Sistema automatitzat de control de l'aigua del riu: 14 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquesta instrucatbale s’utilitza per documentar el desenvolupament d’un sistema automatitzat de control de l’aigua del riu. Els paràmetres controlats són el nivell de l’aigua i la temperatura de l’aigua. L'objectiu d'aquest projecte era desenvolupar un registrador independent i de baix cost que estigués connectat a una base de dades. El nivell de l'aigua es controla amb un nivell QR especial. Una càmera del Pi fa una foto cada 15 min. Els codis QR d'aquesta imatge es descodifiquen mitjançant un programari i són indicatius del nivell real de l'aigua. La temperatura de l’aigua es mesura amb un sensor DS18B20.

Subministraments

1. Raspberry Zero WH
2. WittyPi Mini
3. Mòdul de càmera Raspberry Pi v2.1
4. Huawei E3531 SurfStick
5. Targeta SIM (ThingsMobile)
6. DC DC Step Down Buck Converter
7. Termòmetre digital DS18B20
8. Cable micro USB OTG
9. Un extrem de cable micro USB
10. Vidres de finestra
11. Tancament tancat (G258)
12. Col·locació de cables
13. Bloqueig de borns de rosca de 3 pins
14. Resistència de 4, 7kOhm
15. Circuit en blanc 65x30mm
16. Capçal de joc de 40 pins
17. 4 x Cargols M3x20
18. 8 cargols xM3
19. Cable de telèfon
20. Cable d’altaveu

Pas 1: soldar el mòdul de temperatura

En aquest pas creem un mòdul de temperatura des de zero. Té la mida d’un pHAT i es pot connectar al GPIO de 40 pins del Pi. Aquest mètode ens permet muntar de manera segura el sensor DS18B20 al Raspberry Pi.

1. En primer lloc, hem de soldar la capçalera de joc de 40 pins a la placa de circuit en blanc de 60x35 mm.
2. Col·loqueu el bloc de borns de cargol i la resistència al seu lloc tal com es mostra a la imatge
3. Connecteu la resistència als passadors externs del bloc de borns
4. Soldeu la resistència i els passadors junts
5. Soldeu els cables (negre, vermell i groc) als passadors exactes de la capçalera de joc i als passadors del bloc de terminals
6. Per perforar els forats de muntatge, primer munteu el mòdul al vostre raspberry pi zero i, a continuació, foradeu amb una broca de 3 mm a través dels forats existents del vostre Raspberry Pi al vostre nou mòdul.
7. Finalment, podeu connectar el sensor DS18B20 al mòdul connectant els cables del sensor als colors corresponents de la placa.

Pas 2: Construir el nostre cable convertidor DCDC

Per alimentar el nostre Raspberry Pi, hem de convertir els 12V que obtenim de la nostra bateria a 5V. Utilitzem un convertidor de corrent continu CC per reduir el voltatge.

1. Soldeu el cable negre del cable de l’altaveu al port amb l’etiqueta GND
2. Soldeu el cable vermell al port etiquetat IN +
3. Soldeu el cable negre del cable micro-USB al port amb l’etiqueta GND
4. Soldeu el cable vermell del cable micro-USB al port amb l’etiqueta OUT +
5. Tall del circuit marcat amb la fletxa vermella a la imatge
6. Soldeu els coixinets d’unió per obtenir una sortida fixa de 5V (fletxa blava)

Pas 3: Instal·leu el vostre Surfstick

Per establir una connexió a Internet, hem de connectar el nostre stick de surf al nostre Raspberry Pi. Primer hem de fer algunes configuracions:

1. Inseriu una targeta SIM del proveïdor de telefonia mòbil que trieu al vostre stick de surf. En aquest exemple fem servir una SIM de Things Mobile.
2. Connecteu el vostre stick de surf a l'ordinador mitjançant USB.
3. Hauria d’aparèixer una finestra al navegador.
4. A Configuració> Gestió de perfils, canvieu l'APN a la del vostre proveïdor de telefonia mòbil. Per a les coses mòbils és "TM".
5. Activeu la funció d'itinerància a Configuració> Connexió mòbil i "Activa" les dades mòbils.
6. Feu clic a Aplica.
7. A la pàgina d'inici podeu comprovar si s'estableix una connexió.
8. Ara ja està bé, desconnecteu el vostre surf stick.
9. El surf stick es pot connectar al vostre gerd sense cap configuració addicional.

