جهاز الاستشعار الشمسي للتمساح: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

يوضح هذا التوجيه كيفية إنشاء مستشعر حمام سباحة خاص نوعًا ما يقيس درجة حرارة المسبح ونقله عبر WiFi إلى تطبيق Blynk وإلى وسيط MQTT. أسميها "مستشعر تجمع الطاقة الشمسية Crocodile Solar" ، وهي تستخدم بيئة برمجة Arduino ولوحة ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

ما الذي يميز هذا المشروع؟

• المظهر رائع فقط
• مستقل تمامًا عن مصادر الطاقة (تغذي اللوحة الشمسية بطارية LiPo)
• مستشعر ESP8266 متصل بالواي فاي منخفض الطاقة
• بدلا من جهاز استشعار درجة حرارة عالية الدقة
• نقل بيانات درجة الحرارة والجهد إلى تطبيق Blynk لهاتفك المحمول
• يرسل أيضًا طابع زمني "آخر تحديث" إلى تطبيق Blynk
• نقل بيانات درجة الحرارة والجهد إلى وسيط MQTT
• درجات مئوية وفهرنهايت قابلة للتحويل
• يمكن إعادة برمجتها

مستوى مهارتك: متوسط إلى متمرس

اللوازم

لهذا البناء ، ستحتاج إلى معرفة كيفية العمل مع:

• Arduino IDE (بيئة البرمجة)
• لحام الحديد
• تمرين
• سكين حاد
• الغراء الايبوكسي
• الغراء الساخن
• رغوة الرش الصناعية
• لون الرش

الخطوة 1: المكونات المطلوبة

هذه الأشياء ضرورية لبناء مستشعر حمام السباحة الرائع هذا:

• تم العثور هنا على رأس التمساح (البلاستيك الرغوي): أمازون: رأس التمساح
• أو بدلاً من ذلك: قذيفة قارب (Aliexpress). يرجى مراجعة الخطوة 6 لهذا الغرض.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (AliExpress)
• لوحة شمسية 0.25 واط 45x45 ملم: (AliExpress)
• ** التحرير بعد عام واحد من الاستخدام: أوصي بشدة باستخدام بطارية أقوى مثل 18650 (مثال: Aliexpress)
• وحدة شاحن البطارية TP4056: (Aliexpress)
• مستشعر درجة حرارة ماء DS 18b20: (AliExpress)
• سلك 22 AWG (Aliexpress)
• النموذج الأولي PCB board 5x7cm (Aliexpress)
• مقاومات 220 أوم و 4.7 كيلو أوم
• كابل USB قصير إلى MicroUSB

بالإضافة إلى:

• تسرب رغوة عازلة @ سوق DIY أو هنا: (الأمازون)
• طلاء مقاوم للماء من سوق DIY أو هنا: (أمازون)
• رذاذ الحشو التمهيدي من سوق DIY أو هنا: (Amazon)
• الايبوكسي السائل لطلاء مضاد للماء في سوق DIY
• الغراء الساخن

قد تحتاج إلى استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة غطاء مقاوم للماء لمنفذ USB.

الخطوة الثانية: الإلكترونيات

اعتقدت أنه من الأسهل البدء ببعض هذه النماذج الأولية العالمية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ووجدت أن 5 × 7 سم مثالية لهذا الغرض.

خطوات البناء:

1. قم بإعداد D1 mini pro لاستخدام هوائي خارجي:

   1. Unsolder 0 أوم المقاوم بجوار هوائي السيراميك
   2. أدر المقاوم 0 أوم لأسفل ولحام الاتصال بالهوائي الخارجي (تم العثور على شرح جيد هنا - الخطوة 5)
2. ضع الأجزاء وحدد التخطيط على النموذج الأولي لثنائي الفينيل متعدد الكلور قبل بدء اللحام
3. جندى المسامير في D1 mini pro
4. جندى دبابيس المواجهة بلوحة النموذج الأولي
5. لحام دبابيس لوحة الشاحن في النموذج الأولي ثنائي الفينيل متعدد الكلور
6. جندى لوحة الشاحن في المسامير
7. اقطع كابل حساس الحرارة بطول 20 سم
8. يرجى الاطلاع على الصورة أعلاه لتوصيل مستشعر درجة الحرارة
9. جندى الكابل باللوحة الشمسية
10. لا تقم بعد بلحام كابلات الألواح الشمسية باللوحة - يجب لصقها أولاً برأس التمساح
11. اتبع مخطط Fritzing أعلاه لتوصيل جميع الاتصالات المتبقية بـ PCB
12. بمجرد توصيل جميع المكونات ولحامها ، استخدم بعض الغراء الساخن لإصلاح البطارية يرجى ملاحظة: لوضع ESP8266 في وضع السكون ، من الضروري توصيل دبوس D1 مع دبوس RST. في بعض الأحيان ، يتسبب D1 mini pro في حدوث مشكلات في المنفذ التسلسلي إذا تم توصيل المنفذ D0 و RST. الشخص الذي استخدمته (انظر رابط Aliexpress أعلاه) لم يكن لديه هذه المشكلة. إذا كنت تواجه هذه المشكلة ، فقد تحتاج إلى استخدام وصلة مرور أو مفتاح لفصل الدبابيس لتحميل رمز جديد. لكن (!) إذن ليس لديك فرصة لإعادة البرمجة بمجرد إغلاق رأس التمساح. في هذه الحالة ، لن تحتاج أيضًا إلى إحضار منفذ USB للخارج (على سبيل المثال لحفر ثقب ثالث).

