Zestaw ratunkowy Arduino zasilany energią słoneczną: 8 kroków

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

Ta instrukcja szczegółowo opisuje tworzenie wielofunkcyjnego, zaawansowanego technologicznie zestawu przetrwania Arduino. Kluczowe moduły, na których skupimy się w tym samouczku, to akumulator, konfiguracja szeregowa panelu słonecznego, elektroniczny brzęczyk i moduł GPS + Bluetooth. Ta kombinacja elementów pozwoli ci straszyć zwierzęta, ostrzegać ratowników, ładować telefon i śledzić ścieżkę mobilnej konfiguracji Arduino.

Wiele kodu i materiałów udostępnionych w tym samouczku jest możliwych dzięki społeczności open source i kwitnącemu światu twórców, którzy chcą sobie nawzajem pomagać.

Dla tego modułu napisana została również aplikacja internetowa. Umożliwi to chodzenie bez telefonu i nadal będzie w stanie śledzić długie wędrówki i podróże oraz wizualizować je za pomocą interfejsu API Google Maps. Jest to prosty do napisania program i można go również wykonać samodzielnie, jeśli chcesz zmienić estetykę lub funkcje strony. Pamiętaj jednak, że musi to zostać otwarte w przeglądarce Chrome, ponieważ korzysta z najnowszych i najlepszych interfejsów API sieci Web do Bluetooth.

Krok 1: Wymagania

Technologie użyte w tym samouczku są następujące:

Arduino Mega 2560 (wraz z kablem USB-A do USB typu B do przesyłania kodu) 4 elastyczne panele słoneczne Seeed Studios Solar Shield v2.2 Moduł Arduino Bluetooth HM-10 (obsługuje Bluetooth 4.0, co jest ważne przy interakcji z nowoczesnymi urządzeniami i strony internetowe) Moduł GPS Prosty przycisk Dowolny elektroniczny brzęczyk Aduino Akumulator 5000 mAh, który obsługuje ładowanie przez micro-usb i rozładowywanie przez USB-A. Płytka stykowa ułatwiająca użytkowanie i testowanie Dużo przewodów!! (męski na żeński, męski na męski, żeński na żeński, kable zasilające zdolne do małych prądów) Małe głowice zaciskoweKabel USB-A do wszystkiegoKabel Micro-USB do wszystkiego

Krok 2: Konfiguracja zasilania

Najważniejszą częścią naszej konfiguracji mobilnej jest zapewnienie zasilania w podróży. Wykorzystamy osłonę słoneczną Seeed do ochrony naszych komponentów, tworząc system 6 V z naszymi panelami słonecznymi. Seeed Solar Shield może wytrzymać napięcie wejściowe Solar 4,8~6 woltów. Zapraszam do zabawy z tym asortymentem, dostarczając dodatkowe napięcie i obniżając je lub łącząc obwody na różne sposoby.

Krok 1: Jeśli twoje panele słoneczne nie mają złączy, być może będziesz musiał podważyć tylną wyściółkę, aby znaleźć metalowe punkty styku odpowiednio dla węzłów dodatnich i ujemnych. W przeciwnym razie, jeśli masz przewody z panelami, upewnij się, że można je okablować w załączonym planie przewodów powyżej. Cięcie i ponowne lutowanie przewodów może być wygodniejsze w zależności od połączenia.

Krok 2: Przylutowanie przewodu męskiego do każdego styku dodatniego i przewodu żeńskiego do każdego styku ujemnego pozwoli w razie potrzeby wydłużyć panele słoneczne. W zależności od tego, jak korzystasz z tego zestawu przetrwania, ta opcja okablowania zapewnia większą elastyczność w zależności od miejsca pracy i potrzeb.

Krok 2.b: Dobrą praktyką jest testowanie okablowania za pomocą woltomierza. Jeśli pracujesz w ciemności, latarka z aparatu w telefonie powinna wystarczyć do wysłania niewielkich ilości napięcia, które będą widoczne.

Krok 3: Gdy masz szeregowy obwód paneli słonecznych (jeśli używasz tych, które opisaliśmy w wymaganiach, powinieneś teraz mieć potencjał 6 woltów), możesz zacząć podłączać je do osłony słonecznej pod terminalem oznaczonym „Solar „. Jeśli twoje przewody nie są podłączone do tego portu, być może będziesz musiał przylutować końcówkę do przewodów, aby można było się z nią połączyć.

