Solució de contaminació lumínica - Artemis: 14 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

La contaminació lumínica és una cosa que ens afecta a tots a tot el món. Des que es va inventar la bombeta, la llum s’ha popularitzat molt i s’ha utilitzat específicament a grans ciutats com Nova York i Chicago. Tota aquesta llum pot afectar tants tipus d’animals diferents; per exemple, les tortugues que necessiten trobar el camí cap a l'oceà utilitzant la lluna com a guia confonen un fanal perillós amb la lluna i es dirigeixen a l'autopista. La llum també afecta la migració dels ocells i les seves estacions d’aparellament. A més de tots els animals que afecta la contaminació lumínica, també ens afecta. Sempre que sortim a la nit i veiem aquestes cegues llums blaves, les nostres ments es desencadenen a pensar que és de dia. Per tant, el nostre cervell no produeix melatonina; el producte químic que necessitem per anar a dormir. Com que aquesta substància química no es produeix tant, el nostre horari de son queda desactivat, cosa que provoca multitud d’altres problemes.

Tot i això, amb la nostra solució de contaminació lumínica, Artemis, facilitem la creació d’un demà millor en termes de contaminació lumínica. La nostra llum té una temperatura de color càlida per no emetre llum blava per fer-nos pensar que hauríem d’estar desperts a altes hores de la nit. Amb l’ajut d’Arduino Uno, de diversos sensors diferents i de Snap Circuits, la nostra llum s’encén o s’apaga segons l’activitat de la zona, la foscor i molt més. Amb la nostra solució, s’emetrà menys llum a l’atmosfera, de manera que, juntament amb tots els animals, podrem gaudir de la bellesa del cel nocturn que ajuda a mantenir el nostre entorn feliç.

Pas 1: reuniu els vostres materials

El primer pas per fer Artemis és reunir materials.

Com es veu a la primera imatge superior, aquí teniu una llista dels materials físics que necessitareu:

• El Super Starter Kit Uno R3 Project: tindrà el microcontrolador, la placa de control i tots els sensors que necessiteu perquè pugueu utilitzar-los per codificar la vostra llum. En concret, necessitareu:

  • Un cable USB-Arduino (i un adaptador si no teniu un port USB al portàtil)
  • Filferro mascle-mascle
  • Filferro mascle-femella
  • Cables extra llargs (per tallar si cal)
  • Cables de pont (per connectar la fotoresistència Snap Circuits a la placa de control)
  • Lector i targeta micro SD
  • Una pantalla OLED
  • Un microcontrolador Arduino Uno
  • Un sensor PIR
  • Un sensor DHT (humitat / temperatura)
  • Resistències Om 220k
  • Una pissarra
  • LED RGB (4x) o LED normals (4x)
  • Una fotoresistència
• Un conjunt de Snap Circuits Classic (tal com es mostra al manual anterior). En concret, necessitareu una fotoresistència Snap Circuits.
• Tisores
• Bastons de fusta
• Un ganivet Exacto
• Un decapant de filferro
• Un tornavís
• Nucli d'escuma negra
• Plànol
• Com es mostra a la segona imatge, necessitareu l'aplicació Arduino Genuino al vostre ordinador d'escriptori / portàtil per codificar els sensors.
• Com es mostra a la tercera imatge, necessitareu alguns amics per fer-ho.

Pas 2: PIR / foto-resistència: codi

El primer codi que creeu és per al PIR (sensor de moviment) i el fotoresistor. Combinant aquests dos sensors en un mateix codi, podem fer que la llum reaccioni tant al nivell de foscor com a l’activitat (o manca d’aquest) a la zona. Això és el que fa cada funció principal del codi:

setup (): aquesta funció activa el monitor sèrie i estableix el pin LED com a sortida i el pin PIR com a entrada

loop (): aquesta funció executa la funció photo_value () i la funció checkPIRStatus ()

NBhere (): aquesta funció escriu als LEDs com apagats si el sensor de moviment no està engegat

SBhere (): aquesta funció escriu els LEDs encesos perquè es mostrin brillantment si el sensor de moviment està engegat

checkPIRStatus (): aquesta funció obté dades del sensor i, a continuació, comprova si el valor reportat és superior a 451. SI és i el sensor està apagat, s’encén i s’executa SBhere (). Tot i això, si el nombre indicat és baix i el sensor està activat, el sensor s’apaga i NBhere () s’executa.

photo_value (): aquesta funció comprova si el nombre és alt, mitjà o baix i canvia la intensitat de la llum en conseqüència.

