محلول التلوث الخفيف - أرتميس: 14 خطوة

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

التلوث الضوئي شيء يؤثر علينا جميعًا حول العالم. منذ اختراع المصباح الكهربائي ، أصبح الضوء أكثر شيوعًا وتم استخدامه على وجه التحديد في المدن الكبرى مثل مدينة نيويورك وشيكاغو. كل هذا الضوء يمكن أن يؤثر على العديد من أنواع الحيوانات المختلفة ؛ على سبيل المثال ، صغار السلاحف التي تحتاج إلى إيجاد طريقها إلى المحيط باستخدام القمر للإرشاد تخطئ في ضوء الشارع الخطير للقمر وتتجه إلى الطريق السريع. يؤثر الضوء أيضًا على هجرة الطيور ومواسم تزاوجها. علاوة على كل الحيوانات التي يؤثر عليها التلوث الضوئي ، فهو يؤثر علينا أيضًا. عندما نسير في الخارج ليلاً ونرى هذه الأضواء الزرقاء الساطعة ، تتحفز عقولنا للاعتقاد بأن الوقت نهار. لذلك ، فإن دماغنا لا ينتج الميلاتونين. المادة الكيميائية التي نحتاجها للذهاب إلى النوم. نظرًا لأن هذه المادة الكيميائية لا يتم إنتاجها بنفس القدر ، يتم التخلص من جدول نومنا ، مما يتسبب في العديد من المشكلات الأخرى.

ومع ذلك ، من خلال حل التلوث الضوئي ، Artemis ، نجعل من السهل خلق غد أفضل من حيث التلوث الضوئي. يتميز ضوءنا بدرجة حرارة لون دافئة حتى لا ينبعث منه ضوء أزرق ليجعلنا نعتقد أننا يجب أن نكون مستيقظين في وقت متأخر من الليل. بمساعدة Arduino Uno ، وأجهزة استشعار متعددة مختلفة ، ودوائر Snap ، يتم تشغيل الضوء أو إيقاف تشغيله بناءً على النشاط في المنطقة ، والظلام ، والمزيد. من خلال الحل الذي نقدمه ، سينبعث ضوء أقل في الغلاف الجوي ، لذلك يمكننا ، جنبًا إلى جنب مع جميع الحيوانات ، الاستمتاع بجمال سماء الليل التي تساعد في الحفاظ على بيئتنا سعيدة.

الخطوة 1: اجمع المواد الخاصة بك

الخطوة الأولى في صنع Artemis هي جمع المواد.

كما هو موضح في الصورة الأولى أعلاه ، إليك قائمة بالمواد المادية التي ستحتاجها:

• مشروع Super Starter Kit Uno R3 - سيحتوي على وحدة التحكم الدقيقة ولوح التجارب وجميع المستشعرات التي ستحتاجها فيه حتى تتمكن من استخدامها لتشفير نورك. على وجه التحديد ، سوف تحتاج إلى:

  • كبل USB-Arduino (ومحول إذا لم يكن لديك منفذ USB في الكمبيوتر المحمول)
  • أسلاك ذكر ذكر
  • الأسلاك الذكور والإناث
  • أسلاك طويلة جدًا (تقطع إذا لزم الأمر)
  • كبلات توصيل (لتوصيل المقاوم الضوئي لـ Snap Circuits باللوح)
  • بطاقة micro SD وقارئ
  • شاشة OLED
  • متحكم Arduino Uno
  • جهاز استشعار PIR
  • جهاز استشعار DHT (الرطوبة / الحرارة)
  • مقاومات أوم 220 كيلو
  • لوح التجارب
  • مصابيح RGB LED (4x) أو المصابيح العادية (4x)
  • مقاوم ضوئي
• مجموعة Snap Circuits Classic (كما هو موضح في الدليل أعلاه). على وجه التحديد ، سوف تحتاج إلى مقاوم ضوئي لدوائر Snap.
• مقص
• العصي الخشبية
• سكين دقيق
• أداة تعرية الأسلاك
• مفك البراغي
• جوهر الرغوة السوداء
• الورق المقوى
• كما هو موضح في الصورة الثانية ، ستحتاج إلى تطبيق Arduino Genuino على جهاز الكمبيوتر المكتبي / المحمول الخاص بك لتشفير المستشعرات.
• كما هو موضح في الصورة الثالثة ، ستحتاج إلى بعض الأصدقاء للقيام بذلك!

