Тайтгарлын хяналтын мэдрэгч станцыг хэрхэн яаж барих вэ: 10 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэхүү зааварчилгаа нь Герман улсын Technische Universität Kaiserslautern дахь TUK -ийн барьсан орчны тэнхимд боловсруулсан орчны нөхцлийг мэдрэх хосолсон төхөөрөмж болох Comfort Monitoring Station CoMoS -ийн дизайн, бүтцийг тайлбарласан болно.

CoMoS нь ESP32 хянагч ба агаарын температур ба харьцангуй чийгшил (Si7021), агаарын хурд (салхины мэдрэгч, орчин үеийн төхөөрөмжөөр C), бөмбөрцгийн температурыг (хар булцуунд DS18B20) ашигладаг. LED индикатор (WS2812B) ашиглан харааны санал хүсэлт бүхий хэргийг бүтээх. Нэмж дурдахад гэрэлтүүлгийн мэдрэгч (BH1750) нь орон нутгийн харааны байдлыг шинжлэхэд зориулагдсан болно. Мэдрэгчийн бүх өгөгдлийг үе үе уншиж, Wi-Fi-ээр мэдээллийн баазын сервер рүү илгээдэг бөгөөд эндээс хяналт, хяналтанд ашиглаж болно.

Энэхүү хөгжлийн сэдэл нь ихэвчлэн 3000 еврогоос дээш үнэтэй лабораторийн мэдрэгч төхөөрөмжүүдийн хямд өртөгтэй боловч маш хүчирхэг хувилбарыг олж авах явдал юм. Үүний эсрэгээр, CoMoS нь ойролцоогоор 50 еврогийн үнэтэй тоног төхөөрөмжийг ашигладаг тул ажлын байр, барилгын хэсэг бүрийн дулааны болон харааны байдлыг бодит цаг хугацаанд тодорхойлохын тулд (оффисын) барилгад иж бүрэн байрлуулах боломжтой юм.

Манай судалгаа, тэнхимд холбогдсон ажлын талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл Living Lab ухаалаг оффисын албан ёсны вэбсайтыг үзэх эсвэл холбогдох зохиогчтой LinkedIn -ээр шууд холбоо бариарай. Зохиогчийн бүх холбоо барих хаягийг энэхүү зааврын төгсгөлд жагсаасан болно.

Бүтцийн тэмдэглэл: Энэхүү зааварчилгаа нь CoMoS-ийн анхны тохиргоог тайлбарласан боловч бидний саяхан боловсруулсан хэд хэдэн хувилбаруудын талаархи мэдээлэл, зааврыг өгсөн болно: Стандарт хэсгүүдээс бүтсэн анхны хайрцагнаас гадна 3D хэвлэх сонголт бас бий. Өгөгдлийн сангийн сервер холболттой анхны төхөөрөмжөөс гадна SD карт хадгалах, нэгдсэн WIFi хандалтын цэг, мэдрэгчийн уншилтыг дүрслэх сонирхолтой гар утасны аппликэйшнтэй өөр хувилбар байдаг. Холбогдох бүлгүүдэд тэмдэглэгдсэн сонголтууд болон эцсийн бүлэгт тусдаа сонголтыг шалгана уу.

Хувийн тэмдэглэл: Энэ бол зохиогчийн анхны зааварчилгаа бөгөөд нэлээд нарийвчилсан, нарийн төвөгтэй тохиргоог хамарсан болно. Алхам алхмын явцад ямар нэгэн мэдээлэл, мэдээлэл дутуу байгаа бол энэ хуудасны сэтгэгдлүүд, имэйл, LinkedIn-ээр дамжуулан холбоо барихаас бүү эргэлзээрэй.

Алхам 1: Арын дэвсгэр - Дулааны болон харааны тайтгарал

Дулааны болон харааны тайтгарал нь ялангуяа оффис, ажлын байрны орчинд төдийгүй орон сууцны салбарт улам бүр чухал сэдэв болж байна. Энэ салбарт тулгарч буй гол бэрхшээл бол хувь хүний дулааны ойлголт ихэвчлэн өргөн хүрээнд харилцан адилгүй байдаг. Тодорхой дулааны нөхцөлд нэг хүн халуу оргих шиг байхад нөгөө хүн хүйтэн байна. Учир нь бие даасан дулааны ойлголт нь агаарын температур, харьцангуй чийгшил, агаарын хурд, хүрээлэн буй орчны цацрагийн температур зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Гэхдээ хувцаслалт, бодисын солилцооны үйл ажиллагаа, нас, хүйс, биеийн масс гэх мэт хувийн шинж чанар нь дулааны ойлголтонд нөлөөлдөг.

Бие даасан хүчин зүйлүүд нь халаалт, хөргөлтийн хяналтын хувьд тодорхойгүй хэвээр байгаа боловч физик хүчин зүйлийг мэдрэгчийн төхөөрөмжөөр нарийн тодорхойлж болно. Агаарын температур, харьцангуй чийгшил, агаарын хурд, бөмбөрцгийн температурыг хэмжиж, барилгын хяналтад шууд оролт болгон ашиглаж болно. Цаашилбал, илүү нарийвчлалтайгаар тэдгээрийг PMV-ийн индексийг тооцоолоход оролт болгон ашиглаж болох бөгөөд PMV нь урьдчилан тооцоолсон дундаж санал гэсэн үг юм. Энэ нь орчны өрөөний нөхцөлд хүмүүс дулааны мэдрэмжээ хэрхэн дундажаар үнэлэх талаар тайлбарладаг. PMV нь -3 (хүйтэн) -аас +3 (халуун) хүртэлх утгыг авах боломжтой бөгөөд 0 нь төвийг сахисан төлөв юм.

