CPC Sinif Çirklənmə Denetleyicisi: 10 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Salam, mən Belçikalı bir tələbəyəm və bu mənim bakalavr dərəcəsi üçün ilk böyük layihəmdir! Bu Təlimat, qapalı otaqlar, xüsusən də sinif otaqları üçün hava axını sayğacının necə hazırlanacağından bəhs edir!

Bu layihənin niyə olduğunu düşündüyünüzü eşidirəm? Yaxşı, hər şey orta məktəbə gedəndə başladı. Günortadan sonra yaxşı bir nahar və fasilədən sonra dərslər yenidən başlayır. Ancaq bir problem var, müəllim yemək yeyərkən pəncərəni açmağı unutdu, buna görə də isti, tərli və yuxuya getdiyiniz üçün konsentrasiya ola bilmirsiniz. Bunun səbəbi havada çox miqdarda CO2 olmasıdır.

Layihəm bu problemi həll edəcək və bütün şagirdləri dərslərində daha çox konsentrə edəcək.

Təchizat

1 xRaspberry Pi 4 (55 avro)

Sürücü ilə 1 x stepmotor (5 avro)

2 x 12v 6800 mAh batareya (2x 20 €)

2 x addım modulu (2x € 5)

1 x 16x2 LCD (1.5 €)

Sensorlar: 1x MQ8, 1x MQ4, 1x MQ7, 1x MQ135, 1x HNT11, 1x TMP36 (1 x 23 €)

IC -lər: 1x MCP3008, 2x 74hc595AG (1x € 2.30, 2x € 0.40)

LED'ler: 2x yaşıl, 2x qırmızı, 3x sarı

Batareyalar üçün bağlayıcı (2 x 0,35 avro)

40 f-to-f birləşdirici kabel (1.80 €)

40 f-to-m bağlayıcı kabel (1.80 €)

20 m-dən m-ə qədər bağlayıcı kabellər (1.80 €)

Lehim üçün 2 x PCB (2x 0,70 €)

Alətlər:

Lehimləmə dəmiri (üstünlük 60 Vt)

Lehimləmək üçün qalay

Alüminium təbəqə 50x20

Korpus (köhnə bir mini kompüter qutusundan istifadə etdim)

Bu asanlıqla bəzi MDF və ya öz fikirləriniz ola bilər.

Addım 1: RPi qurmaq

Beləliklə, ürəyimiz beynimiz və ruhumuz bu məhsuldur. Yaxşı təhdid edin, çünki bu və ya digər şəkildə sizə zərər verə bilər. RPi 4B 4gb istifadə edirəm, digər modellər yaxşı işləməlidir. Köhnə modellərdə bir az geriləmə gözləmək olar.

Əməliyyat sistemini məktəbimizdən phpMyAdmin kimi əvvəlcədən quraşdırılmış bir proqramla əldə etdik.

Əvvəlcə Raspberry Pi -yə ssh vasitəsilə qoşula biləcəyinizə əmin olun, buna çox vaxt lazım olacaq.

Buna görə əvvəlcə SPI avtobusunu, GPIO pinlərini işə salmalı və digər avtobusları deaktiv etməliyik.

Bunu raspi-config menyusunda edə bilərsiniz. İnterfeyslərə gedin və ümumiyyətlə GPIO və SPI -ni aktivləşdirin, burada olmağınız lazım deyil, burada olduğunuz müddətdə qabaqcıl bölməyə keçərək yaddaşınızı genişləndirin və sonra genişləndirmə yaddaşına daxil edin.

İndi yenidən başladın. VS Kodunu pi -də istifadə etmək, serverimizi və verilənlər bazamızı işə salmaq üçün bəzi uzantılara ehtiyacımız olacaq.

VS Kod Uzantısı üçün quraşdırma prosesini burada tapa bilərsiniz.

İndi server və verilənlər bazası üçün uzantıları quraşdıracağıq. Terminaldan istifadə edin və bitənə qədər 'python install flask, flask-cors, mysql-python-connector, eventlet' yazın.

İndi layihənin hazırlanması ilə başlaya bilərik.