الخطوة 2: PIR / Photo-resistor - Code

الكود الأول الذي تقوم بإنشائه هو لـ PIR (مستشعر الحركة) والمقاوم الضوئي. من خلال الجمع بين هذين المستشعرين في كود واحد ، يمكننا جعل الضوء يتفاعل مع كل من مستوى الظلام والنشاط (أو عدمه) في المنطقة. إليك ما تفعله كل وظيفة رئيسية في الكود:

setup (): تقوم هذه الوظيفة بتنشيط الشاشة التسلسلية وتؤسس دبوس LED كمخرج ودبوس PIR كمدخل

loop (): تقوم هذه الوظيفة بتشغيل وظيفة photo_value () ووظيفة checkPIRStatus ()

NBhere (): تكتب هذه الوظيفة في مصابيح LED على أنها مطفأة إذا لم يكن مستشعر الحركة قيد التشغيل

SBhere (): تقوم هذه الوظيفة بكتابة مصابيح LED كما هي بحيث تظهر بشكل ساطع إذا كان مستشعر الحركة قيد التشغيل

checkPIRStatus (): تحصل هذه الوظيفة على بيانات من المستشعر ، ثم تتحقق مما إذا كانت القيمة المبلغ عنها أعلى من 451. إذا كانت كذلك ، وكان المستشعر متوقفًا ، فسيتم تشغيله وتشغيل SBhere (). ومع ذلك ، إذا كان الرقم المبلغ عنه منخفضًا وكان المستشعر قيد التشغيل ، فسيتم إيقاف تشغيل المستشعر وتشغيل NBhere ().

photo_value (): تتحقق هذه الوظيفة لمعرفة ما إذا كان الرقم مرتفعًا أم متوسطًا أم منخفضًا وتغير شدة الضوء وفقًا لذلك.

الخطوة 3: PIR / المقاوم للصور - مخططات كهربائية

بعد تجميع الكود الخاص بك بنجاح ، قم بتوصيل لوح التجارب بنفس الطريقة كما في مخطط Fritzing أعلاه. بعد الانتهاء ، تأكد من توصيل كل شيء بشكل صحيح وعدم وجود أي شيء في غير محله. بالإضافة إلى 4 مصابيح LED عادية أو مصابيح RGB LED ، سوف تحتاج إلى:

• جهاز استشعار PIR
• مقاوم ضوئي
• ثلاثة أسلاك ذكر - أنثى
• أسلاك ذكر ذكر
• 4220 كيلو مقاومات أوم

بعد أن يتم تحميل الكود الخاص بك بنجاح على اللوحة ، حرك يدك فوق مستشعر PIR. يجب أن تضيء الأضواء وتضيء ، وإذا فتحت شاشتك التسلسلية ، يجب أن تقرأ "تم اكتشاف الحركة!". بمجرد أن ترفع يدك بعيدًا عن PIR ، يجب أن تقرأ الشاشة التسلسلية "انتهت الحركة!" ، ويجب أن يخفت مؤشر LED (أو RGB LED كما هو موضح في الرسم التخطيطي المبهم) وينطفئ:).

أما بالنسبة لمقاوم الضوء ، إذا قمت بتغطيته ، فيجب أن يضيء و / أو يعمل ، وبمجرد أن ترفع يدك ، يجب أن يخفت مؤشر LED. إذا قمت بتشغيل جميع الأضواء في منطقتك ، فيجب أن يكون مؤشر LED قريبًا من الانطفاء.

الخطوة 4: OLED / DHT - كود

بمجرد الانتهاء من مقطع PIR / المقاوم الضوئي من الكود ، فأنت جاهز للانتقال إلى كود OLED / DHT! عندما يعمل هذا الرمز بشكل صحيح ، يجب أن يأخذ بيانات الرطوبة / درجة الحرارة من البيئة المحيطة ، وبعد عرض هذه المعلومات على الشاشة التسلسلية ، يجب أن يعرض هذه المعلومات ، بالإضافة إلى حالة أي مستشعرات أخرى ، على شاشة OLED.

إليك ما تفعله كل وظيفة في الكود:

setup (): تقوم هذه الوظيفة بتنشيط الشاشة التسلسلية وتهيئة المكتبات

حلقة (): تنشئ هذه الوظيفة متغيرات لدرجة الحرارة / الرطوبة ، ثم تعرض معلومات الرطوبة / درجة الحرارة على شاشة OLED والشاشة التسلسلية

فيما يلي المكتبات المحددة التي تحتاج إلى تنزيلها لتشغيل هذا الرمز:

مكتبة U8g2

Sidenote: الكود أعلاه مخصص لكل من DHT / OLED وبطاقة SD ، والوظائف المدرجة هي تلك التي تتحكم فقط في مستشعرات DHT / OLED.