Бид яагаад PMV-ийн талаар энд дурдсан юм бэ? Хувийн тав тухтай байдлын хувьд энэ нь байшингийн дулааны нөхцөл байдлын чанарын шалгуур болж чаддаг түгээмэл хэрэглэгддэг индекс юм. CoMoS -ийн тусламжтайгаар PMV -ийг тооцоолоход шаардлагатай бүх орчны параметрүүдийг хэмжих боломжтой.

Хэрэв та сонирхож байгаа бол дулааны тохь тух, дэлхийн бөмбөрцгийн нөхцөл, цацрагийн дундаж температур, PMV индекс, хэрэгжүүлж буй ASHRAE стандартын талаар илүү ихийг олж мэдэх боломжтой.

Википедиа: Дулааны тайтгарал

ISO 7726 Дулааны орчны эргономик

ASHRAE ТББ

Дашрамд дурдахад: Хувь хүний дулаан, харааны ая тухыг хангах үүднээс орчин үеийн орчинд бий болсон, гэхдээ шинээр боловсруулсан гаджетууд олон бий. Жижиг ширээний фенүүд бол сайн мэддэг жишээ юм. Түүнчлэн, хөл дулаацуулагч, халаалт, агааржуулалттай сандал, эсвэл IR туяагаар халаах, хөргөх зориулалттай оффисын хуваалтыг боловсруулж, эсвэл зах зээл дээр аль хэдийн худалдаанд гаргаж байна. Эдгээр бүх технологи нь жишээлбэл, ажлын байран дахь орон нутгийн дулааны нөхцөл байдалд нөлөөлдөг бөгөөд эдгээр алхамуудын зураг дээр үзүүлсэн шиг тэдгээрийг орон нутгийн мэдрэгчийн мэдээлэлд үндэслэн автоматаар хянах боломжтой.

Хувь хүний орчны хэрэгсэл, хийж буй судалгааны талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг эндээс авах боломжтой

Living Lab ухаалаг оффисын орон зай: Хувийн орчин

Калифорнийн их сургууль, Беркли

Хувийн халаалт, хөргөлтийн төхөөрөмжийн талаархи ZEN тайлан [PDF]

SBRC Wollongong их сургууль

Алхам 2: Системийн схем

Хөгжүүлэлтийн гол зорилтуудын нэг бол нээлттэй оффисын дор хаяж арван ажлын байрны дотоод орчны нөхцлийг хэмжих утасгүй, авсаархан, хямд мэдрэгч төхөөрөмжийг бий болгох явдал байв. Тиймээс станц нь ESP32-WROOM-32-ийг WiFi сүлжээнд холбож, олон төрлийн холбогч зүү, бүх төрлийн мэдрэгчийг дэмждэг автобусны төрлийг ашигладаг. Мэдрэгчийн станцууд нь тусдаа IoT-WiFi ашигладаг бөгөөд өгөгдлийнхөө уншилтыг мэдээллийн сангийн сервер дээр ажилладаг PHP скриптээр дамжуулан MariaDB мэдээллийн санд илгээдэг. Нэмэлт байдлаар ашиглахад хялбар Grafana харааны гаралтыг бас суулгаж болно.

Дээрх бүдүүвч нь системийн бүх тохиргооны тойм болгон захын бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зохион байгуулалтыг харуулсан боловч энэхүү зааварчилгаа нь мэдрэгч станц өөрөө дээр төвлөрсөн болно. Мэдээжийн хэрэг, CoMoS -ийг бүтээх, холбох, ашиглахад шаардлагатай бүх мэдээллээр хангах үүднээс PHP файл болон SQL холболтын тайлбарыг дараа нь оруулсан болно.

Тэмдэглэл: Энэхүү зааварчилгааны төгсгөлд та SD карт хадгалах, дотоод WiFi хандалтын цэг, хөдөлгөөнт төхөөрөмжид зориулсан вэб апп бүхий CoMoS-ийн бие даасан хувилбарыг хэрхэн бүтээх талаар заавар авах боломжтой.

Алхам 3: Нийлүүлэлтийн жагсаалт

Электроник

Зураг дээр үзүүлсэн шиг мэдрэгч ба хянагч:

• ESP32-WROOM-32 микроконтроллер (espressif.com) [A]
• Si7021 эсвэл GY21 температур ба чийгшлийн мэдрэгч (adafruit.com) [B]
• DS18B20+ температур мэдрэгч (adafruit.com) [C]
• Rev C. агаарын хурд мэдрэгч (moderndevice.com) [D]
• WS2812B 5050 статусын LED (adafruit.com) [E]
• BH1750 гэрэлтүүлгийн мэдрэгч (amazon.de) [F]

Илүү олон цахилгаан эд анги:

• 4, 7k татах эсэргүүцэл (adafruit.com)
• 0, 14 мм² (эсвэл үүнтэй төстэй) стандарт утас (adafruit.com)
• 2x Wago авсаархан залгах холбогч (wago.com)
• Микро USB кабель (sparkfun.com)

Кейсийн хэсгүүд (Дараагийн алхамаас эдгээр эд анги, хэмжээнүүдийн талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах боломжтой. Хэрэв танд 3D принтер байгаа бол танд ширээний теннисний бөмбөг хэрэгтэй болно. Дараагийн алхамыг алгасаад хэвлэх бүх мэдээлэл, файлуудыг 5-р алхамаас олоорой.)

