IlluMOONation - nutikas valgustusmudel: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Kas olete kunagi vaadanud öisele taevale ega ole näinud ühtegi tähte?

Miljonid lapsed kogu maailmas ei koge kunagi Linnuteed, kus nad elavad, kuna kunstlik valgus on öösel suurenenud ja laialt levinud, mis mitte ainult ei kahjusta meie vaadet universumile, vaid kahjustab ka meie keskkonda, ohutust, energiatarbimist ja tervist.

Kolm miljardit aastat eksisteeris elu Maal valguse ja pimeduse rütmis, mis loodi üksnes Päikese, Kuu ja tähtede valgustuse kaudu. Nüüd ületavad kunstvalgustid pimeduse ja meie linnad helendavad öösel, häirides loomulikku päeva-öö mustrit ja muutes meie keskkonna õrna tasakaalu. Üks liik, mida see nähtus eriti kahjustab, on merikilpkonnad.

Kui merikilpkonnad on sündinud, vaatavad nad Kuule kui valgusallikale, et neid ohutuse huvides ookeani juurde juhatada. Kuid tänapäeval on rannaäärsed tänavavalgustid muutunud nii heledateks, et kilpkonnapojad järgivad neid sageli tänavatele, surevad kas dehüdratsiooni, röövloomade või maanteel olevate sõidukite tõttu. Need säravad tuled kahjustavad ka teisi öiseid loomi, kuigi mitte nii palju kui kilpkonnad. Nende jahedate toonide tulede suurem kasutamine öösel võib põhjustada nende tavapärasest ööpäevast rütmist kõrvalekaldumist ja tasakaalustada nende bioloogilist funktsiooni, mõnikord isegi surma korral.

Inimeste jaoks mõjutab sinine valgus meie melatoniini taset, mille tulemuseks on vähem und ja hulgaliselt muid probleeme. Uuringud näitavad, et kunstlik valgus öösel võib suurendada ülekaalulisuse, depressiooni, unehäirete, diabeedi, rinnavähi jm riski.

Kui olete nii kaugele lugenud, võite küsida, mida me saame aidata? Hea algus on lihtsalt tulede väljalülitamine, kui neid pole vaja, ning tulede värvi muutmine punaseks ja kollaseks. Siiski vajame süsteemi, mida saaks rakendada linnades üle kogu maailma, et tõeliselt mõju avaldada ja pöörata ümber laastav koormus, mille valgusreostus on meie Maale võtnud.

Meie siin SEAside Lighting Co. -s oleme välja pakkunud ideaalse lahenduse. Esitleme teile: illuMOONation -meie enda nutikas valgussüsteem, mis koosneb keskkonnasõbralikest tänavavalgustitest, mis on valmistatud põhiandurite ja LED -idega. illuMOONation pole mitte ainult objektiga aktiveeritud ja keskkonnasõbralik, vaid ka midagi, mida saate kodus valmistada! Huvitav? Noh, loe edasi, et teada saada, kuidas sellest nutivalgustusmudelist oma versioon luua … ja võib-olla ühel päeval saab sellest täiemahuline reaalsus!

Põhijooned:

• Liikuvad tuled - ultrahelisensor tuvastab objekti asukoha ja lülitab vastava valguse sisse, ülejäänud aga jäävad välja
• Ühepoolne-ookeani poolel ja rannast eemal, nii et öösel kaldale tulevad loomad ei häiri pimestamist, pakkudes samal ajal sõidukitele ja jalakäijatele kogu tänava ulatust
• Punase tooniga tuled - öistel loomadel on täiustatud võime näha lühemaid lainepikkusi, nii et soojemad toonid ei mõjuta neid nii palju, ka inimestele paremini öise sinise valguse kahjuliku mõju tõttu, mida on eespool mainitud
• Peegeldav varjestus ja allapoole suunatud nurk - valgust suunatakse varjestusmooduli sees oleva peegeldava materjali abil ja see on allapoole suunatud, nii et see katab suurema ala ilma valguse hajumist suurendamata
• Hele/tume režiim - tuled ja andurid, mida pole vaja, lülitatakse energia säästmiseks välja, kui see on hele
• Ilmastikutundlik - võtab temperatuuri ja niiskuse näitu ning vähendab intensiivsust, kui on suurem valguse hajumine
• Keskkonnasõbralik - nutikas energiasüsteem, mis kasutab päikesepaneele aku laadimiseks kergesti kättesaadava päikesevalgusega, et vähendada fossiilkütuste lisamist atmosfääri
• Keskne ekraan - OLED -ekraan näitab andurite väärtusi ja valgustussüsteemi režiimi, mis on ligipääsetavam nii tavakasutajatele kui ka administraatoritele
• Andmete logimine - andurite andmed salvestatakse SD -kaardile, et neid saaks mudeli edasiseks täiustamiseks ja keskkonnale kalibreerimiseks analüüsida