Krok 3.b: Podobnie jak w powyższym kroku, prawdopodobnie nie będziesz w stanie podłączyć banku energii bezpośrednio do zacisku akumulatora, szczególnie w przypadku banku energii w stylu komercyjnym. Prawdopodobnie będziesz musiał przeciąć kabel i użyć lutu, aby naprawić przewody tak, aby można je było podłączyć do zacisku akumulatora w celu ładowania słonecznego.

Krok 4. Również z powerbankiem podłącz go do portu microUSB na osłonie przeciwsłonecznej. Nasz powerbank ładuje się przez MicroUSB i rozładowuje przez USB-A. Dzięki programowi do monitorowania ładowania i rozładowania powinieneś być w stanie w pełni wykorzystać swój powerbank, niezależnie od jego zdolności/niemożności jednoczesnego ładowania i rozładowywania.

Solar Seeed Shield zapewnia czerwone światło, które wskazuje, kiedy energia pochodzi z paneli słonecznych. Może to być pomocne w testowaniu!

Teraz, gdy mamy już odpowiednio przygotowany powerbank do ładowania, możemy zabrać ze sobą wybraną przez Ciebie ładowarkę do telefonu, abyś mógł zasilać telefon w każdą podróż! USB-C, Lightning, Microusb, nazwij to!

Krok 3: Moduły Bluetooth i GPS

Przydatne może być użycie płytki prototypowej w następujących krokach, w zależności od tego, czy używasz mniejszego Arduino.

W tych krokach użyjemy biblioteki SoftwareSerial. Jeśli śledziłeś inne Arduino niż Mega (takie jak Arduino DUE), może się okazać, że brakuje Ci bibliotek, aby kontynuować poniższy kod i kroki. Osobiście walczyłem ze znalezieniem obejścia na DUE i przeszedłem na MEGA 2560.

Krok 1: Szpilki

HM - 10

HM-10 może obniżyć napięcie o 5 V, więc możesz podłączyć go do pinu 3.3 lub 5 V

vcc - 5vtx - 11rx - 10gnd - GND

GPS (NEO-6M-0-001)

Uwaga, antena musi być oddzielnie podłączona do odbiornika. Jeśli masz trudności z wykonaniem tego połączenia (nie powinno to wymagać zbyt dużej siły i powinno dać satysfakcjonujące kliknięcie), być może będziesz musiał wziąć kilka kombinerek i skrócić szerokość mikrokontrolera modułu. Po stronie anteny złącze powinno być lekko rozkloszowane, więc nie próbuj go odchudzać, bo będziesz się dalej zmagał.

vcc - 5vrx - 18tx - 19gnd - GND

Ponieważ oba te moduły mogą obsługiwać napięcie 5 V, wygodniejsze może być połączenie ich szeregowo na płytce do krojenia chleba. Moduł GPS nie będzie migał na czerwono, dopóki nie otrzyma silnego połączenia satelitarnego, może być konieczne wyjście na zewnątrz i odczekanie kilku minut, aż to nastąpi. Jednak przy kolejnych zastosowaniach powinno to stać się procesem znacznie szybszym i możliwym w trudniejszych warunkach satelitarnych, takich jak pomieszczenia.

Dzięki modułowi GPS i większej pamięci z Arduino Mega 2560 możemy przesyłać nasze dane GPS do urządzeń bluetooth oraz tworzyć mapy poprzez różne aplikacje internetowe.

Link do kodu poniżej

github.com/andym03/ArduinoSurvivalKit

Krok 4: (Opcjonalnie) Okablowanie przycisku LED

Jak zapewne wiesz, przyciski można podłączyć za pomocą prostego połączenia dwupinowego. Po naciśnięciu przycisku połączenie między tymi pinami zostaje przywrócone. Wiele przycisków LED zawiera również dodatkowe piny do oświetlenia. To oddziela fizyczną logikę światła i estetyki od rzeczywistego przeznaczenia przycisku. Nasz przycisk zawierał etykietę dla dodatnich i ujemnych połączeń dla okablowania, jednak brakowało nam okablowania dla pinów I/O. Może to wymagać pewnych testów lub majstrowania. Krok 1: Weź przycisk z „bolcami” i zamiast tego przylutuj do niego męskie przewody, aby przycisk można było umieścić w płytce stykowej lub bezpośrednio w Arduino. Krok 1b. Dodanie termokurczliwej i taśmy elektrycznej może być doskonałym sposobem na zapewnienie stabilności nowo lutowanych przewodów. Pominięcie tego kroku zaoszczędzi czas, ale spowoduje większą niepewność podczas testowania nowego fantazyjnego przycisku, zwłaszcza gdy masz już problemy z etykietowaniem.