Pas 4: creeu una base de dades PostgreSQL

En aquest pas, configurem la nostra base de dades. Fem servir l'oferta de nivells gratuïta d'Amazon Web Services.

1. Primer creeu un compte gratuït a AWS:
2. Seguiu aquest tutorial per crear la vostra base de dades PostgreSQL i aprendre a connectar-hi:

Pas 5: Preparació de la targeta SD

Primer heu de descarregar la imatge Raspian Stretch Lite:

Descàrregues de Raspberry Pi

Ara hem de fer flaixar la imatge en una targeta SD buida (com a mínim 16 GB). Inseriu la targeta SD al lector de targeta SD. Descarregueu Balena Etcher i instal·leu-lo al vostre ordinador:

www.balena.io/etcher/

Obriu Balena Etcher, seleccioneu el fitxer.zip de la vostra imatge Raspian que heu descarregat anteriorment. Seleccioneu la targeta SD a Seleccioneu unitat. Feu clic a Flash.

Pas 6: Instal·leu el gerd i connecteu-vos-hi mitjançant SSH

Abans de poder utilitzar el nostre Raspberry Pi, hem de fer algunes configuracions inicials.

1. Introduïu la targeta SD al Raspberry Pi i connecteu-la a un monitor, un teclat i un ratolí (si no teniu cap monitor, teclat i ratolí addicionals, podeu fer una instal·lació sense cap. Mireu-ho, ja s'ha fet abans)
2. Seguiu els passos de configuració del vostre Raspberry Pi [wifi, idioma, zona horària]
3. Activeu SSH a través de Terminal al vostre PI: sudo raspi-configgo a: 5 Opcions d'interfície Activa SSH

4. Descarregueu Termius a l'ordinador. Aquest programa facilita la connexió al nostre Raspberry Pi mitjançant SSH.1. https://termius.com/2. Feu un compte

   3. Creeu NOU HOST4. Doneu una etiqueta al vostre gerd (trieu un nom) 5. Introduïu la vostra IP-ADRESSE de PI des de la XARXA a la qual està connectat (si no coneixeu la IP-ADRESSE, podeu cercar-la amb un programa anomenat "ADVANCED IP SCANNER") 7. Introduïu el vostre nom d’usuari (pi per defecte si no es canvia) 8. Introduïu la vostra contrasenya (per defecte, raspberry si no es canvia) 9. Feu clic a Desa 10. Feu doble clic al vostre nou amfitrió creat 11. Apareix un missatge -> feu clic a Sí

El gerd hauria d’estar connectat a l’ordinador mitjançant SSH

Pas 7: Instal·lació del registrador

1. Activeu la càmera a les opcions d’interfície: sudo raspi-configgo a: 5 Opcions d’interfície Activa la reinici de la càmera
2. Creeu un directori nou al directori / home / picd / home / pisudo mkdir Desktop
3. Creeu un fitxer python nou al directori Desktop Desktop Desktopsudo nano ctrl + ocall the file qrbooftemp.pyenterctrl + x
4. Instal·leu el paquet pyboof (numpy i py4j s’instal·len automàticament), això pot trigar fins a 40 min.
5. Executeu una actualització (si no ho feu, és possible que tingueu problemes en instal·lar paquets més endavant) sudo apt-get updates sudo apt-get install libpq-dev
6. Instal·leu postgreSQL i psycopg2 per interactuar amb la base de dades postgreSQL mitjançant Pythonsudo apt-get install postgresqlsudo pip3 install psycopg2

Pas 8: Instal·lació del registre (mòdul de temperatura)

Per instal·lar el mòdul de temperatura, heu de muntar el mòdul al vostre Raspberry Pi amb un sensor DS18B20 connectat. El mòdul es munta mitjançant la capçalera de 40 pins.