• 50x4 мм хэмжээтэй нийлэг хавтан [1]
• 40x10 мм хэмжээтэй ган хавтан [2]
• Нийлэг хоолой 50x5x140 мм [3]
• 40x5 мм хэмжээтэй нийлэг хавтан [4]
• Нийлэг хоолой 12x2x50 мм [5]
• Ширээний теннисний бөмбөг [6]

Төрөл бүрийн

• Цагаан будаг шүршигч
• Хар царцсан будаг шүршигч
• Бага зэрэг соронзон хальс
• Бага зэрэг тусгаарлагч ноос, хөвөн дэвсгэр эсвэл үүнтэй төстэй зүйл

Багаж хэрэгсэл

• Цахилгаан өрөм
• 8 мм -ийн хулгай өрөм
• 6 мм мод/хуванцар өрөм
• 12 мм мод/хуванцар өрөм
• Нимгэн гар хөрөө
• Зүлгүүр
• Утас огтлох бахө
• Утас хуулагч
• Гагнуурын төмөр ба цагаан тугалга
• Цахилгаан цавуу эсвэл халуун цавуу буу

Програм хангамж ба номын сан (Тоонууд нь бидний ашиглаж байсан болон тоног төхөөрөмжийг туршиж үзсэн номын сангийн хувилбаруудыг харуулж байна. Шинэ номын сангууд бас ажиллах ёстой, гэхдээ бид өөр / шинэ хувилбаруудыг туршиж үзэх явцад зарим асуудалтай тулгардаг байсан.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• ESP32 Core номын сан
• BH1750FVI номын сан
• Adafruit_Si7021 номын сан (1.0.1)
• Adafruit_NeoPixel номын сан (1.1.6)
• Далласын температурын номын сан (3.7.9)
• OneWire номын сан (2.3.3)

Алхам 4: Кейсийн зураг төсөл ба барилгын ажил - Сонголт 1

CoMoS -ийн загвар нь нарийн, босоо хайрцагтай бөгөөд ихэнх мэдрэгчийг дээд хэсэгт суурилуулсан бөгөөд зөвхөн доод хэсэгт температур, чийгшлийн мэдрэгч суурилуулсан болно. Мэдрэгчийн байрлал ба зохион байгуулалт нь хэмжсэн хувьсагчийн тодорхой шаардлагыг дагаж мөрддөг.

• Si7021 температур ба чийгшлийн мэдрэгчийг хайрцгийн гадна талд, ёроолын ойролцоо суурилуулсан бөгөөд энэ нь мэдрэгчийн эргэн тойронд агаар чөлөөтэй эргэлдэж, хайрцгийн доторх микроконтроллероос үүссэн хаягдал дулааны нөлөөллийг багасгах болно.
• Ажлын байрны гэрэлтүүлгийн нийтлэг стандартад заасны дагуу хэвтээ гадаргуу дээрх гэрэлтүүлгийг хэмжихийн тулд BH1750 гэрэлтүүлгийн мэдрэгчийг хайрцагны хавтгай орой дээр суурилуулсан болно.
• Rev. C салхины мэдрэгчийг мөн хайрцгийн дээд хэсэгт суурилуулсан бөгөөд цахилгаан хэрэгслийг дотор нь нуусан байдаг, гэхдээ жинхэнэ анемометр, температур мэдрэгчийг авч явдаг шүд нь дээд хэсэгт агаартай байдаг.
• DS18B20 температур мэдрэгчийг станцын хамгийн дээд хэсэгт, хар будсан ширээний теннисний бөмбөг дотор суулгасан болно. Дээд талын байрлал нь харах хүчин зүйлийг багасгахын тулд мэдрэгч станцын цацрагийн нөлөөгөөр дэлхийн температурыг хэмжихэд зайлшгүй шаардлагатай.

Дундаж цацрагийн температур, хар ширээний теннисний бөмбөгийг дэлхийн температур мэдрэгч болгон ашиглах талаархи нэмэлт эх сурвалжууд:

Ван, Шанг & Ли, Юго. (2015). Акрил ба зэсийн бөмбөрцгийн термометрийн өдрийн гаднах орчинд тохирсон байдал. Барилга ба хүрээлэн буй орчин. 89. 10.1016/j.buildenv.2015.03.002.

Эрхэм хүндэт, Ричард. (1987). Дундаж цацрагийн температурт зориулагдсан ширээний теннисний бөмбөрцгийн термометр. H & Eng.,. 60. 10-12.

Үйлдвэрлэлийн цаг, хүчин чармайлтыг аль болох бага байлгахын тулд хэргийг энгийн байдлаар бүтээсэн болно. Үүнийг энгийн эд анги, бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс хэдхэн энгийн багаж, ур чадвараар хялбархан бүтээж болно. Эсвэл 3D принтерийг үйлчлүүлэх азтай хүмүүсийн хувьд бүх хайрцаг эд ангиудыг 3D хэвлэх боломжтой. Кейсийг хэвлэхийн тулд энэ алхамын үлдсэн хэсгийг алгасаж, шаардлагатай бүх файл, зааврыг дараагийн алхамаас олж болно.

Стандарт хэсгүүдээс барилгын хувьд тэдгээрийн дийлэнх нь тохирох хэмжээсийг сонгоно.

