Işık Kirliliği Çözümü - Artemis: 14 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Işık kirliliği, dünyadaki hepimizi etkileyen bir şeydir. Ampul icat edildiğinden beri ışık çok daha popüler hale geldi ve özellikle New York City ve Chicago gibi büyük şehirlerde kullanıldı. Tüm bu ışık, pek çok farklı hayvan türünü etkileyebilir; örneğin, ayı kullanarak okyanusa giden yolu bulması gereken yavru kaplumbağalar, tehlikeli bir sokak lambasını ay sanıp anayola yönelirler. Işık ayrıca kuşların göçünü ve çiftleşme mevsimlerini de etkiler. Işık kirliliğinin etkilediği tüm hayvanların yanı sıra bizi de etkiliyor. Geceleri dışarı çıktığımızda ve bu kör edici mavi ışıkları gördüğümüzde, zihnimiz gündüz olduğunu düşünmeye başlar. Dolayısıyla beynimiz melatonin üretmez; uyumamız için gerekli kimyasal. Bu kimyasal o kadar üretilmediği için uyku düzenimiz bozulur ve bu da birçok başka soruna neden olur.

Ancak Işık Kirliliği Çözümümüz Artemis ile ışık kirliliği açısından daha iyi bir yarın yaratmayı kolaylaştırıyoruz. Işığımız, gece geç saatlere kadar uyanık olmamız gerektiğini düşündürecek mavi ışık yaymamak için sıcak bir renk sıcaklığına sahiptir. Arduino Uno, birden fazla farklı sensör ve Snap Circuits yardımıyla, alandaki aktiviteye, karanlığa ve daha fazlasına göre ışığımız açılır veya kapanır. Çözümümüzle atmosfere daha az ışık yayılacak, böylece tüm hayvanlarla birlikte çevremizi mutlu etmeye yardımcı olan gece gökyüzünün güzelliğinin tadını çıkaracağız.

Adım 1: Malzemelerinizi Toplayın

Artemis yapmanın ilk adımı malzeme toplamaktır.

Yukarıdaki ilk resimde görüldüğü gibi, ihtiyacınız olacak fiziksel malzemelerin bir listesi:

• Süper Başlangıç Kiti Uno R3 Projesi - bu, mikrodenetleyiciniz, devre kartınız ve içinde ihtiyacınız olacak tüm sensörlere sahip olacak, böylece bunları ışığınızı kodlamak için kullanabilirsiniz. Özellikle, ihtiyacınız olacak:

  • Bir USB-Arduino kablosu (ve dizüstü bilgisayarınızda USB bağlantı noktanız yoksa bir adaptör)
  • Erkek-erkek teller
  • Erkek-dişi teller
  • Ekstra uzun teller (gerekirse kesmek için)
  • Atlama kabloları (Snap Devreleri fotodirencini devre tahtasına bağlamak için)
  • Bir mikro SD kart ve okuyucu
  • OLED ekran
  • Arduino Uno mikrodenetleyici
  • Bir PIR sensörü
  • Bir DHT (nem/sıcaklık) sensörü
  • 220k Om dirençler
  • bir ekmek tahtası
  • RGB LED'ler (4x) veya Normal LED'ler (4x)
  • Bir fotodirenç
• Bir Snap Circuits Classic seti (yukarıdaki kılavuzda gösterildiği gibi). Spesifik olarak, bir Snap Circuits fotodirencine ihtiyacınız olacak.
• Makas
• Tahta çubuklar
• Bir Exacto-bıçak
• Bir tel striptizci
• Bir tornavida
• Siyah köpük çekirdek
• İnşaat kağıdı
• İkinci resimde görüldüğü gibi sensörleri kodlamak için masaüstü/dizüstü bilgisayarınızda Arduino Genuino uygulamasına ihtiyacınız olacak.
• Üçüncü resimde gösterildiği gibi, bunu yapmak için bazı arkadaşlara ihtiyacınız olacak!