الخطوة 5: OLED / DHT - المخططات الكهربائية

بعد تجميع الكود الخاص بك بنجاح ، قم بتوصيل لوح التجارب بنفس الطريقة كما في مخطط Fritzing أعلاه. بعد الانتهاء ، تأكد من توصيل كل شيء بشكل صحيح وعدم وجود أي شيء في غير محله. بالإضافة إلى 4 مصابيح LED عادية أو مصابيح RGB LED ، سوف تحتاج إلى:

• شاشة OLED
• جهاز استشعار DHT
• أسلاك ذكر ذكر
• 4220 كيلو مقاومات أوم

بعد تحميل الكود بنجاح على اللوحة ، يجب أن تظهر معلومات الرطوبة / درجة الحرارة على الشاشة التسلسلية ، وبعد أن تُظهر شاشة OLED شاشة Adafruit الخاصة بها ، يجب أن تظهر بيانات درجة حرارة الرطوبة في الأعلى ، مع حالة كل من أجهزة الاستشعار تقول "ON" أو "OFF" تحتها:).

الخطوة 6: جمع البيانات من OLED

باستخدام الشاشة التسلسلية ، تمكنا من تحويل بيانات الرطوبة / درجة الحرارة إلى رسم بياني. عندما يعمل الرمز الخاص بك بنجاح وترى معلومات الرطوبة / درجة الحرارة الصحيحة على الشاشة التسلسلية ، انقر فوق "أدوات" ، ثم "رسام تسلسلي". بمجرد الضغط على ذلك ، يجب أن تحصل على رسم بياني للبيانات. من أجل جمع البيانات ، قم بتوصيل مستشعر DHT بلوحة التجارب ، وقم بتشغيل الكود النهائي ، ثم اضبط مستشعر DHT بالقرب من نافذتك أو بالخارج من غروب الشمس إلى شروقها للحصول على البيانات.

في الرسم البياني الموجود على يمين درجة الحرارة المئوية مقابل الوقت ، تنخفض درجة الحرارة تدريجيًا مع غروب الشمس. تم جمع هذه البيانات أثناء غروب الشمس من 7:00 مساءً إلى 10:00 مساءً. غالبًا ما ينتج عن الليل درجات حرارة أقل مقارنة بالنهار لأن الشمس لم تعد تقوم بتسخين المنطقة بشكل مباشر. تم جمع هذه القياسات باستخدام مستشعر DHT ، الذي يجمع بيانات درجة الحرارة والرطوبة.

الرسم البياني الموجود على اليسار هو قياس النسبة المئوية للرطوبة في الهواء مقابل الوقت. تم جمع البيانات من 7:00 مساءً إلى 10:00 مساءً باستخدام مستشعر DHT. مع مرور الوقت ، بدأت الرطوبة في الزيادة ، مما قد يشير إلى هطول الأمطار في المستقبل القريب. يعتبر هطول الأمطار عاملاً مهمًا يجب أخذه في الاعتبار عند تصميم تركيبات الإضاءة لأن أحداث الطقس مثل المطر والثلج والضباب يمكن أن تقلل من الرؤية وتؤثر على تشتت الضوء.

الخطوة 7: بطاقة SD - الرمز

الآن بعد أن نجحت في ترميز مقطع OLED / DHT وقطاع PIR / المقاوم الضوئي ، فأنت جاهز للجزء الأخير: رمز بطاقة SD. يعمل بشكل صحيح ، والغرض من هذا الرمز هو جعل بطاقة SD تقرأ بيانات المقاوم الضوئي وإظهار أي اتجاهات إضاءة على مدار اليوم.

إليك ما تفعله كل وظيفة في الكود:

setup (): تقوم هذه الوظيفة بتنشيط الشاشة التسلسلية وتسجيل أي بيانات على الشاشة التسلسلية

حلقة (): تحدد هذه الوظيفة عداد الوقت

writeHeader (): تقوم هذه الوظيفة بطباعة رؤوس البيانات في ملف بطاقة SD

logData (): تسجل هذه الوظيفة الوقت والرطوبة ودرجة الحرارة في ملف بطاقة SD

مكتبات إضافية سوف تحتاجها:

