Sensor GreenHouse: 8 passos

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

Tutorial GreenHouse Sensor

Realitzat per Alain Wei ajudat per Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Objectius
2. Coses utilitzades en aquest projecte
3. Pas d'implementació
4. Principi de funcionament
5. Connexió del dispositiu
6. El codi mbed
7. Processament i anàlisi de dades
8. Optimitzar el consum del sistema
9. Fotografies

Pas 1: Objectius

Per a aquest projecte, m’agradaria realitzar un sistema d’energia autònom i he de mesurar: la temperatura ambiental de l’aire, la humitat de l’aire, la temperatura del sòl, la humitat del sòl, la brillantor Lux i RGB.

Pas 2: coses utilitzades en aquest projecte

Factura de materials:

1) component solar: una fina capa de resina permet l'ús a l'exterior

2) Xip LiPo Rider Pro: carregueu tots els vostres projectes en 5 V.

3) Microcontrolador de xips Nucleo STM 32L432KC: proporciona una manera assequible i flexible perquè els usuaris provin idees noves i construeixin prototips amb qualsevol línia de microcontroladors STM32

4) Mòdul Sigfox Wisol: per dissenyar el vostre prototip IOT amb xarxes Sigfox

5) Pantalla LCD: es connecta a un microcontrolador mitjançant el bus I2C o SPI

6) Bateria Li-Ion 3, 7V 1050mAh: protecció contra sobrecàrregues i descàrregues.

7) Sensor d’humitat per gravetat SEN0193: conèixer la concentració d’aigua al terra. El sensor proporciona una tensió analògica en funció del contingut d’aigua.

8) Sensor de temperatura i humitat DHT22: coneix la temperatura i la humitat de l’aire i es comunica amb un microcontrolador tipus arduino o compatible mitjançant una sortida digital.

9) Sensor de temperatura Grove: coneixeu la temperatura del sòl i aquest mòdul està connectat a una entrada digital de Grove Base Shield o Mega Shield mitjançant un cable de 4 conductors inclòs.

10) Sensor de color ADA1334: detecta el color d’una font o objecte de llum. Es comunica mitjançant un port I2C

11) Sensor de llum TSL2561: mesura una brillantor de 0,1 a 40000 Lux. Es comunica amb un microcontrolador Arduino a través del bus I2C.

Programari:

1) SolidWorks (model sòlid de disseny)

2) Paint 3d (dissenya la icona de l'aplicació)

3) Altium (dibuixar el PCB)

4) Mbed (escriure el codi de la targeta)

Pas 3: Pas d'implementació

Després de conèixer el material i el programari que utilitzarem, hi ha diversos passos que hauríem de realitzar

1) hauríem de simular el circuit mitjançant Altium

2) hauríem de fer algunes feines de disseny, per exemple: dissenyar un model sòlid mitjançant SolidWorks, dissenyar la icona d’aplicació mitjançant Paint 3d

3) si el circuit és correcte, podem realitzar el circuit al PCB amb els materials que encara hem preparat

4) després de connectar el circuit, hauríem de soldar components i provar la qualitat del circuit

5) al final, hauríem d’empaquetar el circuit amb el model sòlid que ja hem acabat

Pas 4: Principi de treball

Sensor capacitiu d’humitat del sòl SKU: introduïu-lo al sòl que envolta les plantes i impressioneu els vostres amics amb dades d’humitat del sòl en temps real

Sensor de temperatura i humitat DHT11 ST052: connecteu el sensor als pins de la placa Sensor de color ADA1334: té elements de detecció de llum RGB i Clear. Un filtre de bloqueig d’IR, integrat al xip i localitzat als fotodíodes de detecció de color, minimitza el component espectral d’IR de la llum entrant i permet fer mesures de color amb precisió.

Sensor de temperatura Grove: introduïu-lo al sòl al voltant de les vostres plantes. El termòmetre digital DS18B20 proporciona mesures de temperatura de 9 a 12 bits centígrads i té una funció d'alarma amb punts d'activació superiors i inferiors programables per l'usuari.