Adım 2: PIR / Foto-direnç - Kod

Oluşturduğunuz ilk kod PIR (hareket sensörü) ve fotodirenç içindir. Bu iki sensörü tek bir kodda birleştirerek, ışığın hem karanlık düzeyine hem de bölgedeki aktiviteye (veya eksikliğine) tepki vermesini sağlayabiliriz. Koddaki her ana işlevin yaptığı şey:

setup(): bu fonksiyon seri monitörü etkinleştirir ve LED pinini çıkış ve PIR pinini giriş olarak kurar

loop(): bu fonksiyon photo_value() fonksiyonunu ve checkPIRStatus() fonksiyonunu çalıştırır

NBhere(): bu fonksiyon, hareket sensörü açık değilse LED'lere kapalı olarak yazar

SBhere(): bu fonksiyon LED'leri açık olarak yazar, böylece hareket sensörü açıksa parlak görünürler.

checkPIRStatus(): bu fonksiyon sensörden veri alır ve raporlanan değerin 451'den yüksek olup olmadığını kontrol eder. Eğer kapalıysa ve sensör kapalıysa açılır ve SBhere() çalışır. Ancak rapor edilen sayı düşükse ve sensör açıksa sensör kapatılır ve NBhere() çalışır.

photo_value(): bu işlev, sayının yüksek, orta veya düşük olup olmadığını kontrol eder ve buna göre ışığın yoğunluğunu değiştirir.

Adım 3: PIR / Foto-direnç - Elektrik Şemaları

Kodunuz başarıyla derlendikten sonra, yukarıdaki Fritzing şemasında olduğu gibi devre tahtanızı bağlayın. İşiniz bittiğinde, her şeyin doğru şekilde takıldığından ve hiçbir şeyin yerinde olmadığından emin olun. 4 normal LED veya RGB LED'e ek olarak ihtiyacınız olacak:

• Bir PIR sensörü
• Bir fotodirenç
• Üç erkek-dişi teller
• Erkek-erkek teller
• 4 220k Om direnç

Kodunuz panoya başarıyla yüklendikten sonra elinizi PIR sensörünün üzerinde sallayın. Işıklar yanmalı ve parlamalı ve seri monitörünüzü açtığınızda "Hareket algılandı!" yazmalıdır. Elinizi PIR'den çektiğinizde, seri monitörde "Hareket sona erdi!" yazmalı ve LED (veya fritzing şemasında gösterildiği gibi RGB LED) kararmalı ve kapanmalıdır:).

Fotodirenç gelince, onu kapatırsanız, LED'in parlaması ve/veya açılması gerekir ve elinizi kaldırdığınızda LED'in sönmesi gerekir. Bölgenizdeki tüm ışıkları açarsanız, LED'in kapanmaya yakın olması gerekir.

Adım 4: OLED / DHT - Kod

Kodun PIR/fotodirenç bölümü ile işiniz bittiğinde, OLED/DHT koduna geçmeye hazırsınız! Doğru bir şekilde çalışırken, bu kod çevredeki ortamdan nem/sıcaklık verilerini almalı ve bu bilgiyi seri monitörde gösterdikten sonra, OLED ekranında bu bilgiyi ve diğer sensörlerin durumunu göstermelidir.

İşte koddaki her bir işlevin yaptığı:

setup(): bu işlev seri monitörü etkinleştirir ve kitaplıkları başlatır

loop(): bu işlev sıcaklık/nem için değişkenler oluşturur, ardından nem/sıcaklık bilgilerini OLED ekranında ve seri monitörde görüntüler

Bu kodu çalıştırmak için indirmeniz gereken belirli kitaplıklar şunlardır:

U8g2 Kitaplığı

Sidenote: Yukarıdaki kod hem DHT/OLED hem de SD kart içindir ve listelenen işlevler yalnızca DHT/OLED sensörlerini kontrol eden işlevlerdir.