Tarvikud

Struktuur -

• 2 11 "x 14" vahtplaati
• 2 Popsicle Pulgad
• 6 "x 6" ruut alumiiniumfooliumi
• 3 roheliste torude puhastusvahendit
• 1 tüüblivarras (1/2 "läbimõõduga)
• 3 laiad õled
• Liiv
• Kollane, roheline, sinine, pruun ja must ehituspaber

Elektroonika -

• 3 RGB LED -i
• Ultraheli andur
• DHT temperatuuri/niiskuse andur
• Fotoresistor (Snap Circuits Kit või Arduino Kit)
• Mini päikesepaneel
• Mini OLED -ekraan
• Micro SD kaardilugeja
• Micro SD kaart
• 2 Arduinot
• 2 alalisvoolu kuni 9-voldist toitepistikut
• 2 9 V akud
• Leivalaud
• 100 kOhm takisti
• 6 100 oomi takistid
• Dioodi alaldi
• Arduino IDE (installitud koodi käitamiseks)
• Alligaatorklambrid-isas-, isas-naissoost ja isast-mehele juhtmed

(Vajuta siia, et osta Arduino UNO stardikomplekt koos andurite, juhtmete jms)

Varustus -

• Kuum liimipüstol
• X-Acto nuga
• Käärid
• Liimipulk
• Vedel liim
• Värvipintsel
• Traadilõikurid

Samm: looge keskkond

1. Võtke vahtplaadid ja kuumliimige need koos pikemate külgedega üksteise külge, et luua oma mudelile suurem alus.
2. Murra popsicle pulgad pooleks ja liimi need kuumalt liimiga võrdse vahega ja risti piki joont, kus 2 tahvlit kokku puutuvad. See on liigese tugevdamiseks.
3. Märkige tüüblivarras 4 2-tolliseks tükiks ja lõigake need X-Acto nuga kasutades.
4. Tehke laua 4 nurka umbes 1,5”kaugusel servadest augud ja liimige tüüblitükid kuumaks. Veenduge, et tüüblid oleksid lauaga risti iga nurga alt.
5. Pöörake laud ümber ja kontrollige, kas see on tasane (see peaks olema nagu minilaud). Tee, muru, kõnnitee ja vaheseina moodustamiseks lõigake ehituspaberitükid välja.
6. Liimige need tükid liimipulgaga tahvlile, et näidata valgustussüsteemi keskkonda.
7. Laotage pintsliga vedel liim laua tühjale küljele. Enne kuivamist lisage liiv ja patsutage ühtlaselt liimi, kuni see kleepub. Seejärel kasutage sinist paberit, et simuleerida sellel rannal vett.
8. Keerake torupuhastid kahe merikilpkonna kujuks, et kujutada sihtkeskkonnas elavaid loomi.

Samm: lisage tuled

1. Lõika õled pooleks, et moodustada oma tulede postid.
2. Ranna ja kõnnitee vahel asuvasse vaheseinasse tehke laua kaudu 3 võrdse vahega auku. Testige, kas õled sobivad, kui mitte, tehke need suuremaks.
3. Liimige alumiiniumfoolium liimipulga abil sama suurusega musta ehituspaberi tükile. Jälgige lisatud malli paberile 3 korda ja lõigake kujundid välja, et moodustada valguse varjestus.
4. Tehke iga LED -i varjestuse keskele auk. Alustage väikesest ja suurendage seda ainult väikeste sammudega, kuni valgusdiood sobib, kuid ei kuku läbi.
5. Pöörake varjestuse 4 külge kokku (foolium ülespoole). Kasutage külgede ühendamiseks ja 3D -vormimiseks väikeseid lindiribasid.
6. Painutage valgusdioodide valgusosa allapoole, nii et need moodustavad vertikaalsete juhtmete puhul 60º nurga.
7. Ühendage vastavate juhtmete külge 3 isast-naist juhtmestikku: must maa jaoks, roheline rohelise väärtuse jaoks ja punane punase väärtuse jaoks. Sinine tihvt on selle projekti jaoks kasutamata. Keerake juhtmed läbi õlgede valguspostid.
8. Kuumalt liimige varjestus igale LED -ile tagant, veendudes, et see ei puudutaks otseselt komponente ega metalljuhtmeid.
9. Torgake juhtmed ja õlgede põhi läbi plaadi aukude. Kasutage kuuma liimi, et kinnitada postid kõikidest suundadest alusega risti.