Pas 3: PIR / foto-resistència: esquemes elèctrics

Un cop s'hagi compilat correctament el codi, connecteu la taula de proves de la mateixa manera que al diagrama Fritzing anterior. Un cop hàgiu acabat, assegureu-vos que tot estigui endollat correctament i que res no estigui fora de lloc. A més dels 4 LED normals o LED RGB, necessitareu:

• Un sensor PIR
• Una fotoresistència
• Tres cables mascle-femella
• Filferro mascle-mascle
• 4 resistències Om de 220k

Després de carregar el codi amb èxit al tauler, agiteu la mà sobre el sensor PIR. Els llums s’haurien d’encendre i il·luminar i, si obriu el monitor sèrie, hauria de llegir "Moviment detectat". Un cop traieu la mà del PIR, el monitor sèrie hauria de dir "Moviment finalitzat" i el LED (o el LED RGB, tal com es mostra al diagrama fritzing), s'hauria de disminuir i apagar:).

Pel que fa al fotoresistor, si el tapeu, el LED hauria d’il·luminar-se i / o encendre’s i, una vegada que aixequeu la mà, el LED s’hauria de disminuir. Si enceneu tots els llums de la vostra zona, el LED hauria d’estar a punt d’apagar-se.

Pas 4: codi OLED / DHT

Un cop hàgiu acabat el segment PIR / fotoresistència del codi, ja podreu passar al codi OLED / DHT. Funcionant correctament, aquest codi hauria d’incloure dades d’humitat / temperatura de l’entorn circumdant i, després de mostrar aquesta informació al monitor sèrie, hauria de mostrar aquesta informació, així com l’estat de qualsevol altre sensor, a la pantalla OLED.

Això és el que fa cada funció del codi:

setup (): aquesta funció activa el monitor sèrie i inicialitza les biblioteques

loop (): aquesta funció crea variables per a temperatura / humitat i, a continuació, mostra la informació sobre humitat / temperatura a la pantalla OLED i al monitor sèrie

Aquí teniu les biblioteques específiques que heu de descarregar per executar aquest codi:

Biblioteca U8g2

Sidenote: el codi anterior és tant per al DHT / OLED com per a la targeta SD, i les funcions enumerades són les que controlen únicament els sensors DHT / OLED.

Pas 5: OLED / DHT: esquemes elèctrics

Un cop s'hagi compilat correctament el codi, connecteu la taula de proves de la mateixa manera que al diagrama de Fritzing anterior. Un cop hàgiu acabat, assegureu-vos que tot estigui endollat correctament i que res no estigui fora de lloc. A més dels 4 LED normals o LED RGB, necessitareu:

• Una pantalla OLED
• Un sensor DHT
• Filferro mascle-mascle
• 4 resistències Om de 220k

Després que el codi s’hagi carregat amb èxit a la placa, la informació d’humitat / temperatura hauria d’aparèixer al monitor sèrie i, després que la pantalla OLED mostri la pantalla Adafruit, les dades de temperatura de la humitat haurien d’aparèixer a la part superior, amb l’estat de cadascun dels sensors. dient "ON" o "OFF" a sota:).

Pas 6: Recopileu dades des de l'OLED

En utilitzar el monitor sèrie, vam poder convertir les dades d’humitat / temperatura en un gràfic. Quan el codi funcioni correctament i vegeu la informació correcta sobre humitat / temperatura al monitor sèrie, feu clic a "Eines" i, a continuació, a "Plotter en sèrie". Un cop premeu això, hauríeu d'obtenir un gràfic de les dades. Per tal de recopilar dades, connecteu el sensor DHT a la taula de programació, executeu el codi final i, a continuació, configureu el sensor DHT a prop de la finestra o fora de la posta de sol a la sortida del sol per obtenir les dades.

Al gràfic de la dreta de Temperatura Celsius vs. Temps, la temperatura disminueix gradualment a mesura que es pon el sol. Aquestes dades es van recollir durant la posta de sol de 19:00 a 22:00. La nit sol produir temperatures més baixes en comparació amb el dia perquè el sol ja no escalfa directament la zona. Aquestes mesures es van recollir mitjançant un sensor DHT, que recopila dades de temperatura i humitat.

