Nutikas poi [kokkuvõte]: 8 sammu (piltidega)

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

Me kõik armastame mereäärt. Kollektiivina koguneme sinna puhkama, veesporti nautima või elatist teenima. Kuid rannik on dünaamiline piirkond, mis on lainete meelevallas. Tõusv merepind näksib randu ja võimsad ekstreemsündmused, nagu orkaanid, hävitavad need täielikult. Et mõista, kuidas neid päästa, peame mõistma nende muutusi ajendavaid jõude.

Uuringud on kallid, kuid kui saaksite luua odavaid ja tõhusaid vahendeid, oleksite võimelised koguma rohkem andmeid - parandades lõpuks arusaamist. See oli meie Smart Buoy projekti mõte. Selles kokkuvõttes anname teile kiire ülevaate meie projektist ja jagame selle disaini, margi ja andmete esitluse järgi. Oh poi, sulle meeldib see..!

Tarvikud

Nutika poi täielikuks ehitamiseks vajate PALJU asju. Meil on vastavas õpetuses koostamise etapi jaoks vajalike konkreetsete materjalide jaotus, kuid siin on täielik nimekiri:

• Arduino Nano - Amazon
• Raspberry Pi Zero - Amazon
• Aku (18650) - Amazon
• Päikesepaneelid - Amazon
• Blokeerivad dioodid - Amazon
• Laadimiskontroller - Amazon
• Bucki võimendaja - Amazon
• GPS -moodul - Amazon
• GY -86 (kiirendusmõõtur, güroskoop, baromeeter, kompass) - Amazon
• Vee temperatuuriandur - Amazon
• Võimsusmonitori moodul - Amazon
• Reaalajas kella moodul - Amazon
• Raadiomoodulid - Amazon
• i^2c multipleksermoodul - Amazon
• 3D -printer - Amazon
• PETG hõõgniit - Amazon
• Epoksü - Amazon
• Primer pihustusvärv - Amazon
• Köis - Amazon
• Ujukid - Amazon
• Liim - Amazon

Kogu kasutatud koodi leiate aadressilt

Samm: mida see teeb?

Smart Buoy pardal olevad andurid võimaldavad mõõta: lainekõrgust, laineperioodi, lainevõimsust, veetemperatuuri, õhutemperatuuri, õhurõhku, pinget, voolu kasutamist ja GPS -i asukohta.

Ideaalses maailmas oleks see mõõtnud ka laine suunda. Poi tehtud mõõtmiste põhjal olime üsna lähedal lahenduse leidmisele, mis võimaldaks meil laine suunda arvutada. Kuid see osutus üsna keeruliseks ja see on tõsine probleem tegelikus teadlaskonnas. Kui leidub keegi, kes saaks meid aidata ja soovitada tõhusat viisi laine suuna mõõtmiseks, andke meile sellest teada - me tahaksime mõista, kuidas saaksime selle tööle panna! Kõik andmed, mida poi kogub, saadetakse raadio kaudu tugijaama, mis on Raspberry Pi. Tegime nende kuvamiseks Vue JS abil armatuurlaua.

2. samm: ehitamine - poi korpus

See poi oli ilmselt kõige raskem asi, mida oleme siiani printinud. Arvesse tuli võtta nii palju asju, kui see oli meres, elementide ja palju päikese käes. Sellest räägime lähemalt hiljem Smart Buoy sarjas.

Lühidalt: printisime peaaegu õõnsa kera kaheks pooleks. Ülemisel poolel on pilud päikesepaneelide jaoks ja auk raadioantenni läbimiseks. Alumisel poolel on auk temperatuurianduri läbimiseks ja käepide köie kinnitamiseks.

Pärast poi trükkimist PETG hõõgniidiga lihvisime selle, pihustasime selle mõne kruntvärviga ja panime seejärel paar kihti epoksüüd.

Kui kesta ettevalmistamine oli lõpule jõudnud, panime kogu elektroonika sisse ja sulgesime liimipüstoli abil veetemperatuuri anduri, raadioantenni ja päikesepaneelid. Lõpuks tihendasime kaks poolt StixAll liimi/liimiga (superlennuki liim).

Ja siis lootsime, et see on veekindel …

3. samm: ehitamine - poi elektroonika

Poi pardal on palju andureid ja me käsitleme neid üksikasjalikult vastavas õpetuses. Kuna see on kokkuvõte, püüame hoida seda informatiivset, kuid lühikest!

Poi toiteallikaks on 18650 aku, mida laetakse nelja 5 V päikesepaneeliga. Kuid ainult reaalajas kell töötab pidevalt. Poi kasutab reaalajas kella väljundnõela, et juhtida transistorit, mis võimaldab toite ülejäänud süsteemi siseneda. Kui süsteem on sisse lülitatud, alustab see anduritelt mõõtmiste saamist, sealhulgas pinge väärtust võimsusmonitori moodulist. Võimsusmonitori mooduli antud väärtus määrab, kui kaua süsteem magab enne järgmise näidu võtmist. Selleks ajaks on seatud äratus, seejärel lülitub süsteem ise välja!

Süsteem ise on palju andureid ja Arduinoga ühendatud raadiomoodul. Moodul GY-86, RealTimeClock (RTC), Power Monitor moodul ja I2C multiplekser suhtlevad Arduinoga I2C abil. Meil oli vaja I2C multiplekserit, kuna GY-86 ja RTC moodul, mida kasutasime, on sama aadressiga. Multipleksermoodul võimaldab teil ilma probleemideta suhelda, ehkki see võib olla natuke üleliigne.

Raadiomoodul suhtleb SPI kaudu.

Algselt oli meil ka SD -kaardi moodul, kuid see tekitas SD -raamatukogu suuruse tõttu nii palju peavalu, et otsustasime selle maha võtta.

