İHA -lar üçün Ətraf Mühit Sensor Sistemi Əlavəsi: 18 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Bu Təlimatın məqsədi, DJI Phantom 4 pilotsuz təyyarəsi ilə birlikdə Integrated Solutions Technology -nin ətraf mühit sensoru sisteminin necə qurulacağını, quraşdırılmasını və işlədilməsini təsvir etməkdir. Bu sensor paketləri, OSHA və EPA standartları ilə müqayisədə mövcud karbonmonoksit (CO), karbon qazı (CO2) və maye propan qazının (LPG) mövcud risk səviyyələrini müəyyən etmək üçün potensial təhlükəli mühitə nəql etmək üçün drondan istifadə edir. Qeyd etmək vacibdir ki, bu Təlimat kitabçasında radiasiya sensoru da göstərilsə də, qaz sensorlar üçün ayrı bir obyekt kimi fəaliyyət göstərəcək və göstərilən son məhsula yalnız yuxarıda sadalanan qaz sensoru komponentləri daxil olacaqdır.

Addım 1: Lazımi Alətləri, Proqramı və Materialları Toplayın

İstifadə olunan alətlər:

1. Arduino Proqram təminatı (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)
2. Kəlbətinlər
3. Aşındırıcı Bıçaqlı Masa Testere
4. Masa Taşlama

İstifadə olunan materiallar:

1. DJI Phantom 4
2. Arduino Uno
3. Jackery Xarici Batareya 3350 mAh
4. Standart Breadboard
5. Karbonmonoksit sensoru - MQ - 7
6. Maye Propan Qaz Sensoru - MQ - 6
7. Karbon Dioksid CO2 Sensoru - MG - 811
8. AK9750 Si7021 Rütubət və Temperatur Sensoru
9. Cib Geiger Radiasiya Sensoru - Tip 5
10. Bluetooth Modem - BlueSMiRF Gold
11. Yumşaq Polad Askı Kəmərlər
12. SparkFun ixtiraçı dəsti
13. 3M cüt tərəfli montaj lenti

Addım 2: Sensor və Mikrokontrolör Kablolarını yığın

Komponentin düzgün işləməsi üçün lazım olan giriş və çıxış pinlərini təyin etmək üçün məhsul istehsalçısının bütün sensor məlumat cədvəllərinə daxil olun. Qaz və radiasiya paketlərində verilən bütün komponentlər üçün səmərəli bir oriyentasiya qurmaq üçün, hər bir sensora və modula tək bir çörək taxtasına inteqrasiya edilməzdən əvvəl mikrokontrolöre qoşulduqda işlək olmasını təmin etmək üçün ayrıca bağlanmalıdır. Aydınlığı təmin etmək üçün hər bir əsas dövrə və kodun qurulması prosesi aşağıdakı addımlar daxilindədir.

Addım 3: Karbonmonoksit MQ - 7 Sensoru üçün Giriş və Çıxış Pimlərini təyin edin

Yuxarıdakı diaqramda göstərildiyi kimi, CO komponentinin ən sağdakı dəmir yolu üzərində 5V mikrokontrolörün enerji təchizatı ilə əlaqəli üç giriş gərginliyi pimi olmalıdır. Analoq giriş pimi, A0, A1, A2 və s. Etiketli mikrokontrolör pinlərindən hər hansı birinə, topraklama pinləri isə mikrokontrolörün topraklama pinlərinə bağlanacaq. Nəhayət, sol alt sensor pinini yerə bağlamaq üçün 10K ohm rezistor istifadə olunur. Qeyd etmək vacibdir ki, bu pinout bu sistemdə istifadə olunan CO2 və LPG sensorlarına da aiddir.

