Czujnik GreenHouse: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Tutorial Czujnik GreenHouse

Zrealizowany przez Alaina Wei w asyście Pascala Chencaptors | sigfox | ubidoty

1. Cele
2. Rzeczy użyte w tym projekcie
3. Etap wdrożenia
4. Zasada działania
5. Połączenie urządzenia
6. Kod mbed
7. Przetwarzanie i analiza danych
8. Zoptymalizuj zużycie systemu
9. Zdjęcia

Krok 1: Cele

Na potrzeby tego projektu chciałbym zrealizować autonomiczny system energetyczny i muszę zmierzyć: temperaturę otoczenia powietrza, wilgotność powietrza, temperaturę gleby, wilgotność gleby, Lux i jasność RGB.

Krok 2: Rzeczy użyte w tym projekcie

Zestawienie materiałów:

1) składnik słoneczny: cienka warstwa żywicy umożliwia zastosowanie na zewnątrz;

2) Chip LiPo Rider Pro: ładuj wszystkie swoje projekty w 5 V

3) Mikrokontroler chipowy Nucleo STM 32L432KC: zapewnia użytkownikom niedrogi i elastyczny sposób wypróbowywania nowych pomysłów i budowania prototypów z dowolną linią mikrokontrolerów STM32

4) Moduł Sigfox Wisol: do zaprojektowania prototypu IOT z sieciami Sigfox

5) Ekran LCD: Łączy się z mikrokontrolerem za pośrednictwem magistrali I2C lub SPI

6) Akumulator litowo-jonowy 3,7V 1050mAh: ochrona przed przeciążeniem i rozładowaniem.

7) Grawitacyjny czujnik wilgotności SEN0193: znać stężenie wody w gruncie. Czujnik dostarcza napięcie analogowe w zależności od zawartości wody.

8) Czujnik temperatury i wilgotności DHT22: zna temperaturę i wilgotność powietrza oraz komunikuje się z mikrokontrolerem typu arduino lub kompatybilnym poprzez wyjście cyfrowe.

9) Czujnik temperatury Grove: poznaj temperaturę gleby, a ten moduł jest podłączony do wejścia cyfrowego Grove Base Shield lub Mega Shield za pomocą dołączonego 4-żyłowego kabla

10) Czujnik koloru ADA1334: wykrywa kolor źródła światła lub obiektu. Komunikuje się przez port I2C

11) Czujnik światła TSL2561: mierzy jasność od 0,1 do 40000 luksów. Komunikuje się z mikrokontrolerem Arduino za pośrednictwem magistrali I2C.

Oprogramowanie:

1) SolidWorks (zaprojektuj model bryłowy)

2) Paint 3d (zaprojektuj ikonę aplikacji)

3) Altium (narysuj płytkę)

4) Mbed (wpisz kod na kartę)

Krok 3: Krok wdrażania

Po zapoznaniu się z materiałem i oprogramowaniem, z którego będziemy korzystać, jest kilka kroków, które powinniśmy zrealizować

1) powinniśmy symulować obwód za pomocą Altium

2) powinniśmy wykonać kilka prac projektowych, na przykład: zaprojektować model bryłowy za pomocą SolidWorks, zaprojektować ikonę aplikacji za pomocą Paint 3d

3) jeśli obwód jest poprawny, możemy wykonać obwód na płytce drukowanej z przygotowanych wcześniej materiałów

4) po podłączeniu obwodu powinniśmy spawać element i testować jakość obwodu;

5) na koniec powinniśmy spakować obwód z modelem bryłowym, który już ukończyliśmy

Krok 4: Zasada działania

Pojemnościowy czujnik wilgotności gleby SKU: umieść go w glebie wokół roślin i zaimponuj znajomym danymi o wilgotności gleby w czasie rzeczywistym

Czujnik temperatury i wilgotności DHT11 ST052: podłącz czujnik do pinów na płytce Czujnik koloru ADA1334: posiada elementy wykrywania RGB i Clear light. Filtr blokujący IR, zintegrowany na chipie i zlokalizowany na fotodiodach wykrywających kolor, minimalizuje składową widmową IR wpadającego światła i umożliwia dokładne pomiary kolorów.

Czujnik temperatury Grove: włóż go do gleby wokół roślin. Termometr cyfrowy DS18B20 zapewnia pomiary temperatury w stopniach Celsjusza od 9 do 12 bitów i ma funkcję alarmu z nieulotnymi programowanymi przez użytkownika górnymi i dolnymi punktami wyzwalania.

