Proyek Rumah Kaca (RAS): Memantau Unsur-unsur yang Bereaksi di Perkebunan Kita: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Proyek ini mengusulkan untuk memantau suhu udara, luminositas dan kelembaban, serta suhu dan kelembaban rumpun. Ini juga mengusulkan untuk menghubungkan langkah-langkah ini yang dapat dibaca di situs web Actoborad.com

Untuk melakukannya, kami menghubungkan 4 sensor ke mikrokontroler Nucleo L432KC:

- sensor luminositas TLS2561 oleh Adafruit;

- sensor kelembaban dan suhu DHT22 oleh Gotronic;

- probe suhu DS1820;

- sensor kelembaban Grove - Sensor kelembaban oleh Seeed Studio

Pengukuran dilakukan setiap 10 menit dan terhubung ke jaringan melalui Breakout TD1208 oleh Sigfox. Seperti yang dikatakan lebih tinggi, yang ini dapat dibaca di situs web Actoboard.com Pada mikrokontroler ini juga terpasang layar OLED Display 128x64 yang secara permanen akan menampilkan tindakan terakhir yang dilakukan. Akhirnya, sistem ini mandiri secara elektrik berkat sel fotovoltac 8x20cm dan baterai 1,5Ah. Mereka terhubung ke Nulceo dengan LiPo Rider Pro oleh Seeed Studio. Sistem dimasukkan ke dalam kotak cetak 3D.

Seperti yang Anda lihat di sinoptik.

Kode yang dikompilasi dalam mikrokontroler melalui os.mbed.com diberi nama 'main.cpp'. Pustaka yang digunakan tersedia di tautan berikut, apa mbed proyek kami:

Langkah 1: Jaringan

Bagian penting dari proyek ini adalah pengukuran jaringan dan membuatnya mudah diakses. Setiap 10 menit, sensor mengukur parameter yang berbeda dan modul sigfox TD1208 digunakan untuk mengirimkan pengukurannya. Hasilnya tersedia di situs web Actoboard:

Setelah membuat akun bluemix, kita bisa menggunakan aplikasi Node-red untuk menampilkan hasil kita secara grafis.

Pemrograman pada Node-red untuk memulihkan informasi dari Actoboard

Tautan publik untuk melihat hasil secara real time:

Langkah 2: Komponen

Untuk proyek ini, berikut adalah daftar komponen utama yang digunakan:

Mikrokontroler: Nucleo STM32L432KC

Tampilan: layar LCD

Sigfox: Modul Sigfox

Tentang sensor:

- Sensor udara: DHT22 (Suhu dan kelembapan)

- Sensor lantai: Suhu Grove dan Kelembaban Grove

- Sensor luminositas: Sensor cahaya

Sumber Daya listrik:

- LIPO (Kartu Adaptator Alimentasi)

- Baterai

- Panel fotovoltaik

Langkah 3: Konsumsi

Salah satu poin terpenting dari proyek kami adalah bahwa sistem harus mandiri dalam energi. Untuk ini kami menggunakan baterai dan sel surya. Baterai tersebut mampu menghantarkan arus sebesar 1050 mA dalam waktu 1 jam dengan tegangan 3,7 V: 3, 885Wh. Sel surya digunakan untuk mengisi ulang baterai, memberikan tegangan 5,5 V di bawah 360 mA daya sama dengan 2 W.

Konsumsi teoritis sistem kami: - Sensor suhu DHT22: pada maks 1,5 mA dan saat diam 0,05 mA - Sensor suhu Grove: maks 1,5 mA - Sensor cahaya: 0,5 mA - Kereta Inti: + 100 mA - Layar LCD: 20 mA - Sigfox TD1208 modul: mengirim 24 mA (dalam proyek ini, tidak ada yang diterima dengan modul ini) dan diam 1,5 A

Saat istirahat, konsumsi dapat diabaikan dibandingkan dengan daya baterai. Ketika sistem keluar dari mode tidur (setiap 10 menit), semua sensor melakukan pengukuran, layar menampilkan hasilnya dan modul sigfox mengirimkan hasil ini. Diperkirakan bahwa semua komponen mengkonsumsi maksimum saat ini: kami menggunakan sekitar 158 mA setiap 10 menit jadi 6 * 158 = 948 mA dalam 1 jam. Baterai dapat bertahan sedikit lebih dari satu jam sebelum benar-benar habis.

Tujuannya adalah untuk menghabiskan energi minimum untuk memiliki kebutuhan seminimal mungkin untuk mengisi ulang baterai. Jika tidak, jika sel surya tidak menerima sinar matahari untuk sementara waktu, itu tidak dapat mengisi baterai yang akan habis dan sistem kami akan mati.

Langkah 4: Desain PCB

Mari kita mulai bagian PCB!

Kami memiliki banyak masalah untuk langkah yang kami pikir tidak akan memakan banyak waktu. Kesalahan pertama: tidak menyimpan PCB di beberapa tempat. Memang, PCB pertama yang disadari terhapus ketika USB mengalami beberapa masalah. Sekarang semua file di dalam USB tidak dapat diakses. Tiba-tiba, perlu untuk menemukan energi yang diperlukan untuk teka-teki ini untuk industrialisasi proyek kami. Detail kecil yang tetap penting, perlu bahwa semua koneksi berada di sisi bawah PCB dan yang membuat rencana massa. Setelah keberanian ditemukan, kita dapat melakukan lagi skema elektronik pada ALTIUM seperti yang dapat Anda lihat di bawah ini:

Langkah 5:

Ini berisi sensor, kartu Nucleo, modul Sigfox dan layar LCD.