El gràfic de l’esquerra mesura el percentatge d’humitat de l’aire en relació amb el temps. Les dades es van recollir de 19:00 a 22:00 amb el sensor DHT. Amb el pas del temps, la humitat va començar a augmentar, cosa que podria indicar precipitacions en un futur proper. La precipitació és un factor important a tenir en compte a l’hora de dissenyar els aparells de llum, perquè esdeveniments meteorològics com la pluja, la neu i la boira poden reduir la visibilitat i afectar la dispersió de la llum.

Pas 7: targeta SD: codi

Ara que heu codificat amb èxit el segment OLED / DHT i el segment PIR / fotoresistència, esteu a punt per al segment final: el codi de la targeta SD. Funcionant correctament, el propòsit d’aquest codi és fer que la targeta SD llegeixi les dades del fotoresistor i mostri les tendències d’il·luminació al llarg del dia.

Això és el que fa cada funció del codi:

setup (): aquesta funció activa el monitor sèrie i registra totes les dades al monitor sèrie

loop (): aquesta funció estableix el temporitzador

writeHeader (): aquesta funció imprimeix les capçaleres de les dades al fitxer de la targeta SD

logData (): aquesta funció registra el temps, la humitat i la temperatura al fitxer de la targeta SD

Biblioteques addicionals que necessitareu:

• Biblioteca SD. FAT
• Biblioteca DHT senzilla

Pas 8: targeta SD: esquemes elèctrics

Un cop s'hagi compilat correctament el codi, connecteu la taula de proves de la mateixa manera que al diagrama Fritzing anterior. Un cop hàgiu acabat, assegureu-vos que tot estigui endollat correctament i que res no estigui fora de lloc. Necessitarà:

• Un lector de targetes SD
• Una fotoresistència
• Filferro mascle-mascle
• 1 resistència Om de 220k

Després de penjar correctament el codi, deixeu el fotoresistor a la finestra o porteu-lo al jardí. Deixeu-lo a la posta de sol fins a la sortida del sol i, quan torneu, traieu la targeta micro SD. A continuació, feu servir un lector de targetes SD per fer llegir el vostre ordinador portàtil a la informació i crear-ne un gràfic.

Pas 9: Recopilació de dades de la targeta SD

A la part superior es mostra una imatge de les dades que hem recollit dels valors de la fotoresistència de la targeta SD. El propòsit de recopilar aquestes dades és veure les tendències de la il·luminació durant tota la nit, de manera que puguem veure si hi ha alguna font de llum artificial molt intrusiva que pertorbi la vida de tots els animals de la terra.

Per tal de recopilar dades, connecteu la fotoresistència a la vostra taula mitjançant el diagrama Fritzing i executeu el codi final que es troba al fitxer zip al final de l’Instruible. Connecteu la targeta micro SD al lector i configureu la fotoresistència al costat de la finestra o a l'exterior des de la posta de sol fins a la sortida del sol per recollir les vostres dades.

Aquestes dades van ser recollides per un fotoresistor, que mesura la intensitat de la llum. Les dades es van recollir des de les 12:00 del matí fins a les 6:45 del matí i inclouen la sortida del sol. A mesura que va sortir el sol, la intensitat de la llum va augmentar, provocant un augment dels valors obtinguts pel fotoresistor. Aquestes dades es poden utilitzar per determinar quan és necessària la il·luminació artificial perquè el fotoresistor determina la intensitat de la llum natural al seu entorn i pot saber quan és prou brillant per crear un paisatge visible sense llum artificial.

Pas 10: Combinació de tot el codi

Un cop hàgiu acabat de codificar els tres components separats del codi, és hora de reunir-los tots. Prenent els tres components del vostre codi, assegureu-vos que no hi hagi res igual entre tots els programes i, a continuació, poseu-los en un programa diferent. Després d'això, assegureu-vos que tot estigui connectat a la vostra taula de treball tal com està al diagrama de Fritzing i executeu el programa. Per a nosaltres, hi va haver un parell de vegades que el codi no funcionava quan vam combinar tots els components, així que doneu un cop d'ull a la part de resolució de problemes d'aquest instructable si les coses no semblen funcionar al principi.