Addım 4: Sensoru Pinouta uyğun olaraq Mikrokontrolör Giriş və Çıxış Pimlərinə qoşun

Əvvəlki addımlarda müzakirə edildiyi kimi, bir pin mikrokontrolörün analoq giriş pimi olaraq təyin edilmişdir. Yuxarıda göstərilən və növbəti addımda yüklənə bilən əsas kodda, müəyyən edilmiş analog pin A0 pinidir. Bu təyinata uyğun olaraq yuxarı sol pimi mikro nəzarətçinin A0 pininə bağlayın. Daha sonra, ən sol çörək taxtası elektrik rayını ("-" simvolu ilə təyin olunmuş) torpaq pininə və ən sağdakı dəmiryolunu ("+") 5V pinə bağlayaraq ümumi 5V giriş və yerüstü rels qurula bilər. Çörək taxtasını bu şəkildə bağlayaraq, sensor pinləri birbaşa çörək taxtasının relslərinə bağlana bilər ki, bu da mikrokontrolörlə təmiz əlaqə qurmağa imkan verir. Bu quruluş yuxarıdakı əsas dövrə şəkillərində təqdim edilmişdir.

Addım 5: Qaz Sensoru Baza Kodunu Yükləyin

Bağlandıqdan sonra, komponentin bağlandığını yoxlamaq üçün interfeysin sol üst hissəsindəki oxu basaraq SparkFun məhsul səhifəsindən (https://www.sparkfun.com/products/9403; əlavə olunur) əldə edilən Arduino əsas kodunu yükləyin. pinouta uyğun olaraq.

Addım 6: İşləmə qabiliyyətini təmin etmək üçün Serial Monitoru açın

Arayüzün sağ üst tərəfindəki böyüdücü şüşə simvolunu seçərək serial monitoru açın. Bu, yuxarıda göstərilən ayrı bir pəncərə açılacaq, burada sensorun çıxışı, əvvəlcə bir gərginlik oxunuşu göstəriləcək. Məlumat serial monitorda göstərildiyi kimi göstərilmirsə, analogRead funksiyasının bu prosesin əvvəlki mərhələlərində bağlanmış analog pinin düzgün sayına istinad etdiyini yoxlayın.

Addım 7: LPG və Karbon Dioksid Qaz Sensorları üçün 3-6-cı addımları təkrarlayın

Əlavə sensorların işləməsini təmin etmək üçün sancaqlar, sensor naqilləri və kod yükləmə tərifini təkrarlayın.

Addım 8: Tel SparkFun Si7021 Rütubət və Temperatur Sensoru (İsteğe bağlı)

Qaz sensorları üçün göstərilən eyni ümumi proses temperatur və rütubət sensoru üçün də tətbiq ediləcək. Bununla birlikdə, pinout qaz sensorlarından fərqlənir və yuxarıda göstərilir. VCC pin (sensordakı sağdan ikinci) ya 5 və ya 3,3 V mikrokontrolörün enerji mənbəyinə, həm də qaz sensoru naqillərində göründüyü kimi topraklama mili mikrokontrolörün torpağına bağlanacaq. Analoq çıxış pimi əvəzinə, bu sensordakı məlumatların işlənməsi üçün sensordan mikro nəzarətçiyə ötürülməsindən məsul olan SDA və SCL çıxış pinləri var. Bu sensor, məlumat cədvəli dəyərləri ilə müqayisədə qaz sensoru ölçmələrinin düzgünlüyünü yoxlamaq üçün istifadə edilə bilər.

Addım 9: Si7021 Rütubət və İstilik Sensoru SparkFun Əsas Kodunu yükləyin

Kablolama işləri başa çatdıqdan sonra, düzgün dövrə qurulmasını təmin etmək üçün əlavə edilmiş nümunə kodu (https://www.sparkfun.com/products/13763 saytından uyğunlaşdırılmışdır) mikro nəzarətçiyə yüklənməlidir. Qaz sensoru kodunda təsvir edildiyi kimi, seriyalı monitora daxil olaraq komponentin temperatur və rütubət ötürdüyünü yoxlayın. Qeyd etmək vacibdir ki, bu əsas kod iki fərqli SparkFun komponent kitabxanasının istifadəsini əhatə edir. Bu kodun tərtib edilməsi və mikro nəzarətçiyə yüklənməsi üçün istifadəçinin bu kitabxanaları 9 -cu addımda göstərilən üsullarla quraşdırması lazımdır.