Addım 2: MCP3008 + TMP36

Beləliklə, 6 sensorumuz var: 4 qaz, 1 rütubət + temperatur və 1 temperatur sensoru. Onları işlə təmin etmək əsl vəzifədir. Bütün sensorlar analoq sensorlardır, buna görə analoq siqnalını rəqəmsal siqnala çevirməliyik. Bunun səbəbi, RPi (Rasberry Pi) yalnız rəqəmsal siqnalları "anlaya" bilir. Ətraflı məlumat üçün bura vurun.

Bu işi başa çatdırmaq üçün bir MCP3008 lazımdır, bu işi əla edəcək!

Yuxarıdan (kiçik baloncuk) sola, aşağıya, digər tərəfə və yuxarıya saymaqla 16 limanı var. Pin1-8, sensorlarımızdan gələn analoq siqnalın girişləridir. Digər tərəfdən 9 -cu pin bir GND -dir, bunun tam dövrənin GND -nə bağlanması lazımdır, əks halda bu işləməyəcəkdir. Pin 10-13 daha diqqətlə bağlanmalıdır, bunlar məlumatları RPi-yə ötürəcək. Pin 14 başqa bir GND və 15 və 16 pinləri VCC -lərdir, bunlar dövrənin müsbət tərəfinə bağlanmalıdır.

Elektrik naqillərinin düzeni budur:

• MCP3008 VDD xarici 3.3V MCP3008 VREF xarici 3.3V
• Xarici GND -yə MCP3008 AGND
• MCP3008 DGND -dən xariciGND -ə
• MCP3008 CLK - Raspberry Pi pin 18
• MCP3008 Raspberry Pi pin 23 -ə DOUT
• MCP3008 DIN -dən Raspberry Pi pin 24 -ə qədər
• MCP3008 CS/SHDN, Raspberry Pi pin 25 -ə qədər

GND -ni RPI -dən xarici GND -yə bağlamaq üçün yaxşı vaxtdır. Bu, RPi -dən elctricity axını edəcək.

Bunu necə düzgün bir şəkildə bağlayacağınızı izah edirik.

Doğru şəkildə bağladığınızdan əmin olun, əks halda hər şeyi qısalda bilərsiniz!

İlk kod parçası burada yerləşdirilir.

Kodumu layihə githubumdan modellər altında kopyalaya bilərsiniz. Analog_Digital.

Səhifənin altında işləməsi üçün mənbə kodu tapa bilərsiniz.

Ancaq ilk sensorumuza ehtiyacımız var, buna görə test edə bilərik.

Sensor işləyirsə, onu sınamalıyıq. TMP36 -nın müsbət tərəfinə 3.3V və ya 5V güc təchizatı bağlayın. GND -yə də bağlamağı unutmayın, bu bəlkə də axmaq bir şeydir, amma inanın. Bu reallıqdır;). Sensorun orta pim olduğunu multimetrinizlə sınaya bilərsiniz. Bu sadə tənlik ilə temperaturu ° C -də yoxlaya bilərsiniz. ((milivolts*giriş gərginliyi) -500)/10 və voila donne! Sağol! Yaxşı, hahah, bizə MCP3008 lazımdır. TMP36 -nın analog pinini MCP3008 -in ilk giriş pininə qoşun. Bu pin 0 -dır.

Bu MCP sinfi üçün altdakı nümunə kodundan istifadə edə bilərsiniz. Və ya İnternetdə tapa biləcəyiniz bir şey bu işi yaxşı edəcək.

Addım 3: Verilənlər bazası

Beləliklə, indi ilk sensorumuzda oxuya biləcəyimiz üçün onu bir verilənlər bazasına daxil etməliyik. Bu beynimizin yaddaşıdır. Bu verilənlər bazasını gələcək dəyişikliklər üçün genişləndirilə bilən və asanlıqla dəyişdirilə bilən dizayn etdim.

Beləliklə, əvvəlcə giriş olaraq nə əldə edəcəyimizi düşünməliyik və müəyyən obyektlərin vəziyyəti kimi xüsusi şeyləri qeyd etməliyiksə.

Cavabım belə olacaq: 6 sensordan gələn məlumatlar, buna görə də sensor masası hazırlamalıyıq, bu sensorlar ilə dəyərlər edəcəyik. Dəyərlə nə əlaqələndirilir? Mənim üçün bu, pəncərənin vəziyyətidir, açıqdır və ya bağlıdırsa, sensor dəyəri ölçərkən. Ancaq yer də dəyərim üçün bir amildir, buna görə əlavə edəcəyik. Bir dəyər üçün vaxt və tarix də vacibdir, buna görə əlavə edəcəyəm.