Adım 5: OLED / DHT - Elektrik Şemaları

Kodunuz başarıyla derlendikten sonra, yukarıdaki Fritzing şemasında olduğu gibi devre tahtanızı bağlayın. İşiniz bittiğinde, her şeyin doğru şekilde takıldığından ve hiçbir şeyin yerinde olmadığından emin olun. 4 normal LED veya RGB LED'e ek olarak ihtiyacınız olacak:

• OLED ekran
• Bir DHT sensörü
• Erkek-erkek teller
• 4 220k Om direnç

Kod panoya başarıyla yüklendikten sonra, nem/sıcaklık bilgisi seri monitörde görünmelidir ve OLED ekranı Adafruit ekranını gösterdikten sonra, her sensörün durumu ile birlikte nem sıcaklık verileri üstte görünmelidir. altında 'AÇIK' veya 'KAPALI' diyor:).

6. Adım: OLED'den Veri Toplayın

Seri monitörü kullanarak nem/sıcaklık verilerini bir grafiğe dönüştürebildik. Kodunuz başarılı bir şekilde çalıştığında ve seri monitörde doğru nem/sıcaklık bilgilerini gördüğünüzde, 'Araçlar'a ve ardından 'Seri Plotter'a tıklayın. Buna bastığınızda, verilerin bir grafiğini almalısınız. Veri toplamak için DHT sensörünü devre tahtasına takın, son kodu çalıştırın ve ardından verileri almak için DHT sensörünü pencerenizin yanına veya gün batımından gün doğumuna kadar dışarıya ayarlayın.

Santigrat Sıcaklık - Zaman'ın sağındaki grafikte, güneş battıkça sıcaklık kademeli olarak azalır. Bu veriler gün batımı sırasında 19:00 - 22:00 saatleri arasında toplanmıştır. Güneş artık bölgeyi doğrudan ısıtmadığı için gece genellikle gündüze göre daha düşük sıcaklıklar verir. Bu ölçümler, hem sıcaklık hem de nem verilerini toplayan bir DHT sensörü kullanılarak toplanmıştır.

Soldaki grafik, havadaki nemin zamana karşı yüzdesinin bir ölçümüdür. Veriler, DHT sensörü kullanılarak 19:00 - 22:00 saatleri arasında toplanmıştır. Zaman geçtikçe, nem artmaya başladı, bu da muhtemelen yakın gelecekte yağışa işaret edebilir. Yağmur, kar ve sis gibi hava olayları görüşü azaltabileceği ve ışık dağılımını etkileyebileceğinden, aydınlatma armatürleri tasarlanırken yağış dikkate alınması gereken önemli bir faktördür.

7. Adım: SD Kart - Kod

Artık OLED/DHT segmentini ve PIR/fotodirenç segmentini başarıyla kodladığınıza göre, son segment için hazırsınız: SD kart kodu. Doğru şekilde çalışan bu kodun amacı, SD kartın fotodirenç verilerini okumasını ve gün boyunca herhangi bir aydınlatma trendini göstermesini sağlamaktır.

İşte koddaki her bir işlevin yaptığı:

setup(): bu işlev seri monitörü etkinleştirir ve herhangi bir veriyi seri monitöre kaydeder

loop(): bu fonksiyon zamanlayıcıyı kurar

writeHeader(): bu işlev, verilerin başlıklarını SD kart dosyasına yazdırır

logData(): bu fonksiyon zamanı, nemi ve sıcaklığı SD kart dosyasına kaydeder

İhtiyacınız olacak ek kütüphaneler:

• SD. FAT kitaplığı
• Basit DHT kitaplığı

Adım 8: SD Kart - Elektrik Şemaları

Kodunuz başarıyla derlendikten sonra, yukarıdaki Fritzing şemasında olduğu gibi devre tahtanızı bağlayın. İşiniz bittiğinde, her şeyin doğru şekilde takıldığından ve hiçbir şeyin yerinde olmadığından emin olun. İhtiyacın olacak:

• SD kart okuyucu
• Bir fotodirenç
• Erkek-erkek teller
• 1 220k Om direnç

Kod başarıyla yüklendikten sonra, fotorezistörü pencerenizin yanında bırakın veya dışarıdaki bahçenize götürün. Gün batımına kadar orada bırakın ve geri döndüğünüzde mikro SD kartı çıkarın. Ardından, bir SD kart okuyucu kullanarak dizüstü bilgisayarınızın bilgileri okumasını sağlayın ve onunla bir grafik oluşturun!