Krok 2. Przetestuj swój przycisk i dodaj do niego dowolną logikę, na przykład włączenie bluetooth lub działanie jako przycisk dla naszego brzęczyka, który zostanie zainstalowany w przyszłym kroku.

Krok 3: Upewnij się, że zawierasz debouncer w swoim kodzie, niezależnie od tego, do czego użyjesz przycisku. Odbijaki to świetny sposób na intuicyjne korzystanie z prądów elektrycznych i ich wykorzystanie do programowania.

Piny:Nasz przycisk znajduje się pod linią 3.3v wraz z masą. Pozostałe piny są odpowiednio na 5 i 6 i sterują naszym brzęczykiem.

Krok 5: Opcja 2: Normalny przycisk

Jeśli chcesz zminimalizować lutowanie i zamieszanie, możesz zamiast tego wybrać normalny przycisk. Zwykle będzie to lepiej oznakowane i zapewni znacznie bardziej wyczuwalne kliknięcie, co jest łatwiejsze do przetestowania.

Krok 6: Brzęczyk

Brzęczyk o odpowiedniej częstotliwości może przerażać zwierzęta (i potencjalnie irytować małe dzieci). Rezystor może być użyty, aby upewnić się, że nie wysadzisz brzęczyka, ponieważ nie wymaga pełnego 3,3 V, które może wyprowadzić nasze Arduino.

Arduino Mega 2560 ma zapasowe szpilki, a nasz brzęczyk z trzema stykami jest podłączony do styku 47, w dużej mierze po to, aby był oddzielony i zorganizowany z oddzielnych komponentów.

Krok 7: Aplikacja: Opcjonalne kroki - kurtka zasilana energią słoneczną

Umieszczenie paneli słonecznych:

Plastikowa kieszeń z recyklingu jest idealnie dopasowana do 4 sztuk lekkich i elastycznych paneli słonecznych, które mają metalowy otwór pierścieniowy, przez który przewody przechodzą do środkowej warstwy kurtki, aby dotrzeć do banku mocy do ładowania po lewej stronie -strona strony eleganckiej kurtki. Umieszczony jest z przodu, ponieważ wędrowcy na długich dystansach nosiliby duże plecaki na nocleg, umieszczenie paneli z tyłu byłoby zdecydowanie mniej skuteczne niż umieszczenie ich z przodu.

Przeźroczysty plastik z recyklingu, dlatego nie wpłynie na funkcje paneli, ponieważ przepuszcza światło słoneczne, a także jest wodoodporny, co może zapobiec uszkodzeniu drutu.

Istnieje również prostokątny pasek zakrywający metalowy pierścień, który umożliwia połączenie między akumulatorami a panelami, który jest dokładnie mierzony w celu zakrycia tylko połączenia przewodów, ale nie powierzchni paneli.

Rozmiary: plastikowa kieszeń pozwala na schludne i sprawne ułożenie 4 paneli słonecznych (195mm x 58mm każdy) w układzie kropli.

Materiały: Wodoodporna tkanina i suwaki, plastik z recyklingu, metalowe pierścienie, plastikowe guziki, Inteligentna trójwarstwowa konstrukcja może służyć do ochrony okablowania, a także zapewnia komfort użytkownikowi. Oddzielając okablowanie od zewnętrznej i wewnętrznej warstwy, nie tylko zapewniasz sobie więcej miejsca do pracy, ale także zapewniasz, że Twój użytkownik nie będzie mądrzejszy co do mocy i złożoności zestawu Arduino Survival Kit!

Krok 8: Aplikacja: Opcjonalne kroki – inteligentna kurtka

Światła LED można również umieścić na ramionach i rękawach wewnętrznej warstwy ubrania, aby jeszcze bardziej wzmocnić elementy survivalowe i wizualny aspekt kurtki. Inteligentnie dobrane diody LED o niskim poborze mocy będą miały ograniczony wpływ na powerbank, a jednocześnie zachowają cel naszego mobilnego modułu Arduino. Upewnij się, że zachowano odpowiednią ostrożność, aby nie przegrzać żadnej odzieży ani elementów elektrycznych, na przykład włączając przez dłuższy czas. Możesz zostawić telefon i wybrać się na wycieczkę, po powrocie będziesz mógł przesłać współrzędne GPS do naszej aplikacji internetowej połączonej w pierwszym kroku naszej instrukcji.