IlluMOONation - Model Pencahayaan Cerdas: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Pernahkah Anda melihat ke langit malam dan tidak dapat melihat bintang?

Jutaan anak di seluruh dunia tidak akan pernah mengalami Bima Sakti tempat mereka tinggal karena meningkatnya dan meluasnya penggunaan cahaya buatan di malam hari yang tidak hanya merusak pandangan kita tentang alam semesta tetapi juga berdampak buruk pada lingkungan, keselamatan, konsumsi energi, dan kesehatan kita..

Selama tiga miliar tahun, kehidupan di Bumi ada dalam ritme terang dan gelap yang diciptakan semata-mata oleh penerangan Matahari, Bulan, dan bintang-bintang. Sekarang, lampu buatan mengalahkan kegelapan dan kota-kota kita bersinar di malam hari, mengganggu pola alami siang-malam dan menggeser keseimbangan lingkungan kita yang rapuh. Salah satu spesies yang sangat dirugikan oleh fenomena ini adalah penyu.

Ketika penyu lahir, mereka melihat ke bulan sebagai sumber cahaya untuk membimbing mereka ke laut untuk keselamatan. Namun belakangan ini, lampu jalan di tepi pantai menjadi sangat terang sehingga bayi penyu sering kali mengikuti mereka ke jalan, mati karena dehidrasi, pemangsa, atau dilindas kendaraan di jalan. Hewan nokturnal lainnya juga dirugikan oleh cahaya yang menyilaukan ini, meski tidak sebesar kura-kura. Meningkatnya penggunaan lampu bernada dingin ini di malam hari dapat menyebabkan mereka menyimpang dari ritme sirkadian normal dan mengimbangi fungsi biologisnya, kadang-kadang bahkan sampai pada tingkat kematian.

Bagi manusia, cahaya biru memengaruhi kadar melatonin kita, yang menyebabkan kurang tidur dan banyak masalah lain yang muncul sebagai akibatnya. Penelitian menunjukkan bahwa cahaya buatan di malam hari dapat meningkatkan risiko obesitas, depresi, gangguan tidur, diabetes, kanker payudara, dan banyak lagi.

Jika Anda telah membaca sejauh ini, Anda mungkin bertanya, apa yang bisa kami lakukan untuk membantu? Nah, cukup matikan lampu Anda saat tidak dibutuhkan dan ubah warna lampu Anda menjadi merah dan kuning adalah awal yang baik. Namun, kita membutuhkan sistem yang dapat diterapkan di kota-kota di seluruh dunia untuk benar-benar membuat dampak dan membalikkan dampak buruk polusi cahaya di Bumi kita.

Kami di SEAside Lighting Co. telah menemukan solusi sempurna. Kami mempersembahkan kepada Anda: iluMOONation -Sistem Pencahayaan Cerdas kami sendiri yang terdiri dari lampu jalan ramah lingkungan yang dibuat dengan sensor dasar dan LED. illuMOONation tidak hanya diaktifkan oleh objek dan dikendalikan oleh lingkungan, tetapi juga sesuatu yang dapat ANDA buat di rumah! Tertarik? Nah, baca terus untuk mengetahui cara membuat versi Anda sendiri dari Model Pencahayaan Cerdas ini… dan mungkin suatu hari nanti membuatnya menjadi kenyataan skala penuh!

Fitur Utama:

• Lampu Bergerak - Sensor ultrasonik mendeteksi di mana suatu objek berada dan menyalakan lampu masing-masing, sementara sisanya tetap mati
• Satu sisi - Di sisi laut dan jauh dari pantai sehingga hewan yang datang ke pantai pada malam hari tidak terganggu oleh silau, sambil tetap menyediakan cakupan jalan penuh untuk kendaraan dan pejalan kaki
• Lampu Berwarna Merah - Hewan nokturnal memiliki kemampuan yang ditingkatkan untuk melihat panjang gelombang yang lebih pendek, sehingga nada yang lebih hangat tidak terlalu memengaruhi mereka, juga lebih baik bagi manusia karena dampak merugikan dari cahaya biru di malam hari yang disebutkan di atas
• Perisai Reflektif dan Sudut Ke Bawah - Cahaya diarahkan menggunakan bahan reflektif di dalam modul pelindung dan dimiringkan ke bawah sehingga mencakup area yang lebih luas tanpa meningkatkan hamburan cahaya
• Mode Terang/Gelap - Lampu dan sensor yang tidak diperlukan dinonaktifkan saat terang untuk menghemat energi
• Responsif Cuaca - Mengambil pembacaan suhu dan kelembaban dan mengurangi intensitas saat rentan terhadap lebih banyak hamburan cahaya
• Ramah Lingkungan - Sistem energi pintar menggunakan panel surya untuk mengisi baterai dengan sinar matahari yang tersedia untuk mengurangi penambahan bahan bakar fosil ke atmosfer
• Tampilan Tengah - Layar OLED menunjukkan nilai sensor dan mode sistem pencahayaan, lebih mudah diakses oleh pengguna umum dan administrator
• Data Logging - Data sensor disimpan pada kartu SD sehingga dapat dianalisis untuk lebih meningkatkan model dan mengkalibrasi ke lingkungan

Perlengkapan

Struktur -

• 2 11" x 14" Papan Busa
• 2 stik es krim
• 6 "x 6" persegi Aluminium Foil
• 3 Pembersih Pipa Hijau
• 1 Batang Dowel (diameter 1/2")
• 3 Sedotan Lebar
• Pasir
• Kertas Konstruksi Kuning, Hijau, Biru, Coklat, dan Hitam

Elektronik -

• 3 LED RGB
• Sensor ultrasonik
• Sensor Suhu / Kelembaban DHT
• Photoresistor (Snap Circuits Kit, atau dari Arduino Kit)
• Panel Surya Mini
• Layar OLED Mini
• Pembaca Kartu Micro SD
• Kartu Micro SD
• 2 Arduino
• 2 Konektor Daya DC-ke-9 Volt
• 2 Baterai 9 Volt
• Papan tempat memotong roti
• Resistor 100 kOhm
• 6 100 Ohm Resistor
• Penyearah Dioda
• Arduino IDE (diinstal untuk menjalankan kode)
• Kabel Klip Buaya-ke-Pria, Pria-ke-Wanita, dan Pria-ke-Pria

(Klik DI SINI untuk membeli Starter Kit Arduino UNO dengan sensor, kabel, dll)

Peralatan -

• Pistol lem panas
• Pisau X-Acto
• Gunting
• Lem stik
• lem cair
• Kuas
• Pemotong Kawat

Langkah 1: Bangun Lingkungan

1. Ambil papan busa dan lem panas bersama-sama dengan sisi yang lebih panjang rata satu sama lain untuk membuat dasar yang lebih besar untuk model Anda.
2. Pecahkan stik es krim menjadi dua dan rekatkan dengan lem panas dengan jarak yang sama dan tegak lurus di sepanjang garis di mana kedua papan bertemu. Hal ini untuk memperkuat sendi.
3. Tandai batang dowel menjadi 4 bagian berukuran 2 inci dan potong menggunakan pisau X-Acto.
4. Buat lubang di 4 sudut papan sekitar 1,5” dari tepi dan rekatkan potongan pasak ke dalamnya. Pastikan pasak tegak lurus dengan papan dari semua sudut.
5. Balikkan papan dan periksa apakah sudah rata (seharusnya seperti meja mini). Gunting potongan kertas konstruksi untuk membentuk jalan, rumput, trotoar, dan pembatas.
6. Rekatkan potongan-potongan ini ke papan menggunakan tongkat lem untuk menunjukkan lingkungan untuk sistem pencahayaan.
7. Gunakan kuas untuk mengoleskan lem cair pada sisi papan yang kosong. Sebelum mengering, tambahkan pasir dan tepuk-tepuk secara merata ke dalam lem sampai menempel. Kemudian gunakan kertas biru untuk mensimulasikan air di "pantai" ini.
8. Putar pembersih pipa menjadi bentuk 2 penyu untuk mewakili hewan yang hidup di lingkungan target.

