Ağıllı Şamandıra [Xülasə]: 8 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Hamımız dəniz sahilini sevirik. Bir kollektiv olaraq, tətil üçün, su idmanından zövq almaq və ya dolanışığımızı təmin etmək üçün bura axın edirik. Ancaq sahil dalğaların mərhəmətində olan dinamik bir sahədir. Yüksələn dəniz səviyyələri çimərliklərdə və qasırğalar kimi güclü ekstremal hadisələrdə onları tamamilə məhv edir. Onları necə xilas edəcəyimizi başa düşmək üçün, dəyişikliyə səbəb olan qüvvələri anlamalıyıq.

Araşdırma bahalıdır, amma ucuz, təsirli vasitələr yarada bilsəydiniz, daha çox məlumat yarada bilərdiniz - nəticədə anlayışı yaxşılaşdırırsınız. Smart Şamandıra layihəmizin arxasındakı düşüncə bu idi. Bu xülasədə, sizə layihəmizin qısa bir müddətini təqdim edirik və onu dizayn, dizayn və məlumat təqdimatına bölürük. Oh şamandıra, bunu bəyənəcəksən..!

Təchizat

Tam Smart Şamandıra qurmaq üçün çox şeyə ehtiyacınız var. Müvafiq dərslikdə tikintinin hər bir mərhələsi üçün tələb olunan xüsusi materialların parçalanması olacaq, ancaq tam siyahı budur:

• Arduino Nano - Amazon
• Raspberry Pi Zero - Amazon
• Batareya (18650) - Amazon
• Günəş panelləri - Amazon
• Bloklama Diodları - Amazon
• Şarj nəzarətçisi - Amazon
• Buck booster - Amazon
• GPS modulu - Amazon
• GY -86 (akselerometr, giroskop, barometr, kompas) - Amazon
• Su istiliyi sensoru - Amazon
• Güc monitoru modulu - Amazon
• Real vaxt saatı modulu - Amazon
• Radio modulları - Amazon
• i^2c multiplexer modulu - Amazon
• 3D printer - Amazon
• PETG filamenti - Amazon
• Epoksi - Amazon
• Astar sprey boyası - Amazon
• İp - Amazon
• Üzər - Amazon
• Yapışqan - Amazon

İstifadə olunan bütün kodu https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy ünvanında tapa bilərsiniz.

Addım 1: Nə edir?

Smart Şamandıranın üzərindəki sensorlar ölçməyə imkan verir: dalğanın hündürlüyü, dalğa dövrü, dalğanın gücü, suyun temperaturu, hava istiliyi, hava təzyiqi, gərginlik, cari istifadə və GPS yeri.

İdeal bir dünyada dalğa istiqamətini də ölçərdi. Şamandıranın ölçmələrinə əsaslanaraq dalğa istiqamətini hesablamağımızı təmin edəcək bir həll tapmağa çox yaxın idik. Ancaq olduqca mürəkkəb olduğu ortaya çıxdı və əslində tədqiqat cəmiyyətində böyük bir problemdir. Orada bizə kömək edə biləcək və dalğa istiqaməti ölçmələrinin təsirli bir yolunu təklif edən kimsə varsa, bizə bildirin - necə işə sala biləcəyimizi anlamaq istərdik! Şamandıranın topladığı bütün məlumatlar radio vasitəsi ilə Raspberry Pi olan baza stansiyasına göndərilir. Vue JS istifadə edərək onları göstərmək üçün bir tablosu hazırladıq.

Addım 2: Qurmaq - Şamandıra Qutusu

Bu şamandıra, indiyə qədər çap etdiyimiz ən çətin şey idi. Dənizdə, elementlərə və çoxlu günəşə məruz qalacağı zaman nəzərə alınacaq çox şey var idi. Bu barədə daha sonra Smart Buoy seriyasında danışacağıq.

Qısaca: iki yarıya yaxın olan boş bir kürə çap etdik. Üst hissədə günəş panelləri üçün yuvalar və radio antenasının keçməsi üçün bir çuxur var. Alt yarısında bir temperatur sensoru keçmək üçün bir çuxur və ipin bağlanması üçün bir qolu var.

Şamandıranı PETG filamentindən istifadə edərək çap etdikdən sonra onu zımparaladıq, bir az doldurucu astarla boyadıq və sonra bir neçə qat epoksi qoyduq.