• مكتبة SD. FAT
• مكتبة DHT بسيطة

الخطوة 8: بطاقة SD - مخططات كهربائية

بعد تجميع الكود الخاص بك بنجاح ، قم بتوصيل لوح التجارب بنفس الطريقة كما في مخطط Fritzing أعلاه. بعد الانتهاء ، تأكد من توصيل كل شيء بشكل صحيح وعدم وجود أي شيء في غير محله. سوف تحتاج:

• قارئ بطاقة SD
• مقاوم ضوئي
• أسلاك ذكر ذكر
• 1220 كيلو أوم المقاوم

بعد أن يتم تحميل الكود بنجاح ، اترك المقاوم الضوئي بجوار نافذتك أو أخرجه إلى الفناء الخاص بك. اتركه هناك عند غروب الشمس حتى شروق الشمس ، وعندما تعود ، أخرج بطاقة micro SD. ثم ، باستخدام قارئ بطاقة SD ، اجعل الكمبيوتر المحمول يقرأ المعلومات وأنشئ رسمًا بيانيًا بها!

الخطوة 9: جمع البيانات من بطاقة SD

أعلاه صورة للبيانات التي جمعناها من قيم المقاوم الضوئي من بطاقة SD. الغرض من جمع هذه البيانات هو رؤية اتجاهات الإضاءة طوال الليل حتى نتمكن من معرفة ما إذا كان هناك أي مصدر تدخلي للغاية للضوء الاصطناعي الذي يعطل حياة جميع الحيوانات على الأرض.

من أجل جمع البيانات ، قم بتوصيل المقاوم الضوئي بلوحة التجارب باستخدام مخطط Fritzing ، وقم بتشغيل الكود النهائي الموجود في الملف المضغوط في نهاية Instructable. قم بتوصيل بطاقة micro SD بالقارئ واضبط المقاوم الضوئي بجوار نافذتك أو بالخارج من غروب الشمس إلى شروقها لجمع بياناتك.

تم جمع هذه البيانات بواسطة المقاوم الضوئي ، والذي يقيس شدة الضوء. تم جمع البيانات من الساعة 12:00 صباحًا حتى 6:45 صباحًا وتتضمن شروق الشمس. مع شروق الشمس ، زادت شدة الضوء ، مما تسبب في زيادة القيم التي حصل عليها المقاوم الضوئي. يمكن استخدام هذه البيانات لتحديد متى تكون الإضاءة الاصطناعية ضرورية لأن المقاوم الضوئي يحدد شدة الضوء الطبيعي في محيطه ويمكنه معرفة متى يكون ساطعًا بدرجة كافية لإنشاء منظر طبيعي مرئي بدون إضاءة صناعية.

الخطوة 10: دمج كل التعليمات البرمجية

بعد الانتهاء من ترميز المكونات الثلاثة المنفصلة للشفرة ، حان الوقت لتجميعها معًا! بأخذ المكونات الثلاثة للشفرة الخاصة بك ، تأكد من عدم وجود شيء متماثل بين جميع البرامج ، ثم ضعها في برنامج مختلف. بعد ذلك ، تأكد من توصيل كل شيء بلوحك كما هو في مخطط Fritzing وقم بتشغيل البرنامج! بالنسبة لنا ، كانت هناك عدة مرات لم يعمل فيها الرمز عندما قمنا بدمج جميع المكونات ، لذا ألق نظرة على جزء استكشاف الأخطاء وإصلاحها في Instructable إذا لم تعمل الأشياء في البداية.

الخطوة 11: الاقتراحات / استكشاف الأخطاء وإصلاحها

فيما يلي بعض الاقتراحات للمشكلات التي قد تواجهها أثناء العمل على التعليمات البرمجية الخاصة بك. نعلم من التجربة أن الشفرة قد تكون أحيانًا مزعجة ومرهقة للغاية ، لذا نأمل أن تساعدك هذه النصائح في تكرار * حل التلوث الضوئي *:).

عام:

• تأكد من توصيل جميع الأسلاك الخاصة بك بالمسامير الصحيحة ، والتي تم إخبارك بها في البرنامج عند تحديد المتغيرات.
• تأكد من توصيل جميع الأسلاك الخاصة بك بشكل صحيح (على سبيل المثال ، ربما يجب تبديل الجانب السلبي والجانب الإيجابي لمصباح LED)
• تأكد من عدم وجود RGBs في لوحة التجارب عند الترميز لمصابيح LED والعكس صحيح

إذا كان المبرمج لا يستجيب:

• أعد تشغيل Arduino والميكروكونترولر الخاص بك
• افصل USB وأعد توصيله
• تحقق للتأكد من أن المنفذ الخاص بك هو Arduino Uno (انتقل إلى "Tools" ثم "Port")
• افتح ملفًا جديدًا فارغًا وحاول تشغيله ثم تشغيل التعليمات البرمجية الأصلية

لا يمكنك إيجاد حل هنا؟

جرب الانتقال إلى https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 (الموقع الرسمي لتحرّي الخلل وإصلاحه في Arduino) وابحث عن مشكلتك.

