Комплект для выживания Arduino на солнечных батареях: 8 шагов

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

В этом руководстве подробно рассказывается о создании многоцелевого высокотехнологичного набора для выживания Arduino. Ключевые модули, на которых мы сосредоточимся в этом руководстве, - это аккумуляторная батарея, последовательная установка солнечной панели, электронный зуммер и модуль GPS + Bluetooth. Эта комбинация элементов позволит вам пугать животных, предупреждать спасателей, заряжать телефон и отслеживать путь установки вашего мобильного Arduino.

Большая часть кода и материалов, представленных в этом руководстве, стала возможной благодаря сообществу открытого исходного кода и процветающему миру творцов, которые готовы помогать друг другу.

Для этого модуля также было написано веб-приложение. Это позволит вам ходить без телефона и по-прежнему иметь возможность отслеживать свои длительные походы и путешествия и визуализировать их с помощью API Карт Google. Это простая в написании программа, которую также можно сделать самостоятельно, если вы хотите изменить внешний вид или особенности страницы. Однако обратите внимание, что его необходимо открыть в Chrome, поскольку он использует новейшую и лучшую сеть для API Bluetooth.

Шаг 1. Требования

В этом руководстве используются следующие технологии:

Arduino Mega 2560 (вместе с кабелем USB-A - USB Type B для загрузки кода) 4x гибкие солнечные панели A Seeed Studios Solar Shield v2.2 Модуль HM-10 Bluetooth Arduino (поддерживает Bluetooth 4.0, что важно для взаимодействия с современными устройствами. и веб-страницы) Модуль GPS Простая кнопка Любой электронный зуммер Aduino Аккумулятор емкостью 5000 мАч, который поддерживает зарядку через micro-usb и разрядку через USB-A. Макетная плата для удобства использования и тестирования Много проводов !! (От мужчины к женщине, от мужчины к мужчине, от женщины к женщине, силовые кабели, способные выдерживать небольшой ток) Маленькие клеммные головки Кабель USB-A ко всему, Кабель Micro-USB ко всему

Шаг 2: настройка питания

Самая важная часть нашей мобильной настройки - это обеспечение питания на ходу. Мы будем использовать солнечный экран Seeed для защиты наших компонентов, поскольку мы создаем 6-вольтовую систему с нашими солнечными панелями. Seeed Solar Shield может работать с входным напряжением от солнечной батареи 4,8 ~ 6 вольт. Не стесняйтесь экспериментировать с этим диапазоном, подавая дополнительное напряжение и понижая его, или подключая схемы по-разному.

Шаг 1: Если у ваших солнечных панелей нет разъемов, вам, возможно, придется поддеть заднюю прокладку, чтобы найти металлические точки контакта для положительных и отрицательных узлов соответственно. В противном случае, если у вас есть провода с панелями, убедитесь, что они могут быть подключены в соответствии с прилагаемым планом проводки выше. В зависимости от типа подключения резка и пайка проводов может оказаться более удобной.

Шаг 2: Припайка штыревого провода к каждому положительному выводу и охватывающего провода к каждому отрицательному выводу позволит вам при необходимости расширить солнечные панели. В зависимости от того, как вы используете этот комплект для выживания, этот вариант подключения дает вам большую гибкость в зависимости от вашего рабочего пространства и потребностей.

Шаг 2.b: Рекомендуется проверить проводку с помощью вольтметра. Если вы работаете в темноте, фонарика от камеры вашего телефона должно хватить, чтобы послать небольшое количество напряжения, которое будет видно.

Шаг 3: После того, как у вас есть последовательная схема солнечных панелей (если вы используете те, которые мы описали в требованиях, теперь у вас должен быть потенциал 6 вольт), вы можете начать подключать их к солнечному экрану под терминалом с надписью `` Солнечная энергия ''. '. Если ваши провода не подключаются к этому порту, возможно, вам придется припаять концевой вывод к вашим проводам, чтобы вы могли подключиться к нему.

