GreenHouse-sensor: 8 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Tutorial Kassensor

Gerealiseerd door Alain Wei bijgestaan door Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Doelen
2. Dingen die in dit project worden gebruikt
3. Implementatie stap
4. Werkend principe
5. Apparaatverbinding
6. De mbed-code
7. Gegevensverwerking en -analyse
8. Optimaliseer het verbruik van het systeem
9. Foto's

Stap 1: doelstellingen

Voor dit project wil ik een autonoom energiesysteem realiseren en moet ik meten: de omgevingstemperatuur van de lucht, de vochtigheid van de lucht, de temperatuur van de bodem, de vochtigheid van de bodem, Lux en RGB-helderheid.

Stap 2: Dingen die in dit project worden gebruikt

Stuklijst:

1) zonnecomponent: een dunne laag hars maakt gebruik buitenshuis mogelijk

2) Chip LiPo Rider Pro: laad al uw projecten op in 5 V

3) Chipmicrocontroller Nucleo STM 32L432KC: biedt een betaalbare en flexibele manier voor gebruikers om nieuwe ideeën uit te proberen en prototypes te bouwen met elke STM32-microcontrollerlijn

4) Module Sigfox Wisol: voor het ontwerpen van uw IOT-prototype met Sigfox-netwerken

5) LCD-scherm: het maakt verbinding met een microcontroller via de I2C- of SPI-bus

6) Li-Ion batterij 3, 7V 1050mAh: bescherming tegen overbelasting en ontlading.

7) Zwaartekracht-vochtigheidssensor SEN0193: ken de waterconcentratie in de grond. De sensor levert een analoge spanning afhankelijk van het watergehalte.

8) Temperatuur- en vochtigheidssensor DHT22: ken de temperatuur en vochtigheid van lucht en communiceert met een microcontroller arduino-type of compatibel via een digitale uitgang.

9) Grove temperatuursensor: ken de temperatuur van de bodem, en deze module is aangesloten op een digitale ingang van Grove Base Shield of Mega Shield via een meegeleverde 4-aderige kabel

10) Kleursensor ADA1334: detecteer de kleur van een lichtbron of object. Het communiceert via een I2C-poort

11) Lichtsensor TSL2561: meet een helderheid van 0,1 tot 40000 Lux. Het communiceert met een Arduino-microcontroller via de I2C-bus.

Software:

1) SolidWorks (ontwerp solide model)

2) Paint 3d (ontwerp het pictogram van de applicatie)

3) Altium (teken de print)

4) Mbed (schrijfcode voor kaart)

Stap 3: Implementatiestap

Nadat we het materiaal en de software kennen die we zullen gebruiken, zijn er een aantal stappen die we moeten realiseren

1) we moeten de schakeling simuleren door middel van Altium

2) we moeten wat ontwerpwerk doen, bijvoorbeeld: ontwerp een solide model door middel van SolidWorks, ontwerp het pictogram van de applicatie door middel van Paint 3d

3) als het circuit correct is, kunnen we het circuit op PCB realiseren met de materialen die we al hebben voorbereid

4) na het aansluiten van het circuit, moeten we de component lassen en de kwaliteit van het circuit testen;

5) aan het einde moeten we het circuit verpakken met het solide model dat we al hebben voltooid

Stap 4: Werkingsprincipe

Capacitieve bodemvochtsensor SKU: plaats hem in de grond rond uw planten en maak indruk op uw vrienden met realtime bodemvochtgegevens

Temperatuur- en vochtigheidssensor DHT11 ST052: sluit de sensor aan op de pinnen op het bord Kleursensor ADA1334: heeft RGB- en Clear-lichtsensorelementen. Een IR-blokkeringsfilter, geïntegreerd op de chip en gelokaliseerd op de kleurgevoelige fotodiodes, minimaliseert de IR-spectrale component van het binnenkomende licht en maakt nauwkeurige kleurmetingen mogelijk.

Grove-temperatuursensor: steek hem in de grond rond uw planten. De DS18B20 digitale thermometer biedt 9-bit tot 12-bit Celsius temperatuurmetingen en heeft een alarmfunctie met niet-vluchtige, door de gebruiker programmeerbare bovenste en onderste triggerpunten.