Qabığın hazırlanması başa çatdıqdan sonra bütün elektronikləri içəriyə qoyduq və sonra yapışqan tabancasından istifadə edərək suyun temperatur sensoru, radio antenaları və günəş panellərini möhürlədik. Nəhayət, iki yarıya da StixAll yapışqan/yapışqan (super təyyarə yapışqanı) ilə bağladıq.

Və sonra suya davamlı olduğunu ümid etdik …

Addım 3: Build - Buoy Electronics

Şamandıranın göyərtəsində çoxlu sensorlar var və bunları müvafiq dərslikdə ətraflı izah edirik. Bu bir xülasə olduğu üçün bu məlumatlı, lakin qısa saxlamağa çalışacağıq!

Şamandıra, dörd 5V günəş paneli ilə doldurulan 18650 batareya ilə təchiz edilmişdir. Ancaq yalnız real vaxt saatı daim işləyir. Buoy, gücün sistemin qalan hissəsinə girməsinə imkan verən bir tranzistoru idarə etmək üçün real vaxt saatının çıxış pinindən istifadə edir. Sistem açıldıqda, güc monitoru modulundan bir gərginlik dəyəri də daxil olmaqla sensorlar tərəfindən ölçülər alaraq başlayır. Güc monitoru modulu tərəfindən verilən dəyər, sistemin növbəti oxunuşları almadan əvvəl nə qədər yatacağını təyin edir. Bu zaman həyəcan siqnalı verilir, sonra sistem özünü söndürür!

Sistemin özü bir çox sensorlar və bir Arduino ilə əlaqəli bir radio moduldur. GY-86 modulu, RealTimeClock (RTC), Power Monitor modulu və I2C multiplexer, Arduino ilə I2C istifadə edərək əlaqə qurur. I2C multiplekserinə ehtiyacımız var, çünki GY-86 və istifadə etdiyimiz RTC modulu eyni ünvana malikdir. Multiplexer modulu, bir az həddindən artıq olsa da, heç bir əlavə çətinlik olmadan ünsiyyət qurmağa imkan verir.

Radio modulu SPI vasitəsilə əlaqə qurur.

Əvvəlcə bir SD kart modulumuz da var idi, amma SD kitabxanasının böyüklüyünə görə o qədər baş ağrısına səbəb oldu ki, onu silmək qərarına gəldik.

Kodu nəzərdən keçirin. Çox güman ki, bəzi suallarınız var - yəqin ki, şübhələr də davam edir - və biz onları eşitməkdən məmnun olarıq. Dərin dərslər kod izahlarını ehtiva edir, buna görə inşallah bir az daha aydınlaşdıracaqlar!

Kod fayllarını məntiqi olaraq ayırmağa və daxil etmək üçün əsas fayldan istifadə etməyə çalışdıq.

Addım 4: Qurmaq - Baza Stansiyası Elektronikası

Əsas stansiya, radio modulu əlavə edilmiş bir Raspberry Pi Zero istifadə edərək hazırlanır. Korpusu https://www.thingiverse.com/thing:1595429 saytından əldə etdik. Sən möhtəşəmsən, çox sağ ol!

Arduino -da işləyən kodu əldə etdikdən sonra, listen_to_radio.py kodunu işlədərək Raspberry Pi -də ölçülər əldə etmək olduqca sadədir.

Addım 5: İdarəetmə Paneli

Bütün xətləri necə düzəltdiyimizi sizə göstərmək bir az Odyssey olardı, çünki olduqca uzun və mürəkkəb bir layihə idi. Hər kəs bunu necə etdiyimizi bilmək istəyirsə, bizə bildirin - T3ch Flicks rezident web geliştiricisi bu mövzuda bir dərslik etməkdən çox məmnun olar!

Bu faylları bir Raspberry Pi üzərinə qoyduqdan sonra, serveri işə salmalı və daxil olan məlumatlarla tablosuna baxmalısınız. İnkişaf səbəbləri üçün və yaxşı, müntəzəm məlumatlarla təmin olunsa, tire necə görünəcəyini, serverə saxta məlumat generatoru əlavə etdik. Daha çox məlumat əldə etdikdə necə göründüyünü görmək istəyirsinizsə bunu işlədin. Bunu sonrakı bir dərsdə də bir qədər ətraflı izah edəcəyik.