Шаг 3.b: Как и в предыдущем шаге, вы, скорее всего, не сможете подключить внешний аккумулятор напрямую к клемме аккумулятора, особенно с аккумулятором в коммерческом стиле. Скорее всего, вам придется разрезать кабель и использовать припой, чтобы починить провода, чтобы его можно было подключить к клемме аккумулятора для зарядки от солнечной батареи.

Шаг 4. Также с блоком питания подключите его к порту microUSB на солнечном щите. Наш внешний аккумулятор заряжается через MicroUSB, а разряжается через USB-A. С программой для контроля заряда и разряда вы сможете в полной мере использовать свой внешний аккумулятор независимо от его способности / невозможности заряжать и разряжать одновременно.

Solar Seeed Shield излучает красный свет, чтобы указать, когда питание поступает от солнечных панелей. Это может быть полезно при тестировании!

Теперь, когда наш внешний аккумулятор подготовлен к зарядке, мы можем взять с собой выбранное зарядное устройство для телефона, чтобы вы могли заряжать свой телефон в любой поездке! USB-C, Lightning, Microusb, что угодно!

Шаг 3. Модули Bluetooth и GPS

Может быть полезно использовать макетную плату для следующих шагов, в зависимости от того, используете ли вы Arduino меньшего размера.

Для этих шагов мы будем использовать библиотеку SoftwareSerial. Если вы следили за Arduino, отличным от Mega (например, Arduino DUE), вы можете обнаружить, что у вас не хватает библиотек, чтобы продолжить выполнение следующего кода и шагов. Я лично изо всех сил пытался найти обходные пути для DUE и переключился на MEGA 2560.

Шаг 1: булавки

HM - 10

HM-10 может понижать напряжение на 5 вольт, поэтому не стесняйтесь подключать его к контакту 3,3 или 5 В.

vcc - 5vtx - 11rx - 10gnd - GND

GPS (НЕО-6М-0-001)

Обратите внимание, антенна должна быть отдельно подключена к приемнику. Если вам сложно установить это соединение (это не должно потребовать слишком больших усилий и должно привести к удовлетворительному щелчку), тогда вам, возможно, придется взять плоскогубцы и уменьшить ширину микроконтроллера модуля. Со стороны антенны разъем должен быть немного расширен, поэтому не пытайтесь его уменьшить, иначе вы будете бороться дальше.

vcc - 5vrx - 18tx - 19gnd - GND

Поскольку оба этих модуля могут выдерживать напряжение 5 В, может быть удобнее соединить их последовательно на макетной плате. Модуль GPS не будет мигать красным, пока он не получит надежное спутниковое соединение. Возможно, вам придется выйти на улицу и подождать пару минут, чтобы это произошло. Однако при последующем использовании это должно стать намного более быстрым процессом и возможным из-за более жестких спутниковых условий, например, в помещении.

Благодаря модулю GPS и большему объему памяти Arduino Mega 2560 мы можем отправлять наши данные GPS на устройства Bluetooth и создавать карты с помощью различных веб-приложений.

Ссылка на код ниже

github.com/andym03/ArduinoSurvivalKit

Шаг 4: (Необязательно) Подключение светодиодной кнопки

Как вы, возможно, хорошо знаете, кнопки могут быть подключены через простое двухконтактное соединение. При нажатии кнопки связь между этими контактами восстанавливается. Многие светодиодные кнопки также содержат дополнительные контакты для освещения. Это разделяет физическую логику света и эстетики и фактическое назначение кнопки. Наша кнопка содержала метку для положительных и отрицательных соединений для проводки, однако нам не хватало проводки для контактов ввода / вывода. Для этого может потребоваться некоторое тестирование или возня. Шаг 1: Возьмите кнопку со штырьками и вместо этого припаяйте к ним штыревые провода, чтобы кнопку можно было разместить либо в макете, либо непосредственно в Arduino. Шаг 1b. Добавление термоусадки и изоленты может быть отличным способом обеспечить стабильность ваших недавно припаянных проводов. Пропуск этого шага сэкономит время, но вызовет большую неопределенность при тестировании новой причудливой кнопки, особенно если уже возникают проблемы с маркировкой.

