Senzor GreenHouse: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Výukový program GreenHouse Sensor

Realizoval Alain Wei za pomoci Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Cíle
2. Věci použité v tomto projektu
3. Krok implementace
4. Pracovní princip
5. Připojení zařízení
6. Kód mbed
7. Zpracování a analýza dat
8. Optimalizujte spotřebu systému
9. Fotky

Krok 1: Cíle

U tohoto projektu bych chtěl realizovat autonomní energetický systém a musím změřit: okolní teplotu vzduchu, vlhkost vzduchu, teplotu půdy, vlhkost půdy, Lux a RGB jas.

Krok 2: Věci použité v tomto projektu

Kusovník:

1) sluneční složka: tenká vrstva pryskyřice umožňuje venkovní použití

2) Chip LiPo Rider Pro: nabíjejte všechny své projekty 5 V.

3) Čipový mikrokontrolér Nucleo STM 32L432KC: poskytuje cenově dostupný a flexibilní způsob, jak si uživatelé mohou vyzkoušet nové nápady a stavět prototypy s jakoukoli řadou mikrokontrolérů STM32

4) Modul Sigfox Wisol: pro návrh prototypu IOT se sítěmi Sigfox

5) Obrazovka LCD: Připojuje se k mikrokontroléru prostřednictvím sběrnice I2C nebo SPI

6) Li-Ion baterie 3, 7V 1050mAh: ochrana proti přetížení a vybití.

7) Senzor gravitační vlhkosti SEN0193: znát koncentraci vody v zemi. Senzor dodává analogové napětí v závislosti na obsahu vody.

8) Snímač teploty a vlhkosti DHT22: zná teplotu a vlhkost vzduchu a komunikuje s typem mikrokontroléru arduino nebo kompatibilním prostřednictvím digitálního výstupu.

9) Snímač teploty Grove: znáte teplotu půdy a tento modul je připojen k digitálnímu vstupu Grove Base Shield nebo Mega Shield pomocí 4vodičového kabelu, který je součástí balení

10) Barevný senzor ADA1334: detekuje barvu světelného zdroje nebo předmětu. Komunikuje přes I2C port

11) Světelný senzor TSL2561: změřte jas od 0,1 do 40000 Lux. Komunikuje s mikrokontrolérem Arduino přes sběrnici I2C.

Software:

1) SolidWorks (designový pevný model)

2) Malování 3d (navrhněte ikonu aplikace)

3) Altium (nakreslete PCB)

4) Mbed (napište kód pro kartu)

Krok 3: Krok implementace

Po znalosti materiálu a softwaru, který budeme používat, bychom měli provést několik kroků

1) měli bychom simulovat obvod pomocí Altium

2) měli bychom udělat nějaké úlohy návrhu, například: navrhnout pevný model pomocí SolidWorks, navrhnout ikonu aplikace pomocí Paint 3d

3) pokud je obvod správný, můžeme obvod realizovat na desce plošných spojů s materiály, které jsme dosud připravili

4) po připojení obvodu bychom měli svařit součást a vyzkoušet kvalitu obvodu

5) na konci bychom měli zabalit obvod pevným modelem, který jsme již dokončili

Krok 4: Princip práce

SKU kapacitní snímač vlhkosti půdy: vložte jej do půdy kolem vašich rostlin a ohromte své přátele údaji o půdní vlhkosti v reálném čase

Senzor teploty a vlhkosti DHT11 ST052: připojte senzor k pinům na desce Barevný senzor ADA1334: má prvky snímající světlo RGB a jasné světlo. IR blokovací filtr, integrovaný na čipu a lokalizovaný ve fotodiodách snímajících barvy, minimalizuje IR spektrální složku přicházejícího světla a umožňuje přesné měření barev.

Senzor teploty Grove: vložte jej do půdy kolem vašich rostlin, digitální teploměr DS18B20 poskytuje 9bitové až 12bitové měření teploty Celsia a má funkci alarmu s energeticky nezávislými uživatelsky programovatelnými horními a dolními spouštěcími body.