Gələcək genişləndirmə üçün bir istifadəçi cədvəli əlavə etdim.

Beləliklə, cədvəllər haqqında fikrim nədir: masa dəyərləri, masa ünvanı (otağa bağlı), masa otağı (dəyərlə əlaqəli), masa pəncərəsi (dəyərlə əlaqəli), masa sensoru (dəyərlə əlaqəli) və vəhşi təbiət istifadəçilər.

Cədvəlləri bir -birinə bağlamağa gəlincə. Hər bir dəyərə bir sensora, bir pəncərəyə, sensora bir dəyərə, bir idə ehtiyacımız var, buna görə də dəyəri bənzərsiz edə bilərik, dəyərin nə vaxt hazırlandığı üçün zaman damgası və son olaraq istəyə bağlı ola biləcək bir otağa ehtiyacımız yoxdur. əlavə etdi.

Beləliklə, indi necə görünür. Layihəmin qalan hissəsində istifadə etdiyim budur.

Addım 4: HNT11, Real Boys üçün

Hər hansı bir kitabxanadan istifadə etməyimizə icazə verilmədiyi üçün. Hər şeyi özümüz proqramlaşdırmalıyıq.

HNT11 tək telli bir sistemdir, buna görə hər hansı digər elektron cihaz kimi bir GND və VCC-yə sahib olduğunuz deməkdir, ancaq 3 pin giriş və çıxış pinidir. Qəribədir, amma çox şey öyrəndim.

VCC -ni xarici 3.3V -ə və GND -ni xarici GND -yə qoşun.

DHT11 məlumat cədvəlində bu sensorlardan istifadə etmək üçün hər şey var.

Yüksək bitin aşağı və yüksək bitdən ibarət olduğunu təyin edə bilərik. Ancaq yüksək hissənin müddəti biti real olaraq təyin edir. Yüksək hissəsi 100µs -dən (normal olaraq 127µs) daha uzun yayılırsa, bit yüksəkdir. Bit 100μs -dən daha qısadır (normal olaraq 78µs ətrafında), bit aşağıdır.

HNT11 işə salındıqda siqnal verməyə başlayacaq. Bu həmişə 41 bitdir. Bir başlanğıc biti ilə başlayır, bunun heç bir mənası yoxdur, buna görə də bunu atlaya bilərik. İlk 16 bit/ 2 bayt, rütubətin tam sayı və üzən hissəsidir. Son 2 bayt üçün eynidir, amma indi temperatur üçün.

Buna görə yalnız hər bitin müddətini hesablamalıyıq və sonra işimiz bitdi.

DHT11 altındakı mənbə kodunda bu problemi həll etmək üsulumu tapa bilərsiniz.

Addım 5: Qaz Sensorları (Yalnız əfsanələr)

Layihənin əvvəlində düşündüm ki, bir çox sensordan istifadə etmək əla bir fikirdir. Hərəkət etmədən və yerli olaraq satın almadan əvvəl düşünün, bu sizi çox yuxu saatlarından xilas edəcək! Çünki daha erkən başlaya bilərsiniz və bunun üçün daha həvəslə gedəcəksiniz.

Beləliklə, 4 qaz sensoru var. MQ135, MQ8, MQ4 və MQ7 bütün bu sensorlar ən yaxşı ölçdükləri xüsusi qazlara malikdir. Ancaq bunların hamısı konfiqurasiyasında fərqlidir.

Beləliklə, əvvəlcə məlumat cədvəlini istifadə etdim, bu məni daha da xoşbəxt etmədi. Sonra kod nümunələrini axtardım. Adafruitdən bir kitabxana tapdım. Mümkün qədər çox təkrar etməyə çalışdım. Dörd sensordan biri ilə işləyib.

Bir müddət istirahət etməsinə icazə verdim və geri qayıtdım.