الخطوة 3: الأجهزة الجزء 1 (تحضير رأس التمساح)

في هذه الخطوة نقوم بإعداد الجزء الخلفي من رأس التمساح للحصول على مساحة كافية للإلكترونيات. ونقوم بحفر بعض الثقوب للهوائي واللوحة الشمسية ومنفذ USB ، وقد خططت لمشروعي أولاً بدون منفذ USB. ولكن بعد ذلك اعتقدت أنه سيكون من المستحيل بالنسبة لي إجراء بعض تحديثات البرامج بمجرد إغلاق التمساح مرة أخرى. لذلك قررت استخدام كبل USB قصير من micro-USB إلى USB للسماح بوصول خارجي إلى لوحة ESP8266. الخطوات التالية للقيام بها:

• استخدم سكينًا حادًا لقطع ما يزيد قليلاً عن 7x5 سم (حجم لوحة النموذج الأولي) من السطح الصلب
• استخدم ملعقة لإزالة الرغوة اللينة من الداخل
• فقط تأكد من وجود مساحة كافية لكابلاتك ولوحك
• جرب ما إذا كان ذلك مناسبًا وأنه لا يزال هناك بعض المساحة لتغطيتها لاحقًا

الآن قم بحفر ثقبين أو ثلاثة ثقوب في الرأس:

• للوحة الشمسية
• للهوائي
• (اختياري) لمنفذ USB لتمكين البرمجة لاحقًا

استخدم مكونين من الإيبوكسي (5 دقائق) للصق هذه الثقوب وإغلاقها مرة أخرى. استخدم ما يكفي من الغراء الايبوكسي! تأكد من أنها ستكون مقاومة للماء بعد ذلك!

1. قم بلصق كابل اللوحة الشمسية بالرأس وقم بإغلاق الفتحة بشكل صحيح
2. الصق اللوح الشمسي بين العينين
3. ألصِق مقبس الهوائي بالرأس وأغلق الفتحة بإحكام
4. الصق قابس USB وأغلق الفتحة بشكل صحيح

لتجنب أي ماء يسبب تآكل منفذ USB ، قمت بطباعة غطاء واقي صغير ثلاثي الأبعاد.

الخطوة 4: البرمجيات

يجب أن يكون لديك بيئة Arduino قيد التشغيل. إذا لم يكن كذلك ، يرجى التحقق من هذا.

يتم إعداد الأجهزة بشكل مباشر (على جهاز Mac الخاص بي):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro ، 80 ميجاهرتز ، فلاش ، 16 م (14 م SPIFFS) ، v2 ذاكرة أقل ، تعطيل ، بلا ، رسم فقط ، 921600 on /dev/cu. SLAB_USBtoUART

احصل على كود اردوينو هنا: كود اردوينو في جيثب

يرسل الرمز درجة حرارة وفولتية البطارية إلى Blynk. ما عليك سوى تحميل تطبيق Blynk على هاتفك المحمول وإنشاء مشروع جديد. سيرسل لك Blynk رمز Auth لهذا المشروع. أدخل هذا الرمز المميز في ملف Settings.h. سوف ترسل الإعدادات الافتراضية

• درجة الحرارة إلى رقم التعريف الشخصي الافتراضي 11
• الجهد إلى VIRTUAL PIN 12
• آخر طابع زمني محدث لـ VIRTUAL PIN 13

ولكن من السهل تغيير هذه الدبابيس في الكود. ما عليك سوى اللعب مع جميع أدوات Blynk باستخدام V11 و V12 و V13 - إنها ممتعة. إذا كنت جديدًا على هذا ، فما عليك سوى قراءة إرشادات صديقي Debasish - معظم هذا موضح هناك في الخطوة 19.

