Kanalisatsioon: 3 sammu

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

Praegune kanalisatsioonitorustiku puhastamise protsess on pigem reaktiivne kui ennetav. Telefonikõned registreeritakse piirkonnas ummistunud kanalisatsioonitorustiku korral. Pealegi on käsitsi koristajatel raske veapunkti nullida. Nad kasutavad puhastusprotsessi läbiviimiseks kahjustatud piirkonna mitmes kaevus, raisates palju aega. Lisaks põhjustab mürgiste gaaside kõrge kontsentratsioon ärrituvust, peavalu, väsimust, siinusinfektsioone, bronhiiti, kopsupõletikku, isutuskaotust, halba mälu ja pearinglust.

Lahenduseks on kavandada prototüüp, mis on väike seade - pliiatsi vormiteguriga - manustatud kaevu kaane külge. Seadme alumine osa, mis on avatud luugi sees, kui kaas on suletud - koosneb anduritest, mis tuvastavad veetase kanalisatsiooni sees ja gaaside kontsentratsiooni, mis sisaldavad metaani, vingugaasi, süsinikdioksiidi ja lämmastikoksiide. Andmed kogutakse põhijaama, mis suhtleb nende seadmetega, mis on LoRaWANi kaudu igasse kaevu paigaldatud, ja saadab andmed pilveserverisse, kus on jälgimiseks armatuurlaud. Lisaks täidab see lõhe kanalisatsiooni hooldamise ja prügiveo eest vastutavate omavalitsuste vahel. Nende seadmete paigaldamine kogu linnale võimaldab ennetaval lahendusel enne reovee pinnale jõudmist kindlaks teha ja kindlaks teha ummistunud kanalisatsioonitorustiku asukoht.

Tarvikud

1. Ultraheli andur - HC -SR04

2. Gaasiandur - MQ -4

3. LoRa värav - Vaarika pi 3

4. LoRa moodul - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. summeri moodul

7. 500mAh, 3,7V liitiumioonaku

Samm 1:

Esimese prototüübi jaoks kasutasin korpuses tic-taci (kast värskeid rahapajasid). Ultraheli andurite kinnitamine viidi läbi nii, et Tx ja Rx oleksid suunatud kanalisatsioonivoolu poole. Ühendused ultraheli- ja gaasianduriga on väga lihtsad. Andmete lugemiseks tuleb lihtsalt toita üksikuid andureid ja kasutada mis tahes 8 NodeMCU -s saadaolevat digitaalset tihvti. Parema mõistmise huvides olen joonistanud seosed.

2. samm: tutvuge seadmega SEMTECH SX1272

Meie järgmine samm oleks teekide installimine meie NodeMCU -sse.

Semtechi LoRa mooduli raamatukogud leiate sellelt lingilt:

Selle kogu installimiseks toimige järgmiselt.

• Installige see Arduino raamatukoguhalduri abil ("Sketch" -> "Include Library" -> "Manage Libraries …") või
• Laadige githubist alla ZIP -fail, kasutades nuppu "Laadi ZIP alla" ja installige see IDE abil ("Sketch" -> "Include Library" -> "Add. ZIP Library …"
• Kloonige see giti hoidla oma visandiraamatu/raamatukogude kausta.

Selle raamatukogu toimimiseks peaks teie Arduino (või mis tahes Arduino-ühilduv plaat, mida kasutate) olema transiiveriga ühendatud. Täpsed ühendused sõltuvad natuke kasutatavast transiiverplaadist ja Arduino'st, nii et selles jaotises püütakse selgitada, milleks iga ühendus on mõeldud ja millistel juhtudel seda ei nõuta.

Pange tähele, et SX1272 moodul töötab 3,3 V pingel ja tõenäoliselt ei meeldi 5V oma tihvtidele (kuigi andmeleht ei ütle selle kohta midagi ja mu transiiver ei purunenud ilmselgelt pärast seda, kui olin mõne tunni jooksul kogemata 5V I/O -d kasutanud). Ohutuse tagamiseks kasutage kindlasti nihkujat või 3.3 V pingel töötavat Arduino. Semtechi hindamiskeskkonnas on 100 oomi takistid järjestikku koos kõigi andmeliinidega, mis võivad kahjustusi vältida, kuid ma ei looda sellele.

SX127x transiiverid vajavad toitepinget vahemikus 1,8 V kuni 3,9 V. Tüüpiline on 3,3 V toite kasutamine. Mõnel moodulil on üks toitenupp (nagu HopeRF -moodulid, märgistusega 3,3 V), kuid teistel on mitu erinevat toitepistikut erinevate osade jaoks (nt Semtechi hindamiskilp, millel on VDD_RF, VDD_ANA ja VDD_FEM), mida saab omavahel ühendada. Kõik GND tihvtid tuleb ühendada Arduino GND tihvtiga.

