Das Greenhouse Project (RAS): Überwachen Sie die Elemente, um auf unserer Plantage zu reagieren - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Dieses Projekt schlägt vor, die Lufttemperatur, Helligkeit und Luftfeuchtigkeit sowie die Temperatur und Luftfeuchtigkeit des Hains zu überwachen. Sie schlägt auch vor, diese Maßnahmen zu vernetzen, die auf der Website Actoborad.com so lesbar sind

Dazu schließen wir 4 Sensoren an den Nucleo-Mikrocontroller L432KC an:

- ein Helligkeitssensor TLS2561 von Adafruit;

- ein Feuchtigkeits- und Temperatursensor DHT22 von Gotronic;

- ein Temperaturfühler DS1820;

- ein Feuchtigkeitssensor Grove - Feuchtigkeitssensor von Seeed Studio

Die Maßnahmen werden alle 10 Minuten durchgeführt und über einen Breakout TD1208 von Sigfox vernetzt. Wie bereits erwähnt, sind diese auf der Website Actoboard.com zu lesen. Auf diesem Mikrocontroller ist auch ein OLED-Display 128x64-Bildschirm aufgesteckt, der die letzten durchgeführten Messungen permanent anzeigt. Schließlich ist das System dank einer 8x20cm Photovoltaikzelle und einem 1,5Ah Akku elektrisch autark. Sie werden mit einem LiPo Rider Pro von Seeed Studio mit dem Nulceo verbunden. Das System befindet sich in einer 3D-gedruckten Box.

Wie Sie in der Übersicht sehen können.

Der über os.mbed.com im Mikrocontroller kompilierte Code heißt 'main.cpp'. Die verwendeten Bibliotheken sind unter folgendem Link verfügbar, was unser Projekt mbed ist:

Schritt 1: Vernetzung

Ein wichtiger Teil dieses Projekts war es, Messungen zu vernetzen und leicht zugänglich zu machen. Alle 10 Minuten messen Sensoren verschiedene Parameter und ein sigfox TD1208-Modul wird verwendet, um seine Messungen zu übertragen. Die Ergebnisse sind auf der Actoboard-Website verfügbar:

Nach dem Erstellen eines bluemix-Kontos können wir mit der Node-red-Anwendung unsere Ergebnisse grafisch darstellen.

Programmierung auf Node-red zum Wiederherstellen von Informationen von Actoboard

Öffentlicher Link, um Ergebnisse in Echtzeit anzuzeigen:

Schritt 2: Komponenten

Für dieses Projekt ist hier eine Liste der wichtigsten verwendeten Komponenten:

Mikrocontroller: Nucleo STM32L432KC

Anzeige: LCD-Bildschirm

Sigfox: Sigfox-Modul

Über die Sensoren:

- Luftsensor: DHT22 (Temperatur und Feuchtigkeit)

- Bodensensoren: Grove Temperatur und Grove Feuchtigkeit

- Helligkeitssensor: Lichtsensor

Energieversorgung:

- LIPO (Ernährungsadapterkarte)

- Batterie

- Photovoltaik-Panel

Schritt 3: Verbrauch

Einer der wichtigsten Punkte unseres Projekts ist, dass das System energieautark sein muss. Dazu verwenden wir eine Batterie und eine Solarzelle. Der Akku kann in 1 Stunde bei einer Spannung von 3,7 V einen Strom von 1050 mA liefern: 3, 885 Wh. Die Solarzelle dient zum Aufladen des Akkus, sie liefert eine Spannung von 5,5 V unter 360 mA eine Leistung von 2 W.

Theoretischer Verbrauch unseres Systems: - Temperatursensor DHT22: bei max. 1,5 mA und im Ruhezustand 0,05 mA - Grove-Temperatursensor: max. 1,5 mA - Lichtsensor: 0,5 mA - Nucleo Cart: + 100 mA - LCD-Display: 20 mA - Sigfox TD1208 Modul: 24 mA senden (in diesem Projekt wird mit diesem Modul nichts empfangen) und im Ruhezustand 1,5 μA

Im Ruhezustand ist der Verbrauch im Vergleich zur Akkuleistung vernachlässigbar. Wenn das System den Ruhezustand beendet (alle 10 Minuten), führen alle Sensoren Messungen durch, der Bildschirm zeigt das Ergebnis an und das sigfox-Modul überträgt diese Ergebnisse. Es wird davon ausgegangen, dass alle Komponenten zu diesem Zeitpunkt ein Maximum verbrauchen: Wir verbrauchen alle 10 Minuten etwa 158 mA, also 6 * 158 = 948 mA in 1 Stunde. Der Akku kann etwas mehr als eine Stunde halten, bevor er sich vollständig entlädt.

Ziel ist es, möglichst wenig Energie zu verbrauchen, um den Akku möglichst wenig aufzuladen. Andernfalls könnte die Solarzelle, wenn sie eine Zeit lang kein Sonnenlicht erhält, die Batterie nicht laden, die sich entladen würde und unser System würde sich ausschalten.

Schritt 4: PCB entwerfen

Beginnen wir mit dem PCB-Teil!

Wir hatten viele Probleme für einen Schritt, von dem wir nicht dachten, dass wir uns so viel Zeit nehmen würden. Erster Fehler: Die Platine wurde an mehreren Stellen nicht gespeichert. Tatsächlich wurde die erste realisierte Leiterplatte gelöscht, als der USB einige Probleme hatte. Jetzt sind nicht alle Dateien auf dem USB-Stick zugänglich. Plötzlich war es notwendig, die nötige Energie für dieses Puzzle für die Industrialisierung unseres Projekts zu finden. Kleines Detail, das wichtig bleibt, es ist notwendig, dass sich die Anschlüsse alle auf der Unterseite der Platine befinden und man einen Massenplan erstellt. Sobald der Mut gefunden ist, können wir die elektronische Regelung auf ALTIUM wiederholen, wie Sie unten sehen können:

Schritt 5:

Es enthält die Sensoren, die Nucleo-Karte, das Sigfox-Modul und den LCD-Bildschirm.