Langkah 2: Tambahkan Lampu

1. Potong sedotan menjadi dua untuk membentuk tiang lampu Anda.
2. Buat 3 lubang dengan jarak yang sama melalui papan di sekat yang membentang antara pantai dan trotoar. Tes untuk melihat apakah sedotan cocok, jika tidak buat lebih besar.
3. Rekatkan aluminium foil ke selembar kertas konstruksi hitam dengan ukuran yang sama menggunakan lem. Lacak templat yang dilampirkan di atas kertas 3 kali dan gunting bentuknya untuk membentuk pelindung cahaya.
4. Buat lubang di tengah setiap pelindung untuk LED. Mulailah dari yang kecil dan hanya tingkatkan sedikit demi sedikit sampai LED pas tetapi tidak jatuh.
5. Lipat di 4 sisi pelindung (dengan foil menghadap ke atas). Gunakan selotip kecil untuk menyatukan sisi-sisinya dan membuatnya menjadi 3D.
6. Tekuk bagian lampu LED ke bawah sehingga membentuk sudut 60º saat kabelnya vertikal.
7. Pasang 3 kabel male-to-female ke masing-masing lead: hitam untuk ground, hijau untuk nilai hijau, dan merah untuk nilai merah. Pin biru tidak digunakan untuk proyek ini. Masukkan kabel melalui tiang lampu jerami.
8. Lem panas pelindung ke setiap LED dari belakang, pastikan untuk tidak langsung menyentuh komponen atau kabel logam.
9. Tempelkan kabel dan bagian bawah sedotan melalui lubang di papan. Gunakan lem panas untuk mengamankan tiang tegak lurus dengan alas dari segala arah.

Langkah 3: Tambahkan Sensor

1. Potong celah untuk sensor Ultrasonik di ujung jalan, sekitar 0,5” dari tepi papan. Dorong sensor ke dalam sehingga tegak lurus dengan alas dari tampilan samping dan kencangkan dengan lem panas. Ini sangat penting agar pembacaannya akurat dan sinyal memantul dari objek, bukan papan.
2. Di sudut di seberang jalan, buat lubang agar pas dengan pin OLED dan DHT. Satu lagi kencangkan dengan lem panas tanpa membahayakan komponen listrik apa pun.
3. Gunakan selotip untuk menempelkan Photoresistor pada penghalang dan sebelum cahaya pertama. Modul Photoresistor ini adalah hadiah yang diberikan oleh Elenco, pencipta Snap Circuits, sebagai sumbangan untuk program ini.
4. Terakhir, sambungkan sensor ke Arduino menggunakan papan tempat memotong roti dan diagram sirkuit yang disediakan. Pastikan untuk menghubungkan 2 Arduino bersama-sama, dan hanya memiliki sirkuit Kartu SD di Arduino kedua, yang dikenal sebagai "karyawan". Yang lain, dengan semua sensor, adalah "bos".

Langkah 4: Tambahkan Kode

1. Sebelum melanjutkan, pelajari diagram alur untuk memahami prinsip-prinsip kode yang diberikan dan bagaimana fungsinya dalam model.
2. Instal software Arduino IDE di komputer. Unduh kode dari folder Google Drive terlampir. Instal dan sertakan pustaka SPI, Wire, dan DHT, Adafruit_GFX, dan Adafruit_SSD1306 dari Library Manager jika kompiler memintanya.
3. Ubah nomor pin agar sesuai dengan sirkuit Anda, jika perlu. Abaikan langkah ini jika Anda menggunakan pin yang sama dengan diagram rangkaian yang disediakan.

Langkah 5: Uji Model

1. Unggah kode masing-masing ke setiap Arduino dan sambungkan ke paket baterai untuk mendapatkan daya.
2. Jalankan program selama diperlukan untuk mengumpulkan data, transkripsi Kartu SD akan dimulai secara otomatis.

Terlampir adalah data yang kami kumpulkan melalui uji coba dalam ruangan dari model kami. Sayangnya karena kondisi cuaca dan masalah keamanan, kami tidak dapat mengujinya di luar ruangan, namun masih menawarkan bukti konsep dan informasi tentang lingkungan pengujian.

