Ухаалаг хөвүүр [Дүгнэлт]: 8 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Бид бүгд далайн эрэгт дуртай. Хамт олны хувьд бид амралтаараа усан спортоор хичээллэх эсвэл амьжиргаагаа залгуулахаар тэнд ирдэг. Гэхдээ эрэг бол долгионы өршөөлд байдаг динамик бүс юм. Далайн усны түвшин нэмэгдэж байгаа нь далайн эрэг, хар салхи гэх мэт хүчтэй үйл явдлуудыг бүрэн устгадаг. Тэднийг хэрхэн аврахыг ойлгохын тулд өөрчлөлтийг өдөөж буй хүчнүүдийг ойлгох хэрэгтэй.

Судалгаа хийх нь үнэтэй боловч хэрэв та хямд, үр дүнтэй хэрэгслийг бүтээж чадвал илүү их өгөгдөл бий болгож, эцэст нь ойлголтыг сайжруулах болно. Энэ бол бидний ухаалаг хөвөх төслийн цаад санаа байсан юм. Энэхүү хураангуйд бид танд төслийнхөө талаар товч танилцуулж, дизайн, хийц, өгөгдлийн танилцуулга болгон хувааж үзье. Өө хөвөө, чи үүнд дуртай байх болно..!

Хангамж

Ухаалаг хөвүүрийг бүрэн бүтээхийн тулд танд маш их зүйл хэрэгтэй болно. Холбогдох зааварчилгаанд барилгын үе шат бүрт шаардлагатай тодорхой материалын задаргааг авах болно, гэхдээ энд бүрэн жагсаалт байна:

• Ардуино Нано - Амазон
• Raspberry Pi Zero - Амазон
• Зай (18650) - Амазон
• Нарны хавтан - Амазон
• Диод хаах - Амазон
• Цэнэг хянагч - Амазон
• Бак өргөгч - Амазон
• GPS модуль - Амазон
• GY -86 (акселерометр, гироскоп, барометр, луужин) - Амазон
• Усны температур мэдрэгч - Амазон
• Цахилгаан монитор модуль - Амазон
• Бодит цагийн цагийн модуль - Амазон
• Радио модулиуд - Амазон
• i^2c мультиплексор модуль - Амазон
• 3D принтер - Амазон
• PETG судалтай - Амазон
• Эпокси - Амазон
• Праймер шүршигч будаг - Амазон
• Олс - Амазон
• Хөвөгч - Амазон
• Цавуу - Амазон

Ашигласан бүх кодыг https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy дээрээс олж болно.

Алхам 1: Энэ юу хийдэг вэ?

Ухаалаг хөвүүр дээрх мэдрэгч нь долгионы өндөр, долгионы хугацаа, долгионы хүч, усны температур, агаарын температур, агаарын даралт, хүчдэл, одоогийн хэрэглээ, GPS байршлыг хэмжих боломжийг олгодог.

Хамгийн тохиромжтой ертөнцөд долгионы чиглэлийг хэмжих байсан. Хөвүүр хийсэн хэмжилтүүд дээр үндэслэн бид долгионы чиглэлийг тооцоолох шийдлийг олоход ойрхон байв. Гэсэн хэдий ч энэ нь нэлээд төвөгтэй болж, судалгааны нийгэмлэгийн хувьд асар том асуудал болжээ. Хэрэв бидэнд долгионы чиглэлийг хэмжих үр дүнтэй аргыг санал болгож чадах хэн нэгэн байгаа бол бидэнд мэдэгдээрэй - бид үүнийг хэрхэн яаж ажиллуулахаа ойлгохыг хүсч байна. Хөвүүрийн цуглуулсан бүх өгөгдлийг радиогоор дамжуулан Raspberry Pi хэмээх үндсэн станц руу илгээдэг. Бид Vue JS ашиглан тэдгээрийг харуулах самбар хийсэн.

Алхам 2: Барих - Хөвүүр бүрхүүл

Энэ хөвүүр нь бидний өнөөг хүртэл хэвлэсэн хамгийн хэцүү зүйл байсан байх. Далайн эрэг дээр, гадны нөлөөнд өртөх, наранд маш их анхаарал хандуулах ёстой олон зүйл байсан. Ухаалаг хөвөх цувралд бид энэ тухай дараа ярих болно.

Товчхондоо: бид ойрын хөндий бөмбөрцгийг хоёр хэсэгт хуваасан. Дээд тал нь нарны хавтангийн үүр, радио антенны нэвтрэх нүхтэй. Доод тал нь температур мэдрэгчийг нэвтрүүлэх нүх, олс уях бариултай.

Хөвүүрийг PETG утас ашиглан хэвлэсний дараа бид үүнийг зүлгэж, дүүргэгч праймераар шүршиж, дараа нь хоёр давхар эпокси түрхэв.

Бүрхүүлийг бэлтгэх ажил дууссаны дараа бид бүх цахилгаан хэрэгслийг дотор нь хийж, дараа нь усны температур мэдрэгч, радио, нарны хавтанг цавуу буугаар битүүмжилсэн. Эцэст нь бид хоёр талыг StixAll цавуу/цавуугаар (онгоцны супер цавуу) битүүмжилсэн.

