مشروع الدفيئة (RAS): مراقبة العناصر للرد على مزرعتنا: 18 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

يقترح هذا المشروع مراقبة درجة حرارة الهواء ، والسطوع ، والرطوبة ، فضلاً عن درجة حرارة البستان ورطوبته. يقترح أيضًا ربط هذه الإجراءات التي يمكن قراءتها على موقع الويب Actoborad.com

للقيام بذلك ، نقوم بتوصيل 4 مستشعرات بوحدة التحكم الدقيقة Nucleo L432KC:

- مستشعر اللمعان TLS2561 بواسطة Adafruit ؛

- مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة DHT22 بواسطة Gotronic ؛

- مسبار درجة الحرارة DS1820 ؛

- مستشعر الرطوبة Grove - مستشعر الرطوبة بواسطة Seeed Studio

يتم تنفيذ الإجراءات كل 10 دقائق ويتم توصيلها بالشبكة عبر Breakout TD1208 بواسطة Sigfox. كما ذكرنا أعلاه ، يمكن قراءة هذا على موقع الويب Actoboard.com على هذا المتحكم الدقيق ، يتم أيضًا توصيل شاشة OLED Display 128x64 والتي ستعرض بشكل دائم آخر الإجراءات التي تم إجراؤها. أخيرًا ، أصبح النظام مكتفيًا ذاتيًا كهربائيًا بفضل خلية كهروضوئية مقاس 8 × 20 سم وبطارية 1.5 أمبير. إنها متصلة بـ Nulceo باستخدام LiPo Rider Pro بواسطة Seeed Studio. يتم وضع النظام في صندوق مطبوع ثلاثي الأبعاد.

كما ترون في السينوبتيك.

الكود الذي تم تجميعه في وحدة التحكم الدقيقة عبر os.mbed.com يسمى "main.cpp". المكتبات المستخدمة متوفرة في الرابط التالي ، ما هو مشروعنا mbed:

الخطوة 1: التواصل

كان جزء مهم من هذا المشروع هو قياسات الشبكة وجعلها سهلة الوصول. كل 10 دقائق ، تقيس المستشعرات المعلمات المختلفة وتستخدم وحدة sigfox TD1208 لنقل قياساتها. النتائج متاحة على موقع Actoboard الإلكتروني:

بعد إنشاء حساب bluemix ، يمكننا استخدام تطبيق Node-red لعرض نتائجنا بيانياً.

البرمجة على Node-red لاستعادة المعلومات من Actoboard

رابط عام لعرض النتائج في الوقت الفعلي:

الخطوة 2: المكونات

فيما يلي قائمة بالمكونات الرئيسية المستخدمة لهذا المشروع:

متحكم دقيق: Nucleo STM32L432KC

العرض: شاشة LCD

Sigfox: وحدة Sigfox

حول المستشعرات:

- مستشعر الهواء: DHT22 (درجة الحرارة والرطوبة)

- مجسات الأرضية: درجة حرارة البستان ورطوبة البستان

- مستشعر اللمعان: مستشعر الضوء

مزود الطاقة:

- LIPO (بطاقة مهايئ التغذية)

- بطارية

- لوحة كهروضوئية

الخطوة الثالثة: الاستهلاك

واحدة من أهم النقاط في مشروعنا هي أن النظام يجب أن يكون مستقلاً في الطاقة. لهذا نستخدم بطارية وخلية شمسية. يمكن للبطارية توصيل تيار 1050 مللي أمبير في ساعة واحدة بجهد 3.7 فولت: 3 ، 885 واط في الساعة. تستخدم الخلية الشمسية لإعادة شحن البطارية ، فهي توفر فولطية قدرها 5.5 فولت تحت 360 مللي أمبير وبطاقة تعادل 2 وات.