Wir wechseln zum PCB-Teil, wir verlieren so viel Zeit, aber am Ende haben wir es geschafft. Nach dem Drucken testen wir es … und hier ist das Drama. Die halbe NUCLEO-Karte wird umgedreht. Wir können uns auch das obige Diagramm ansehen. Der linke NUCLEO-Zweig von 1 bis 15 von oben beginnend, während der rechte Zweig von 15 bis 1 ebenfalls von oben abzweigt. Was macht nichts. Es war notwendig, sich zu beruhigen, um zum dritten Mal die Notfallplatine zu wiederholen und auf alle Verbindungen zu achten. Hallelujah das PCB wird erstellt, wir können es im Bild unten sehen:

Schritt 6:

Alles war perfekt, die Schweißnähte von Herrn SamSmile waren von unvergleichlicher Schönheit. Zu schön um wahr zu sein? Tatsächlich ein einziges Problem:

Schritt 7:

Zoomen Sie es etwas näher heran:

Schritt 8:

Das sehen wir auf der Karte rechts, auf der die Platine auf einer SDA-Verbindung auf D7 und einer SCL auf D8 basiert (genau das, was wir brauchen). Als wir jedoch mit den Komponenten getestet haben, haben wir die Inkonsistenz der erhaltenen Informationen nicht verstanden, und plötzlich, als wir die Dokumentation der zweiten Dokumentation erneut durchsahen, stellten wir fest, dass es keine Spezifität für D7 und D8 gibt.

Dadurch funktioniert unser Brotbacken sehr gut, bevor die Anschlüsse auf der Platine für eine einfache Verlegung angepasst werden. Aber sobald wir auf der Platine nicht modifiziert sind, erhalten wir die Informationen trotz aller Sensoren außer dem Lichtsensor in dieser Version.

Schritt 9: 3D-BOX entwerfen

Beginnen wir mit dem 3D-Design-Teil!

Hier erklären wir den 3D-Design-Teil der Box, um unser komplettes System zu begrüßen. Sie hat sich viel Zeit genommen und Sie werden verstehen warum. Zusammenfassend: Wir müssen in der Lage sein, die Leiterplatte und alle zugehörigen Komponenten in unserer Box zu enthalten. Das heißt, denken Sie an den LCD-Bildschirm, aber auch an alle Sensoren, indem Sie für jeden von ihnen einen Platz bieten, damit sie bei ihren Messungen nutzbar und effektiv sind. Darüber hinaus benötigt es auch die Stromversorgung mit seiner LIPO-Karte, die an eine Batterie und ein Photovoltaik-Panel angeschlossen ist, das unser System autark macht. Wir stellen uns eine erste Box vor, die die Platine, alle Sensoren, den Bildschirm und die an die Batterie angeschlossene LIPO-Karte enthält. Es ist natürlich notwendig, einen bestimmten Ort für den LCD-Bildschirm vorzusehen, den Lichtsensor (wenn er versteckt oder an der Seite ist, erhält er kein echtes Licht), für den Temperatursensor, für den DHT22 ist es notwendig, dass er messen kann den Wert in der Nähe der Pflanze und ohne den Hainfeuchtigkeitssensor zu vergessen, der Kontakt mit der direkten Erde haben muss. Wir vergessen nicht das Loch zum Anschluss der Antenne an das Modul sigfox und ein weiteres Loch, um den Sohn der Photovoltaikmodule an die Karte LIPO zu übergeben. Hier die Hauptbox:

Schritt 10:

Wir benötigen ein Teil, um das Photovoltaik-Panel aufzunehmen und das Panel mit der LIPO-Platine zu verbinden.

Hier ist das Ergebnis:

Schritt 11:

Wir müssen diese wunderbare Kiste schließen können!

Hier der angepasste Deckel:

Schritt 12:

Wie wir sehen können, handelt es sich um einen Deckel mit Zähnen, die für eine bessere Stabilität in die Hauptbox eingelassen sind.

Hier ist, wenn wir es auf unserer wundervollen Box hinzufügen:

Schritt 13:

Um den Widerstand zu erhöhen, wird eine Schiebetür hinzugefügt, die in die Schachtel, aber auch in den Deckel eingeführt wird, die die beiden Teile auf strenge Weise hält und die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Komponenten im Inneren gewährleistet.

Hier ist die erste Version der Schiebetür:

Schritt 14:

Um noch weiter zu gehen, dachten wir daran, das Photovoltaikmodul in die Hauptbox zu integrieren, damit es auf dem gleichen Niveau wie der Lichtsensor und seine strategische Position ist und das autonome System so etwas wie „United“ist.

Hier die zweite Variante der Schiebetür mit der Möglichkeit das zuvor vorgestellte Photovoltaikmodul einzuklipsen:

Schritt 15:

Hier fügen wir es unserer wunderbaren Box hinzu, die bereits ihren hervorragenden Deckel hat:

Schritt 16:

Du bist ein bisschen verloren? Lassen Sie sich von uns zeigen, was der Endzustand dieser Zauberkiste ist!

Schritt 17:

(Schaden, dass wir es dank des 3D-Druckers vorerst nicht drucken konnten, weil ich nach Robustheit gefragt wurde, was ich getan habe, aber ich muss glauben, dass ich etwas zu viel habe, tatsächlich ist die Dicke größer als 4 mm, also ich konnte es nicht drucken, weil es zu viel Material brauchte, zu traurig) …

So schön:

Schritt 18:

Dankeschön.