Тэгээд ус нэвтэрдэггүй гэж бид найдаж байсан …

Алхам 3: Бүтээх - Хөвүүр электроникс

Хөвүүр нь олон тооны мэдрэгчтэй бөгөөд эдгээрийг холбогдох зааварчилгаанд нарийвчлан авч үзэх болно. Энэ бол хураангуй тул бид энэ мэдээллийг мэдээлэлтэй байлгахыг хичээх болно, гэхдээ товчхон!

Хөвүүр нь 18650 батерейгаар тэжээгддэг бөгөөд 4V 5 нарны хавтангаар цэнэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч зөвхөн бодит цагийн цаг байнга ажилладаг. Хөвүүр нь транзисторыг хянахын тулд системийн бусад хэсэгт нэвтрэх боломжийг олгодог бодит цагийн гаралтын зүүг ашигладаг. Системийг асаахад энэ нь мэдрэгчээс хэмжигдэхүүнээс эхэлдэг бөгөөд үүнд цахилгаан хяналтын модулийн хүчдэлийн утга орно. Цахилгаан монитор модулийн өгсөн утга нь дараагийн уншилтыг авахаас өмнө систем хэр удаан унтахыг тодорхойлдог. Энэ үед сэрүүлэг тавигдсаны дараа систем өөрөө унтрах болно!

Систем нь өөрөө маш олон мэдрэгч, Arduino -той холбогдсон радио модуль юм. GY-86 модуль, RealTimeClock (RTC), Power Monitor модуль, I2C мультиплексор бүгд I2C ашиглан Arduino-той холбогддог. Бидний ашигладаг GY-86 ба RTC модуль хоёулаа ижил хаягтай тул I2C мультиплексор шаардлагатай болно. Мультиплексор модуль нь танд хэт их бэрхшээл учруулахгүйгээр ямар ч асуудалгүйгээр харилцах боломжийг олгодог.

Радио модуль нь SPI -ээр дамждаг.

Эхэндээ бидэнд SD картны модуль байсан боловч энэ нь SD номын сангийн хэмжээнээс болж толгой өвдөхөд хүргэсэн тул бид үүнийг устгахаар шийдсэн.

Кодыг үзээрэй. Танд зарим асуулт байгаа байх, магадгүй эргэлзээ төрж магадгүй юм - бид тэднийг сонсохдоо баяртай байх болно. Гүнзгийрүүлсэн хичээлүүд нь кодын тайлбарыг агуулдаг тул үүнийг арай ойлгомжтой болгоно гэж найдаж байна!

Бид кодын файлуудыг логикоор нь салгаж, тэдгээрийг оруулахын тулд үндсэн файлыг ашиглахыг хичээсэн бөгөөд энэ нь маш сайн ажиллаж байсан юм шиг санагдсан.

Алхам 4: Бүтээх - Суурь станцын электроник

Суурь станцыг радио модулийг хавсаргасан Raspberry Pi Zero ашиглан хийдэг. Бид бүрхүүлийг https://www.thingiverse.com/thing:1595429 дээрээс авсан. Та гайхалтай, маш их баярлалаа!

Arduino дээр код ажиллуулсны дараа Raspberry Pi -ийн хэмжилтийг listen_to_radio.py кодыг ажиллуулах замаар авах нь маш энгийн зүйл юм.

Алхам 5: Хяналтын самбар

Бид бүхэл бүтэн зураасыг хэрхэн яаж хийснийг харуулах нь нэлээд урт бөгөөд төвөгтэй төсөл байсан тул Одиссей шиг байх болно. Хэрэв хэн нэгэн үүнийг хэрхэн хийснийг мэдэхийг хүсч байвал бидэнд мэдэгдээрэй - T3ch Flicks -ийн оршин суугч вэб хөгжүүлэгч энэ талаар заавар өгөхдөө баяртай байх болно!

Та эдгээр файлуудыг Raspberry Pi дээр тавьсны дараа та серверээ ажиллуулж, ирж буй өгөгдөл бүхий хяналтын самбарыг харах боломжтой байх ёстой. Хөгжлийн шалтгаанаар, хэрэв зурвас сайн, тогтмол өгөгдөлөөр хангагдсан бол ямар харагдахыг харах боломжтой байх ёстой. бид хуурамч өгөгдөл үүсгэгчийг сервер дээр нэмсэн. Хэрэв та илүү их өгөгдөлтэй бол хэрхэн харагдахыг харахыг хүсвэл үүнийг ажиллуулна уу. Бид үүнийг дараачийн хичээл дээр нарийвчлан тайлбарлах болно.

