شود ، در حالی که شاخه سمت راست 15 تا 1 نیز از بالا شروع می شود. چیزی که باعث می شود هیچ چیز کار نکند. لازم بود ذهن او بازیابی شود و برای سومین بار PCB اضطراری با توجه به همه اتصالات تکرار شود. PCB Hallelujah ایجاد شده است ، ما می توانیم آن را در تصویر زیر مشاهده کنیم:

مرحله 6:

همه چیز عالی بود ، جوش های ساخته شده توسط آقای SamSmile زیبایی بی نظیری داشتند. خیلی خوب است که حقیقت داشته باشد؟ در واقع ، یک و تنها مشکل:

مرحله 7:

کمی نزدیکتر بزرگنمایی کنید:

مرحله 8:

ما آن را در نقشه سمت راست مشاهده می کنیم که PCB بر اساس اتصال SDA در D7 و SCL در D8 (دقیقاً همان چیزی است که ما نیاز داریم) است. با این حال ، هنگامی که ما با اجزای سازنده آزمایش کردیم ، ناسازگاری اطلاعات دریافت شده را درک نکردیم ، و ناگهان وقتی اسناد موجود در اسناد دوم را دوباره بررسی کردیم ، متوجه شدیم که هیچ ویژگی خاصی در D7 و D8 وجود ندارد.

در نتیجه ، نان پزی ما قبل از تطبیق اتصالات روی PCB برای مسیریابی آسان بسیار خوب عمل می کند. اما هنگامی که روی PCB تغییر نکرده ایم ، با وجود همه سنسورها به جز سنسور نور در این نسخه ، اطلاعات را دریافت می کنیم.

مرحله 9: طراحی جعبه سه بعدی

بیایید قسمت طراحی سه بعدی را شروع کنیم!

در اینجا ما قسمت طراحی سه بعدی جعبه را برای استقبال از سیستم کامل ما توضیح می دهیم. او وقت زیادی گرفت و دلیلش را خواهید فهمید. به طور خلاصه: ما باید بتوانیم PCB و تمام اجزای مرتبط با آن را در جعبه خود داشته باشیم. به این معنا که با در نظر گرفتن فضا برای هر یک از آنها به صفحه LCD اما همه سنسورها فکر کنید تا بتوانند در اندازه گیری های خود قابل استفاده و م effectiveثر باشند. علاوه بر این ، به منبع تغذیه با کارت LIPO که متصل به باتری و پنل فتوولتائیک است که سیستم ما را مستقل می کند ، نیاز دارد. ما اولین جعبه ای را تصور می کنیم که شامل PCB ، تمام سنسورها ، صفحه نمایش و کارت LIPO متصل به باتری است. بدیهی است پیش بینی مکان خاصی برای صفحه LCD ، سنسور نور (اگر مخفی باشد یا در کنار آن نور واقعی را دریافت نکند) ، برای سنسور دما ، برای DHT22 ضروری است که بتوان آن را اندازه گیری کرد مقدار نزدیک به گیاه و بدون فراموش کردن سنسور رطوبت نخلستان که باید با زمین مستقیم تماس داشته باشد. ما سوراخ اتصال آنتن به ماژول sigfox و سوراخ دیگری را برای انتقال فرزند پانل های فتوولتائیک به نقشه LIPO فراموش نمی کنیم. در اینجا جعبه اصلی است:

مرحله 10:

ما به بخشی برای قرار دادن پنل فتوولتائیک و اتصال پنل به برد LIPO نیاز داریم.

در اینجا نتیجه است:

مرحله 11:

ما باید بتوانیم این جعبه فوق العاده را ببندیم!

در اینجا درپوش مناسب است:

مرحله 12:

همانطور که می بینیم ، این یک درب است که دارای دندانه هایی است که برای ثبات بهتر داخل جعبه اصلی آمده است.

در اینجا زمانی است که آن را روی جعبه فوق العاده خود اضافه می کنیم:

مرحله 13:

برای به دست آوردن مقاومت ، یک درب کشویی اضافه شده است که در جعبه و همچنین درب آن قرار داده شده است که دو قسمت را به صورت محکم نگه می دارد و قابلیت اطمینان و امنیت اجزای داخل را فراهم می کند.

در اینجا اولین نسخه درب کشویی است:

مرحله 14:

برای فراتر رفتن ، ما فکر کردیم که ماژول فتوولتائیک را در جعبه اصلی قرار دهیم ، به طوری که در سطح سنسور نور و موقعیت استراتژیک آن قرار داشته باشد و احساس کنیم که سیستم خودمختار چیزی از "United" است.

در اینجا دومین نسخه درب کشویی با امکان بستن ماژول فتوولتائیک که قبلاً ارائه شده است ، آمده است:

مرحله 15:

در اینجا زمانی است که آن را روی جعبه فوق العاده خود اضافه می کنیم که درب فوق العاده ای دارد:

مرحله 16:

کمی گم شده اید؟ بگذارید به شما نشان دهیم که حالت نهایی این جعبه جادویی چیست!

مرحله 17:

(صدمه ای که ما در حال حاضر نمی توانیم آن را به لطف چاپگر سه بعدی چاپ کنیم زیرا از من استحکام خواسته شد ، کاری که من انجام دادم ، اما باید باور کنم که من کمی بیش از حد دارم ، در واقع ضخامت آن بیشتر از 4 میلی متر است ، بنابراین من نتوانست آن را چاپ کند زیرا مطالب زیادی می گرفت ، بسیار غم انگیز) … اما برای چاپ آن دیر نیست ، حداقل اگر فقط برای لذت باشد = D

بسیار زیبا:

مرحله 18:

متشکرم.