Heitke pilk koodile. Tõenäoliselt on teil küsimusi - tõenäoliselt ka kahtlusi - ja me kuulame neid hea meelega. Põhjalikud õpetused sisaldavad koodi selgitusi, nii et loodetavasti teevad need selle natuke selgemaks!

Proovisime koodifailid loogiliselt eraldada ja nende lisamiseks kasutada põhifaili, mis tundus päris hästi toimivat.

4. samm: ehitage - tugijaama elektroonika

Tugijaam on valmistatud Raspberry Pi Zero abil, millele on lisatud raadiomoodul. Korpuse saime aadressilt https://www.thingiverse.com/thing:1595429. Tubli oled, suur tänu!

Kui olete Arduinos koodi käivitanud, on Raspberry Pi -ga mõõtmiste saamine üsna lihtne, käivitades koodi listen_to_radio.py.

Samm: armatuurlaud

Et näidata teile, kuidas me kogu kriipsu tegime, oleks natuke Odüsseia, sest see oli päris pikk ja keeruline projekt. Kui keegi soovib teada, kuidas me seda tegime, andke meile sellest teada - T3ch Flicksi resideeriv veebiarendaja teeks selle üle hea meelega õpetuse!

Kui olete need failid Raspberry Pi -le pannud, peaksite saama serverit käitada ja näha andmete sisestamist juhtpaneelilt. Arendamise huvides ja selleks, et näha, kuidas kriips näeks välja, kui seda pakuksid head, tavalised andmed, lisasime serverisse võltsandmete generaatori. Käivitage see, kui soovite näha, kuidas see välja näeb, kui teil on rohkem andmeid. Samuti selgitame seda üksikasjalikumalt hilisemas õpetuses.

(Pidage meeles, et kogu koodi leiate aadressilt

6. samm: versioon 2 ?? - Probleemid

See projekt pole absoluutselt täiuslik - meile meeldib seda rohkem mõelda kui prototüüpi/kontseptsiooni tõestust. Kuigi prototüüp töötab põhilisel tasemel: see hõljub, teeb mõõtmisi ja suudab neid edastada, oleme palju õppinud ja muudaksime teise versiooni puhul:

1. Meie suurim probleem oli see, et me ei suutnud poi koodi pärast selle liimimist muuta. See oli tõesti natuke möödalaskmine ja seda sai väga tõhusalt lahendada kummitihendiga kaetud USB -pordi abil. See oleks aga 3D -prinditud hüdroisolatsiooniprotsessile lisanud hoopis teise keerukuse!
2. Meie kasutatavad algoritmid polnud kaugeltki täiuslikud. Meie meetodid laineomaduste määramiseks olid üsna toored ja lõpuks kulutasime palju aega matemaatika lugemisele magnetomeetri, kiirendusmõõturi ja güroskoobi andurite andmete ühendamiseks. Kui keegi seal aru saab ja on valmis aitama, arvame, et saaksime need mõõtmised palju täpsemaks muuta.
3. Mõned andurid toimisid natuke imelikult. Veetemperatuuri andur paistis silma eriti varjatuna - kohati peaaegu 10 kraadi tegelikust temperatuurist väljas. Selle põhjuseks võis olla lihtsalt halb andur või miski kuumutas seda…

7. samm: versioon 2 ?? - Parandused

Arduino oli hea, kuid nagu varem mainitud, pidime mäluprobleemide tõttu SD -kaardimooduli (mis pidi olema andmete varukoopia, kui raadiosõnumeid ei õnnestunud saata) lammutada. Võiksime selle muuta võimsamaks mikrokontrolleriks, näiteks Arduino Mega või Teensy, või lihtsalt kasutada mõnda muud Raspberry Pi nulli. See oleks aga suurendanud kulusid ja energiatarbimist.

Raadio moodul, mida kasutasime, on piiratud vahemaaga, paar kilomeetrit otsese vaateväljaga. Kuid hüpoteetilises maailmas, kus suutsime (väga) palju poisid ümber saare panna, oleksime võinud moodustada sellise võrgusilma. Andmete, sealhulgas lora, grsm, pikamaa edastamiseks on nii palju võimalusi. Kui me saaksime ühte neist kasutada, oleks võib -olla võimalik võrk ümber saare!

8. samm: meie nutika poi kasutamine uurimiseks

Ehitasime ja käivitasime poi Grenadas, väikesel saarel Kariibi mere lõunaosas. Kui me seal olime, vestlesime Grenadian valitsusega, kes ütles, et meie loodud nutikas poi aitaks ookeani omaduste kvantitatiivseid mõõtmisi. Automatiseeritud mõõtmised vähendaksid inimlikke jõupingutusi ja inimlikke vigu ning pakuksid kasulikku konteksti muutuvate rannikute mõistmiseks. Valitsus soovitas ka, et tuule mõõtmised oleksid nende eesmärkide jaoks kasulikud. Pole aimugi, kuidas me seda haldame, nii et kui kellelgi on ideid…

Oluline hoiatus on see, et kuigi rannikualade uurimiseks, eriti tehnoloogiaga, on see tõesti põnev aeg, on selle täieliku kasutuselevõtmiseni veel pikk tee minna.

Täname, et lugesite Smart Buoy sarja kokkuvõtlikku ajaveebi postitust. Kui te pole seda veel teinud, vaadake meie kokkuvõtlikku videot YouTube'is.

Registreeruge meie postitusloendisse!

Osa 1: Laine- ja temperatuuri mõõtmine

Osa 2: GPS NRF24 raadio ja SD -kaart

Osa 3: Poi võimsuse planeerimine

Osa 4: Poi kasutuselevõtt