• Гол бие нь нийлэг (PMMA) хоолой бөгөөд 50 мм гаднах диаметртэй, 5 мм ханын зузаантай, 140 мм өндөртэй.
• Статусын LED гэрэл дамжуулагчийн үүргийг гүйцэтгэдэг доод хавтан нь 50 мм диаметртэй, 4 мм зузаантай нийлэг дугуй хавтан юм.
• 40 мм -ийн диаметртэй, 10 мм -ийн зузаантай ган дугуйг жингийн хувьд доод хавтангийн дээд хэсэгт байрлуулж, үндсэн биеийн хоолойн доод үзүүрт суулгаж, станцыг унагахаас сэргийлж, доод хавтанг барих болно. байрандаа.
• Дээд хавтан нь биеийн гол хоолойд багтдаг. Энэ нь PMMA -ээр хийгдсэн бөгөөд 40 мм диаметртэй, 5 мм зузаантай.
• Эцэст нь хэлэхэд, дээд өргөгч хоолой нь PMMA бөгөөд гадна диаметр нь 10 мм, хананы зузаан нь 2 мм, урт нь 50 мм юм.

Үйлдвэрлэх, угсрах үйл явц нь өрөмдөх нүхнүүдээс эхлээд энгийн. Ган дугуй нь LED ба кабелийг тааруулахын тулд 8 мм тасралтгүй нүхтэй байх шаардлагатай. Гол биеийн хоолойд USB ба мэдрэгчийн кабелийг дамжуулах, агааржуулалтын нүх гэх мэт 6 мм орчим нүх хэрэгтэй. Нүхний тоо, байрлалыг таны хүссэнээр өөрчилж болно. Хөгжүүлэгчийн сонголт бол арын хэсэгт зургаан нүх, дээд ба доод хэсэгт ойрхон, урд талд нь хоёр, нэг дээд, нэг доод хэсэгт лавлагаа болно.

Дээд хавтан нь хамгийн төвөгтэй хэсэг юм. Дээд өргөгч хоолойд тааруулахын тулд төвтэй, шулуун, тасралтгүй 12 мм -ийн бүхэл бүтэн хэсэг, гэрэлтүүлгийн мэдрэгчийн кабелийг холбох 6 мм -ийн өөр нэг нүх, салхинд тохирсон ойролцоогоор 1, 5 мм өргөн, 18 мм урттай нимгэн ангархай хэрэгтэй. мэдрэгч. Лавлахын тулд зургуудыг үзнэ үү. Эцэст нь ширээний теннисний бөмбөг нь дэлхийн температур мэдрэгч ба кабельд тохирохын тулд 6 мм хэмжээтэй байх шаардлагатай.

Дараагийн алхамд доод хавтангаас бусад PMMA -ийн бүх хэсгийг шүршиж будсан байх ёстой, лавлагаа нь цагаан өнгөтэй байна. Дулааны болон оптик шинж чанарыг тооцоолохын тулд ширээний теннисний бөмбөгийг царцсан хараар будсан байх ёстой.

Ган дугуй нь төв хэсэгт наасан бөгөөд доод хавтан дээр хавтгай байна. Дээд өргөгч хоолойг дээд хавтангийн 12 мм -ийн нүхэнд наасан байна. Ширээний теннисний бөмбөгийг өргөгчийн дээд үзүүрт наасан бөгөөд нүх нь ус өргөх хоолойн дотоод нүхэнд таарч байгаа тул температур мэдрэгч ба кабелийг дараа нь ус өргөх хоолойгоор дамжуулж бөмбөг рүү оруулж болно.

Энэ алхамыг хийснээр хэргийн бүх хэсгийг нэгтгэн угсрахад бэлэн болно. Хэрэв зарим нь хэт нягт байвал тэдгээрийг бага зэрэг зүлгээрэй, хэт сул байвал нимгэн соронзон хальс нэмнэ.

Алхам 5: Кейсийн зураг төсөл ба барилгын ажил - Сонголт 2

CoMoS-ийн хайрцгийг бүтээх 1-р сонголт нь хурдан бөгөөд энгийн хэвээр байгаа боловч 3D принтерийн ажлыг хийх нь илүү хялбар байж магадгүй юм. Мөн энэ сонголтыг хийхдээ хэргийг дараагийн алхамд тайлбарласны дагуу утас, угсрах ажлыг хялбарчлахын тулд дээд, хайрцагны их бие, доод хэсэг гэсэн гурван хэсэгт хуваасан.

Принтерийн тохиргооны талаархи файлууд болон нэмэлт мэдээллийг Thingiverse дээр өгсөн болно.

Thingiverse дээрх CoMoS файлууд

Биеийн дээд ба их биеийн цагаан утас хэрэглэх зааврыг дагаж мөрдөхийг зөвлөж байна. Энэ нь гэрлийг нарны гэрэлд хэт хурдан халахаас сэргийлж, хуурамч хэмжилт хийхээс сэргийлдэг. LED заагчийг гэрэлтүүлэхийн тулд доод хэсэгт тунгалаг утас ашиглана.

Сонголт 1 -ийн өөр нэг хувилбар бол метал дугуй байхгүй байна. CoMoS -ийг унахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд ил тод ёроолын хэсэгт бөмбөг, металл угаагч гэх мэт бүх төрлийн жинг байрлуулах ёстой. Энэ нь жингээ тааруулж, барихад зориулагдсан. Эсвэл CoMoS-ийг хоёр талт соронзон хальсны тусламжтайгаар суулгасан газартаа наагаад хийж болно.