Addım 10: Komponent Arduino Kitabxanaları əlavə edin

Arduino kitabxanalarının kodlarda tətbiqi, Addım 8 kodunun yuxarısında göründüyü kimi #include əmrinin istifadəsi ilə müəyyən edilir. Bu kitabxanalar daxil edilmədən kod yığa və ya mikro nəzarətçiyə yükləyə bilməyəcək. Bu kitabxanalara daxil olmaq və quraşdırmaq üçün eskiz sekmesine keçin, Kitabxanaya Daxil et seçin və Kitabxanaları İdarə et seçin. Lazım olan kitabxananın adını yazın (#include əmrindən sonra görünən mətn), istədiyiniz seçimi vurun, bir versiyanı seçin və yüklə düyməsini basın.

Addım 11: Tel Cib Geiger Radiasiya Sensoru - Tip 5

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, bu komponent qaz sensorlarından ayrı olaraq daxil ediləcək. Bu məhsulu qurarkən, proses yenə də eynidir; yuxarıdakı pinoutda göstərildiyi kimi komponent pinlərini müvafiq çıxışlarına bağlayın. VCC pinini mikro nəzarət cihazında yerləşən 5V mənbəyinə və qaz sensoru ilə olduğu kimi topraklama pinini də mikrokontrolörün yerə bağlayın. Sonra, siqnal və səs -küy sancaqlarını müvafiq olaraq 2 və 5 -ci mikro nəzarətçi pinlərinə bağlayın. Bu tapşırığı yerinə yetirdikdən sonra, Github vasitəsilə https://www.sparkfun.com/products/142090) radiation-watch.org saytından uyğunlaşdırılmış əsas kodu yükləyin və bu komponent işə hazırdır.

Addım 12: İnteqrasiya edilmiş Sensor Kablosunu inkişaf etdirin

Hər bir sensorun iş qabiliyyətini təsdiqləmək üçün fərdi olaraq bağladıqdan sonra, yuxarıda təsvir olunan bütün sensorlar yuxarıdakı rəqəmlərdə göstərildiyi kimi çörək taxtasına bağlanması üçün hər bir sensor telini sıxılmış formatda birləşdirməyə başlayın. Lazımi Arduino pinlərini müvafiq komponentlərə düzgün bir şəkildə bağlamaq üçün yuxarıdakı cədvələ istinad edin ki, yükləməzdən əvvəl aşağıdakı kodların dəyişdirilməsinə ehtiyac qalmasın. Qatılaşdırılmış bir formatı dəstəkləmək üçün, bir çörək taxtası elektrik rayını 5V, digərini isə 3.3V olaraq bağlayaraq ümumi bir elektrik və yerüstü ray istifadə edin. Arduino mikrokontrolörünün topraklama pininə bir əlaqə təmin edərkən iki torpaq relsini bir -birinə bağlayın. Tamamlandıqda, lövhədə yığılmış qaz sensoru imkanlarına daxil olmaq üçün əlavə edilmiş kodu yükləyin. Əlavə edilmiş Arduino kodu, qaz sensorlarını, həmçinin temperatur və rütubət sensörünü idarə edəcək və ölçü məlumatlarını serial monitor vasitəsilə milyonda bir hissədə göstərəcək. Ölçülmüş məlumatların təhlükə səviyyəsi təsnifatını da təmin edəcək. Şüalanma sensoru vaxt məhdudiyyətinə (yəni dəqiqədə hesablama) əsaslana bilər, ona görə də bu komponenti qaz sensorlarından ayrı işlətmək məsləhət görülür. Bu fərqi dəstəkləmək üçün mikrokontrolör Bluetooth modulu ilə birləşdirildikdə CO, LPG və CO2 sensorlar müzakirə ediləcək yeganə komponent olacaq. Bununla birlikdə, radiasiya sensoru ilə eyni nəticəni əldə etmək üçün aşağıdakı prosesi izləyə biləcəyinizi qeyd etmək vacibdir.

