IlluMOONation - Akıllı Aydınlatma Modeli: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Hiç gece gökyüzüne bakıp yıldızları göremediğiniz oldu mu?

Geceleri yapay ışığın artan ve yaygın kullanımı nedeniyle, yalnızca evren görüşümüzü bozmakla kalmayıp çevremizi, güvenliğimizi, enerji tüketimimizi ve sağlığımızı da olumsuz yönde etkileyen, dünya genelinde milyonlarca çocuk, yaşadıkları Samanyolu'nu asla deneyimleyemeyecek..

Üç milyar yıl boyunca, Dünya'daki yaşam, yalnızca Güneş, Ay ve yıldızların aydınlanmasıyla yaratılan bir ışık ve karanlık ritminde var oldu. Şimdi, yapay ışıklar karanlığı bastırıyor ve şehirlerimiz geceleri parlıyor, doğal gündüz-gece düzenini bozuyor ve çevremizin hassas dengesini değiştiriyor. Bu fenomenden özellikle zarar gören türlerden biri de deniz kaplumbağalarıdır.

Deniz kaplumbağaları doğduklarında, güvenlikleri için onları okyanusa yönlendirmek için aya bir ışık kaynağı olarak bakarlar. Ancak bu günlerde, plajlardaki sokak lambaları o kadar parlak hale geldi ki, yavru kaplumbağalar genellikle onları sokaklara kadar takip ediyor, susuzluktan, yırtıcı hayvanlardan veya yolda araçlar tarafından ezilmekten ölüyor. Diğer gece hayvanları da bu göz kamaştırıcı ışıklardan kaplumbağalar kadar olmasa da zarar görür. Bu soğuk tonlu ışıkların geceleri artan kullanımı, normal sirkadiyen ritimlerinden sapmalarına ve biyolojik işlevlerini, hatta bazen ölüm derecesine kadar dengelemelerine neden olabilir.

İnsanlar için mavi ışık melatonin seviyemizi etkileyerek daha az uykuya ve bunun sonucunda ortaya çıkan çok sayıda başka soruna yol açar. Araştırmalar, geceleri yapay ışığın obezite, depresyon, uyku bozuklukları, diyabet, meme kanseri ve daha fazlası için riskleri artırabileceğini gösteriyor.

Buraya kadar okuduysanız, yardım etmek için ne yapabiliriz diye soruyor olabilirsiniz. Pekala, gerekmediğinde ışıklarınızı kapatmak ve ışıklarınızın rengini kırmızı ve sarıya çevirmek iyi bir başlangıçtır. Bununla birlikte, ışık kirliliğinin Dünyamız üzerinde aldığı yıkıcı bedeli gerçekten etkilemek ve tersine çevirmek için dünyanın her yerindeki şehirlerde uygulanabilecek bir sisteme ihtiyacımız var.

Biz burada SEAside Lighting Co.'da mükemmel bir çözüm bulduk. Size sunuyoruz: illuMOONation -temel sensörler ve LED'lerle yapılan çevre dostu sokak lambalarından oluşan kendi Akıllı Aydınlatma Sistemimiz. illuMOONation yalnızca nesneyle etkinleştirilen ve çevre kontrollü değil, aynı zamanda evde SİZİN yapabileceğiniz bir şeydir! İlginizi çekti mi? Peki, bu Akıllı Aydınlatma Modelinin kendi versiyonunuzu nasıl oluşturacağınızı öğrenmek için okumaya devam edin… ve belki bir gün bunu tam ölçekli bir gerçeklik haline getirin!

Ana Özellikler:

• Hareketli Işıklar - Ultrasonik sensör, bir nesnenin nerede olduğunu algılar ve geri kalanı kapalı kalırken ilgili ışığı açar
• Tek taraflı - Okyanus tarafında ve sahilden uzak bir noktayı işaret eder, böylece geceleri kıyıya çıkan hayvanlar parlamadan rahatsız olmazlar ve yine de araçlar ve yayalar için tam cadde kapsama alanı sağlar.
• Kırmızı Tonlu Işıklar - Gece hayvanları, daha kısa dalga boylarını görme yeteneklerine sahiptir, bu nedenle daha sıcak tonlar onları fazla etkilemez, ayrıca geceleri mavi ışığın yukarıda bahsedilen zararlı etkileri nedeniyle insanlar için daha iyidir.
• Yansıtıcı Koruma ve Aşağı Açı - Işık, koruma modülünün içindeki yansıtıcı malzeme kullanılarak yönlendirilir ve ışık saçılımını artırmadan daha geniş bir alanı kaplayacak şekilde aşağı açılıdır.
• Aydınlık/Karanlık Modu - Enerji tasarrufu için aydınlık olduğunda, ihtiyaç duyulmayan ışıklar ve sensörler devre dışı bırakılır
• Hava Durumuna Duyarlı - Sıcaklık ve nem okumalarını alır ve daha fazla ışık dağılımına meyilli olduğunda yoğunluğu azaltır
• Çevre Dostu - Atmosfere fosil yakıtların eklenmesini azaltmak için mevcut güneş ışığı ile pili şarj etmek için güneş paneli kullanan akıllı enerji sistemi
• Merkezi Ekran - OLED ekran, hem genel kullanıcı hem de yöneticiler için daha erişilebilir olan sensör değerlerini ve aydınlatma sistemi modunu gösterir
• Veri Kaydı - Sensör verileri bir SD kartta saklanır, böylece modeli daha da iyileştirmek ve çevreye göre kalibre etmek için analiz edilebilir

Gereçler

Yapı -

• 2 11" x 14" Köpük Pano
• 2 dondurma çubuğu
• 6" x 6" kare Alüminyum Folyo
• 3 Yeşil Boru Temizleyici
• 1 Dübel Çubuğu (1/2" çap)
• 3 Geniş Pipet
• Kum
• Sarı, Yeşil, Mavi, Kahverengi ve Siyah İnşaat Kağıdı

elektronik -

• 3 RGB LED
• Ultrasonik sensör
• DHT Sıcaklık/Nem Sensörü
• Fotodirenç (Snap Devre Kiti veya Arduino Kitinden)
• Mini Güneş Paneli
• Mini OLED Ekran
• Mikro SD Kart Okuyucu
• Mikro SD kart
• 2 Arduino
• 2 DC-9 Volt Güç Konektörü
• 2 9 Volt Aküler
• ekmek tahtası
• 100 kOhm Direnç
• 6 100 Ohm Dirençler
• Diyot Doğrultucu
• Arduino IDE (kodu çalıştırmak için kuruldu)
• Timsah Klipsli-Erkek, Erkek-Dişi ve Erkek-Erkek Teller

(Sensörler, teller vb. içeren Arduino UNO Başlangıç Kitini satın almak için BURAYA tıklayın)

Teçhizat -

• Sıcak yapıştırıcı tabancası
• X-Acto Bıçağı
• Makas
• Yapıştırıcı
• Sıvı Tutkal
• boya fırçası
• Tel kesiciler

1. Adım: Ortamı Oluşturun

1. Modeliniz için daha büyük bir taban oluşturmak için köpük levhaları alın ve uzun kenarları birbiriyle aynı hizada olacak şekilde sıcak yapıştırın.
2. Dondurma çubuklarını ikiye bölün ve 2 levhanın birleştiği çizgi boyunca eşit aralıklarla ve dik olarak sıcak yapıştırın. Bu eklemi güçlendirmek içindir.
3. Dübel çubuğunu 4 adet 2 inçlik parçaya işaretleyin ve X-Acto bıçağını kullanarak kesin.
4. Tahtanın 4 köşesinde kenarlardan yaklaşık 1,5 inç delikler açın ve dübel parçalarını sıcak yapıştırın. Dübellerin tüm açılardan tahtaya dik olduğundan emin olun.
5. Tahtayı ters çevirin ve düz olup olmadığını kontrol edin (mini masa gibi olmalıdır). Yol, çimen, kaldırım ve ayırıcıyı oluşturmak için inşaat kağıdı parçalarını kesin.
6. Aydınlatma sistemi için ortamı göstermek için bu parçaları yapışkan çubuğu kullanarak tahtaya yapıştırın.
7. Tahtanın boş tarafına sıvı yapıştırıcıyı yaymak için boya fırçasını kullanın. Kurumadan önce, kum ekleyin ve yapışana kadar tutkalın içine eşit şekilde vurun. Ardından bu “plajda” suyu simüle etmek için mavi kağıt kullanın.
8. Hedef ortamda yaşayan hayvanları temsil etmek için boru temizleyicileri 2 deniz kaplumbağası şeklinde çevirin.