9. Adım: SD Karttan Veri Toplama

Yukarıda, SD karttan fotodirenç değerlerinden topladığımız verilerin bir resmi bulunmaktadır. Bu verileri toplamanın amacı, gece boyunca aydınlatma eğilimlerini görmek ve böylece dünyadaki tüm hayvanların yaşamını bozan çok fazla müdahaleci yapay ışık kaynağı olup olmadığını görmektir.

Veri toplamak için, Fritzing şemasını kullanarak fotodirenci devre tahtanıza bağlayın ve Talimatın sonundaki zip dosyasında bulunan son kodu çalıştırın. Verilerinizi toplamak için mikro SD kartınızı okuyucuya takın ve fotorezistörü pencerenizin yanına veya dışarıdaki gün batımından gün doğumuna kadar ayarlayın.

Bu veriler, ışık yoğunluğunu ölçen bir fotorezistör tarafından toplandı. Veriler 12:00 ile 06:45 saatleri arasında toplanmıştır ve gün doğumunu içerir. Güneş yükseldikçe ışığın yoğunluğu arttı ve fotorezistörün elde ettiği değerlerin artmasına neden oldu. Bu veriler, yapay aydınlatmanın ne zaman gerekli olduğunu belirlemek için kullanılabilir, çünkü fotodirenç çevresindeki doğal ışığın yoğunluğunu belirler ve yapay ışık olmadan görünür bir manzara oluşturmak için yeterince parlak olduğunda bunu söyleyebilir.

Adım 10: Tüm Kodu Birleştirme

Kodun üç ayrı bileşenini kodlamayı bitirdikten sonra, hepsini bir araya getirme zamanı! Kodunuzun üç bileşenini alarak, tüm programlar arasında hiçbir şeyin aynı olmadığından emin olun ve ardından bunları farklı bir programa koyun. Bundan sonra, her şeyin devre tahtasına Fritzing şemasındaki gibi bağlandığından emin olun ve programı çalıştırın! Bizim için, tüm bileşenleri birleştirdiğimizde kodun çalışmadığı birkaç kez oldu, bu nedenle, ilk başta işler yolunda gitmiyorsa, bu Eğitilebilir Tablonun sorun giderme bölümüne bir göz atın.

11. Adım: Öneriler/Sorun Giderme

Aşağıda, kodunuz üzerinde çalışırken karşılaşabileceğiniz sorunlar için bazı öneriler bulunmaktadır. Kodun bazen çok sinir bozucu ve stresli olabileceğini deneyimlerimizden biliyoruz, bu nedenle bu ipuçlarının *ışık kirliliği çözümümüzü* tekrarlamanıza yardımcı olacağını umuyoruz:).

Genel:

• Değişkenleri tanımlarken programda size söylenen tüm kablolarınızın doğru pinlere bağlı olduğundan emin olun.
• Tüm kablolarınızın doğru şekilde bağlandığından emin olun (örneğin, LED'inizin eksi ve artı tarafı değiştirilmelidir)
• LED'leri kodlarken devre tahtanızda RGB olmadığından emin olun ve bunun tersi de geçerlidir.

Programcı yanıt vermiyorsa:

• Arduino'yu ve mikrodenetleyicinizi yeniden başlatın
• USB'nizi çıkarın ve yeniden takın
• Bağlantı noktanızın Arduino Uno olduğundan emin olun ('Araçlar'a ve ardından' Bağlantı Noktası'na gidin)
• Yeni, boş bir dosya açın ve bunu çalıştırmayı ve ardından orijinal kodunuzu çalıştırmayı deneyin.