Peamine transiiveriga suhtlemise viis on SPI (Serial Peripheral Interface). Selleks kasutatakse nelja tihvti: MOSI, MISO, SCK ja SS. Esimesed kolm peavad olema otseselt ühendatud: seega MOSI MOSI -ga, MISO MISO -ga, SCK SCK -ga. Kui need tihvtid teie Arduino'l asuvad, varieeruge, vaadake näiteks Arduino SPI dokumentatsiooni jaotist "Ühendused". SS (slave select) ühendus on natuke paindlikum. SPI orja poolel (transiiver) tuleb see ühendada tihvtiga (tavaliselt) märgistusega NSS. SPI -masteri (Arduino) poolel saab selle tihvti ühendada mis tahes I/O -pistikuga. Enamikul arduiinodel on ka tihvt sildiga "SS", kuid see on asjakohane ainult siis, kui Arduino töötab SPI orjana, kuid see pole nii. Ükskõik, millise tihvti valite, peate teegile kaardistamise kaudu ütlema raamatukogule, millist tihvti kasutasite (vt allpool).

Transiiveri pardal olevaid DIO (digitaalseid I/O) kontakte saab konfigureerida erinevateks funktsioonideks. LMIC raamatukogu kasutab neid transiiverilt kohese staatusteabe saamiseks. Näiteks kui LoRa edastus algab, konfigureeritakse DIO0 tihvt TxDone väljundiks. Kui edastus on lõpule viidud, teeb transiiver vastuvõtja DIO0 tihvti kõrgeks, mida saab tuvastada LMIC raamatukogu abil. LMIC -raamatukogu vajab ainult juurdepääsu DIO0, DIO1 ja DIO2 -le, ülejäänud DIOx -tihvtid saab lahti ühendada. Arduino poolel saavad nad ühenduse luua mis tahes I/O -pistikuga, kuna praegune rakendus ei kasuta katkestusi ega muid riistvara erifunktsioone (kuigi see võib funktsioonile lisada, vt ka jaotist "Ajastus").

LoRa režiimis kasutatakse DIO tihvte järgmiselt:

• DIO0: TxDone ja RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

FSK -režiimis kasutatakse neid järgmiselt:

• DIO0: PayloadReady ja PacketSent
• DIO2: TimeOut

Mõlemad režiimid vajavad ainult 2 tihvti, kuid tranceiver ei luba neid kaardistada nii, et kõik vajalikud katkestused katkestaksid kaardi samadele 2 tihvtile. Seega, kui kasutatakse nii LoRa kui ka FSK režiime, tuleb kõik kolm tihvti ühendada. Arduino poolel kasutatavad tihvtid tuleks konfigureerida teie visandi tihvtide kaardistamisel (vt allpool). Lähtesta Transiiveril on lähtestusnõel, mida saab kasutada selle selgesõnaliseks lähtestamiseks. LMIC raamatukogu kasutab seda tagamaks, et kiip on käivitamisel järjepidevas olekus. Praktikas võib selle tihvti lahti ühendada, kuna transiiver on sisselülitamisel juba normaalses olekus, kuid selle ühendamine võib mõnel juhul probleeme vältida. Arduino poolel saab kasutada mis tahes I/O tihvti. Kasutatav tihvti number tuleb konfigureerida tihvtide kaardistamisel (vt allpool).

Transiiveril on kaks eraldi antenniühendust: üks RX ja teine TX jaoks. Tüüpiline transiiverplaat sisaldab antennilüliti kiipi, mis võimaldab nende RX- ja TX -ühenduste vahel vahetada ühte antenni. Sellisele antennilülitile saab tüüpiliselt öelda, mis asendis see peaks olema sisendpistiku kaudu, sageli märgistatud RXTX -ga. Lihtsaim viis antennilüliti juhtimiseks on kasutada SX127x transiiveril RXTX tihvti. See tihvt seatakse TX ajal automaatselt kõrgeks ja RX ajal madalaks. Näiteks tundub, et HopeRF -i tahvlitel on see ühendus paigas, nii et need ei paljasta ühtegi RXTX -tihvti ja tihvti saab kaardistada kasutamata. Mõned tahvlid paljastavad küll antenni lüliti tihvti ja mõnikord ka SX127x RXTX tihvti. Näiteks hindamiskomisjon SX1272 kutsub endist FEM_CTX ja teist RXTX. Jällegi on lihtsaim lahendus nende ühendamine hüppajajuhtmega. Teise võimalusena või kui SX127x RXTX tihvt pole saadaval, saab LMIC -i konfigureerida antenni lülitit juhtima. Ühendage antennilüliti juhtnupp (nt FEM_CTX Semtechi hindamisplaadil) mis tahes Arduino külje sisend-/väljundpistikuga ja konfigureerige tihvtikaardil kasutatav tihvt (vt allpool). Siiski ei ole täiesti selge, miks ei tahaks, et transiiver saaks antenni otse juhtida.

3. samm: korpuse 3D -printimine

Kui olin kõik valmis saanud, otsustasin parema väljanägemise huvides mooduli jaoks ümbrise 3D printida.

Kui lõpptoode on käes, oli paigaldamine inimese auku ja juhtpaneelil reaalajas tulemuste saamine lihtne. Reaalajas gaasikontsentratsiooni väärtused koos veetaseme näitamisega võimaldasid ametiasutustel ennetavalt läheneda ja ohutumalt probleemi lahendada.