مستشعر GreenHouse: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

البرنامج التعليمي GreenHouse Sensor

أنجزه آلان وي بمساعدة باسكال تشينكابتورز | سيجفوكس | ubidots

1. أهداف
2. الأشياء المستخدمة في هذا المشروع
3. خطوة التنفيذ
4. مبدأ العمل
5. اتصال الجهاز
6. كود mbed
7. معالجة البيانات وتحليلها
8. تحسين استهلاك النظام
9. الصور

الخطوة 1: الأهداف

بالنسبة لهذا المشروع ، أرغب في تحقيق نظام طاقة مستقل ، ويجب أن أقيس: درجة الحرارة المحيطة للهواء ، ورطوبة الهواء ، ودرجة حرارة التربة ، ورطوبة التربة ، وسطوع Lux و RGB.

الخطوة 2: الأشياء المستخدمة في هذا المشروع

فاتورة المواد:

1) مكون الطاقة الشمسية: طبقة رقيقة من الراتنج تسمح بالاستخدام في الهواء الطلق

2) Chip LiPo Rider Pro: اشحن جميع مشاريعك بجهد 5 فولت

3) رقاقة متحكم Nucleo STM 32L432KC: توفر طريقة ميسورة التكلفة ومرنة للمستخدمين لتجربة أفكار جديدة وبناء نماذج أولية باستخدام أي خط متحكم STM32

4) الوحدة النمطية Sigfox Wisol: لتصميم نموذج IOT الأولي الخاص بك مع شبكات Sigfox

5) شاشة LCD: تتصل بمتحكم دقيق عبر ناقل I2C أو SPI

6) بطارية Li-Ion 3 ، 7V 1050mAh: حماية ضد الأحمال الزائدة والتفريغ.

7) مستشعر رطوبة الجاذبية SEN0193: تعرف على تركيز الماء في الأرض. يوفر المستشعر جهدًا تناظريًا اعتمادًا على محتوى الماء.

8) مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT22: تعرف على درجة حرارة الهواء ورطوبته ، وتتواصل مع متحكم دقيق من نوع اردوينو أو متوافق عبر مخرج رقمي.

9) مستشعر درجة حرارة Grove: تعرف على درجة حرارة التربة ، وهذه الوحدة متصلة بمدخل رقمي من Grove Base Shield أو Mega Shield عبر كابل 4 موصلات مضمن

10) مستشعر اللون ADA1334: يكتشف لون مصدر الضوء أو الكائن. يتصل عبر منفذ I2C

11) مستشعر الضوء TSL2561: قم بقياس سطوع من 0.1 إلى 40000 لوكس. يتواصل مع متحكم Arduino عبر ناقل I2C.

برمجة:

1) SolidWorks (تصميم نموذج صلب)

2) الرسام ثلاثي الأبعاد (تصميم أيقونة التطبيق)

3) ألتيوم (رسم ثنائي الفينيل متعدد الكلور)

4) مبيد (اكتب رمز البطاقة)

الخطوة 3: خطوة التنفيذ

بعد معرفة المادة والبرمجيات التي سنستخدمها ، هناك عدد من الخطوات التي يجب أن ندركها

1) يجب علينا محاكاة الدائرة عن طريق Altium

2) يجب أن نقوم ببعض وظائف التصميم ، على سبيل المثال: تصميم نموذج صلب عن طريق SolidWorks ، وتصميم أيقونة التطبيق عن طريق Paint 3d

3) إذا كانت الدائرة صحيحة ، فيمكننا إدراك الدائرة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالمواد التي أعددناها حتى الآن

4) بعد توصيل الدائرة ، يجب علينا لحام المكون واختبار جودة الدائرة

5) في النهاية ، يجب علينا تغليف الدائرة بالنموذج الصلب الذي انتهينا منه بالفعل

الخطوة 4: مبدأ العمل

وحدة SKU لمستشعر رطوبة التربة السعوي: أدخله في التربة حول نباتاتك واعجب بأصدقائك ببيانات رطوبة التربة في الوقت الفعلي

مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT11 ST052: قم بتوصيل المستشعر بالمسامير الموجودة على اللوحة. يعمل مرشح حجب الأشعة تحت الحمراء ، المدمج على الرقاقة والمترجم إلى الثنائيات الضوئية لاستشعار اللون ، على تقليل المكون الطيفي للأشعة تحت الحمراء للضوء الوارد ويسمح بإجراء قياسات الألوان بدقة.

مستشعر درجة حرارة البستان: أدخله في التربة حول نباتاتك ، يوفر مقياس الحرارة الرقمي DS18B20 قياسات درجة حرارة 9 بت إلى 12 بت مئوية ولديه وظيفة إنذار مع نقاط تشغيل علوية وسفلية غير متطايرة قابلة للبرمجة بواسطة المستخدم.