Тэмдэглэл: Thingiverse фолдерт бичил SD карт уншигчийн хайрцгийг CoMoS хайрцагт холбох боломжтой файлууд багтсан болно. Энэ тохиолдол нь заавал биш бөгөөд энэхүү зааварчилгааны сүүлийн шатанд тайлбарласан бие даасан хувилбарын нэг хэсэг юм.

Алхам 6: Цахилгааны утас ба угсралт

ESP, мэдрэгч, LED, USB кабелийг энэ шатны зураг дээр үзүүлсэн схемийн дагуу гагнаж, холбосон болно. PIN кодын даалгавар нь дараа тайлбарласан кодтой тохирч байна.

• 14 - Гүүрийг дахин тохируулах (EN) - [саарал]
• 17 - WS2811 (LED) - [ногоон]
• 18 - DS18B20+ татах татах эсэргүүцэл
• 19 - DS18B20+ (Нэг утас) - [ягаан]
• 21 - BH1750 & SI7021 (SDA) - [цэнхэр]
• 22 - BH1750 & SI7021 (SCL) - [шар]
• 25 - BH1750 (V -in) - [хүрэн]
• 26 - SI7021 (V -in) - [хүрэн]
• 27 - DS18B20+ (V -in) - [хүрэн]
• 34 - Салхины мэдрэгч (TMP) - [хөх]
• 35 - Салхины мэдрэгч (RV) - [улбар шар]
• VIN - USB кабель (+5V) - [улаан]
• GND - USB кабель (GND) - [хар]

Si7021, BH1750, DS18B20+ мэдрэгчүүд нь ESP32-ийн IO-зүүгээр тэжээгддэг. Энэ нь тэдний гүйдлийн хамгийн их гүйдэл нь ESP -ийн нэг зүү дэх хамгийн их гүйдлийн нийлүүлэлтээс доогуур байгаа тул мэдрэгчийн холболтын алдаа гарсан тохиолдолд мэдрэгчийг тэжээлийн хангамжийг таслах замаар дахин тохируулах шаардлагатай байдаг. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг ESP код болон сэтгэгдлээс үзнэ үү.

USB кабельтай адил Si7021 ба BH1750 мэдрэгчийг тусгай хайрцгийн нүхэнд аль хэдийн оруулсан кабелиар гагнах хэрэгтэй бөгөөд дараагийн шатанд угсрах боломжтой болно. WAGO авсаархан залгах холбогчийг төхөөрөмжийг USB кабелиар цахилгаан тэжээлд холбоход ашигладаг. Бүгд 5 V DC -ээр USB -ээр тэжээгддэг бөгөөд энэ нь ESP32 -ийн логик түвшинтэй 3, 3 В -тэй ажилладаг. Микро USB кабелийн өгөгдлийг микро USB залгуурт холбож, ESP -ийн микро USB -д холбох боломжтой. сокет, хэргийг хаасан үед ESP32 руу код дамжуулахын тулд тэжээлийн оролт, өгөгдлийн холболт болгон ашигладаг. Хэрэв схемд үзүүлсэн шиг холбогдсон бол хэргийг угсрахаас өмнө ESP руу код шилжүүлэхийн тулд өөр бүтэн USB кабель шаардлагатай болно.

Si7021 температур мэдрэгчийг доод талд нь ойрхон, хэргийн ар талд наасан байна. Энэ мэдрэгчийг доод хэсэгт ойрхон байрлуулах нь хайрцгийн дотор үүссэн дулааны улмаас үүссэн буруу температурын уналтаас зайлсхийхийн тулд маш чухал юм. Энэ асуудлын талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл Epilogue алхамыг үзнэ үү. BH1750 гэрэлтүүлгийн мэдрэгчийг дээд хавтан дээр наасан бөгөөд салхины мэдрэгчийг оруулж, эсрэг талын нүхэнд суулгасан болно. Хэрэв энэ нь хэтэрхий алдагдахад тохиромжтой бол мэдрэгчийн төв хэсгийг тойрсон бага зэрэг соронзон хальс нь түүнийг байрандаа байлгахад тусална. DS18B20 температур мэдрэгчийг дээд өргөгчөөр дамжуулан ширээний теннисний бөмбөгт оруулдаг бөгөөд бөмбөгний төвд эцсийн байрлалтай байдаг. Дээд өргөгчийн дотор талыг тусгаарлагч ноосоор дүүргэж, доод нүхийг соронзон хальс эсвэл халуун цавуугаар битүүмжилж, бөмбөрцөг рүү дамжуулагч эсвэл конвектив дулаан дамжуулахаас сэргийлнэ. LED нь доод хавтанг гэрэлтүүлэхийн тулд ган дугуй нүхэнд доош харсан байна.

Бүх утас, залгах холбогч, ESP32 нь үндсэн хайрцаг дотор ордог бөгөөд бүх хайрцгийн хэсгийг эцсийн угсралтад нэгтгэдэг.

Алхам 7: Програм хангамж - ESP, PHP, MariaDB -ийн тохиргоо

ESP32 микро хянагчийг Arduino IDE болон Espressif -ээс өгсөн ESP32 Core номын санг ашиглан програмчилж болно. IDE -ийг ESP32 нийцтэй байдалд хэрхэн тохируулах талаар олон онлайн хичээлүүд байдаг, жишээ нь энд.