(Та бүх кодыг https://github.com/sk-t3ch/smart-buoy дээрээс олж болно гэдгийг санаарай)

Алхам 6: Хувилбар 2? - Асуудлууд

Энэ төсөл нь төгс төгөлдөр биш юм - бид үүнийг үзэл баримтлалын прототип/нотолгоо гэж үзэх дуртай. Хэдийгээр прототип нь үндсэн түвшинд ажилладаг: хөвж, хэмжиж, дамжуулах чадвартай боловч бидний олж мэдсэн олон зүйл байдаг бөгөөд хоёр дахь хувилбарын хувьд өөрчлөх болно.

1. Бидний хамгийн том асуудал бол Хөвүүрийг нааж байгаад кодоо өөрчилж чадахгүй байсан явдал юм. Энэ нь үнэхээр бага зэрэг хяналт байсан бөгөөд резинэн битүүмжлэгдсэн USB портоор маш үр дүнтэй шийдвэрлэх боломжтой байв. Гэсэн хэдий ч энэ нь 3D хэвлэх ус үл нэвтрэх процесст өөр өөр нарийн төвөгтэй давхаргыг нэмж оруулах болно!
2. Бидний ашиглаж байсан алгоритмууд төгс төгөлдөр биш байсан. Бидний долгионы шинж чанарыг тодорхойлох арга нь маш бүдүүлэг байсан тул соронз, акселерометр, гироскопын мэдрэгчийн өгөгдлийг нэгтгэхийн тулд математик уншихад маш их цаг зарцуулсан. Хэрэв хэн нэгэн үүнийг ойлгож, туслахад бэлэн байвал бид эдгээр хэмжилтийг илүү нарийвчлалтай хийж чадна гэж бодож байна.
3. Зарим мэдрэгчид жаахан хачин үйлдэл хийсэн. Усны температур мэдрэгч нь хамгийн аюултай нь жинхэнэ температураас бараг 10 градусаар ялгаатай байв. Үүний шалтгаан нь муу мэдрэгч байж магадгүй, эсвэл ямар нэгэн зүйл халааж байсан байж болох юм …

Алхам 7: Хувилбар 2? - Сайжруулалт

Arduino сайн байсан, гэхдээ өмнө дурьдсанчлан санах ойн асуудлаас болж бид SD картны модулийг (хэрэв радио мессеж илгээх боломжгүй байсан бол өгөгдлийн нөөц байх ёстой) хусах хэрэгтэй болсон. Бид үүнийг Arduino Mega эсвэл Teensy гэх мэт илүү хүчирхэг микроконтроллер болгон өөрчилж эсвэл өөр Raspberry Pi тэг ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь өртөг, эрчим хүчний хэрэглээг нэмэгдүүлэх болно.

Бидний ашигласан радио модуль нь шууд харааны шугамтай хэдхэн км зайтай. Гэсэн хэдий ч бид арлын эргэн тойронд олон хөвүүр байрлуулж чадсан таамаглалын ертөнцөд бид ийм торон сүлжээ үүсгэх боломжтой байв. Lora, grsm гэх мэт өгөгдлийг урт хугацаанд дамжуулах маш олон боломжууд байдаг. Хэрэв бид эдгээрийн аль нэгийг ашиглах боломжтой байсан бол арлын эргэн тойронд торон сүлжээ хийх боломжтой байсан болов уу!

Алхам 8: Судалгаанд зориулж манай ухаалаг хөвүүрийг ашиглана уу

Бид Карибын тэнгисийн өмнөд хэсэгт орших жижиг арал болох Гренада дахь хөвүүрийг барьж эхлүүлсэн. Биднийг тэнд байх хугацаандаа Гренад улсын засгийн газартай ярилцсан бөгөөд бидний бүтээсэн шиг ухаалаг хөвүүр нь далайн шинж чанарын тоон хэмжилтийг хийхэд тустай гэж хэлсэн. Автомат хэмжилт нь хүний хүчин чармайлт, хүний алдааг арилгаж, эрэг орчмын өөрчлөлтийг ойлгоход туслах болно. Засгийн газар салхины хэмжилтийг хийх нь тэдний зорилгод тустай байх болно гэж санал болгов. Үүнийг хэрхэн яаж зохицуулахаа мэдэхгүй байна, тиймээс хэрэв хэн нэгэн санаа байвал …

Чухал анхааруулга бол хэдийгээр эрэг орчмын судалгаа, тэр дундаа техник технологийн хувьд үнэхээр сэтгэл хөдөлгөм цаг үе боловч үүнийг бүрэн гүйцэд хэрэгжүүлэхийн тулд маш урт хугацаа шаардлагатай байгаа юм.

Ухаалаг хөвөх цувралын тойм блог нийтлэлийг уншсанд баярлалаа. Хэрэв та хараахан амжаагүй байгаа бол YouTube дээрх бидний хураангуй видеог үзээрэй.

Манай захидлын жагсаалтад бүртгүүлнэ үү!

1 -р хэсэг: Долгион ба температурын хэмжилт хийх

2 -р хэсэг: GPS NRF24 радио ба SD карт

3 -р хэсэг: Хөвүүрт хүч хуваарилах

4 -р хэсэг: Хөвүүрийг байрлуулах