Датчик теплицы: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Учебник GreenHouse Sensor

Реализовал Ален Вей при содействии Паскаль Ченкапторс | sigfox | убидоты

1. Цели
2. Вещи, использованные в этом проекте
3. Шаг реализации
4. Принцип работы
5. Подключение устройства
6. Код mbed
7. Обработка и анализ данных
8. Оптимизировать потребление системы
9. Фото

Шаг 1: цели

Для этого проекта я хотел бы реализовать автономную энергетическую систему, и мне нужно измерить: температуру окружающего воздуха, влажность воздуха, температуру почвы, влажность почвы, люкс и яркость RGB.

Шаг 2: Вещи, использованные в этом проекте

Спецификация материалов:

1) солнечный компонент: тонкий слой смолы позволяет использовать на открытом воздухе

2) Чип LiPo Rider Pro: заряжайте все свои проекты от 5 В

3) Чип микроконтроллера Nucleo STM 32L432KC: предоставляет доступный и гибкий способ для пользователей опробовать новые идеи и построить прототипы с любой линейкой микроконтроллеров STM32.

4) Модуль Sigfox Wisol: для разработки вашего прототипа IOT с сетями Sigfox.

5) ЖК-экран: подключается к микроконтроллеру через шину I2C или SPI.

6) Аккумулятор Li-Ion 3, 7V 1050mAh: защита от перегрузок и разрядов.

7) Датчик гравитационной влажности SEN0193: узнайте концентрацию воды в земле. Датчик подает аналоговое напряжение в зависимости от содержания воды.

8) Датчик температуры и влажности DHT22: знает температуру и влажность воздуха и взаимодействует с микроконтроллером типа Arduino или совместимым через цифровой выход.

9) Датчик температуры Grove: знайте температуру почвы, и этот модуль подключается к цифровому входу Grove Base Shield или Mega Shield через прилагаемый 4-жильный кабель.

10) Датчик цвета ADA1334: определяет цвет источника света или объекта. Обменивается данными через порт I2C.

11) Датчик освещенности TSL2561: измерьте яркость от 0,1 до 40000 люкс. Он связывается с микроконтроллером Arduino через шину I2C.

Программное обеспечение:

1) SolidWorks (расчетная твердотельная модель)

2) Раскрасьте 3d (создайте иконку приложения)

3) Altium (нарисуйте плату)

4) Mbed (написать код для карты)

Шаг 3: Этап внедрения

Зная материал и программное обеспечение, которое мы будем использовать, мы должны выполнить ряд шагов.

1) мы должны смоделировать схему с помощью Altium

2) нам предстоит выполнить некоторые работы по проектированию, например: спроектировать твердотельную модель с помощью SolidWorks, спроектировать иконку приложения с помощью Paint 3d.

3) если схема верна, мы можем реализовать схему на печатной плате из материалов, которые мы еще подготовили

4) после подключения цепи, мы должны сварить компонент и проверить качество цепи

5) в конце мы должны упаковать схему твердотельной моделью, которую мы уже закончили

Шаг 4: Принцип работы

Емкостный датчик влажности почвы SKU: вставьте его в почву вокруг ваших растений и поразите своих друзей данными о влажности почвы в реальном времени

Датчик температуры и влажности DHT11 ST052: подключите датчик к контактам на плате Датчик цвета ADA1334: имеет чувствительные элементы RGB и Clear Light. Фильтр, блокирующий ИК-излучение, встроенный в микросхему и локализованный на светочувствительных фотодиодах, сводит к минимуму спектральную составляющую ИК-излучения входящего света и позволяет проводить точные измерения цвета.

Датчик температуры Grove: вставьте его в почву вокруг ваших растений. Цифровой термометр DS18B20 обеспечивает измерения температуры от 9 до 12 бит по Цельсию и имеет функцию сигнализации с энергонезависимой программируемой пользователем верхней и нижней точкой срабатывания.

Датчик освещенности TSL2561: Датчик имеет цифровой (i2c) интерфейс. Вы можете выбрать один из трех адресов, чтобы на одной плате могло быть до трех датчиков, каждый с различным адресом i2c. Встроенный АЦП означает, что вы можете использовать его с любым микроконтроллером, даже если у него нет аналоговых входов.

1) Использование датчиков для сбора данных

2) Данные будут переданы в микроконтроллер

3) Микроконтроллер выполнит уже написанную нами программу и передаст данные в модуль Sigfox Wisol.

4) Модуль Sigfox Wisol будет передавать данные на сайт Sigfox Backend через антенну

Шаг 5: Подключение устройства

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

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

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

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

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

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

Аналоговый гумидит (А1); // аналог

Зонд DS1820 (A0); // аналог

Флаг DigitalIn (D6); // управление экраном переключателя

Шаг 6: Код Mbed

Здесь вы можете найти код mbed:

Шаг 7: обработка и анализ данных

После отправки данных на веб-сайт Sigfox, поскольку Sigfox ограничивает каждое сообщение максимум 12 байтами (96 бит), поэтому мы назначили разные измерения разным размерам байтов и установили данные в шестнадцатеричном формате. Чтобы пользователи могли получать данные более четко и удобно, мы отправляем данные из Sigfox на облачную платформу, на облачной платформе мы представляем данные и анализируем их. Процесс внедрения выглядит следующим образом:

1) Зарегистрируйте наши устройства на облачной платформе

2) Войдите на сайт редакции обратного вызова устройства Sigfox.

3) Установите конфигурацию параметров

4) Поместите ссылку на аккаунт для устройства на облачной платформе в шаблоне url (обратный вызов адреса сервера)

5) Заполните callbackBody (тело информации для запроса обратного вызова)

6) Сохраняем настройки

Изображение показывает результат на платформе Ubidots, мы видим, что данные преобразованы в десятичные, поэтому мы получаем данные более четко и удобно, и мы можем детально посмотреть на диаграмму каждого данных, например: мы можем найти самые высокие температура в воздухе

Шаг 8: Оптимизация потребления системы

Между mini usb и Vin в MCU есть регулятор, этот регулятор увеличит потери, чтобы минимизировать потери нашей системы, мы будем питать микроконтроллер с цифрового выхода, а когда мы не используем систему, сделаем микроконтроллер и датчики спят. Мы доказываем, что эти два метода могут эффективно снизить потери:

1) Добавьте резистор между микроконтроллером и генератором

2) Найдите ток через сопротивление на осциллографе

3) Переведите датчики в спящий режим и восстановите ток через сопротивление на осциллографе.

4) Переведите микроконтроллер в спящий режим и восстановите ток через сопротивление на осциллографе. Наши экспериментальные результаты следующие.

Мы обнаруживаем, что когда мы переводим микроконтроллер в спящий режим, потери системы сводятся к минимуму. И когда микроконтроллер просыпается, датчики могут собирать данные и отправлять их в Sigfox. Но есть проблема, когда мы переводим микроконтроллер в спящий режим, между MCU и датчиками все еще есть ток, как устранить этот ток? Используя Mosfet, мы соединяем затвор с цифровым выходом MCU, мы соединяем сток с датчиками, и мы подключаем исток к выводу 3,3V MCU. Когда напряжение затвора меньше Vgs (пороговое напряжение затвора), между истоком и стоком есть блок, а на концах датчиков нет напряжения. Поэтому, когда мы переводим микроконтроллер в спящий режим, мы должны убедиться, что напряжение затвора меньше, чем Vgs, а когда MCU работает, напряжение затвора должно быть больше, чем Vgs, это правила для поиска применимого Mosfet.