Kami beralih ke bagian PCB, kami kehilangan begitu banyak waktu, tetapi pada akhirnya kami berhasil. Setelah dicetak kami mengujinya … dan inilah dramanya. Kartu setengah NUCLEO dibalik. Kita juga bisa melihat diagram di atas. Cabang NUCLEO kiri dari 1 sampai 15 dimulai dari atas, sedangkan cabang kanan 15 sampai 1 juga dari atas. Apa yang membuat tidak ada yang berhasil. Itu perlu untuk memulihkan pikirannya, untuk mengulangi untuk ketiga kalinya PCB darurat memperhatikan semua koneksi. Haleluya PCB sudah dibuat, bisa kita lihat pada gambar dibawah ini:

Langkah 6:

Semuanya sempurna, lasan yang dibuat oleh Tuan SamSmile memiliki keindahan yang tiada tara. Terlalu bagus untuk menjadi kenyataan? Memang, satu-satunya masalah:

Langkah 7:

Perbesar sedikit lebih dekat:

Langkah 8:

Kami melihat bahwa pada peta di sebelah kanan di mana PCB didasarkan pada koneksi SDA pada D7 dan SCL pada D8 (persis apa yang kami butuhkan). Namun ketika kami menguji dengan komponen kami tidak memahami inkonsistensi informasi yang diterima, dan tiba-tiba ketika kami melihat lagi dokumentasi pada dokumentasi kedua kami melihat bahwa tidak ada kekhususan pada D7 dan D8.

Hasilnya, pembuatan roti kami bekerja dengan sangat baik sebelum mengadaptasi koneksi pada PCB untuk memudahkan perutean. Tapi begitu pada PCB yang tidak dimodifikasi, kami dapat menerima informasi meskipun semua sensor kecuali sensor cahaya dalam versi ini.

Langkah 9: Desain KOTAK 3D

Mari kita mulai bagian desain 3D!

Di sini kami menjelaskan bagian desain 3D dari kotak untuk menyambut sistem kami yang lengkap. Dia mengambil banyak waktu dan Anda akan mengerti mengapa. Untuk meringkas: Kita harus dapat memasukkan PCB dan semua komponen terkaitnya ke dalam kotak kita. Artinya, pikirkan layar LCD tetapi juga semua sensor dengan menyediakan ruang untuk masing-masing sensor sehingga dapat digunakan dan efektif dalam pengukurannya. Selain itu, juga membutuhkan catu daya dengan kartu LIPO-nya yang terhubung ke baterai dan panel fotovoltaik yang membuat sistem kami otonom. Kami membayangkan kotak pertama yang akan berisi PCB, semua sensor, layar, dan kartu LIPO yang terhubung ke baterai. Jelas perlu untuk meramalkan tempat tertentu untuk layar LCD, sensor cahaya (jika tersembunyi atau di samping tidak akan menerima cahaya nyata), untuk sensor suhu, untuk DHT22 perlu dapat mengukur nilainya dekat dengan tanaman dan tanpa melupakan sensor kelembaban rumpun yang harus bersentuhan langsung dengan tanah. Kami tidak lupa lubang untuk menghubungkan antena ke modul sigfox dan lubang lain untuk melewatkan anak panel fotovoltaik ke peta LIPO. Berikut adalah kotak utama:

Langkah 10:

Kami membutuhkan bagian untuk menampung panel fotovoltaik dan menghubungkan panel ke papan LIPO.

Berikut adalah hasilnya:

Langkah 11:

Kita harus bisa menutup kotak yang luar biasa ini!

Berikut adalah tutup yang disesuaikan:

Langkah 12:

Seperti yang bisa kita lihat, ini adalah tutup yang memiliki gigi yang masuk ke dalam kotak utama untuk stabilitas yang lebih baik.

Inilah saatnya kami menambahkannya ke kotak kami yang luar biasa:

Langkah 13:

Untuk mendapatkan perlawanan ditambahkan pintu geser yang diperkenalkan di dalam kotak tetapi juga di tutup yang menahan dua bagian dengan cara yang ketat dan memberikan keandalan dan keamanan komponen di dalamnya.

Berikut adalah versi pertama dari pintu geser:

Langkah 14:

Untuk melangkah lebih jauh, kami berpikir untuk memasukkan modul fotovoltaik ke kotak utama, sehingga berada pada level yang sama dengan sensor cahaya dan posisinya yang strategis dan untuk merasakan bahwa sistem otonom adalah sesuatu dari 'United.

Berikut adalah versi kedua dari pintu geser dengan kemungkinan untuk menjepit modul fotovoltaik yang disajikan sebelumnya:

Langkah 15:

Inilah saatnya kami menambahkannya ke kotak indah kami yang sudah memiliki tutupnya yang luar biasa:

Langkah 16:

Anda sedikit tersesat? Biarkan kami menunjukkan kepada Anda bagaimana keadaan terakhir dari kotak ajaib ini!

Langkah 17:

(Kerusakan yang kami tidak dapat mencetaknya untuk saat ini berkat printer 3D karena saya diminta untuk ketahanan, sesuatu yang saya lakukan, tetapi saya harus percaya bahwa saya memiliki sedikit terlalu banyak, sebenarnya ketebalannya lebih besar dari 4mm, jadi saya tidak bisa mencetaknya karena akan memakan banyak bahan, terlalu sedih) … Tapi belum terlambat untuk mencetaknya, setidaknya jika hanya untuk kesenangan = D

Sangat cantik:

Langkah 18:

Terima kasih.