Ақылды бу [қысқаша]: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Біз бәріміз теңіз жағалауын жақсы көреміз. Ұжым ретінде біз оған демалыс үшін, су спортынан ләззат алу үшін немесе өмір сүру үшін келеміз. Бірақ жағалау - бұл толқындардың әсерінен болатын динамикалық аймақ. Теңіз деңгейінің көтерілуі жағажайларда және дауыл сияқты күшті экстремалды оқиғаларда оларды толығымен жояды. Оларды қалай құтқару керектігін түсіну үшін, олардың өзгеруіне әсер ететін күштерді түсінуіміз керек.

Зерттеу қымбатқа түседі, бірақ егер сіз арзан, тиімді құралдар жасай алсаңыз, онда сіз көбірек деректер шығара алар едіңіз, сайып келгенде түсінікті жақсарта аласыз. Біздің Smart Buoy жобасының негізі осы болды. Бұл қысқаша түрде біз сізге жобамыздың қысқаша мазмұнын ұсынамыз және оны дизайнға, макияжға және деректерді ұсынуға бөлеміз. Әй, бұл сізге ұнайтын болады..!

Жабдықтар

Smart Buoy толық құрастыру үшін сізге көп заттар қажет. Бізде тиісті оқулықта құрылыстың әр кезеңі үшін қажетті нақты материалдардың бөлімі болады, бірақ мұнда толық тізім:

• Ардуино Нано - Амазонка
• Raspberry Pi Zero - Амазонка
• Батарея (18650) - Амазонка
• Күн панельдері - Amazon
• Блоктау диодтары - Amazon
• Зарядтауды реттегіш - Amazon
• Бак күшейткіші - Amazon
• GPS модулі - Amazon
• GY -86 (акселерометр, гироскоп, барометр, компас) - Амазонка
• Судың температурасы сенсоры - Amazon
• Қуатты бақылау модулі - Amazon
• Нақты уақыттағы сағат модулі - Amazon
• Радио модульдер - Amazon
• i^2c мультиплексор модулі - Amazon
• 3D принтері - Amazon
• PETG жіпшесі - Амазонка
• Эпоксидті - Амазонка
• Бояғыш бояу - Amazon
• Арқан - Амазонка
• Қалқымалы - Амазонка
• Желім - Амазонка

Барлық қолданылатын кодты https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy сайтынан табуға болады.

1 -қадам: Бұл не істейді?

Smart Buoy бортындағы сенсорлар оны өлшеуге мүмкіндік береді: толқын биіктігі, толқын кезеңі, толқын қуаты, су температурасы, ауа температурасы, ауа қысымы, кернеу, токтың қолданылуы және GPS орналасуы.

Идеал әлемде ол толқын бағытын да өлшеген болар еді. Буйда жүргізілген өлшеулерге сүйене отырып, біз толқын бағытын есептеуге мүмкіндік беретін шешімді табуға жақын болдық. Алайда, бұл өте күрделі болып шықты және бұл нақты ғылыми қауымдастықта үлкен мәселе. Егер бізге толқын бағытын өлшеудің тиімді әдісін ұсына алатын және көмектесетін адам болса, бізге хабарлаңыз - біз оны қалай іске қосуға болатынын білгіміз келеді! Буй жинайтын барлық деректер радио арқылы Raspberry Pi базалық станциясына жіберіледі. Біз оларды Vue JS көмегімен көрсету үшін бақылау тақтасын жасадық.

2 -қадам: құрастыру - қалқымалы корпус

Бұл бу біз шығарған ең қиын шығар. Теңізде, күн сәулесінің әсеріне ұшыраған кезде, ескеру керек көптеген нәрселер болды. Бұл туралы кейінірек Smart Buoy сериясында сөйлесетін боламыз.

Қысқаша айтқанда: біз қуыс сфераны екі бөлікке басып шығардық. Жоғарғы жартысында күн панельдеріне арналған слоттар мен радио антеннасы өтетін тесік бар. Төменгі жартысында температура сенсоры өтетін тесік және арқан байлауға арналған тұтқасы бар.

Буйды PETG жіппен басып шығарғаннан кейін, біз оны тегістеп, бірнеше толтырғыш праймермен бүркіп, содан кейін эпоксидті екі қабатты жағамыз.

Қабықшаға дайындық жұмыстары аяқталғаннан кейін біз барлық электрониканы ішіне салып, су температурасы сенсорын, радиотелефонды және күн батареяларын желім тапаншасымен жапсырдық. Ақырында біз екі жартысын StixAll желімімен/желіммен (ұшаққа арналған супер желім) тығыздадық.

Содан кейін біз оны су өткізбейтін деп үміттендік …

3 -қадам: Build - Buoy Electronics

Буйда бортында көптеген сенсорлар бар, біз олар туралы оқулықта егжей -тегжейлі айтамыз. Бұл қысқаша ақпарат болғандықтан, біз бұл ақпаратты сақтауға тырысамыз, бірақ қысқаша!