Тохируулсны дараа хавсаргасан кодыг ESP32 руу шилжүүлнэ. Үүнийг ойлгоход хялбар болгох үүднээс тайлбарласан боловч зарим гол онцлогууд нь:

• Энэ нь эхэндээ "хэрэглэгчийн тохиргоо" гэсэн хэсэгтэй бөгөөд үүнд WiFi ID ба нууц үг, мэдээллийн сангийн серверийн IP, хүссэн өгөгдлийн уншилт, илгээх хугацаа гэх мэт хувь хүний хувьсагчийг тохируулах ёстой. Түүнчлэн тогтворгүй цахилгаан хангамжийн үед салхины тэгийн уншилтыг 0 болгож тохируулах "салхины тэг тохируулга" хувьсагчийг багтаасан болно.
• Энэхүү код нь одоо байгаа арван мэдрэгч станцын шалгалт тохируулгаас зохиогчдын тодорхойлсон дундаж шалгалт тохируулгын хүчин зүйлсийг агуулдаг. Дэлгэрэнгүй мэдээлэл болон хувь хүний тохируулгыг авахын тулд Epilogue алхамыг үзнэ үү.
• Алдааны янз бүрийн зохицуулалтыг кодын хэд хэдэн хэсэгт оруулсан болно. Ялангуяа ESP32 хянагч дээр ихэвчлэн гардаг автобусны харилцааны алдааг үр дүнтэй илрүүлэх, зохицуулах. Нэмэлт мэдээлэл авахын тулд Epilogue алхамыг үзнэ үү.
• Энэ нь LED өнгөний гаралттай бөгөөд мэдрэгчийн станцын одоогийн байдал болон аливаа алдааг харуулдаг. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Үр дүнгийн алхамаас үзнэ үү.

Хавсаргасан PHP файлыг serverIP/sensor.php хаягаар өгөгдлийн сангийн серверийн үндсэн хавтсанд суулгаж, хандах боломжтой байх ёстой. PHP файлын нэр, өгөгдөл боловсруулах агуулга нь ESP -ийн дуудлагын функцын кодтой тохирч байх ёстой бөгөөд нөгөө талаас өгөгдлийн уншилтыг хадгалахын тулд өгөгдлийн сангийн хүснэгтийн тохиргоотой тохирч байх ёстой. Хавсаргасан жишээ кодууд таарч байгаа боловч хэрэв та зарим хувьсагчийг өөрчлөх юм бол тэдгээрийг системийн хэмжээнд өөрчлөх шаардлагатай болно. PHP файлын эхэнд тохируулах хэсгийг багтаасан бөгөөд үүнд системийн орчин, ялангуяа мэдээллийн баазын хэрэглэгчийн нэр, нууц үг, өгөгдлийн сангийн нэр зэргээс хамаарч тус тусдаа тохируулга хийдэг.

Мэдрэгч станцын код болон PHP скриптэд ашигласан хүснэгтийн тохиргооны дагуу MariaDB эсвэл SQL мэдээллийн баазыг нэг сервер дээр тохируулдаг. Жишээ кодонд MariaDB мэдээллийн баазын нэр нь "data" нэртэй хүснэгт бүхий "sensorstation" бөгөөд UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, болон IllumMax.

Мэдээллийн баазыг шууд харуулах сонголт болгон Grafana анализ, хяналтын платформыг сервер дээр нэмж суулгаж болно. Энэ бол энэхүү хөгжлийн гол шинж чанар биш тул үүнийг зааварчилгаанд дэлгэрэнгүй тайлбарлаагүй болно.

Алхам 8: Үр дүн - Өгөгдөл унших, баталгаажуулах

Бүх утас, угсралт, програмчлал, байгаль орчны тохиргоог хийсний дараа мэдрэгч станц өгөгдлийн уншилтыг үе үе мэдээллийн санд илгээдэг. Цахилгаан асаах үед LED -ийн доод өнгөөр хэд хэдэн ажиллагааны төлөвийг зааж өгдөг.

• Ачаалах үед LED нь шар өнгөөр асдаг бөгөөд энэ нь WiFi сүлжээнд холбогдож байгааг илтгэнэ.
• Холбогдож байх үед индикатор цэнхэр өнгөтэй байна.
• Мэдрэгч станц нь мэдрэгчийн заалтыг ажиллуулж, сервер рүү үе үе илгээдэг. Амжилттай шилжүүлэг бүрийг 600 мс ногоон гэрлийн импульсээр харуулдаг.
• Алдаа гарсан тохиолдолд индикатор нь алдааны төрлөөс хамааран улаан, нил ягаан, шаргал өнгөтэй болно. Тодорхой цаг эсвэл олон тооны алдаа гарсны дараа мэдрэгч станц бүх мэдрэгчийг дахин тохируулж, дахин ачаалах бөгөөд ачаалах хэсэгт шар өнгийн гэрлээр дахин харуулна. Үзүүлэлтийн өнгөний талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл ESP32 код болон тайлбарыг үзнэ үү.

Эцсийн алхам хийсний дараа мэдрэгч станц тасралтгүй ажиллаж, ажилладаг. Өнөөдрийг хүртэл өмнө дурдсан Living Lab ухаалаг оффисын талбайд 10 мэдрэгч станцын сүлжээг суурилуулж ажиллуулж байна.

Алхам 9: Альтернатив: Бие даасан хувилбар

CoMoS-ийн хөгжил үргэлжилж байгаа бөгөөд энэхүү үргэлжилж буй үйл явцын анхны үр дүн нь бие даасан хувилбар юм. CoMoS -ийн энэ хувилбарт хүрээлэн буй орчны өгөгдлийг хянах, бүртгэхийн тулд мэдээллийн баазын сервер болон WiFi сүлжээ шаардлагагүй болно.

