Växthusprojektet (RAS): Övervaka elementen som ska reagera på vår plantage: 18 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta projekt föreslår att övervaka lufttemperatur, ljusstyrka och luftfuktighet samt lundtemperatur och luftfuktighet. Det föreslår också att nätverk dessa åtgärder som är så läsbara på webbplatsen Actoborad.com

För att göra detta ansluter vi fyra sensorer till Nucleo mikrokontroller L432KC:

- en ljussensor TLS2561 från Adafruit;

- en fukt- och temperatursensor DHT22 från Gotronic;

- en tempearture -sond DS1820;

- en fuktsensor Grove - Fuktsensor från Seeed Studio

Åtgärder utförs var 10: e minut och nätverkas via en Breakout TD1208 av Sigfox. Som sagt högre är den här läsbar på webbplatsen Actoboard.com. På denna mikrokontroller är också en OLED -skärm 128x64 ansluten som permanent visar de senaste åtgärderna. Slutligen är systemet elektriskt självförsörjande tack vare en 8x20 cm fotovoltaisk cell och ett 1,5 Ah batteri. De är anslutna till Nulceo med en LiPo Rider Pro av Seeed Studio. Systemet läggs i en 3D -tryckt låda.

Som du kan se i synoptiken.

Koden som sammanställts i mikrokontrollern via os.mbed.com heter 'main.cpp'. De använda biblioteken är tillgängliga i följande länk, vad är vårt projekt mbed:

Steg 1: Nätverk

En viktig del av detta projekt var att nätverksmätningar och gör dem lättillgängliga. Var 10: e minut mäter sensorer olika parametrar och en sigfox TD1208 -modul används för att överföra sina mätningar. Resultaten finns tillgängliga på Actoboard: s webbplats:

Efter att ha skapat ett bluemix-konto kan vi använda programmet Node-red för att visa våra resultat grafiskt.

Programmering på Node-red för att återställa information från Actoboard

Offentlig länk för att se resultat i realtid:

Steg 2: Komponenter

För detta projekt är här en lista över de viktigaste komponenterna som används:

Mikrokontroller: Nucleo STM32L432KC

Display: LCD -skärm

Sigfox: Sigfox -modul

Om sensorerna:

- Luftsensor: DHT22 (temperatur och fukt)

- Golvgivare: lundtemperatur och lundfuktighet

- Ljussensor: Ljussensor

Strömförsörjning:

- LIPO (alimentation adaptor Card)

- Batteri

- Solcellspanel

Steg 3: Förbrukning

En av de viktigaste punkterna i vårt projekt är att systemet måste vara autonomt i energi. För detta använder vi ett batteri och en solcell. Batteriet kan leverera en ström på 1050 mA på 1 timme med en spänning på 3,7 V: 3, 885Wh. Solcellen används för att ladda batteriet, den levererar en spänning på 5,5 V under 360 mA en effekt lika med 2 W.

Teoretisk förbrukning av vårt system: - Temperatursensor DHT22: vid max 1,5 mA och i vila 0,05 mA - Grovtemperatursensor: max 1,5 mA - Ljussensor: 0,5 mA - Nucleo Cart: + 100 mA - LCD -display: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: sänder 24 mA (i detta projekt tas inget emot med denna modul) och i vila 1,5 μA

I vila är förbrukningen försumbar jämfört med batteriets effekt. När systemet går ur viloläge (var 10: e minut) gör alla sensorer mätningar, skärmen visar resultatet och sigfox -modulen överför dessa resultat. Det anses att alla komponenter förbrukar maximalt vid denna tidpunkt: vi använder cirka 158 mA var 10: e minut så 6 * 158 = 948 mA på 1 timme. Batteriet kan hålla en dryg timme innan det laddas ur helt.

Målet är att spendera ett minimum av energi för att ha det minsta möjliga behovet av att ladda batteriet. Annars, om solcellen inte får solsken på ett tag, kan den inte ladda batteriet som skulle laddas ur och vårt system skulle stängas av.

Steg 4: Design PCB

Låt oss börja PCB -delen!

Vi hade många problem för ett steg som vi inte trodde att vi skulle ta oss så mycket tid. Första felet: att inte ha sparat kretskortet på flera ställen. Faktum är att det första insatta kretskortet raderades när USB hade några problem. Nu är alla filer inuti USB -enheten inte tillgängliga. Plötsligt var det nödvändigt att hitta den nödvändiga energin för detta pussel för industrialiseringen av vårt projekt. Små detaljer som förblir viktiga, det är nödvändigt att anslutningarna är alla på undersidan av kretskortet och att man upprättar en massplan. När modet funnits kan vi göra det elektroniska systemet på ALTIUM igen som du kan se nedan:

Steg 5:

Den innehåller sensorerna, Nucleo -kortet, Sigfox -modulen och LCD -skärmen.