الخطوة 12: تصميم النموذج

استخدم الرسوم التخطيطية في الملف المضغوط لتصميم الأضواء وطباعتها ثلاثية الأبعاد (ومع ذلك ، لا يلزم وجود طابعة ثلاثية الأبعاد). لبدء تصميم النموذج ، قم بقطع قطعة من الرغوة أو اللوح الخلفي بقياسات حوالي 56 سم × 37 سم. لتسهيل توصيل الأسلاك ، ارفع اللوح عن طريق لصق كتل الخشب على الزوايا. قم بإنشاء طريقك وعشبك عن طريق لصق شرائح من ورق البناء الأسود على السبورة وقطع الثقوب حيث يجب أن تكون المصابيح. باعد بينهما بالتساوي عن طريق تقسيم طول اللوح إلى 4 وقطع مسافات في القاعدة. حدد موقع المستشعرات (المقاوم الضوئي و PIR) وشاشة OLED أيضًا حتى تتمكن من قطع أجزاء من القاعدة لتغذية الأسلاك عبر اردوينو. بعد قطع جميع الثقوب ، ابدأ في تغذية الأسلاك من خلالها حتى تمر أسفل النموذج وتعلق على اردوينو. بمجرد الانتهاء من كل شيء ، قم بالغراء الساخن بأجهزة الاستشعار والأضواء في مكانها!

الخطوة 13: اختبر كل شيء معًا

الآن ، بما أن مكونات التصميم والكهرباء والتشفير قد اكتملت جميعها ، فقد حان الوقت لاختبار عملك! انطلق وقم بتحميل برنامجك على السبورة ، وإذا نجح ، فتهانينا !! إذا لم يكن الأمر كذلك ، فارجع إلى جزء استكشاف الأخطاء وإصلاحها من Instructable لمعرفة ما إذا كان يمكنك اكتشاف المشكلة.

تعد حلول التلوث الضوئي مثل Artemis ضرورية لإعادة سماء الليل إلى الجميع. لقرون ، أصبح الناس خائفين من سماء الليل وكانوا ينظرون إلى الضوء على أنه المنقذ ، على الرغم من أن العديد من الحيوانات تعاني من وفرة الضوء بالقرب من موائلها الطبيعية. باستخدام حل التلوث الضوئي هذا ، يمكننا اتخاذ خطوة نحو الحصول على بيئة أفضل حتى لا نتأثر نحن وجميع الحيوانات الأخرى على الأرض بجداولها الطبيعية حتى نتمكن جميعًا من العيش بسعادة وصحة!

الخطوة 14: شكر وتقدير

شكرا جزيلا لقراءة التعليمات الخاصة بنا!:) لم يكن من الممكن أن يكون هذا المشروع ممكنًا بدون المجموعات التالية ، لذا إليك بعض الأشخاص الذين نود أن نشكرهم:

• Jesus Garcia (مدربنا في برنامج Adler ASW) لتعليمنا كيفية استخدام هذه المستشعرات ومساعدتنا في استكشاف الأخطاء وإصلاحها!
• كين وجيزا وكريس وكيلي وبقية فريق Adler Teen Programs لمساعدتنا في هذا المشروع
• المتحدثون الضيوف LaShelle Spencer و Carlos Roa و Li-Wei Hung لإلقاء محاضرات رائعة ألهمتنا لمواصلة الإبداع في مشاريعنا
• Snap Circuits لإرسالها إلينا مجموعة شيقة للغاية ساعدتنا في معرفة المزيد عن الدوائر وساعدتنا في مشروعنا النهائي
• المتبرعين من Adler لمشاهدة عرضنا التقديمي النهائي وإعطائنا ملاحظات:)

أيضًا ، يوجد أعلاه ملف مضغوط يحتوي على جميع المخططات والنماذج والمكتبات والتعليمات البرمجية التي استخدمناها لإنشاء حل التلوث الضوئي هذا. نحن نشجعك على تنزيل هذا إذا كنت تريد القيام بذلك في المنزل!

قم بتنزيل مستودعنا بالكامل لحل التلوث الضوئي هذا من هنا!