Samm: lisage andurid

1. Tee lõpus lõigake ultraheli anduri jaoks pilu, umbes 0,5”laua servast. Lükake andur sisse nii, et see oleks külgvaates alusega risti ja kinnitage kuuma liimiga. See on äärmiselt oluline, nii et näidud on täpsed ja signaalid põrkuvad objektilt, mitte plaadilt.
2. Tee vastasküljel asuvas nurgas lõigake augud nii, et need sobiksid OLED- ja DHT -tihvtidega. Kinnitage see uuesti kuuma liimiga, ohustamata ühtki elektrilist komponenti.
3. Kasutage lint, et kinnitada fototakisti tõkkele ja enne esimest valgust. See fototakisti moodul on kingitus, mille Snap Circuits looja Elenco lahkelt programmile annetas.
4. Lõpuks ühendage andurid Arduinoga, kasutades leivaplaati ja kaasasolevaid vooluahelaid. Ühendage kindlasti kaks Arduinot ja SD -kaardi ahel on ainult teisel Arduino'l, mida tuntakse kui "töötajat". Teine koos kõigi anduritega on „ülemus“.

Samm: lisage kood

1. Enne jätkamist tutvuge vooskeemidega, et mõista esitatud koodi põhimõtteid ja selle mudeli funktsioone.
2. Installige arvutisse Arduino IDE tarkvara. Laadige kood alla lisatud Google Drive'i kaustast. Installige ja lisage raamatukoguhaldurist teegid SPI, Wire ja DHT, Adafruit_GFX ja Adafruit_SSD1306, kui kompilaator seda nõuab.
3. Vajadusel muutke tihvtide numbreid oma ahelaga sobivaks. Ignoreerige seda sammu, kui kasutasite samu tihvte nagu kaasasolevad vooluahelad.

Samm: testige mudelit

1. Laadige vastav kood igale Arduinole ja ühendage toite saamiseks akuga.
2. Käivitage programm nii kaua, kui on vaja andmete kogumiseks, SD -kaardi transkriptsioon algab automaatselt.

Lisatud on andmed, mille kogusime oma mudeli siseruumides. Kahjuks ei saanud me ilmastikutingimuste ja ohutusprobleemide tõttu seda väljas katsetada, kuid see pakub siiski kontseptsiooni tõestust ja teavet testimiskeskkonna kohta.

Kogu katseperioodi jooksul jäid temperatuuri ja niiskuse näidud suhteliselt samaks, kuna testimiskeskkonnas (maja) oli sisemine seisund. On mõningaid perioodilisi hüppeid, kuid need on tõenäoliselt vead, arvestades nende harvust ja korrelatsiooni puudumist. Kaugus ei muutu ka väljaspool veamäära, sest keskkonnas liikuvate inimeste päris autosid polnud. Kui aga tegemist oleks täismõõdulise mudeliga, oleks vahemaa tõenäoliselt muutuvaim tegur piirkonna pidevalt muutuva aktiivsuse ja nende mustrite prognoosimatuse tõttu. Kuna mudel paigutati aga akna lähedale, kõiguvad fototakisti väärtused drastiliselt. Mudeli esmakordsel käivitamisel öösel lugesid need vahemikku alla 50. Kuid kui päike tõuseb ja ümbritsev valgustus muutub heledamaks, tõusevad fototakisti väärtused vastavalt. Pärast seda langeb graafik uuesti, kui rulood on katsealal suletud, kuid pildistatakse tagasi, kui ruumi kunstvalgustus sisse lülitatakse. Kokkuvõtteks võib öelda, et nende kogutud andmete kaudu on selgelt tõestatud, et meie mudel esitab tegelikult täpselt teavet oma ümbruse kohta ja et seda teavet saab kasutada süsteemi seadete muutmiseks, et kajastada selle tingimusi ja aidata kaasa valgusreostuse vähendamisele. tervik.

6. toiming: veaotsing

Midagi ei juhtu? Proovige probleemi lahendamiseks järgmisi samme.

Enne alustamist -

• Veenduge, et kood kompileerub ja on mõlemasse Arduinosse õigesti üles laaditud. Kui kompilaator kuvab veateate, tehke muudatusi sõltuvalt sellest, mida ta ütleb. Mõned levinumad probleemid on vale/teekide puudumine, puuduv semikoolon või USB -ühenduse jaoks valitud vale port.
• Kontrollige juhtmeid ja aku laetust. Veenduge, et leivalaua toite- ja maandusrööpad on Arduinoga ühendatud.

Tuled ei sütti? -

• Veenduge, et OLED -il on teade „Dark Mode Activated”. Nutikas süsteem lülitab valgusrežiimi ajal LED -id välja, et säästa energiat ja vältida tarbetut kasutamist.
• Vaadake, kas teie LED -id põlevad lihtsa koodi abil sisse ja välja. Ärge unustage testimisel lisada takistit.

OLED ei lülitu sisse? -

• Ühendage “töötaja” Arduino arvutiga ja avage jadamonitor, et veenduda väärtuste lugemises.
• Proovige SD -kaardilt olemasolev fail kustutada ja kood uuesti käivitada.