Sensor de llum TSL2561: el sensor té una interfície digital (i2c). Podeu seleccionar una de les tres adreces perquè pugueu tenir fins a tres sensors en una placa, cadascun amb una adreça i2c diferent. L’ADC integrat significa que podeu utilitzar-lo amb qualsevol microcontrolador, encara que no tingui entrades analògiques.

1) Utilitzar els sensors per recollir dades

2) Les dades es transmetran al microcontrolador

3) El microcontrolador executarà el programa que ja hem escrit i transmetrà les dades al mòdul Sigfox Wisol

4) El mòdul Sigfox Wisol transmetrà les dades al lloc web Sigfox Backend a través de l’antena

Pas 5: connexió del dispositiu

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Wisol de sèrie (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analògic

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

AnalogIn humidite (A1); // analògic

Sonda DS1820 (A0); // analògic

DigitalIn bandera (D6); // control de pantalla del commutador

Pas 6: el codi Mbed

Podeu trobar el codi mbed allà:

Pas 7: processament i anàlisi de dades

Després d’enviar dades al lloc web Sigfox, perquè Sigfox limita cada missatge a un màxim de 12 bytes (96 bits), de manera que vam assignar diferents mesures a diferents mides de bytes i vam establir les dades en hexadecimal. Per permetre als usuaris rebre dades de manera més clara i còmoda, enviem les dades de Sigfox a la plataforma cloud, a la plataforma cloud, les presentem i les analitzem. El procés d'implementació és el següent:

1) Registreu els nostres dispositius a la plataforma del núvol

2) Introduïu el lloc web de l’edició de devolució de trucada del dispositiu Sigfox

3) Configureu la configuració dels paràmetres

4) Col·loqueu un enllaç de compte per al dispositiu a la plataforma del núvol al patró d’URL (torneu a trucar l’adreça del servidor)

5) Ompliu el callbackBody (el conjunt d'informació per a la sol·licitud de devolució de trucada)

6) Desa la configuració

La imatge mostra el resultat a la plataforma Ubidots, podem veure que les dades es converteixen en decimals, de manera que rebem dades de manera més clara i còmoda i podem veure detalladament el diagrama de cada dada, per exemple: podem trobar el més alt temperatura a l’aire

Pas 8: optimitzeu el consum del sistema

Hi ha un regulador entre el mini usb i el Vin a la MCU, aquest regulador augmentarà la pèrdua, per tal de minimitzar la pèrdua del nostre sistema, alimentarem el microcontrolador de la sortida digital i, quan no fem servir el sistema, farem el microcontrolador i sensors de son. Demostrem que aquests dos mètodes poden reduir eficaçment la pèrdua:

1) Afegiu una resistència entre el microcontrolador i el generador

2) Cerqueu el corrent a través de la resistència de l'oscil·loscopi

3) Feu dormir els sensors i recupereu el corrent mitjançant la resistència de l'oscil·loscopi

4) Feu dormir el microcontrolador i recupereu el corrent mitjançant la resistència de l’oscil·loscopi. Els nostres resultats experimentals són els següents

Descobrim que quan fem dormir el microcontrolador, es minimitza la pèrdua de sistema. I quan es desperta el microcontrolador, els sensors poden recollir dades i enviar-les a Sigfox. Però hi ha un problema, quan fem que el microcontrolador estigui en suspens, encara hi ha el corrent entre la MCU i els sensors, com eliminar aquest corrent? Mitjançant Mosfet, connectem la porta amb sortida digital de MCU, connectem el drenatge amb sensors i connectem la font amb pin de 3, 3V de MCU. Quan el voltatge de la porta és inferior a Vgs (tensió del llindar de la porta), hi ha el bloc entre la font i el drenatge; no hi ha tensió al final dels sensors. Per tant, quan fem dormir el microcontrolador, hem d’assegurar-nos que el voltatge de la porta és inferior a Vgs i, quan funciona l’MCU, la tensió de la porta ha de ser més gran que Vgs, aquestes són les regles per trobar Mosfet aplicable.