مستشعر الضوء TSL2561: يحتوي المستشعر على واجهة رقمية (i2c). يمكنك تحديد واحد من ثلاثة عناوين بحيث يمكنك الحصول على ما يصل إلى ثلاثة أجهزة استشعار على لوحة واحدة ، ولكل منها عنوان i2c مختلف. يعني ADC المدمج أنه يمكنك استخدام هذا مع أي متحكم دقيق ، حتى لو لم يكن لديه مدخلات تمثيلية.

1) استخدام أجهزة الاستشعار في جمع البيانات

2) سيتم إرسال البيانات إلى وحدة التحكم الدقيقة

3) سوف يقوم المتحكم الدقيق بتنفيذ البرنامج الذي كتبناه بالفعل وسوف ينقل البيانات إلى الوحدة النمطية Sigfox Wisol

4) ستنقل الوحدة النمطية Sigfox Wisol البيانات إلى موقع الويب Sigfox Backend عبر الهوائي

الخطوة 5: توصيل الجهاز

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

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

مسلسل Wisol (USBTX ، USBRX) ؛ // tx (A2) ، rx (A7)

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

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

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

التناظرية في الرطوبة (A1) ؛ // التناظرية

مسبار DS1820 (A0) ؛ // التناظرية

علم DigitalIn (D6) ؛ // التحكم في شاشة الجلاد

الخطوة 6: كود Mbed

يمكنك العثور على كود mbed هناك:

الخطوة 7: معالجة البيانات وتحليلها

بعد إرسال البيانات إلى موقع الويب Sigfox ، نظرًا لأن Sigfox حددت كل رسالة بحد أقصى 12 بايت (96 بت) ، لذلك قمنا بتعيين قياسات مختلفة لأحجام بايت مختلفة ، وقمنا بتعيين البيانات على سداسي عشري. لتمكين المستخدمين من تلقي البيانات بشكل أكثر وضوحًا وسهولة ، نرسل البيانات من Sigfox إلى النظام الأساسي السحابي ، على النظام الأساسي السحابي ، نقدم البيانات ونحللها. عملية التنفيذ هي كما يلي:

1) تسجيل أجهزتنا في النظام الأساسي السحابي

2) أدخل موقع ويب إصدار رد اتصال جهاز Sigfox

3) ضبط تكوين المعلمة

4) ضع رابط حساب للجهاز على النظام الأساسي السحابي في نمط عنوان url (أعد الاتصال بعنوان الخادم)

5) املأ جسم رد الاتصال (نص المعلومات لطلب رد الاتصال)

6) حفظ الإعدادات

تظهر الصورة النتيجة على النظام الأساسي Ubidots ، يمكننا أن نرى أن البيانات يتم تحويلها إلى رقم عشري ، لذلك نتلقى البيانات بشكل أكثر وضوحًا وسهولة ، ويمكننا إلقاء نظرة على الرسم التخطيطي لكل بيانات بالتفصيل ، على سبيل المثال: يمكننا العثور على أعلى درجة الحرارة في الهواء

الخطوة 8: تحسين استهلاك النظام

يوجد منظم بين mini usb و Vin في MCU ، سيزيد هذا المنظم الخسارة ، لتقليل فقد نظامنا ، سنقوم بتغذية وحدة التحكم الدقيقة من الإخراج الرقمي ، وعندما لا نستخدم النظام ، نقوم بعمل متحكم دقيق و أجهزة الاستشعار تنام. نثبت أن هاتين الطريقتين يمكن أن تقلل بشكل فعال من الخسارة:

1) أضف المقاوم بين المتحكم والمولد

2) أوجد التيار من خلال المقاومة على الذبذبات

3) جعل أجهزة الاستشعار تنام ، واستعادة التيار من خلال المقاومة على الذبذبات

4) اجعل الميكروكونترولر ينام ، واستعد التيار من خلال المقاومة على راسم الذبذبات نتائجنا التجريبية كالتالي

نكتشف أنه عندما نجعل الميكروكونترولر ينام ، يتم تقليل فقدان النظام إلى الحد الأدنى. وعندما يتم إيقاظ المتحكم الدقيق ، يمكن لأجهزة الاستشعار جمع البيانات وإرسالها إلى Sigfox ، ولكن هناك مشكلة ، عندما نجعل المتحكم الدقيق ينام ، لا يزال هناك تيار بين MCU والمستشعرات ، كيف نتخلص من هذا التيار؟ باستخدام Mosfet ، نقوم بتوصيل البوابة بإخراج رقمي من MCU ، ونقوم بتوصيل الصرف بأجهزة الاستشعار ، ونقوم بتوصيل المصدر بدبوس 3 ، 3 فولت من MCU. عندما يكون جهد البوابة أصغر من Vgs (جهد عتبة البوابة) ، توجد كتلة بين المصدر والصرف ، ولا يوجد جهد في نهاية المستشعرات. لذلك عندما نجعل الميكروكونترولر ينام ، يجب أن نتأكد من أن جهد البوابة أصغر من Vgs ، وعندما تعمل MCU ، يجب أن يكون جهد البوابة أكبر من Vgs ، فهذه هي القواعد التي يمكن استخدامها لإيجاد Mosfet القابل للتطبيق.