Addım 13: Telefon və Modul Arasında Bluetooth Bağlantısına Başlayın

İstədiyiniz sensor sistemi yığıldıqdan, kodlandıqdan və qatılaşdırıldıqdan sonra, növbəti addım bir istifadəçi cihazını sistemə simsiz olaraq bağlamaqdır. Bu, təhlükəli ərazidən uzaqlaşdırılmış məsafədə istifadəçiyə canlı sensor oxunuşlarının göndərilməsinə imkan verəcək. Sensor sistemi ilə istifadəçi cihazının əlaqəsi Arduino BlueSMiRF Bluetooth modulu ilə asanlaşdırılacaq. Bu modul Google Play mağazasından yüklənə bilən "Arduino Bluetooth Data" mobil tətbiqinə qoşulacaq. Bu interfeys, qaz sensorlarından, insan varlığından və ya radiasiya sensörlərindən əldə edilən oxunuşları birbaşa göstərəcək və 350 futa qədər əlçatan olacaq və istifadəçini sensor oxunuşundakı dəyişikliklər barədə xəbərdar edəcək, eyni zamanda təhlükəli səviyyələri qiymətləndirməyə imkan verir. OSHA və EPA qaydalarına uyğun olaraq ekoloji təhlükələr aşkar edilir.

Sensorlarda göstərildiyi kimi, komponentin quraşdırılmasını başlatmaq və iş qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün komponent ayrı -ayrılıqda bağlanmalıdır. Yuxarıdakı şəkildə göstərilən komponent diaqramından istifadə edərək, komponent 5V güc girişi və topraklama pimi ilə, TX və RX komponent sancaqları isə istifadəçi tərəfindən müəyyən edilmiş iki rəqəmsal sancağa bağlanacaq. Şəkildə göstərildiyi kimi, TX pin ikinci rəqəmsal pinə təyin edildi və RX üçüncü olaraq təyin edildi. Bu tapşırığı tamamladıqdan sonra, komponentlərin quraşdırılmasına başlamaq üçün aşağıda göstərilən nümunə kodu işlədin. Bu nöqtədə komponentin LED -i yavaş -yavaş qırmızı rənglə yanıb -sönməlidir. Seriyalı monitora daxil olun və açılan qutularda "Satır sonu yoxdur" və "9600 baud" oxumaq üçün pəncərənin altındakı seçimləri dəyişin. Sonra əmr qutusuna "$$$" yazın və "Göndər" düyməsini basın. Bu, komponentdə "Əmr əmri" ni işə salacaq və LED -in qırmızı rəngdə sürətlə yanıb sönməsinə səbəb olacaq. Bundan əlavə, komponent serial monitora "CMD" mesajı göndərəcək.

Quraşdırmaya davam etməzdən əvvəl "Newline" və "9600 baud" oxumaq üçün seriyalı monitor açılan parametrlərini yenidən dəyişdirin. Zavod adı da daxil olmaqla komponent parametrlərini göstərmək üçün serial monitoruna "D" və "E" əmrləri göndərin. Cib telefonunuzla cütləşmək üçün Bluetooth parametrlərini açın, Bluetooth modulunun adını seçin (verilən nümunə üçün ECEbluesmirf). Bu seçimdən sonra Bluetooth effektiv cihazları taramaq üçün "Mən" əmri göndərin. Birinci nömrə, "C, Birinci Nömrə" göndərərək iki cihazı sinxronizasiya etmək üçün istifadə ediləcək. Tamamlandıqda, Bluetooth LED -i yaşıl rəngə çevriləcək.

Addım 14: Sistemi Mobil Tətbiqə Bağlayın - Android İstifadəçiləri

Android -də sensor məlumatlarına daxil olmaq üçün Google Play mağazasından "Arduino Bluetooth Data" mobil tətbiqini yükləyin. Mobil tətbiqetməni açın və qoşulmaq üçün istifadəçi interfeysindəki Bluetooth modulunun adına vurun. Sorulduqda, qəbuledici olaraq proqramı seçin. Sensor məlumatlarını göstərən interfeys görünəcək və modulda bərk yaşıl LED olacaq. Tamamlandıqdan sonra, sensorları aktivləşdirmək və ətraf mühitin təhlükə məlumatlarını əldə etmək üçün əlavə edilmiş kodu yükləyin. Sensor adları, yuxarıdakı ekran görüntüsünü əldə etmək üçün tamamlandığı kimi istifadə olunan sensorları yerləşdirmək üçün yenilənə bilər.