Bir sensor üçün işləməsi üçün nə etdim:

- Ölçmək istədiyim qazın nöqtələrini qeyd etmək üçün məlumat cədvəlindən istifadə etdim. Beləliklə, 1 ro/rs - 400 ppm, 1,2 - 600 ppm …

- Sonra bütün bu nöqtələri excellə qoydum və əyrinin formulunu çıxartdım. Bunu verilənlər bazamda saxladım.

- Məlumat cədvəlindən normal müqaviməti və təmiz hava müqavimətini də oxudum. Bu dəyərlər verilənlər bazasında da saxlanılır.

Hamısını bir koda tökdüm, bunu MCP3008 sinifindəki son üç funksiya olaraq tapa bilərsiniz. Amma bu hələ bitməyib, təəssüf ki, vaxtım çatmadı.

Addım 6: Shiftregister, 74HC595AG

Beləliklə, bu IC. Xüsusi bir şey edir, bu cihazla eyni çıxış siqnalı üçün daha az GPIO çıxışı istifadə etmək mümkündür. Bunu LCD (Liquid Crystal Display) və ledlərim üçün istifadə etdim. IP ünvanını LCD -də göstərəcəyəm ki, hər kəs sayta girə bilsin.

LEDlər ağıllı şəkildə 2 qırmızı, 3 sarı və 2 yaşıl rəngdədir. Bu, istənilən vaxt otaqdakı havanın keyfiyyətini göstərəcəkdir.

Shiftregister paralel bir çıxış cihazıdır, buna görə bir müddət ərzində fərqli siqnallar çıxarmaq mümkün deyil. Kənardan proqramlaşdırılsa da yerli olaraq dəstəklənməsə bu mümkün olardı.

IC -dən necə istifadə etmək olar? Yaxşı 5 giriş və 9 çıxış var. 8 pin və sonra 9 -cu pin üçün 8 məntiqi çıxış, qalan məlumatları başqa bir keçid qeydiyyatçısına göndərir.

Beləliklə, pin 16 -ı xarici VCC -yə bağlayırıq, sonrakı pin ilk çıxışdır, buna görə ehtiyac duyacağımız LCD üçün.. Pin 14 məlumat xəttidir, burada məlumat göndərəcəyik. 13 -cü pin açarda, aşağı bir siqnal IC -ni bağlamaq üçün onu bağlamaq üçün yüksək bir siqnala ehtiyac duyur. Pin 12, bir az göndərildiyini təyin edə biləcəyimiz pindir, bu pimi aşağıdan aşağıya çəkdiyiniz zaman pin 13 -ün siqnal vəziyyətini oxuyur və 8 bit yaddaşında saxlayır. Pin 11, bu pin yüksək və aşağı olduqda 8 biti öz limanına çıxardıqda oxşardır. Və son pin, pin 10 əsas sıfırlamadır, bu pin yüksək qalmalıdır, əks halda işləməyəcək. Son əlaqə, onu xarici GND -yə bağlamaq üçün lazım olan GND pin 8 -dir.

İndi sancaqları moruq pi -yə necə bağlayacaqsınız. Etdiyim yol, harada olduqlarını bildiyimdən əmin olmaq üçün onları bir -birinə mümkün qədər yaxınlaşdırmaq idi.

Doğru bir çıxış əldə etdikdə. Bunu LED -lərlə bir PCB -yə lehim edə bilərsiniz. və 220 Ohm rezistorlar. IC çıxışını müvafiq ledə lehimləyin. İndi belə bir şeyə sahib olmalısan.

Test kodumu burada Shiftregister altında tapa bilərsiniz. 74HC595N ilə işləyərkən MR -ə ehtiyacınız olmayacaq, buna görə də onu bağlı olmadan tərk edə bilərsiniz.

LCD demək olar ki, eynidir. Dəyişdirmə cihazı ilə birlikdə istifadə etmək olduqca asandır, çünki LCD üçün giriş tam olaraq qeyd qeydinin girişidir.

LCD üçün işləməsi üçün başqa bir kod var, ancaq sadəcə qeyd qeydçisi ilə eynidir. Test kodunu burada LCD altında tapa bilərsiniz.

Addım 7: Öncədən Dəyərli Dərs

Beləliklə, burada gəzəcəyəm, bunu necə etməli olduğunuzun bir bölümü. Bu öyrənilən çox dəyərli bir şeydir.

Ön ucu arxa tərəfə çevirin !!!!