Světelný senzor TSL2561: Senzor má digitální (i2c) rozhraní. Můžete vybrat jednu ze tří adres, takže na jedné desce můžete mít až tři senzory, každý s jinou adresou i2c. Vestavěný ADC znamená, že jej můžete použít s jakýmkoli mikrokontrolérem, i když nemá analogové vstupy.

1) Použití senzorů pro sběr dat

2) Data budou přenesena do mikrokontroléru

3) Mikrokontrolér spustí program, který jsme již napsali, a odešle data do modulu Sigfox Wisol

4) Modul Sigfox Wisol bude přenášet data na webové stránky Sigfox Backend prostřednictvím antény

Krok 5: Připojení zařízení

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Sériový wisol (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analogový

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

AnalogIn humidit (A1); // analogový

Sonda DS1820 (A0); // analogový

Příznak DigitalIn (D6); // ovládání obrazovky přepínače

Krok 6: Kód Mbed

Kód mbed najdete zde:

Krok 7: Zpracování a analýza dat

Po odeslání dat na web Sigfox, protože Sigfox omezuje každou zprávu na maximálně 12 bytů (96 bitů), tak jsme přiřadili různá měření různým velikostem bytů a nastavili jsme data na hexadecimální. Abychom uživatelům umožnili jasnější a pohodlnější příjem dat, odesíláme data ze společnosti Sigfox na cloudovou platformu, na cloudové platformě data prezentujeme a analyzujeme. Proces implementace je následující:

1) Zaregistrujte naše zařízení na cloudové platformě

2) Zadejte webové stránky vydání zpětného volání zařízení Sigfox

3) Nastavte konfiguraci parametrů

4) Umístěte odkaz na zařízení na cloudovou platformu do vzoru adresy URL (zavolejte zpět na adresu serveru)

5) Vyplňte callbackBody (soubor informací pro žádost o zpětné volání)

6) Uložte nastavení

Obrázek ukazuje výsledek na platformě Ubidots, vidíme, že data jsou převedena na desítková, takže data přijímáme jasněji a pohodlněji a můžeme se například podrobně podívat na diagram jednotlivých dat: můžeme najít nejvyšší teplota ve vzduchu

Krok 8: Optimalizace spotřeby systému

V MCU je regulátor mezi mini usb a Vin, tento regulátor zvýší ztrátu, aby se minimalizovaly ztráty našeho systému, budeme napájet mikrokontrolér z digitálního výstupu, a když systém nepoužíváme, vytvořte mikrokontrolér a senzory spí. Dokazujeme, že tyto dvě metody mohou účinně snížit ztrátu:

1) Přidejte odpor mezi mikrokontrolér a generátor

2) Najděte proud přes odpor na osciloskopu

3) Nechte senzory spát a obnovte proud přes odpor na osciloskopu

4) Uspejte mikrokontrolér a obnovte proud odporem na osciloskopu Naše experimentální výsledky jsou následující

Zjistili jsme, že když uvedeme mikrokontrolér do režimu spánku, jsou ztráty systému minimalizovány. A když je mikrokontrolér probuzen, senzory mohou sbírat data a odesílat je do Sigfoxu. Ale je tu problém, když mikrořadič uspíme, stále je proud mezi MCU a senzory, jak tento proud eliminovat? Pomocí Mosfetu propojíme bránu s digitálním výstupem MCU, propojíme odtok se senzory a zdroj připojíme pinem 3, 3V MCU. Když je napětí brány menší než Vgs (prahové napětí brány), je blok mezi zdrojem a odtokem, na konci senzorů není napětí. Když tedy uvedeme mikrokontrolér do režimu spánku, musíme zajistit, aby napětí brány bylo menší než Vgs, a když MCU funguje, napětí brány by mělo být větší než Vgs, to jsou pravidla, která platí pro nalezení použitelného Mosfetu.