Vi byter till PCB: s del, vi förlorar så mycket tid på det, men i slutet lyckades vi med det. När vi tryckt testar vi det … och här är dramat. Halva NUCLEO -kortet är omvänt. Vi kan också titta på diagrammet ovan. Den vänstra NUCLEO -grenen från 1 till 15 med början från toppen, medan grenen på den högra 15 till 1 också från toppen. Det som inte får något att fungera. Det var nödvändigt att återhämta sig, för att för tredje gången upprepa nöd -PCB med uppmärksamhet på alla anslutningar. Hallelujah PCB är skapat, vi kan se det på bilden nedan:

Steg 6:

Allt var perfekt, svetsarna av Mr SamSmile var av makalös skönhet. För bra för att vara sant? Ja, ett enda problem:

Steg 7:

Zooma in lite närmare:

Steg 8:

Vi ser det på kartan till höger som kretskortet är baserat på en SDA -anslutning på D7 och en SCL på D8 (exakt vad vi behöver). Men när vi testade med komponenterna förstod vi inte inkonsekvensen i den mottagna informationen och plötsligt när vi tittade igen dokumentationen på den andra dokumentationen märkte vi att det inte finns någon specificitet på D7 och D8.

Som ett resultat fungerar vår brödtillverkning mycket bra innan du anpassar anslutningarna på kretskortet för enkel routing. Men när vi inte har modifierat kretskortet får vi informationen trots alla sensorer utom ljussensorn i den här versionen.

Steg 9: Design 3D BOX

Låt oss börja 3D -designdelen!

Här förklarar vi 3D -designdelen av lådan för att välkomna vårt kompletta system. Hon tog mycket tid och du kommer att förstå varför. För att sammanfatta: Vi måste kunna innehålla kretskortet och alla dess tillhörande komponenter i vår låda. Det vill säga, tänk på LCD -skärmen men också alla sensorer genom att ge ett utrymme för var och en av dem så att de kan vara användbara och effektiva i sina mätningar. Dessutom kräver det också strömförsörjning med sitt LIPO -kort som är anslutet till ett batteri och en solcellspanel som gör vårt system autonomt. Vi föreställer oss en första låda som innehåller kretskortet, alla sensorer, skärmen och LIPO -kortet som är anslutet till batteriet. Det är uppenbarligen nödvändigt att förutse en specifik plats för LCD -skärmen, ljussensorn (om den är dold eller på sidan kommer den inte att ta emot det riktiga ljuset), för temperaturgivaren, för DHT22 är det nödvändigt att den kan mäta värdet nära anläggningen och utan att glömma lundens fuktsensor som måste ha kontakt med den direkta jorden. Vi glömmer inte hålet för att ansluta antennen till modulen sigfox och ett annat hål för att föra sonen till solcellspanelerna till kartan LIPO. Här är huvudboxen:

Steg 10:

Vi behöver en del för att rymma solcellspanelen och anslut panelen till LIPO -kortet.

Här är resultatet:

Steg 11:

Vi måste kunna stänga denna underbara låda!

Här är det anpassade locket:

Steg 12:

Som vi kan se är detta ett lock som har tänder som kommer in i huvudlådan för bättre stabilitet.

Här är när vi lägger till det i vår underbara låda:

Steg 13:

För att få motstånd läggs till en skjutdörr som införs i lådan men också i locket som håller de två delarna på ett strikt sätt och ger tillförlitlighet och säkerhet av komponenter inuti.

Här är den första versionen av skjutdörr:

Steg 14:

För att gå ännu längre tänkte vi integrera den solcellsmodulen i huvudboxen, så att den är på samma nivå som ljussensorn och dess strategiska position och känner att det autonoma systemet är något av 'United'.

Här är den andra versionen av skjutdörren med möjlighet att klippa den solcellsmodul som tidigare presenterats:

Steg 15:

Här är när vi lägger till den på vår underbara låda som redan har sitt fantastiska lock:

Steg 16:

Är du lite vilsen? Låt oss visa dig vad som är det slutliga tillståndet för denna magiska låda!

Steg 17:

(Skada att vi inte kunde skriva ut det nu tack vare 3D -skrivaren eftersom jag blev ombedd om robusthet, något jag gjorde, men jag måste tro att jag har lite för mycket, faktiskt eftersom tjockleken är större än 4 mm, så jag kunde inte skriva ut det eftersom det skulle ta för mycket material, för tråkigt) … Men det är inte för sent att skriva ut det, åtminstone om bara för nöjes skull = D

Så vacker:

Steg 18:

Tack.