Шинэ гол онцлогууд нь:

• Өгөгдлийн уншилтыг дотоод SD SD карт дээр, Excel-д ээлтэй CSV форматаар хадгалдаг.
• Ямар ч хөдөлгөөнт төхөөрөмжөөр CoMoS руу нэвтрэх WiFi нэгдсэн цэг.
• Энэ алхамд хавсаргасан зураг болон дэлгэцийн агшинд харуулсны дагуу SD картнаас шууд файл татаж авах боломжтой шууд өгөгдөл, тохиргоо, хадгалах санд нэвтрэх зориулалттай вэб дээр суурилсан програм (ESP32 дээрх дотоод вэб сервер, интернет холболт шаардлагагүй).

Энэ нь WiFi болон өгөгдлийн сангийн холболтыг орлох бөгөөд шалгалт тохируулга, бүх дизайн, барилга байгууламж гэх мэт бусад бүх функцууд анхны хувилбараасаа хөндөгдөөгүй хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч бие даасан CoMoS нь вэб програм хэрхэн ажилладаг талаар ойлгохын тулд ESP32-ийн "SPIFFS" файлын дотоод удирдлагын системд хэрхэн нэвтрэх талаар мэдлэг, HTML, CSS, Javascript-ийн талаар бага зэрэг мэдлэг, туршлага шаарддаг. Үүнийг ажиллуулахын тулд хэд хэдэн өөр номын сан хэрэгтэй болно.

Шаардлагатай номын сангуудын хавсаргасан зип файл дахь Arduino кодыг шалгаж, SPIFFS файлын системд програмчлах, байршуулах талаар нэмэлт мэдээлэл авна уу.

SPIFFS номын сан by espressif

Me-no-dev-аас SPIFFS файл байршуулагч

Pedroalbuquerque -ийн ESP32WebServer номын сан

Энэхүү шинэ хувилбар нь ирээдүйд хэвлэгдэх цоо шинэ зааварчилгаа өгөх болно. Гэхдээ одоогоор, ялангуяа илүү туршлагатай хэрэглэгчдийн хувьд үүнийг тохируулахад шаардлагатай үндсэн мэдээлэл, файлуудаа хуваалцах боломжийг бид алдахыг хүсэхгүй байна.

Бие даасан CoMoS бүтээх хурдан алхамууд:

• Өмнөх алхмын дагуу хэргийг үүсгэ. Сонголтоор бол бичил SC карт уншигчийн CoMoS хайрцагт хавсаргах нэмэлт хэргийг 3D хэвлэх боломжтой. Хэрэв танд 3D принтер байхгүй бол карт уншигчийг CoMoS -ийн үндсэн хайрцгийн дотор байрлуулж болно, санаа зоволтгүй.
• Дээр дурдсанчлан бүх мэдрэгчийг утсаар холбоно уу, гэхдээ энэ алхамд хавсаргасан утаснуудын схемд заасны дагуу бичил SD карт уншигч (amazon.com) болон DS3231 бодит цагийн цагийг (adafruit.com) суулгаж, утсаар холбоно уу. Тэмдэглэл: Татах эсэргүүцэл ба oneWire-ийн тээглүүр нь анхны утсан холболтын схемээс ялгаатай!
• Arduino кодыг шалгаад WiFi хандалтын цэгийн "ssid_AP" ба "password_AP" хувьсагчийг өөрийн хүссэнээр тохируулна уу. Хэрэв тохируулаагүй бол стандарт SSID нь "CoMoS_AP" бөгөөд нууц үг нь "12345678" байна.
• Бичил SD карт оруулах, кодыг байршуулах, "өгөгдөл" фолдерын агуулгыг SPIFFS файл байршуулагч ашиглан ESP32 руу оруулах, ямар ч хөдөлгөөнт төхөөрөмжийг WiFi хандалтын цэгт холбох.
• Мобайл хөтөч дээрээ "192.168.4.1" рүү очоод таашаал аваарай!

Энэ програм нь html, css, javascript дээр суурилсан болно. Энэ нь орон нутгийн шинж чанартай бөгөөд интернет холболт шаарддаггүй. Энэ нь тохиргоо болон санах ойн хуудас руу нэвтрэх апп доторх цэсийг агуулдаг. Тохиргооны хуудсан дээр та орон нутгийн огноо, цаг, мэдрэгчийн унших интервал гэх мэт хамгийн чухал тохиргоог хийх боломжтой. Бүх тохиргоог ESP32 -ийн дотоод санах ойд байнга хадгалж, дараагийн ачаалах үед сэргээх болно. Санах ойн хуудсан дээр SD карт дээрх файлуудын жагсаалт байдаг. Файлын нэр дээр дарснаар CSV файлыг хөдөлгөөнт төхөөрөмж рүү шууд татаж эхэлнэ.

Энэхүү системийн тохиргоо нь дотоод орчны нөхцөл байдлыг бие даан болон алсын зайнаас хянах боломжийг олгодог. Мэдрэгчийн бүх уншилтыг SD карт дээр үе үе хадгалдаг бөгөөд шинэ өдөр тутамд шинэ файл үүсгэж өгдөг. Энэ нь долоо хоног, сараар нэвтрэх, засвар үйлчилгээ хийхгүйгээр тасралтгүй ажиллах боломжийг олгодог. Өмнө дурьдсанчлан, энэ нь судалгаа, шинжилгээний ажил хэвээр байна. Хэрэв та нэмэлт мэдээлэл, тусламж авахыг хүсч байвал холбогдох зохиогчтой сэтгэгдэл бичих эсвэл шууд LinkedIn -ээр холбоо барихаас бүү эргэлзээрэй.