الاستهلاك النظري لنظامنا: - مستشعر درجة الحرارة DHT22: بحد أقصى 1.5 مللي أمبير وعند السكون 0.05 مللي أمبير - مستشعر درجة حرارة Grove: بحد أقصى 1.5 مللي أمبير - مستشعر الضوء: 0.5 مللي أمبير - عربة Nucleo: + 100 مللي أمبير - شاشة LCD: 20 مللي أمبير - Sigfox TD1208 الوحدة النمطية: إرسال 24 مللي أمبير (في هذا المشروع ، لم يتم استلام أي شيء مع هذه الوحدة) وفي حالة الراحة 1.5 ميكرو أمبير

في حالة الراحة ، يكون الاستهلاك ضئيلًا مقارنةً بقوة البطارية. عندما يخرج النظام من وضع السكون (كل 10 دقائق) ، تقوم جميع المستشعرات بإجراء قياسات ، وتعرض الشاشة النتيجة وتنقل وحدة sigfox هذه النتائج. يعتبر أن جميع المكونات تستهلك كحد أقصى في هذا الوقت: نستخدم حوالي 158 مللي أمبير كل 10 دقائق لذلك 6 * 158 = 948 مللي أمبير في ساعة واحدة. يمكن للبطارية أن تستوعب ما يزيد قليلاً عن ساعة قبل تفريغها تمامًا.

الهدف هو إنفاق الحد الأدنى من الطاقة للحصول على أقل احتياج ممكن لإعادة شحن البطارية. خلاف ذلك ، إذا لم تستقبل الخلية الشمسية أشعة الشمس لفترة من الوقت ، فلن تتمكن من شحن البطارية التي ستفرغ من الطاقة وسيتوقف نظامنا عن العمل.

الخطوة 4: تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لنبدأ الجزء ثنائي الفينيل متعدد الكلور!

واجهتنا العديد من المشاكل لخطوة لم نعتقد أننا سنأخذ منا الكثير من الوقت. الخطأ الأول: عدم حفظ PCB في عدة أماكن. في الواقع ، تم حذف أول PCB تم إدراكه عندما واجه USB بعض المشكلات. الآن لا يمكن الوصول إلى جميع الملفات الموجودة داخل USB. فجأة ، كان من الضروري إيجاد الطاقة اللازمة لهذا اللغز لتصنيع مشروعنا. التفاصيل الصغيرة التي تظل مهمة ، من الضروري أن تكون جميع التوصيلات في الجانب السفلي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأن يضع المرء خطة الكتلة. بمجرد العثور على الشجاعة ، يمكننا أن نفعل مرة أخرى المخطط الإلكتروني على ALTIUM كما ترون أدناه:

الخطوة الخامسة:

يحتوي على أجهزة الاستشعار وبطاقة Nucleo ووحدة Sigfox وشاشة LCD.

ننتقل إلى جزء ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ونضيع الكثير من الوقت عليه ، لكننا نجحنا في النهاية. بمجرد طباعتها نختبرها … وهنا الدراما. يتم عكس بطاقة نصف NUCLEO. يمكننا أيضًا إلقاء نظرة على الرسم البياني أعلاه. فرع NUCLEO الأيسر من 1 إلى 15 يبدأ من الأعلى ، بينما الفرع الأيمن 15 إلى 1 أيضًا من الأعلى. ما الذي يجعل لا شيء يعمل. كان من الضروري استعادة عقله ، لتكرار للمرة الثالثة حالة الطوارئ PCB مع الانتباه إلى جميع الاتصالات. هللويا تم إنشاء PCB ، يمكننا رؤيته في الصورة أدناه:

الخطوة السادسة:

كل شيء كان مثاليًا ، اللحامات التي صنعها السيد SamSmile كانت ذات جمال لا يضاهى. جيدة جدا ليكون صحيحا؟ في الواقع ، مشكلة واحدة فقط:

الخطوة السابعة:

تكبير الصورة أقرب قليلاً:

الخطوة 8:

نرى ذلك على الخريطة على اليمين حيث يعتمد PCB على اتصال SDA على D7 و SCL على D8 (بالضبط ما نحتاجه). ومع ذلك ، عندما اختبرنا المكونات لم نفهم عدم تناسق المعلومات الواردة ، وفجأة عندما نظرنا مرة أخرى إلى الوثائق في الوثيقة الثانية ، لاحظنا عدم وجود خصوصية في D7 و D8.

نتيجة لذلك ، تعمل صناعة الخبز لدينا بشكل جيد جدًا قبل تكييف التوصيلات الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة لسهولة التوجيه. ولكن بمجرد عدم تعديل PCB ، نحصل على المعلومات على الرغم من جميع المستشعرات باستثناء مستشعر الضوء في هذا الإصدار.