Addım 15: Sensor Sistemini Bağlamaq üçün Dəstək Mötərizələri yaradın

Sensor sisteminin yığılması, DJI Phantom 4 pilotsuz uçan aparatına bərkidilmək üçün iki yumşaq polad askı kəmərinin və 3M iki tərəfli yapışan montaj lentinin istifadəsini tələb edir. İlk addım, yumşaq polad askı kəmərlərini drona əymək və formalaşdırmaqdır. Bunun üçün 23 düymlük ümumi ilkin kəmər uzunluğu tələb olunur. Bu hissədən, aşındırıcı bıçaqlı bir masa testeresi istifadə edərək bərabər kəmərləri kəsin. Sonra çapıqları çıxarmaq üçün uclarını üyüdün. Prosesin nəticəsi yuxarıda göstərilən rəqəmlərin birincisində göstərilir. Bu proses zamanı kəmərin uclarını zəiflətməmək üçün açıq yivlər boyunca kəsməmək lazımdır.

Növbəti addım, pilotsuz təyyarəyə uyğunlaşmaq üçün kəmərlərin əyilməsini tələb edəcək. Çelikləri əymək və kəməri rayların altına yerləşdirmək üçün bir cüt kəlbətin istifadə etməyiniz məsləhətdir. Kəmərləri pilotsuz ayaq relslərinə mərkəzləşdirin və dəmir ayaqlarının kənarının harada olduğunu qeyd edin. Bu, çelikləri əymək üçün əyani olaraq xidmət edəcək. Kəmərləri sürüşmənin qarşısını alaraq korkuluklara sarıncaya qədər kiçik addımlarla bükün.

Adım 16: Sistemi Drona yığın

Yumşaq polad askı kəmərləri və yapışan bant istifadə edərək sensor sisteminin montaj nümunəsi nümayiş olunacaq. Daha əvvəl müzakirə edildiyi kimi, komponentlərin oturması üçün bir platforma yaratmaq üçün yumşaq polad askı kəmərləri əyilmiş və dronun altına yerləşdirilmişdir. Bu tamamlandıqdan sonra, komponentləri yapışqan ilə kəmərlərə yapışdırın ki, təhlükəsiz olsunlar, lakin dronun normal işləməsinə mane olmayın. Geniş bir yerə icazə vermək üçün nümunə, xarici batareyanı, mikro nəzarətçini və çörək taxtasını dəstəkləyən iki askı kəmərindən istifadə edir. Əlavə olaraq, sensorlar dronun arxa tərəfinə yerləşdirilib.

Addım 17: Təhlükəli Riskləri Qiymətləndirmək üçün Bu Sistemdən istifadə

Bu sistem tərəfindən təqdim olunan təhlükə səviyyələrinin şiddətini müəyyən etmək üçün aşağıdakı standartlara istinad edilməlidir. Yaşıl, maraq dairəsində olanların hamısı üçün təhlükəsiz bir mühit, bənövşəyi isə ölümcül təsirlərə səbəb ola biləcək ən pis ətraf mühit konsentrasiyasını göstərir. İstifadə olunan rəng sistemi, EPA -nın Hava Keyfiyyəti Bayrağı Proqramından alınmışdır.

Karbonmonoksit (OSHA)

• 0-50 PPM (Yaşıl)
• 50-100 PPM (Sarı)
• 100-150 PPM (Portağal)
• 150-200 PPM (Qırmızı)
• > 200 PPM (Bənövşəyi)

Maye Propan Qazı (NCBI)

• 0-10, 000 PPM (Yaşıl)
• 10, 000-17, 000 PPM (Sarı)
• > 17.000 PPM (Qırmızı)

Karbon Dioksid (Qlobal CCS İnstitutu)

• 0-20, 00 PPM (Yaşıl)
• 20, 000-50, 000 PPM (Sarı)
• 50, 000-100, 000 PPM (Narıncı)
• 100, 000-150, 000 PPM (Qırmızı)
• > 150.000 PPM (Bənövşəyi)

Addım 18: Ölçülmüş məlumatları toplamaq üçün sistemdən istifadə edin

İndi son montaj tamamlandıqdan sonra sistem işə hazırdır. Mikrokontrolörün sensor sistemini işləməsinə icazə vermək üçün lazım olan kod artıq yükləndiyindən, mikrokontrolör kompüterin əvəzinə məlumat ötürmək üçün mobil batareya paketinə qoşula bilər. Sistem artıq ekoloji təhlükə qiymətləndirmə tətbiqlərində istifadəyə hazırdır!