Sera Sensörü: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Öğretici Sera Sensörü

Pascal Chencaptors tarafından desteklenen Alain Wei tarafından gerçekleştirildi | sigfox | ubidot'lar

1. Hedefler
2. Bu projede kullanılan şeyler
3. Uygulama adımı
4. Çalışma prensibi
5. Cihaz bağlantısı
6. mbed kodu
7. Veri işleme ve analiz
8. Sistem tüketimini optimize edin
9. Fotoğraflar

Adım 1: Hedefler

Bu proje için otonom bir enerji sistemi gerçekleştirmek istiyorum ve şunu ölçmem gerekiyor: havanın ortam sıcaklığını, havanın nemini, toprağın sıcaklığını, toprağın nemini, Lux ve RGB parlaklığını.

Adım 2: Bu Projede Kullanılanlar

Malzeme listesi:

1) güneş bileşeni: ince bir reçine tabakası dış mekan kullanımına izin verir

2) Chip LiPo Rider Pro: tüm projelerinizi 5 V ile şarj edin

3) Chip mikrodenetleyici Nucleo STM 32L432KC: kullanıcıların yeni fikirleri denemeleri ve herhangi bir STM32 mikrodenetleyici hattı ile prototipler oluşturmaları için uygun maliyetli ve esnek bir yol sağlar

4) Modül Sigfox Wisol: Sigfox ağları ile IOT prototipinizi tasarlamak için

5) Ekran LCD: I2C veya SPI veri yolu üzerinden bir mikro denetleyiciye bağlanır

6) Li-Ion pil 3, 7V 1050mAh: aşırı yüklenmelere ve deşarjlara karşı koruma.

7) Yerçekimi Nem Sensörü SEN0193: yerdeki su konsantrasyonunu öğrenin. Sensör, su içeriğine bağlı olarak analog bir voltaj verir.

8) Sıcaklık ve nem sensörü DHT22: havanın sıcaklığını ve nemini bilir ve arduino tipi veya uyumlu bir mikrodenetleyici ile dijital çıkış üzerinden haberleşir.

9) Grove sıcaklık sensörü: toprağın sıcaklığını bilin ve bu modül 4 iletkenli bir kablo aracılığıyla Grove Base Shield veya Mega Shield'in dijital girişine bağlanır

10) Renk sensörü ADA1334: bir ışık kaynağının veya nesnenin rengini algılar. Bir I2C portu üzerinden iletişim kurar

11) Işık sensörü TSL2561: 0.1 ila 40000 Lux arasında bir parlaklık ölçün. I2C veri yolu aracılığıyla bir Arduino mikro denetleyicisi ile iletişim kurar.

Yazılım:

1) SolidWorks (katı model tasarlayın)

2) Paint 3d (uygulamanın simgesini tasarlayın)

3) Altium (PCB'yi çizin)

4) Mbed (kart için kod yazın)

Adım 3: Uygulama Adımı

Kullanacağımız materyali ve yazılımı öğrendikten sonra gerçekleştirmemiz gereken bir takım adımlar var.

1) Devreyi Altium ile simüle etmeliyiz

2) bazı tasarım işleri yapmalıyız, örneğin: SolidWorks ile katı model tasarlayın, Paint 3d ile uygulama ikonunu tasarlayın

3) Devre doğruysa henüz hazırladığımız malzemelerle PCB üzerindeki devreyi gerçekleştirebiliriz.

4) Devreyi bağladıktan sonra, komponenti kaynaklamalı ve devrenin kalitesini test etmeliyiz.

5) son olarak devreyi daha önce bitirdiğimiz katı model ile paketlemeliyiz.

Adım 4: Çalışma Prensibi

Kapasitif Toprak Nemi Sensörü SKU: Bitkilerinizin etrafındaki toprağa yerleştirin ve gerçek zamanlı toprak nemi verileriyle arkadaşlarınızı etkileyin

Sıcaklık ve nem sensörü DHT11 ST052: sensörü panodaki pinlere bağlayın Renk sensörü ADA1334: RGB ve Clear ışık algılama elemanlarına sahiptir. Çip üzerine entegre edilmiş ve renk algılayıcı fotodiyotlara yerleştirilmiş bir IR engelleme filtresi, gelen ışığın IR spektral bileşenini en aza indirir ve renk ölçümlerinin doğru bir şekilde yapılmasını sağlar.

Koru sıcaklık sensörü: Bitkilerinizin etrafındaki toprağa yerleştirin, DS18B20 dijital termometre 9-bit ila 12-bit Santigrat sıcaklık ölçümleri sağlar ve kalıcı, kullanıcı tarafından programlanabilen üst ve alt tetik noktaları ile bir alarm fonksiyonuna sahiptir.