البرنامج مُعد أيضًا لاستخدام وسيط MQTT.

في Settings.h يوجد متغير عام يسمى MQTT. يجب ضبط هذا على صواب أو خطأ اعتمادًا على ما إذا كنت تستخدم MQTT أم لا.

في حالتي ، أستخدم وسيطًا MQTT (Orange PI Zero و Mosquitto و Node-Red) ولوحة معلومات حيث يتم تجميع جميع بيانات المستشعر الخاصة بي معًا. إذا كنت جديدًا على MQTT ، فدع Google تساعدك في إعداده.

إذا كنت معتادًا على MQTT ، فأنا متأكد من أنك ستفهم الكود.

الخطوة 5: الجزء 2 من الجهاز (الختم مرة أخرى)

في هذه الخطوة ، نحتاج إلى حزم جميع الأجهزة الإلكترونية (تم تحميل البرامج واختبارها) وإغلاق بطن التمساح مرة أخرى. أنا شخصياً أرى حلين محتملين:

1. باستخدام زجاج أكريليك ولصقه بغراء إيبوكسي مقاوم للماء على البطن. بالنسبة لكابل مستشعر درجة الحرارة ، استخدم قناة كبل مقاومة للماء (يؤسفني أنني لم أختر هذا الخيار - بعد كل ما مررت به ، أوصي بشدة بالسير على هذا النحو.)
2. استخدم رغوة صناعية واملأ الفجوات مرة أخرى ، ثم استخدم طلاء مقاوم للماء لإغلاقه. وإنهائه بالحشو والطلاء.

لذلك قررت الخيار 2. الخطوات كالتالي:

1. كابل الألواح الشمسية اللحيم باللوحة
2. قم بتوصيل كابل الهوائي
3. قم بتوصيل كابل USB بلوحة ESP8266 (وليس بلوحة الشحن)
4. اضغط على كل الكابلات واللوحة في الفتحة
5. اترك 5-10 سم من كابل مستشعر درجة الحرارة معلقًا
6. استخدم الرغوة الصناعية لملء جميع الفجوات (احترس - الرغوة تتوسع بشكل كبير)
7. اتركه يجف ثم اقطع الرغوة بعد ذلك بسكين حاد
8. الآن استخدم بعض الطلاء المقاوم للماء (يستخدم لإصلاح الأسقف) وقم بطلائه في كل مكان
9. اتركه يجف واستخدم رذاذ طلاء الحشو لإنتاج قشرة صلبة (تحتاج إلى القيام بذلك مرارًا وتكرارًا)
10. تعديل مهم (بعد بضعة أسابيع في الماء): ضع طبقتين أو ثلاث طبقات من الإيبوكسي السائل لإعطاء طلاء مضاد للماء حقًا.
11. اتركه يجف - انتهى!

الخطوة 6: بناء بديل

نظرًا لأن البناء الأول مع التمساح لا يزال هو المفضل لدي ، يجب أن أعترف أنني اخترت البطارية الخاطئة (ضعيفة جدًا). لسوء الحظ ، لا يمكنني استبدال البطارية بعد الآن لأنها مغلقة في هيكل كروكس.

هذا هو السبب في أنني قررت القيام بحل آخر باستخدام قارب كجسم للوصول بشكل أفضل إلى الإلكترونيات والبطارية إذا لزم الأمر.

التغييرات:

• شل (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• بطارية ليثيوم 18650
• إدراج مطبوع ثلاثي الأبعاد لتركيب اللوحين (ESP8266 ووحدة الشاحن)

الخطوة 7: الملحق: شاشات / أجهزة استشعار إضافية

إذا كنت تريد تجاوز عرض بيانات التجمع على تطبيق Blynk فقط ، فيمكنك أيضًا دفعها إلى وسيط MQTT. يتيح لك ذلك استخدام العديد من الاحتمالات الأخرى لعرض بيانات مجموعتك (أو غيرها) على أجهزة مختلفة. قد يكون أحدها Node Red Dashboard على Raspberry Pi (انظر الصورة أعلاه) أو شاشة مصفوفة LED. إذا كنت مهتمًا بمصفوفة LED ، فيرجى العثور على الكود هنا:

بالمناسبة ، قمت بدمج هذا المشروع مع محطة الأرصاد الجوية الشمسية بما في ذلك توقعات الطقس في زمبريتي من هذا المشروع:

جاء الإلهام من محطة الأرصاد الجوية الشمسية هذه من صديقي الهندي ديباسيش. يرجى العثور على تعليماته هنا:

الجائزة الأولى في مسابقة أجهزة الاستشعار