1. habilitar 1 cable a les opcions d'interfície sudo raspi-configgo a: 5 Opcions d'interfície Activa 1-Wiresudo reinici
2. configureu el pin 1-Wire al pin 23 i gpu_mem = 256sudo nano /boot/config.txt append dtoverlay = w1-gpio, gpiopin = 23, pullup = on al final del canvi de fitxer gpu_mem = 128 a gpu_mem = 256
3. activeu 1-Wiresudo modprobe w1-gpiosudo modprobe w1-thermsudo reinici
4. esbrineu l'adreça del vostre DS18B20, hauria de començar amb 28- … cd / sys / bus / w1 / devicesls escriviu l'adreça cap avall, més tard es necessita a l'script Python

Pas 9: baixeu i ajusteu l'script de Pyhton

1. Descarregueu l'script Python a l'ordinador i obriu-lo en un editor de text
2. Copieu l'script complet al tauler de clip (ctrl + a, ctrl + c)
3. Aneu al fitxer python creat anteriorment / home / pi / Desktopsudo nano qrbooftemp.py
4. Feu un clic dret per inserir l'script
5. Canvieu l'adreça del sensor de temperatura a la que heu escrit anteriorment
6. Canvieu la configuració de la connexió postgresql a la vostra informació específica, tal com s'indica a l'script
7. Deseu i sortiuctrl + oenterctrl + x

Pas 10: Instal·lació del mòdul WittyPi

1. Descarregueu el fitxer d'instal·lació de Witty Pi wget
2. Executeu l'script d'instal·lació sudo sh installWittyPi.sh
3. Reinici sudo reboot

Pas 11: feu alguns canvis a la configuració de la màquina virtual de Java

Aquest pas és necessari per assegurar-vos que la JVM s'iniciarà quan s'executi l'script python.

1. Aneu al directori py4j i obriu jawa_gateway.py cd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/py4jsudo nano jawa_gateway.pyset DEFAULT_CALLBACK_SERVER_ACCEPT_TIMEOUT = 20
2. Aneu al directori pyboof i obriu _init _. Pycd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/pyboofsudo nano _init _. Pyset mentre time.time () - start_time <20.0

Pas 12: definiu Cron Job

En aquest pas, establim un cronjob quan arrenca el gerd. D’aquesta manera, cada vegada que es desperta el Pi, s’executa el nostre script python.

1. Establiu cronjob i escriviu-lo en un fitxer de registre. Això fa que la solució de problemes sigui més eficaç.crontab -e @ reboot sleep 20 && sudo python3 /home/pi/Desktop/qrbooftemp.py >> /home/pi/Desktop/log.txt
2. Afegiu una altra línia al crontab. Aquesta línia assegura que, quan falla WittyPi, el Raspberry Pi es reinicia de totes maneres. @ Reboot sleep 1500 && sudo rebootctrl + oenterctrl + x

Pas 13: ajuntar-ho tot

1. Assegureu-vos que el Pi està apagat, si no, tanqueu-lo apagat -h ara
2. Apileu el vostre WittyPi al vostre Raspberry Pi i al mòdul de temperatura que hi ha a sobre.
3. Enrosqueu els 3 mòduls
4. Connecteu el mòdul de càmera al port CSI del raspberry pi zero
5. Connecteu la vostra barra de surf al vostre Raspberry Pi mitjançant el cable USB OTG
6. Connecteu el cable de potència al WittyPi (no al Raspberry Pi!)
7. Posa-ho tot a la carcassa i cargola la tapa
8. Connecteu el cable d'alimentació a la bateria
9. Enhorabona, el vostre logger hauria d’executar-se.

Pas 14: instal·lació final

Aquestes imatges mostren el registrador muntat amb el nivell d’aigua del codi QR instal·lat.

Els registradors es van instal·lar sota un pont per obtenir uns resultats òptims. Cal evitar la llum solar directa.