Işık sensörüTSL2561: Sensör, dijital (i2c) bir arayüze sahiptir. Bir kartta her biri farklı bir i2c adresine sahip üç sensöre sahip olabilmek için üç adresten birini seçebilirsiniz. Dahili ADC, bunu analog girişleri olmasa bile herhangi bir mikro denetleyici ile kullanabileceğiniz anlamına gelir.

1) Veri toplamak için sensörlerin kullanılması

2) Veriler mikrodenetleyiciye iletilecektir.

3) Mikrodenetleyici daha önce yazdığımız programı çalıştıracak ve verileri Modül Sigfox Wisol'a iletecektir.

4) Modül Sigfox Wisol, verileri anten aracılığıyla Sigfox Backend web sitesine iletecektir.

Adım 5: Cihaz Bağlantısı

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

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

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

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

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

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

AnalogIn nem(A1); // analog

DS1820 probu(A0); // analog

DigitalIn bayrağı(D6); // değiştirici ekran kontrolü

Adım 6: Mbed Kodu

Mbed kodunu orada bulabilirsiniz:

7. Adım: Veri İşleme ve Analiz

Sigfox web sitesine veri gönderdikten sonra, Sigfox her mesajı maksimum 12 bayt (96 bit) ile sınırladığından, farklı bayt boyutlarına farklı ölçümler atadık ve verileri onaltılık olarak ayarladık. Kullanıcıların verileri daha net ve rahat bir şekilde alabilmeleri için Sigfox'tan gelen verileri bulut platformuna gönderiyor, bulut platformunda verileri sunuyor ve analiz ediyoruz. Uygulama süreci aşağıdaki gibidir:

1) Cihazlarımızı bulut platformuna kaydedin

2) Sigfox cihaz geri arama sürümünün web sitesine girin

3) Parametre yapılandırmasını ayarlayın

4) Bulut platformundaki cihaz için url kalıbına bir hesap bağlantısı koyun (sunucu adresini geri arayın)

5) callbackBody'yi doldurun (geri arama isteği için bilgi gövdesi)

6) Ayarları kaydet

Görüntü, Ubidots platformundaki sonucu gösterir, verilerin ondalık sayıya dönüştürüldüğünü görebiliriz, bu nedenle verileri daha net ve rahat bir şekilde alırız ve her bir verinin şemasına ayrıntılı olarak bakabiliriz, örneğin: en yüksek olanı bulabiliriz havadaki sıcaklık

Adım 8: Sistem Tüketimini Optimize Edin

MCU'da mini usb ile Vin arasında regülatör var, bu regülatör kaybı artıracak, sistemimizin kaybını en aza indirmek için mikrodenetleyiciyi dijital çıkıştan besleyeceğiz ve sistemi kullanmadığımızda mikrodenetleyici ve sensörler uyku. Bu iki yöntemin kaybı etkili bir şekilde azaltabileceğini kanıtlıyoruz:

1) Mikrodenetleyici ve jeneratör arasına bir direnç ekleyin

2) Osiloskopta dirençten geçen akımı bulun

3) Sensörleri uyutun ve akımı osiloskoptaki dirençten kurtarın

4) Mikrodenetleyiciyi uyutup osiloskop üzerindeki direnç üzerinden akımı geri kazanın Deneysel sonuçlarımız aşağıdaki gibidir.

Mikrodenetleyiciyi uyuttuğumuzda sistem kaybının en aza indirildiğini keşfediyoruz. Ve mikrodenetleyici uyandırıldığında, sensörler veri toplayıp Sigfox'a gönderebilir. Fakat bir sorun var, mikrodenetleyiciyi uyuttuğumuzda hala MCU ve sensörler arasında akım var, bu akım nasıl ortadan kaldırılır? Mosfet kullanarak, MCU'nun dijital çıkışı ile gate bağlarız, sensörler ile drenajı bağlarız ve 3, 3V MCU pini ile kaynağı bağlarız. Geçit voltajı Vgs'den (kapı eşik voltajı) küçük olduğunda, kaynak ve drenaj arasında blok vardır, sensörlerin ucunda voltaj yoktur. Yani mikrodenetleyiciyi uyuttuğumuzda kapı voltajının Vgs'den küçük olduğundan ve MCU çalıştığında kapı voltajının Vgs'den büyük olduğundan emin olmalıyız, bunlar uygulanabilir Mosfet bulmak için kurallardır.