Selama masa percobaan, pembacaan Suhu dan Kelembaban relatif sama karena pengaturan kondisi internal di lingkungan pengujian (rumah). Ada beberapa lonjakan berkala, tetapi kemungkinan itu sama dengan kesalahan mengingat frekuensi dan kurangnya korelasinya. Jarak juga tidak berubah di luar margin of error karena tidak ada mobil nyata orang yang bergerak di lingkungan tersebut. Namun, jika ini adalah model skala penuh, jarak mungkin akan menjadi faktor yang paling bervariasi karena tingkat aktivitas yang selalu berubah di area tersebut dan kurangnya prediktabilitas pola tersebut. Namun, karena model ditempatkan di dekat jendela, nilai fotoresistor sebenarnya berfluktuasi secara drastis. Ketika model pertama kali dimulai pada malam hari mereka membaca di kisaran sub 50. Namun, saat matahari terbit dan pencahayaan sekitar menjadi lebih terang, nilai fotoresistor meningkat. Setelah itu, grafik turun lagi ketika tirai ditutup di area pengujian, tetapi kembali naik ketika pencahayaan ruangan buatan dihidupkan. Kesimpulannya, melalui data yang dikumpulkan ini, terbukti dengan jelas bahwa model kami sebenarnya secara akurat melaporkan data tentang lingkungannya, dan bahwa informasi tersebut dapat digunakan untuk mengubah pengaturan sistem untuk mencerminkan kondisinya dan berkontribusi untuk mengurangi polusi cahaya sebagai semua.

Langkah 6: Memecahkan masalah

Tidak ada yang terjadi? Coba langkah-langkah ini untuk membantu memperbaiki masalah:

Sebelum kamu memulai -

• Pastikan kode dikompilasi dan diunggah dengan benar ke kedua Arduino. Jika kompiler menampilkan pesan kesalahan, buat perubahan tergantung pada apa yang dikatakannya. Beberapa masalah umum adalah salah/kurangnya pustaka, titik koma yang hilang, atau port yang salah dipilih untuk koneksi USB.
• Periksa kabel dan pengisian baterai. Pastikan power dan ground rail pada breadboard terhubung ke Arduino.

Lampu tidak menyala? -

• Pastikan OLED mengatakan "Mode Gelap Diaktifkan". Sistem pintar menonaktifkan LED selama "mode cahaya" untuk menghemat energi dan mencegah penggunaan yang tidak perlu.
• Lihat apakah LED Anda terbakar menggunakan kode sederhana untuk menyalakan dan mematikannya. Jangan lupa sertakan resistor saat pengujian.

OLED tidak menyala? -

• Hubungkan Arduino "karyawan" ke komputer dan buka monitor serial untuk memastikan bahwa nilainya sedang dibaca.
• Coba hapus file yang ada di kartu SD dan jalankan kembali kodenya.

Kartu SD tidak membaca data? -

• Pastikan kartu SD dimasukkan ke dalam pembaca, dan dengan benar.
• Pastikan tersedia penyimpanan yang memadai untuk data pada kartu.

Ada yang lain? -

Hubungi kami dan kami dapat membantu memecahkan masalah

Langkah 7: Kesimpulan

Secara keseluruhan, illuMOONation adalah solusi pencahayaan komprehensif yang ideal untuk pencahayaan tepi laut di seluruh dunia. Fitur uniknya belum pernah terlihat sebelumnya di pasar pencahayaan, dan dampaknya dalam mengurangi polusi cahaya sekaligus menjadi sadar lingkungan dan bermanfaat bagi manusia dan spesies hewan tak tertandingi. Namun, kita tahu bahwa iluminasi tidak sempurna. Karena keterbatasan waktu dan bahan yang disediakan untuk proyek ini, kami tidak dapat membuat model skala penuh dan mengujinya di lingkungan luar yang nyata. Tetapi dengan bantuan ANDA, kami dapat membawa iLUMOONation ke tingkat berikutnya dan menanamkannya dalam kehidupan sehari-hari, untuk dunia yang lebih baik bagi semua kehidupan di Bumi.