Burada bir çözüm bulamıyor musunuz?

www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2'ye (resmi Arduino Sorun Giderme sitesi) gitmeyi deneyin ve sorununuzu arayın.

Adım 12: Modeli Tasarlamak

Işıkları tasarlamak ve 3 boyutlu yazdırmak için zip dosyasındaki şemaları kullanın (ancak 3 boyutlu yazıcı gerekli değildir). Modeli tasarlamaya başlamak için, yaklaşık 56 cm x 37 cm ölçülerinde bir parça köpük çekirdek veya karton kesin. Kablolamayı kolaylaştırmak için, tahta blokları köşelere sıcak yapıştırarak kartı yükseltin. Siyah inşaat kağıdı şeritlerini tahtaya yapıştırarak yolunuzu ve çiminizi oluşturun ve lambaların olması gereken yerlerde delikler açın. Tahtanın uzunluğunu 4'e bölerek ve tabandaki boşlukları keserek bunları eşit aralıklarla ayırın. sensörlerinizin (fotodirenç ve PIR) ve OLED ekranının yerini de belirleyin, böylece kabloları arduinoya beslemek için tabanın parçalarını kesebilirsiniz. Tüm delikler kesildikten sonra, telleri modelin altından geçecek ve arduinoya tutturacak şekilde beslemeye başlayın. Her şey tamamlandığında, sensörleri ve ışıkları yerine sıcak tutkalla yapıştırın!

Adım 13: Her Şeyi Birlikte Test Edin

Şimdi, tasarım, elektrik ve kodlama bileşenlerinin tümü bittiğinden, işinizi test etme zamanı! Devam edin ve programınızı tahtaya yükleyin ve işe yararsa tebrikler!! Değilse, sorunu çözüp çözemeyeceğinizi görmek için bu Talimatın sorun giderme bölümüne geri dönün.

Artemis gibi Işık Kirliliği Çözümleri, gece gökyüzünü herkese geri getirmek için çok önemlidir. Yüzyıllar boyunca, birçok hayvan doğal yaşam alanlarının yakınında bol miktarda ışıktan muzdarip olsa da, insanlar gece gökyüzünden korktular ve ışığı bir kurtarıcı olarak algıladılar. Bu Işık Kirliliği Çözümünü kullanarak, daha iyi bir çevreye sahip olmak için bir adım atabiliriz, böylece biz ve dünyadaki diğer tüm hayvanlar doğal programlarından etkilenmez, böylece hepimiz mutlu ve sağlıklı yaşayabiliriz!

Adım 14: Teşekkür

Eğitilebilirliğimizi okuduğunuz için çok teşekkürler!:) Bu proje aşağıdaki gruplar olmadan gerçekleşemezdi, bu yüzden burada teşekkür etmek istediğimiz bazı insanlar var:

• Jesus Garcia (Adler ASW programındaki eğitmenimiz) bize bu sensörlerin nasıl kullanılacağını öğrettiği ve sorunları gidermemize yardımcı olduğu için!
• Ken, Geza, Chris, Kelly ve Adler Genç Programları ekibinin geri kalanı bu projede bize yardım ettikleri için
• Konuk konuşmacılar LaShelle Spencer, Carlos Roa ve Li-Wei Hung, projelerimizde yaratıcı olmaya devam etmemiz için bize ilham veren büyüleyici konuşmalar için
• Devreler hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olan ve son projemizde bize yardımcı olan çok ilginç bir kit göndermek için Snap Circuits
• Adler bağışçılarına son sunumumuzu izledikleri ve bize geri bildirim verdikleri için:)

Ayrıca, bu Işık Kirliliği Çözümünü yapmak için kullandığımız tüm fritzing diyagramlarını, modellerini, kitaplıklarını ve kodunu içeren bir zip dosyası yukarıdadır. Bunu evde yapmak istiyorsanız, bunu indirmenizi öneririz!

Bu Işık Kirliliği Çözümü için tüm depomuzu buradan indirin!