Əksinə etdim. Verilənlər bazası üçün faydasız zənglər etdim, buna çox vaxt sərf edirəm.

Açılış səhifəsində cari temperatur və rütubətə və gözəl bir cədvəldə bütün qaz sensorlarının dəyərlərinə ehtiyacım var idi. RPi -nin ip ünvanını da göstərməliyəm.

Sensorların səhifəsində bir sensorun seçilməsinə və seçim vaxtına ehtiyacım var. Seçim üçün bir gün, sonra da o gündən olan müddət seçdim. Bu mənim işimi çox asanlaşdırdı, çünki daha çox nəzarət edə bilərdim.

Son səhifədə, ayarlar səhifəsində sağlam təhlükəli və ya təhlükəli qaz və temperatur səviyyələri kimi müəyyən dəyərləri idarə etmək mümkündür. Bunun lazım olduğunu hiss edirsinizsə, RPi -ni yenidən başlata bilərsiniz.

Kodlaşdırma hissəsi üzərində işləməyə asanlıqla başlaya bilmək üçün əvvəlcə bir dizayn hazırladım. Tədricən bir anda bir şeyi inkişaf etdirdim. Tapşırıq əvvəlcə mobil idi, buna görə əvvəlcə buna diqqət yetirəcəyəm. Daha sonra daha böyük ekranlara gedəcəyəm.

Səhifələrimi, CSS və JS -ni Github -da tapa bilərsiniz.

Addım 8: Arxa tərəf

Bu hissə cəbhə ilə qarışdırdığım hissədir. Cəbhə üçün bir şey hazırladığımda arxa tərəfdə işləməyə məcbur etdim. Ona görə də sonradan yenidən baxılmasına ehtiyac olmayacaq. Bu əvvəlcə etmədiyim bir şey idi və buna görə 2 həftə vaxt itirmişəm. Axmaq məni! Ancaq xoşbəxtlikdən digər layihələr üçün aldığım bir dərs.

Beləliklə, arxa plan qurarkən istifadə edəcəyiniz bir şey edin. Yenidən istifadə edilə bilən və sərt kodlaşdırılmamış olaraq bunu gələcək sübuta çevirin. DHT11 -in son 50 dəyərinə ehtiyacım olduqda, yoxlanacağam ki, orada dəyərlər var? Bəli, bunları verilənlər bazasına necə yerləşdirə bilərəm. Onları verilənlər bazasından necə çıxara bilərəm. Necə göstərim? Diaqram, qrafik və ya sadəcə düz məlumatlar? Sonra tarixlər, xüsusi sensornames və ya zəng edəcəyim kimi fərqli parametr və xüsusiyyətlərə malik yeni bir marşrut qururam. Demək istəyirəm ki, bütün dəyərləri MQ sensörlərindən çağırıram və ya adında MQ olan bütün sensorları çağırıram. Sonra bəzi səhvlərin işlənməsini qoydum. Zəngdən gələn istək doğru üsul olduqda yalnız davam edə bilər, əks halda gözəl bir səhv alır.

Buradakı mövzular da var, bunlar paralel kodu işə salmağa imkan verən proqram parçalarıdır. Veb sayt zənglərini, dəyər yaratmaq funksiyasını və led+shiftregister -i işlədə bilərsiniz. Bu funksiyalar bir -birindən tamamilə asılıdır.

Ledlər üçün. CO2 üçün aşağı/ sağlam bir dəyər yaratdım. Bu dəyər bir çox hökumət mənbələrindən gəldi. Sinif otaqları üçün sağlam dəyər kubmetr başına 600 ppm CO2 -dən aşağıdır. Sağlam olmayan dəyər 2000 ppm -dən yuxarı olan hər şeydir. Belə ki, LEDlər körpü yaradır. MQ4 sensorunun dəyəri 1400 olarsa, avtomatik olaraq hansı təhlükə səviyyəsində olduğunu hesablayacaq. 2000 - 600 = 1400, beləliklə, ümumi aralıq 1400/7 = 200 -dir. Beləliklə, dəyər 550 -ə çatanda yaşıl bir led göstərir. 750 2 yaşıl led, 950 1 sarı 2 yaşıl led göstərir. Və s.