Adım 2: Işıkları Ekleyin

1. Işıklarınız için direkleri oluşturmak için pipetleri ikiye bölün.
2. Plaj ve kaldırım arasında uzanan ayırıcıda tahtada eşit aralıklarla 3 delik açın. Pipetin sığıp sığmadığını test edin, yoksa daha büyük yapın.
3. Alüminyum folyoyu aynı boyutta bir siyah inşaat kağıdına bir tutkal çubuğu kullanarak yapıştırın. Ekli şablonu 3 kez kağıda çizin ve ışık için koruyucu oluşturmak için şekilleri kesin.
4. LED için her korumanın ortasında bir delik açın. Küçük adımlarla başlayın ve LED yerine oturana ancak düşmeyene kadar yalnızca küçük artışlarla artırın.
5. Koruyucunun 4 tarafını katlayın (folyo yukarı bakacak şekilde). Kenarları birleştirmek ve 3D yapmak için küçük bant şeritleri kullanın.
6. LED'lerin ışık kısmını, kablolar dikey olduğunda 60º'lik bir açı oluşturacak şekilde bükün.
7. 3 erkek-dişi kabloyu ilgili uçlarına bağlayın: toprak için siyah, yeşil değer için yeşil ve kırmızı değer için kırmızı. Mavi pim bu proje için kullanılmamaktadır. Telleri saman ışık direklerinden geçirin.
8. Bileşenlere veya metal uçlara doğrudan dokunmamaya dikkat ederek, koruyucuyu arkadan her bir LED'e sıcak yapıştırın.
9. Telleri ve pipetlerin altını tahtadaki deliklerden geçirin. Her yönden tabana dik olan direkleri sabitlemek için sıcak tutkal kullanın.

3. Adım: Sensörleri Ekleyin

1. Yolun sonunda, kartın kenarından yaklaşık 0,5 inç uzaklıkta Ultrasonik sensör için bir yarık açın. Sensörü, yandan bakıldığında tabana dik olacak şekilde içeri itin ve sıcak tutkalla sabitleyin. Bu son derece önemlidir, bu nedenle okumalar doğrudur ve sinyaller tahtadan değil nesneden yansır.
2. Yolun karşı tarafındaki köşede, OLED ve DHT pimlerine uyacak şekilde delikler açın. Elektrikli bileşenlerden herhangi birini tehlikeye atmadan bir kez daha sıcak tutkalla sabitleyin.
3. Fotodirenci bariyere ve ilk ışıktan önce takmak için bant kullanın. Bu Photoresistor modülü, Snap Circuits'in yaratıcısı Elenco tarafından programa bağış olarak sağlanan bir hediyedir.
4. Son olarak, devre tahtası ve sağlanan devre şemalarını kullanarak sensörleri Arduino'ya bağlayın. 2 Arduino'yu birbirine bağladığınızdan ve yalnızca “çalışan” olarak bilinen ikinci Arduino'da SD Kart devresine sahip olduğunuzdan emin olun. Diğeri, tüm sensörlerle birlikte “patron”.

4. Adım: Kodu Ekleyin

1. Devam etmeden önce, sağlanan kodun ilkelerini ve modelde nasıl çalıştığını anlamak için akış şemalarını gözden geçirin.
2. Arduino IDE yazılımını bilgisayara yükleyin. Kodu ekteki Google Drive klasöründen indirin. Derleyici isterse Kitaplık Yöneticisinden SPI, Wire ve DHT, Adafruit_GFX ve Adafruit_SSD1306 kitaplıklarını kurun ve ekleyin.
3. Gerekirse pin numaralarını devrenize uyacak şekilde değiştirin. Sağlanan devre şemalarıyla aynı pinleri kullandıysanız bu adımı göz ardı edin.

Adım 5: Modeli Test Edin

1. İlgili kodu her Arduino'ya yükleyin ve güç için pil paketlerine bağlayın.
2. Programı veri toplamak için gerektiği kadar çalıştırın, SD Kart transkripsiyonu otomatik olarak başlayacaktır.

Modelimizin bir iç mekan denemesi yoluyla topladığımız veriler ektedir. Ne yazık ki hava koşulları ve güvenlik sorunları nedeniyle açık havada test edemedik, ancak yine de test ortamı hakkında kavram kanıtı ve bilgi sunuyor.