Шаг 2. Протестируйте свою кнопку и добавьте к ней любую логику, например, включение bluetooth или работу в качестве кнопки для нашего зуммера, который будет установлен на следующем шаге.

Шаг 3: Убедитесь, что вы включили в свой код средства защиты от сбоев, для чего бы вы ни использовали кнопку. Debouncers - отличный способ сделать электрические токи интуитивно понятными и удобными для программирования.

Контакты: Наша кнопка находится под линией 3,3 В вместе с землей. Остальные контакты находятся в 5 и 6 соответственно и управляют нашим зуммером.

Шаг 5: Вариант 2: Обычная кнопка

Если вы хотите свести к минимуму пайку и путаницу, не стесняйтесь выбирать обычную кнопку. Обычно это будет лучше маркировано и обеспечит гораздо более тактильный щелчок, который легче проверить.

Шаг 6: зуммер

Зуммер с правильной частотой может напугать животных (и, возможно, раздражать маленьких детей). Чтобы убедиться, что вы не взорвете зуммер, можно использовать резистор, так как он не требует полного вывода 3,3 вольта, который может выдавать наша Arduino.

У Arduino Mega 2560 есть запасные контакты, а наш трехконтактный зуммер подключается к контакту 47, в основном для того, чтобы он был отделен и организован из отдельных компонентов.

Шаг 7: Применение: дополнительные действия - куртка на солнечной энергии

Размещение солнечных панелей:

Пластиковый карман для вторичной переработки идеально подходит для 4 частей легких и гибких солнечных панелей, в которых есть металлическое кольцевое отверстие, через которое провода проходят к среднему слою куртки, чтобы добраться до блока питания для зарядки слева. сторона смарт-пиджака. Он размещен спереди, потому что туристы на дальние расстояния будут нести большие рюкзаки для ночлега, поэтому размещение панелей сзади определенно будет менее эффективным, чем размещение их спереди.

Переработанный прозрачный пластик, поэтому он не повлияет на функции панелей, так как он пропускает солнечный свет, а также является водонепроницаемым, что может предотвратить повреждение провода.

Также имеется прямоугольная полоса, закрывающая металлическое кольцо, которое позволяет соединение между батареями и панелями, которое измеряется точно для покрытия только проводного соединения, но не поверхности панелей.

Размеры: пластиковый карман позволяет аккуратно разместить 4 солнечные панели (195 x 58 мм каждая) в виде капли.

Материалы: водонепроницаемая ткань и молнии, переработанный пластик, металлические кольца, пластиковые пуговицы, Интеллектуальная трехуровневая конструкция может использоваться для защиты вашей проводки, а также для обеспечения комфорта пользователю. Разделив проводку как от внешнего, так и от внутреннего слоев, вы не только дадите себе больше места для работы, но и убедитесь, что ваш пользователь не будет осведомлен о мощности и сложности вашего набора для выживания Arduino !!

Шаг 8: Применение: дополнительные действия - умная куртка

Светодиодные фонари также могут быть размещены на плечах и рукавах внутреннего слоя одежды, в то время как для дальнейшего улучшения компонентов выживания и внешнего вида куртки. Грамотно выбранные светодиоды с низким энергопотреблением окажут ограниченное влияние на внешний аккумулятор и по-прежнему сохранят предназначение нашего мобильного модуля Arduino. Убедитесь, что приняты надлежащие меры, чтобы не перегреть одежду и электрические компоненты, например, при включении на длительное время. Не стесняйтесь оставить свой телефон и отправиться в поход, когда вы вернетесь, вы сможете загрузить свои GPS-координаты в наше веб-приложение, указанное на первом этапе нашей инструкции.