SD -kaart ei loe andmeid? -

• Veenduge, et SD -kaart on lugejasse pandud ja õigesti.
• Veenduge, et kaardil olevatele andmetele oleks piisavalt ruumi.

Veel midagi? -

Võtke meiega ühendust ja aitame probleemi lahendada

Samm 7: Järeldus

Kokkuvõttes on illuMOONation ideaalne terviklik valgustuslahendus rannaäärse valgustuse jaoks kogu maailmas. Selle ainulaadseid omadusi pole valgustiturul kunagi varem nähtud ning selle mõju valguse reostuse vähendamisele, olles samas keskkonnateadlik ja kasulik nii inimestele kui loomaliikidele, on võrreldamatu. Siiski teame, et illuMOONation pole täiuslik. Projekti jaoks ette nähtud piiratud ajakava ja materjalide tõttu ei õnnestunud meil teha täismõõdus mudelit ja katsetada seda tõelises väliskeskkonnas. Kuid TEIE abiga suudame viia illuMOONatsiooni järgmisele tasemele ja kinnistada selle oma igapäevaellu, et luua parem elu kogu Maale.

Tulevikuplaanid -

Meie järgmised sammud selle projektiga oleksid lisakomponentide lisamine ja programmeerimine vastavalt keskkonnale. Näiteks oleks kasulik lisada tundlikumad andurid, et teha vahet looma ja sõiduki/inimtegevuse vahel, kuna metsloomade möödumiseks pole vaja tulesid sisse lülitada. Lisaks plaanime igal valguspostil IR -kiirguse ja vastuvõtja, mis moodustab rannas ees “nähtamatu seina”. "Sein" aktiveerub ainult öösel kilpkonnade pesitsusajal ja kõlab õrna helisignaaliga, mis annab märku, kui keegi on rannaalale jõudnud. See on veel üks meeldetuletus, et tuleb arvestada kohalike elusloodusega ja vältida veelgi rohkemate nende kahjustamist. Samuti sooviksime päikeseenergiasüsteemi rakendada, kui oleks antud piisavad materjalid, sest energiatõhusus on veel üks oluline tegur inimtekkelise mõju vähendamisel meie maailmale. Samuti sooviksime teha koostööd teiste meeskondadega ja ühendada oma ideed, et luua üks lahendus, mis lahendab paljusid valgusreostusega seotud probleeme ja on tõeliselt kõikehõlmav valgustuslahendus.

Väljakutsed ja saavutused -

Astro-Science'i töötoa lõpetamine ilma Adlerisse tulemata oli muutus, mida keegi poleks osanud ennustada. Eriti raske on olnud Zoomi kaudu inseneriprojektiga koostööd teha, sest me ei näe, mida iga inimene oma kodus teeb, seega on raske tõrkeotsingut ja nende tekkimist lahendada. Siiski kasutasime teatud mehhanisme, et tagada oma plaaniga kursis püsimine ja kõik on alati teadlikud sellest, mida iga inimene teeb. Üks tipphetki oli meie projekti jälgimise arvutustabel, kus me kirjeldasime kõiki ülesandeid, nende kirjeldust, olekut, kes neid täidab, ja projekti üldist edenemist. See võimaldas meil tõhusamalt koostööd teha, kuna saime üksteist kontrollida ja vajadusel aidata, ning võimaldas meil arendada suhtlemisoskusi, mis on olulised, eriti järgmistel kuudel.

Tänusõnad -

Suur hüüd meie hämmastavale juhendajale Jesus Garciale, kes õpetas meile kõiki erinevaid komponente kasutama ja andis meile võimaluse selles programmis osaleda, isegi kaugel. Lisaks suur tänu Geza Gyukile, Chris Breskyle ja Ken Walczakile kogu teie abi eest. Teie arusaam on tõepoolest täiendanud meie oskusi väljaspool meie projektide ulatust ja me kanname õpitud õppetunde ka tulevikus endaga kaasas. Samuti tahame avaldada siirast tänu Kelly Bordenile ja kõigile Adleri planetaariumis viibijatele selle programmi korraldamise eest aastast aastasse ja lubades kirglikel teismelistel, nagu me oleme, tegeleda STEM -i ja astronoomiaga meie oma kodulinnas. Ja lõpuks, kuid mitte vähem tähtis, tänan kõiki meie ASW eakaaslasi, et nad on nii lõbusad, suhtlemisaldis ja toetav rühm. Need viimased 3 nädalat üksteist tundma õppides ja sõpradeks saades on olnud erinevalt kõigest, mida oleksime osanud ette kujutada, ja see oli kogemus, mis kestab kogu elu.

ZIP -fail -

Klõpsake SIIN, et pääseda juurde kõikidele materjalidele, mida vajate kodus illuMOONationi mudeli tegemiseks!