Deneme süresi boyunca, Sıcaklık ve Nem okumaları, test ortamındaki (bir ev) dahili durum düzenlemesi nedeniyle nispeten aynı kaldı. Birkaç periyodik artış var, ancak bunların sıklığı ve korelasyon eksikliği göz önüne alındığında, bunlar muhtemelen hatalara varıyor. Mesafe de hata payı dışında değişmez çünkü ortamda hareket eden gerçek insan arabaları yoktu. Bununla birlikte, bu tam ölçekli bir model olsaydı, bölgedeki sürekli değişen aktivite seviyeleri ve bu modellerin öngörülemezliği nedeniyle mesafe muhtemelen en değişken faktör olurdu. Bununla birlikte, model bir pencerenin yanına yerleştirildiğinden, fotodirenç değerleri aslında büyük ölçüde dalgalanmaktadır. Model gece ilk çalıştırıldığında, 50'nin altındaki aralıkta okurlar. Ancak güneş yükseldikçe ve ortam aydınlatması daha parlak hale geldikçe fotodirenç değerleri de buna bağlı olarak yükselir. Bundan sonra, test alanındaki panjurlar kapatıldığında grafik tekrar düşer, ancak yapay oda aydınlatması açıldığında tekrar ateşlenirler. Sonuç olarak, toplanan bu verilerle, modelimizin aslında çevresiyle ilgili verileri doğru bir şekilde rapor ettiği ve bu bilgilerin sistem ayarlarını, içinde bulunduğu koşulları yansıtacak şekilde değiştirmek ve ışık kirliliğini azaltmaya katkıda bulunmak için kullanılabileceği açıkça kanıtlanmıştır. bir bütün.

6. Adım: Sorun Giderme

Hiçbir şey olmuyor? Sorunu düzeltmeye yardımcı olması için şu adımları deneyin:

Sen başlamadan önce -

• Kodun derlendiğinden ve her iki Arduino'ya da doğru şekilde yüklendiğinden emin olun. Derleyici bir hata mesajı görüntülerse, ne yazdığına bağlı olarak değişiklik yapın. Bazı yaygın sorunlar, yanlış/kitaplık eksikliği, eksik noktalı virgül veya USB bağlantısı için yanlış bağlantı noktası seçilmiştir.
• Kablolamayı ve pil şarjını kontrol edin. Breadboard üzerindeki güç ve topraklama raylarının Arduino'ya bağlı olduğundan emin olun.

Işıklar açılmıyor mu? -

• OLED'in “Karanlık Mod Etkinleştirildi” yazdığından emin olun. Akıllı sistem, enerji tasarrufu sağlamak ve gereksiz kullanımı önlemek için “ışık modu” sırasında LED'leri devre dışı bırakır.
• LED'lerinizi açmak ve kapatmak için basit bir kod kullanarak yanıp yanmadığını görün. Test ederken bir direnç eklemeyi unutmayın.

OLED açılmıyor mu? -

• “Çalışan” Arduino'yu bilgisayara bağlayın ve değerlerin okunduğundan emin olmak için seri monitörü açın.
• SD karttaki mevcut dosyayı silmeyi ve kodu tekrar çalıştırmayı deneyin.

SD Kart veri okumuyor mu? -

• SD kartın okuyucuya ve doğru takıldığından emin olun.
• Karttaki veriler için yeterli depolama alanı bulunduğundan emin olun.

Başka bir şey? -

Bizimle iletişime geçin ve sorunu çözmenize yardımcı olabiliriz

7. Adım: Sonuç

Sonuç olarak, illuMOONation, tüm dünyada deniz kıyısı aydınlatması için ideal kapsamlı aydınlatma çözümüdür. Eşsiz özellikleri aydınlatma pazarında daha önce hiç görülmemiştir ve ışık kirliliğini azaltmanın yanı sıra çevreye duyarlı ve hem insanlar hem de hayvan türleri için faydalı olması üzerindeki etkisi eşsizdir. Ancak illuMOONation'ın mükemmel olmadığını biliyoruz. Proje için sağlanan sınırlı zaman çerçevesi ve malzemeler nedeniyle, tam ölçekli bir model yapıp gerçek bir dış ortamda test edemedik. Ama SİZİN yardımınızla, dünyadaki tüm yaşam için daha iyi bir dünya için illuMOONation'ı bir sonraki seviyeye taşıyabilir ve günlük yaşamlarımıza yerleştirebiliriz.