LichtsensorTSL2561: De sensor heeft een digitale (i2c) interface. U kunt een van de drie adressen selecteren, zodat u maximaal drie sensoren op één kaart kunt hebben, elk met een ander i2c-adres. Dankzij de ingebouwde ADC kunt u deze met elke microcontroller gebruiken, zelfs als deze geen analoge ingangen heeft.

1) De sensoren gebruiken voor het verzamelen van gegevens

2) De gegevens worden naar de microcontroller verzonden

3) De microcontroller voert het programma uit dat we al hebben geschreven en verzendt de gegevens naar Module Sigfox Wisol

4) Module Sigfox Wisol stuurt de gegevens via de antenne naar de website Sigfox Backend

Stap 5: Apparaatverbinding

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

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

Seriële wisol (USBTX, USBRX); // tx(A2), rx(A7)

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

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

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

AnalogIn-humite (A1); // analoog

DS1820-sonde (A0); // analoog

DigitalIn-vlag (D6); // schakelaar schermbediening

Stap 6: De Mbed-code

U kunt de mbed-code daar vinden:

Stap 7: Gegevensverwerking en -analyse

Na het verzenden van gegevens naar de website Sigfox, omdat Sigfox elk bericht beperkt tot maximaal 12 bytes (96 bits), hebben we verschillende metingen toegewezen aan verschillende bytegroottes en hebben we de gegevens ingesteld op hexadecimaal. Om gebruikers in staat te stellen data overzichtelijker en handiger te ontvangen, sturen we de data van Sigfox naar het cloudplatform, op het cloudplatform presenteren we de data en analyseren we deze. Het implementatieproces is als volgt:

1) Registreer onze apparaten bij het cloudplatform

2) Ga naar de website van Sigfox device callback edition

3) Parameterconfiguratie instellen:

4) Zet een accountlink voor het apparaat op het cloudplatform in het url-patroon (bel het serveradres terug)

5) Vul de callbackBody in (de informatie voor het terugbelverzoek)

6) Instellingen opslaan

Afbeelding toont het resultaat op het platform Ubidots, we kunnen zien dat de gegevens worden geconverteerd naar decimaal, zodat we gegevens duidelijker en gemakkelijker ontvangen, en we kunnen het diagram van elke gegevens in detail bekijken, bijvoorbeeld: we kunnen de hoogste temperatuur in de lucht

Stap 8: Optimaliseer het verbruik van het systeem

Er is een regelaar tussen mini-usb en Vin in MCU, deze regelaar zal het verlies vergroten, om het verlies van ons systeem te minimaliseren, zullen we de microcontroller voeden met digitale uitvoer, en wanneer we het systeem niet gebruiken, maken de microcontroller en sensoren slapen. We bewijzen dat deze twee methoden het verlies effectief kunnen verminderen:

1) Voeg een weerstand toe tussen de microcontroller en de generator

2) Vind de stroom door de weerstand op de oscilloscoop

3) Laat de sensoren slapen en herstel de stroom door de weerstand op de oscilloscoop;

4) Laat de microcontroller slapen en herstel de stroom door de weerstand op de oscilloscoop. Onze experimentele resultaten zijn als volgt:

We ontdekken dat wanneer we de microcontroller laten slapen, het systeemverlies tot een minimum wordt beperkt. En wanneer de microcontroller wordt gewekt, kunnen de sensoren gegevens verzamelen en naar Sigfox sturen. Maar er is een probleem, wanneer we de microcontroller laten slapen, is er nog steeds de stroom tussen MCU en sensoren, hoe kan deze stroom worden geëlimineerd? Met behulp van Mosfet verbinden we de poort met de digitale uitgang van de MCU, we verbinden de afvoer met sensoren en we verbinden de bron met de pin van 3, 3V van de MCU. Wanneer de poortspanning kleiner is dan Vgs (poortdrempelspanning), is er het blok tussen source en drain, er is geen spanning aan het einde van de sensoren. Dus wanneer we de microcontroller laten slapen, moeten we ervoor zorgen dat de poortspanning kleiner is dan Vgs, en wanneer MCU werkt, moet de poortspanning groter zijn dan Vgs, dit zijn de regels die gelden voor het vinden van toepasselijke Mosfet.