الخطوة 9: تصميم 3D BOX

لنبدأ جزء التصميم ثلاثي الأبعاد!

نوضح هنا جزء التصميم ثلاثي الأبعاد من الصندوق للترحيب بنظامنا الكامل. لقد استغرقت الكثير من الوقت وستفهم لماذا. للتلخيص: يجب أن نكون قادرين على احتواء ثنائي الفينيل متعدد الكلور وجميع المكونات المرتبطة به في صندوقنا. وهذا يعني ، فكر في شاشة LCD ولكن أيضًا في جميع المستشعرات من خلال توفير مساحة لكل منها بحيث يمكن استخدامها وفعاليتها في قياساتها. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتطلب أيضًا مصدر طاقة مزودًا ببطاقة LIPO المتصلة ببطارية ولوحة كهروضوئية تجعل نظامنا مستقلاً. نتخيل الصندوق الأول الذي سيحتوي على PCB وجميع المستشعرات والشاشة وبطاقة LIPO المتصلة بالبطارية. من الواضح أنه من الضروري توقع مكان محدد لشاشة LCD ، مستشعر الضوء (إذا كان مخفيًا أو على الجانب فلن يتلقى الضوء الحقيقي) ، بالنسبة لمستشعر درجة الحرارة ، بالنسبة لـ DHT22 ، من الضروري أن يتمكن من القياس القيمة قريبة من المصنع وبدون نسيان مستشعر رطوبة البستان الذي يجب أن يكون ملامسًا للأرض المباشرة. ولا ننسى الفتحة لتوصيل الهوائي بوحدة sigfox وثقب آخر لتمرير ابن الألواح الكهروضوئية إلى خريطة LIPO. هنا الصندوق الرئيسي:

الخطوة 10:

نحتاج إلى جزء لاستيعاب اللوحة الكهروضوئية وتوصيل اللوحة بلوحة LIPO.

ها هي النتيجة:

الخطوة 11:

يجب أن نكون قادرين على إغلاق هذا الصندوق الرائع!

ها هو الغطاء المتكيف:

الخطوة 12:

كما نرى ، هذا غطاء به أسنان تدخل داخل الصندوق الرئيسي لتحقيق استقرار أفضل.

هنا عندما نضيفه على صندوقنا الرائع:

الخطوة 13:

لاكتساب المقاومة ، يتم إضافة باب منزلق يتم إدخاله في الصندوق ولكن أيضًا في الغطاء الذي يحمل الجزأين بطريقة صارمة ويوفر الموثوقية وأمان المكونات الداخلية.

ها هو الإصدار الأول من باب جرار:

الخطوة 14:

للمضي قدمًا إلى أبعد من ذلك ، فكرنا في دمج الوحدة الكهروضوئية في الصندوق الرئيسي ، بحيث تكون في نفس مستوى مستشعر الضوء وموقعها الاستراتيجي ، وتشعر أن النظام المستقل هو شيء من `` المتحدة ''.

فيما يلي الإصدار الثاني من الباب المنزلق مع إمكانية قص الوحدة الكهروضوئية المقدمة مسبقًا:

الخطوة 15:

هنا عندما نضيفه إلى صندوقنا الرائع الذي يحتوي بالفعل على غطاء رائع:

الخطوة 16:

أنت ضائع قليلا؟ دعنا نريك ما هي الحالة النهائية لهذا الصندوق السحري!

الخطوة 17:

(الضرر الذي لم نتمكن من طباعته في الوقت الحالي بفضل الطابعة ثلاثية الأبعاد لأنه طُلب مني المتانة ، وهو شيء فعلته ، لكن يجب أن أصدق أن لدي الكثير جدًا ، في الواقع أن السماكة أكبر من 4 مم ، لذلك أنا لم يكن قادرًا على طباعته لأنه سيتطلب الكثير من المواد ، حزين جدًا) … لكن لم يفت الأوان لطباعته ، على الأقل إذا كان ذلك من أجل المتعة = D

جميلة جدا:

الخطوة 18:

شكرا لك.