Rencana masa depan -

Langkah kami selanjutnya dengan proyek ini adalah menambahkan komponen tambahan dan memprogramnya agar sesuai dengan lingkungan juga. Misalnya, akan bermanfaat untuk menyertakan sensor yang lebih sensitif untuk membedakan antara aktivitas hewan dan kendaraan/manusia, karena tidak perlu menyalakan lampu untuk melewati satwa liar. Selain itu, kami berencana untuk memiliki Pemancar dan Penerima IR di setiap tiang lampu, membentuk "dinding tak terlihat" di depan pantai. “Dinding” tersebut hanya akan aktif pada malam hari selama musim penangkaran penyu, dan akan membunyikan bel yang lembut sebagai tanda seseorang telah menyeberang ke area pantai. Ini adalah pengingat lain untuk memperhatikan satwa liar asli dan mencegah lebih banyak lagi dari mereka yang dirugikan. Kami juga ingin dapat menerapkan sistem tenaga surya jika diberikan bahan yang memadai, karena efisiensi energi merupakan faktor penting lainnya dalam mengurangi efek antropogenik di dunia kita saat ini. Kami juga ingin berkolaborasi dengan tim lain dan menggabungkan ide-ide kami bersama-sama untuk menciptakan satu solusi yang memecahkan banyak masalah terkait polusi cahaya dan benar-benar merupakan solusi pencahayaan menyeluruh.

Tantangan & Prestasi -

Menyelesaikan Workshop Astro-Science tanpa benar-benar datang ke Adler adalah perubahan yang tidak dapat diprediksi oleh siapa pun. Sangat sulit untuk berkolaborasi dalam proyek rekayasa melalui Zoom karena kami tidak dapat melihat apa yang dilakukan setiap orang di rumah mereka sendiri, sehingga sulit untuk memecahkan masalah dan memperbaiki masalah yang muncul. Namun, kami menggunakan mekanisme tertentu untuk memastikan kami tetap di jalur dengan rencana kami dan semua orang selalu menyadari apa yang dilakukan setiap orang. Satu sorotan adalah spreadsheet Pelacakan Proyek kami di mana kami menggambarkan setiap tugas, deskripsi, status, siapa yang akan menyelesaikannya, dan kemajuan proyek secara keseluruhan. Hal ini memungkinkan kami untuk bekerja sama secara lebih efisien karena kami dapat saling memeriksa dan membantu jika diperlukan, dan memungkinkan kami untuk mengembangkan keterampilan komunikasi yang akan sangat penting, terutama di bulan-bulan mendatang.

Ucapan terima kasih -

Teriakan keras untuk instruktur kami yang luar biasa Jesus Garcia karena telah mengajari kami cara menggunakan semua komponen yang berbeda dan memberi kami kesempatan untuk berpartisipasi dalam program ini, bahkan dalam pengaturan jarak jauh. Selain itu, terima kasih banyak kepada Geza Gyuk, Chris Bresky, dan Ken Walczak atas semua bantuan Anda selama ini. Wawasan Anda benar-benar meningkatkan keterampilan kami di luar cakupan proyek kami dan kami akan membawa pelajaran yang kami pelajari bersama kami di masa depan. Kami juga ingin mengucapkan terima kasih yang tulus kepada Kelly Borden dan semua orang di Planetarium Adler karena telah menyelenggarakan program ini dari tahun ke tahun dan mengizinkan remaja yang bersemangat seperti kami untuk terlibat dalam bidang STEM dan astronomi di kampung halaman kami sendiri. Dan yang tak kalah pentingnya, terima kasih kepada setiap rekan ASW kami karena telah menjadi grup yang menyenangkan, dapat dihubungkan, dan mendukung. 3 minggu terakhir untuk mengenal satu sama lain dan menjadi teman tidak seperti yang pernah kami bayangkan, dan itu adalah pengalaman yang akan bertahan seumur hidup.

Berkas ZIP -

Klik DI SINI untuk mengakses semua bahan yang Anda perlukan untuk membuat model iluminasi di rumah!