Pas 11: suggeriments / resolució de problemes

A continuació es presenten alguns suggeriments de problemes que podríeu tenir en treballar al vostre codi. Sabem per experiència que el codi de vegades pot ser molt molest i estressant, així que espero que aquests consells us ajudin a reproduir la nostra * solució de contaminació lumínica *:).

General:

• Assegureu-vos que tots els cables estiguin connectats als pins correctes, que se us indiquen al programa quan definiu variables.
• Assegureu-vos que tots els cables estiguin connectats correctament (per exemple, potser s’haurien de canviar el costat negatiu i el positiu del LED)
• Assegureu-vos que no teniu RGB a la vostra taula de programació quan codifiqueu LEDs i viceversa

Si el programador no respon:

• Reinicieu Arduino i el vostre microcontrolador
• Desconnecteu i torneu a connectar l'USB
• Comproveu que el vostre port sigui Arduino Uno (aneu a "Eines" i després a "Port")
• Obriu un fitxer en blanc nou i proveu d'executar-lo i, a continuació, executeu el codi original

No trobeu cap solució aquí?

Proveu d'anar a https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 (el lloc oficial d'Arduino Troubleshooting) i cerqueu el vostre problema.

Pas 12: Disseny del model

Utilitzeu els diagrames del fitxer zip per dissenyar i imprimir en 3D els llums (no obstant això, no és necessària una impressora 3D). Per començar a dissenyar el model, retalleu un tros de nucli d’escuma o cartell amb unes mides d’uns 56cm x 37 cm. Per facilitar el cablejat, eleveu el tauler enganxant blocs de fusta en calent a les cantonades. Creeu la vostra carretera i gespa enganxant tires de paper de construcció negre al tauler i talleu els forats on haurien d’estar les làmpades. Separeu-los igualment dividint la longitud del tauler en 4 i retallant espais a la base. determineu també la ubicació dels vostres sensors (fotoresistència i PIR) i de la pantalla OLED perquè pugueu retallar parts de la base per alimentar els cables a l’arduino. Després de tallar tots els forats, comenceu a alimentar els cables perquè passin per sota del model i es fixin a l'arduino. Un cop finalitzat tot, enganxeu en calent els sensors i les llums al seu lloc.

Pas 13: proveu-ho tot junts

Ara, ja que els components de disseny, elèctrics i de codificació estan acabats, és hora de provar el vostre treball. Endavant i pengeu el vostre programa a la pissarra i, si funciona, enhorabona !! Si no és així, torneu a la secció de resolució de problemes d’aquest instructiu per veure si podeu esbrinar el problema.

Les solucions de contaminació lumínica com Artemis són essencials per tornar el cel nocturn a tothom. Durant segles, les persones s’espanten del cel nocturn i han percebut la llum com un salvador, tot i que molts animals pateixen l’abundància de llum a prop dels seus hàbitats naturals. Mitjançant l’ús d’aquesta solució de contaminació lumínica, podem fer un pas cap a un entorn millor per tal que tots els altres animals de la Terra no siguin alterats pels seus horaris naturals, de manera que puguem viure feliços i sans.

Pas 14: Agraïments

Moltes gràcies per llegir el nostre Instructable.:) Aquest projecte no hauria estat possible sense els grups següents, així que aquí hi ha algunes persones que voldríem agrair:

• Jesus Garcia (el nostre instructor del programa Adler ASW) per ensenyar-nos a utilitzar aquests sensors i ajudar-nos a solucionar problemes.
• Ken, Geza, Chris, Kelly i la resta de l’equip de Adler Teen Programs per ajudar-nos amb aquest projecte
• Els ponents convidats LaShelle Spencer, Carlos Roa i Li-Wei Hung per oferir xerrades fascinants que ens van inspirar a seguir sent creatius amb els nostres projectes
• Snap Circuits per enviar-nos un kit molt interessant que ens va ajudar a aprendre més sobre els circuits i ens va ajudar amb el nostre projecte final
• els donants d'Adler per veure la nostra presentació final i donar-nos comentaris:)

A la part superior, també es mostra un fitxer zip amb tots els diagrames, models, biblioteques i codis interessants que hem utilitzat per crear aquesta solució de contaminació lumínica. Us animem a descarregar-ho si voleu fer-ho a casa.

Descarregueu tot el nostre dipòsit d'aquesta solució de contaminació lumínica aquí.