Алхам 10: Эпилог - Мэдэгдэж буй асуудлууд ба хэтийн төлөв

Энэхүү зааварт тайлбарласан мэдрэгч станц нь удаан үргэлжилсэн судалгааны үр дүн юм. Зорилго нь дотоод орчны нөхцөлд найдвартай, нарийвчлалтай боловч хямд өртөгтэй мэдрэгч системийг бий болгох явдал юм. Энэ нь хэд хэдэн ноцтой сорилтуудыг даван туулсан бөгөөд үүнд хамгийн тодорхой зүйлийг энд дурдах хэрэгтэй.

Мэдрэгчийн нарийвчлал ба шалгалт тохируулга

Энэхүү төсөлд ашигласан мэдрэгчүүд нь харьцангуй өндөр нарийвчлалыг бага эсвэл дунд зэргийн үнээр санал болгодог. Ихэнх нь дотоод дуу чимээг бууруулах, харилцаа холбооны дижитал автобусны интерфэйсээр тоноглогдсон бөгөөд шалгалт тохируулга хийх, түвшинг тохируулах хэрэгцээг бууруулдаг. Ямар ч байсан, мэдрэгчийг тодорхой шинж чанар бүхий хайрцагт суурилуулсан эсвэл суурилуулсан тул хавсаргасан зургуудаас товч харуулсны дагуу зохиогчид бүрэн мэдрэгч станцын шалгалт тохируулгыг хийсэн болно. Нийт арван ижил мэдрэгч станцыг хүрээлэн буй орчны тодорхой нөхцөлд туршиж, TESTO 480 мэргэжлийн дотоод цаг уурын мэдрэгч төхөөрөмжтэй харьцуулав. Эдгээр гүйлтээс жишээ кодонд орсон шалгалт тохируулгын хүчин зүйлсийг тодорхойлсон болно. Эдгээр нь тусдаа мэдрэгч дээр хийсэн хэргийн болон электроникийн нөлөөллийг энгийн байдлаар нөхөх боломжийг олгодог. Хамгийн өндөр нарийвчлалтай хүрэхийн тулд мэдрэгч станц бүрийн хувьд тус тусдаа тохируулга хийхийг зөвлөж байна. Энэхүү системийн шалгалт тохируулга нь энэхүү зааварт тайлбарласан хөгжил, бүтээн байгуулалтаас гадна зохиогчдын судалгааны хоёр дахь чиглэл юм. Энэ нь нэмэлт, холбогдсон хэвлэлд хэлэлцэгддэг бөгөөд энэ нь үе үе хянагдаж байгаа бөгөөд онлайнаар цацагдахад энд холбогдох болно. Зохиогчдын вэбсайтаас энэ сэдвээр илүү их мэдээлэл олж авна уу.

ESP32 ажиллагааны тогтвортой байдал

Энэ кодонд ашиглагддаг бүх Arduino дээр суурилсан мэдрэгчийн номын сан нь ESP32 самбартай бүрэн нийцдэггүй. Энэ асуудлыг онлайнаар олон цэг дээр, ялангуяа I2C болон OneWire холбооны тогтвортой байдлын талаар өргөнөөр хэлэлцсэн. Энэхүү хөгжүүлэлтийн явцад шинэ, хосолсон алдааг олж илрүүлэх, зохицуулах ажлыг хийж, мэдрэгчийг ESP32 -ийн IO зүүгээр шууд асаахад үндэслэн тэжээлийн хангамжийг дахин тохируулах зорилгоор таслах боломжийг олгодог. Өнөөдрийн өнцгөөс харвал энэхүү шийдлийг танилцуулаагүй, эсвэл өргөн хүрээнд хэлэлцүүлээгүй байна. Энэ нь зайлшгүй шаардлагаас үүдэлтэй боловч өнөөг хүртэл хэдэн сар ба түүнээс дээш хугацаанд тасралтгүй ажиллаж байна. Гэсэн хэдий ч энэ нь судалгааны сэдэв хэвээр байна.

Outlook

Энэхүү зааварчилгааны хамт зохиогчид хөгжүүлэлтийг түгээх, өргөн, нээлттэй эх сурвалжийг ашиглахын тулд цаашид бичгээр хэвлэгдсэн нийтлэл, бага хурлын танилцуулгыг явуулдаг. Үүний зэрэгцээ мэдрэгчийн станцыг сайжруулах, ялангуяа системийн дизайн, үйлдвэрлэх чадвар, системийн шалгалт тохируулга, баталгаажуулалтын талаархи судалгааг үргэлжлүүлж байна. Энэхүү зааварчилгаа нь ирээдүйн чухал бүтээн байгуулалтын талаар шинэчлэгдэж болох боловч хамгийн сүүлийн үеийн мэдээллийг авахын тулд зохиогчдын вэбсайтад зочлох эсвэл LinkedIn-ээр дамжуулан зохиогчидтой шууд холбоо барина уу.

холбогдох зохиолч: Матиас Киммлинг

хоёр дахь зохиогч: Конрад Лауэнрот

судалгааны багш: Проф. Сабин Хоффман

Анх удаа зохиогчийн хоёр дахь шагнал