(Unutmayın ki, bütün kodu https://github.com/sk-t3ch/smart-buoy ünvanında tapa bilərsiniz)

Addım 6: Versiya 2 ?? - Problemlər

Bu layihə qüsursuz deyil - biz bunu daha çox konseptin prototipi/sübutu kimi düşünməyi sevirik. Prototip əsas səviyyədə işləsə də: üzür, ölçü götürür və ötürə bilir, ikinci versiya üçün öyrəndiyimiz və dəyişdirəcəyimiz çox şey var:

1. Ən böyük problemimiz, şamandıra bağladıqdan sonra onun kodunu dəyişə bilməməyimiz idi. Bu həqiqətən bir az nəzarət idi və rezin möhürlə örtülmüş bir USB portu ilə çox təsirli bir şəkildə həll edilə bilər. Bununla birlikdə, 3D çaplı su yalıtım prosesinə başqa bir mürəkkəblik qatını əlavə edərdi!
2. İstifadə etdiyimiz alqoritmlər mükəmməl deyildi. Dalğa xüsusiyyətlərini təyin etmək üsullarımız olduqca kobud idi və bir çox vaxtımızı maqnitometr, akselerometr və giroskopdakı sensor məlumatlarını birləşdirmək üçün riyaziyyatı oxumağa sərf etdik. Orada kimsə bunu başa düşsə və kömək etmək istəsə, bu ölçüləri daha dəqiq edə biləcəyimizi düşünürük.
3. Bəzi sensorlar bir az qəribə hərəkət etdi. Su istiliyi sensoru xüsusilə təhlükəli olduğu üçün fərqlənirdi - bəzən real temperaturdan təxminən 10 dərəcə kənarda idi. Bunun səbəbi sadəcə pis bir sensor olması və ya bir şeyin istiləşməsi ola bilərdi …

Addım 7: Versiya 2 ?? - Təkmilləşdirmələr

Arduino yaxşı idi, amma əvvəl qeyd edildiyi kimi yaddaş problemləri səbəbindən SD kart modulunu (radio mesajları göndərə bilmədikdə məlumatların ehtiyat nüsxəsi olmalı idi) silmək məcburiyyətində qaldıq. Arduino Mega və ya Teensy kimi daha güclü bir mikro nəzarətçiyə dəyişə bilərik və ya başqa bir Raspberry Pi sıfırdan istifadə edə bilərik. Ancaq bu, xərc və enerji istehlakını artırardı.

İstifadə etdiyimiz radio modulunun birbaşa görmə xətti ilə məhdud bir neçə kilometr məsafəsi var. Adanın ətrafına bir çox şamandıra qoya bildiyimiz hipotetik bir dünyada, belə bir mesh şəbəkəsi qura bilərdik. Lora, grsm daxil olmaqla uzun məsafəli məlumat ötürülməsi üçün bir çox imkanlar var. Bunlardan birini istifadə edə bilsəydik, bəlkə də adanın ətrafında bir mesh şəbəkəsi mümkün olardı!

Addım 8: Araşdırma üçün Smart Şamandıramızı istifadə edin

Karib dənizinin cənubundakı kiçik bir ada olan Grenadada Şamandıra qurduq və işə saldıq. Orada olduğumuz müddətdə, Grenadiya hökuməti ilə söhbət etdik və o, yaratdığımız kimi bir Smart Şamandıranın okean xüsusiyyətlərinin kəmiyyət ölçmələrini təmin etməkdə faydalı olacağını söylədi. Avtomatik ölçmələr insan səylərini və insan səhvlərini kəsər və dəyişən sahilləri anlamaq üçün faydalı bir kontekst təmin edər. Hökumət, külək ölçmələrinin də məqsədləri üçün faydalı bir xüsusiyyət olacağını təklif etdi. Bunu necə idarə edəcəyimiz barədə heç bir fikrimiz yoxdur, buna görə də kiminsə fikirləri varsa …

Mühüm bir xəbərdarlıq, sahil araşdırmaları üçün, xüsusən də texnologiyanı əhatə edən, həqiqətən həyəcan verici bir vaxt olmasına baxmayaraq, tam olaraq qəbul edilməsinə qədər uzun bir yolun olmasıdır.

Smart Buoy seriyası xülasə blog yazısını oxuduğunuz üçün təşəkkür edirik. Hələ etməmisinizsə, zəhmət olmasa YouTube -da xülasə videomuza baxın.

Poçt siyahımıza daxil olun!

1 -ci hissə: Dalğa və İstilik Ölçməsinin aparılması

2 -ci hissə: GPS NRF24 Radio və SD Kart

3 -cü hissə: Şamandıra Güc Planlaması

4 -cü hissə: Şamandıranın yerləşdirilməsi