Czujnik światłaTSL2561: Czujnik ma interfejs cyfrowy (i2c). Możesz wybrać jeden z trzech adresów, dzięki czemu możesz mieć do trzech czujników na jednej płytce, każdy z innym adresem i2c. Wbudowany ADC oznacza, że możesz go używać z dowolnym mikrokontrolerem, nawet jeśli nie ma wejść analogowych.

1) Wykorzystanie czujników do zbierania danych

2) Dane zostaną przesłane do mikrokontrolera

3) Mikrokontroler wykona program, który już napisaliśmy i przekaże dane do modułu Sigfox Wisol

4) Moduł Sigfox Wisol przekaże dane do strony internetowej Sigfox Backend przez antenę

Krok 5: Podłączanie urządzenia

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

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

Port szeregowy (USBTX, USBRX); // tx(A2), rx(A7)

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

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

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

Wilgotność AnalogIn(A1); // analogowy

Sonda DS1820 (A0); // analogowy

Flaga DigitalIn (D6); // sterowanie ekranem przełącznika

Krok 6: Kod Mbed

Znajdziesz tam kod mbed:

Krok 7: Przetwarzanie i analiza danych

Po wysłaniu danych do serwisu Sigfox, ponieważ Sigfox ogranicza każdą wiadomość do maksymalnie 12 bajtów (96 bitów), więc przypisaliśmy różne pomiary różnym rozmiarom bajtów, a dane ustawiliśmy na szesnastkowe. Aby umożliwić użytkownikom bardziej przejrzysty i wygodniejszy odbiór danych, przesyłamy dane z Sigfox na platformę chmurową, na platformie chmurowej prezentujemy dane i je analizujemy. Proces wdrożenia przebiega następująco:

1) Zarejestruj nasze urządzenia na platformie w chmurze

2) Wejdź na stronę internetową edycji oddzwaniania urządzenia Sigfox

3) Ustaw konfigurację parametrów

4) Umieść link do konta dla urządzenia na platformie chmurowej we wzorcu url (oddzwoń na adres serwera)

5) Wypełnij callbackBody (treść informacji dla żądania oddzwonienia)

6) Zapisz ustawienia

Obrazek pokazuje wynik na platformie Ubidots, widzimy, że dane są przeliczane na dziesiętne, dzięki czemu otrzymujemy dane wyraźniej i wygodniej, a możemy szczegółowo przyjrzeć się diagramowi każdej z danych, na przykład: możemy znaleźć najwyższą temperatura w powietrzu

Krok 8: Zoptymalizuj zużycie systemu

W MCU pomiędzy mini usb a Vin jest regulator, ten regulator zwiększy straty, aby zminimalizować straty naszego układu, będziemy zasilać mikrokontroler z wyjścia cyfrowego, a gdy nie korzystamy z układu, zrób mikrokontroler i czujniki śpią. Udowadniamy, że te dwie metody mogą skutecznie zmniejszyć straty:

1) Dodaj rezystor między mikrokontrolerem a generatorem

2) Znajdź prąd przez rezystancję na oscyloskopie

3) Uśpij czujniki i odzyskaj prąd przez rezystancję na oscyloskopie

4) Uśpij mikrokontroler i odzyskaj prąd przez rezystancję na oscyloskopie Nasze wyniki eksperymentalne są następujące:

Odkrywamy, że gdy uśpimy mikrokontroler, utrata systemu jest minimalizowana. A kiedy mikrokontroler jest wybudzony, czujniki mogą zbierać dane i wysyłać je do Sigfoxa. Ale jest problem, jak uśpimy mikrokontroler, to nadal jest prąd między MCU a czujnikami, jak ten prąd wyeliminować? Za pomocą Mosfeta łączymy bramkę z wyjściem cyfrowym MCU, dren z czujnikami, a źródło z pinem 3, 3V MCU. Gdy napięcie bramki jest mniejsze niż Vgs (napięcie progowe bramki), między źródłem a drenem występuje blokada, na końcu czujników nie ma napięcia. Więc kiedy uśpimy mikrokontroler, musimy upewnić się, że napięcie bramki jest mniejsze niż Vgs, a gdy MCU działa, napięcie bramki powinno być większe niż Vgs, są to zasady, które służą do znalezienia odpowiedniego Mosfeta.