Gelecek planları -

Bu projedeki bir sonraki adımımız, ek bileşenler eklemek ve bunları çevreye de uyacak şekilde programlamak olacaktır. Örneğin, vahşi yaşamı geçmek için ışıkların açılması gerekmediğinden, hayvan ve araç/insan faaliyetini ayırt etmek için daha hassas sensörlerin dahil edilmesi faydalı olacaktır. Ek olarak, her bir ışık direğine, sahilde önünde “görünmez bir duvar” oluşturan bir IR Verici ve Alıcı olmasını planlıyoruz. “Duvar” yalnızca kaplumbağa üreme mevsimi boyunca geceleri etkinleştirilecek ve biri plaj alanına girdiğinde sinyal vermek için hafif bir zil çalacaktır. Bu, yerli yaban hayatı konusunda düşünceli olmak ve daha fazlasının zarar görmesini önlemek için bir başka hatırlatmadır. Enerji verimliliği, günümüzde dünyamız üzerindeki antropojenik etkiyi azaltmada bir diğer önemli faktör olduğundan, yeterli malzemeler verilirse güneş enerjisi sistemini uygulayabilmeyi de çok isteriz. Ayrıca, ışık kirliliğiyle ilgili çok sayıda sorunu çözen ve gerçekten her şey dahil aydınlatma çözümü olan tek bir çözüm oluşturmak için diğer ekiplerle işbirliği yapmayı ve fikirlerimizi bir araya getirmeyi çok isteriz.

Zorluklar ve Başarılar -

Aslında Adler'e gelmeden Astro-Bilim Atölyesini tamamlamak, kimsenin tahmin edemeyeceği bir değişiklikti. Zoom üzerinden bir mühendislik projesinde işbirliği yapmak özellikle zordu çünkü her bir kişinin kendi evinde ne yaptığını göremiyoruz, bu nedenle sorunları ortaya çıktıkça gidermek ve düzeltmek zor. Ancak, planımıza sadık kaldığımızdan emin olmak için belirli mekanizmalar kullandık ve herkes her bir kişinin ne yaptığının her zaman farkında. Bir vurgu, görevlerin her birini, açıklamalarını, durumlarını, bunları kimin tamamlayacağını ve projenin genel ilerlemesini tanımladığımız Proje İzleme elektronik tablomuzdu. Bu, birbirimizi kontrol edebileceğimiz ve gerektiğinde yardım edebileceğimiz için birlikte daha verimli çalışmamızı sağladı ve özellikle önümüzdeki aylarda çok önemli olacak iletişim becerilerini geliştirmemizi sağladı.

Teşekkür -

Bize tüm farklı bileşenleri nasıl kullanacağımızı öğrettiği ve uzak bir ortamda bile bu programa katılma fırsatı verdiği için harika eğitmenimiz Jesus Garcia'ya büyük bir teşekkür. Ayrıca, tüm yardımlarınız için Geza Gyuk, Chris Bresky ve Ken Walczak'a çok teşekkür ederim. İçgörünüz, becerilerimizi projelerimizin kapsamının ötesinde gerçekten geliştirdi ve öğrendiğimiz dersleri gelecekte de bizimle birlikte taşıyacağız. Ayrıca Kelly Borden'a ve Adler Planetaryumu'ndaki herkese, her yıl bu programa ev sahipliği yaptıkları ve bizim gibi tutkulu gençlerin kendi memleketimizde STEM alanı ve astronomi ile ilgilenmelerine izin verdikleri için en içten şükranlarımızı ifade etmek istiyoruz. Ve son olarak, ASW meslektaşlarımızın her birine böyle eğlenceli, ilişkilendirilebilir ve destekleyici bir grup oldukları için teşekkür ederiz. Birbirimizi tanımak ve arkadaş olmak için geçen bu son 3 hafta, hayal edebileceğimiz hiçbir şeye benzemiyordu ve ömür boyu sürecek bir deneyimdi.

Sıkıştırılmış dosya -

Evde bir illuMOONation modeli yapmak için ihtiyaç duyacağınız tüm materyallere erişmek için BURAYA tıklayın!