Dəyər ortadan yuxarı çıxanda pəncərə açılır. Yüksək torka və dəqiqliyə görə bir steppenmotor istifadə etdim. Və dəyər 2000 -dən yuxarı çıxanda kiçik bir həyəcan sönür. Bu, otaqdakı insanları qorxutmaq üçündür.

Yanğın zamanı tüstü qazlarını da aşkar edə bilərik. Bunu da qeyd edir. Müəyyən bir dəyərin üstünə çıxanda həyəcan keçir və LED -in yanıb -sönməsi baş verir.

LCD, əsasən IP ünvanını göstərmək üçün orada sayta girə bilərsiniz.

Githubin app.py -də hər şeyi + kodu tapa bilərsiniz

Addım 9: Davanın hazırlanması

Bütün komponentlərim üçün kiçik bir kompüter qutusu tapdım.

Ölçüsünə görə alüminium təbəqə kəsdim. Və təbəqənin dayanacağı yerdə bir neçə delik açdı. Bu, anakartın deliklərinə uyğundur.

Sonra hər şeyin qutunun içərisinə necə uyğun olacağına baxdım. Hər şeyi hazırladım və hərəkət etməyə başladım.

Necə işləyəcəyindən razı qaldığımda sensorlar, RPi, PCB, powermodules və steppenmotor modulu üçün lazım olan delikləri qeyd etməyə başladım. Deliklər PCB dayanıqlığı üçündür, bu da metal hissələrin alüminium təbəqə ilə təmas etməməsi üçün bir az yer açacaq. Həm də gözəl bir görünüş verir.

Hər bir IC və ya digər cihazdan kabelləri tutdum və bağladım. Bunun səbəbi, kabellərin nə üçün olduğunu görə bildiyim üçün idi. Hər şeyi hər şeyi öz aralarında gözəl bir şəkildə yerləşdirdim və hər şeyi yerində möhkəm tutmaq üçün bəzi qoz -fındıq və vintlər istifadə etdim.

Bütün bunları gücləndirmək üçün 2 batareyadan istifadə etdim. Bunlar çox güc verir, amma bunlar hələ də batareyalardır, buna görə də zamanla tükənəcəklər. Bunları bir cırtdanla bağladım. Velcro istifadə etdim, çünki o zaman batareyaları asanlıqla dəyişdirə və ya qurtara bildim.

Steppenmotor, LCD və LED -lər korpusun üst hissəsindən çıxacaq. Kassanın qapağını diqqətlə üstünə qoydum və delikləri işarələdim və bir qazma ilə qazdım. Beləliklə, hər şeyi asanlıqla görə bilərik.

İş bitdikdən sonra hər şeyi telə bağlamalıyıq, burada tel sxemini tapa bilərsiniz.

Addım 10: Qiymətləndirmə və Nəticə

Yəni bu mənim ilk layihəm idi.

Deyəsən yaxşı görünür.

Çox yeni şeylər öyrəndim, layihə idarəçiliyinin böyük və pis tərəflərini öyrəndim. Həqiqətən dəyərli bir dərs oldu. Gözləyə bilməyəcəyinizə inandım, həqiqətən verməyə davam etməlisiniz. Hər hərəkəti sənədləşdirməlisiniz (demək olar ki, çox hərəkət edir) və bunu yeni etdiyiniz zaman etməlisiniz.

Bir anda 1 şeyə diqqət yetirin. Ekranınızdakı temperaturu istəyirsiniz? Bunu, bu və digərini et. Gözləməyin və ya keçməsinə icazə verməyə çalışmayın. Kömək etməyəcək. Və bu qədər dəyərli vaxtınızı itirəcək.

Həm də 4 həftə çox vaxt görünür. Ancaq daha az həqiqətdir. Bu sadəcə düzgün deyil. Cəmi 4 həftəniz var. İlk 2 həftə o qədər də təzyiq deyil. 3 həftəlik tamamlama və 4 -cü həftə yuxusuz gecə. Bunu belə etməməlisən.

Bəlkə də bir az iddialı idim: super kiçik bir çantam, sensorlar, batareyalar istifadə etmək asan deyil … Çox asanlaşdırın və sonra tədricən daha da çətinləşdirin, yalnız bundan sonra yaxşı bir prototip/ məhsul əldə edəcəksiniz.