Буй 18650 батареясымен жұмыс істейді, ол 5, 5В күн батареяларымен зарядталады. Алайда, тек нақты уақыт сағаты тұрақты түрде жұмыс істейді. Буй транзисторды басқару үшін жүйенің қалған бөлігіне кіруге мүмкіндік беретін нақты уақыттағы сағат шығысының түйреуішін пайдаланады. Жүйе қосылған кезде ол сенсорлардан өлшеуді алу арқылы басталады, оның ішінде қуат мониторы модулінен кернеу мәні. Қуат мониторы модулінің мәні келесі көрсеткіштер жиынтығын қабылдамас бұрын жүйенің қанша уақыт ұйықтайтынын анықтайды. Дабыл осы уақытқа орнатылады, содан кейін жүйе өздігінен өшеді!

Жүйенің өзі - көптеген сенсорлар мен Arduino -ға қосылған радио модуль. GY-86 модулі, RealTimeClock (RTC), Power Monitor модулі және I2C мультиплексоры Arduino-мен I2C көмегімен байланысады. Бізге I2C мультиплексоры қажет болды, өйткені біз қолданатын GY-86 мен RTC модулі бірдей адреске ие. Мультиплексор модулі қосымша қиындықсыз байланыс орнатуға мүмкіндік береді, бірақ бұл шамадан тыс болуы мүмкін.

Радио модуль SPI арқылы байланысады.

Бастапқыда бізде SD -карта модулі болды, бірақ ол SD кітапханасының көлеміне байланысты көптеген бас ауруларын тудырды, біз оны жоюды шештік.

Кодты қараңыз. Мүмкін сізде сұрақтар туындауы мүмкін - күмән жоқ, және біз оларды естуге қуаныштымыз. Тереңдетілген оқулықтарда код түсіндірмелері бар, сондықтан олар оны біршама түсінікті етеді деп үміттенемін!

Біз код файлдарын логикалық түрде бөліп алуға және оларды қосу үшін негізгі файлды қолдануға тырыстық, бұл өте жақсы жұмыс істеген сияқты.

4 -қадам: Build - Base Station Electronics

Негізгі станция радио модуль қосылған Raspberry Pi Zero көмегімен жасалады. Біз қаптаманы https://www.thingiverse.com/thing:1595429 сайтынан алдық. Сіз кереметсіз, үлкен рахмет!

Сізде Arduino -да код жұмыс істеп тұрған кезде, Raspberry Pi -дегі өлшеуді listen_to_radio.py кодын іске қосу арқылы алу өте қарапайым.

5 -қадам: бақылау тақтасы

Сізге бүкіл сызықты қалай жасағанымызды көрсету Одиссейге ұқсайды, өйткені бұл өте ұзақ және күрделі жоба. Егер кімде -кім мұны қалай жасағанымызды білгісі келсе, бізге хабарлаңыз - T3ch Flicks резидент -веб -әзірлеушісі бұл туралы оқулықты орындауға қуанышты болар еді!

Сіз бұл файлдарды Raspberry Pi -ге салғаннан кейін, сіз серверді іске қосып, кіретін деректермен бірге бақылау тақтасын көре аласыз. Даму себептері үшін және егер ол жақсы, тұрақты деректермен қамтамасыз етілсе, сызықша қалай болатынын көру үшін, біз серверге жалған деректер генераторын қостық. Егер сізде көбірек деректер болған кезде қалай көрінетінін көргіңіз келсе, оны іске қосыңыз. Біз мұны кейінірек оқулықта егжей -тегжейлі түсіндіреміз.

(Есіңізде болсын, сіз барлық кодты https://github.com/sk-t3ch/smart-buoy сайтынан таба аласыз)

6 -қадам: 2 -нұсқа? - Проблемалар

Бұл жоба мүлдем мінсіз емес - біз оны тұжырымдаманың прототипі/дәлелі ретінде қарастырғанды ұнатамыз. Прототип негізгі деңгейде жұмыс жасаса да: ол өзгереді, өлшейді және оларды жібере алады, бірақ біз білгендер көп және екінші нұсқа үшін өзгертеміз:

1. Біздің ең үлкен мәселе - шойын жабылғаннан кейін оның кодын өзгерте алмау. Бұл шын мәнінде шамалы бақылау болды және резеңке тығыздағышпен жабылған USB порты арқылы өте тиімді шешілуі мүмкін. Бұл 3D басып шығаруды гидроизоляциялау процесіне күрделіліктің басқа қабатын қосар еді!
2. Біз қолданған алгоритмдер мінсіз емес еді. Біздің толқындық қасиеттерді анықтау әдістері өте өрескел болды және біз көп уақытты магнитометрден, акселерометрден және гироскоптан сенсорлық мәліметтерді біріктіру үшін математиканы оқуға жұмсадық. Егер біреу мұны түсінсе және көмектесуге дайын болса, біз бұл өлшеулерді дәлірек жасай аламыз деп ойлаймыз.
3. Кейбір сенсорлар сәл оғаш әрекет етті. Судың температурасы сенсоры өте қауіпті болып көрінді - бұл нақты температурадан 10 градусқа дерлік. Мұның себебі нашар сенсор болуы мүмкін немесе бір нәрсе оны қыздыруы мүмкін …

7 -қадам: 2 -нұсқа? - Жақсартулар

Arduino жақсы болды, бірақ бұрын айтылғандай, біз жад проблемаларына байланысты SD картасының модулін (егер ол радио хабарлар жіберілмесе, деректердің резервтік көшірмесі болуы керек) алып тастауға мәжбүр болдық. Біз оны Arduino Mega немесе Teensy сияқты неғұрлым қуатты микроконтроллерге өзгерте аламыз немесе басқа Raspberry Pi нөлін қолдана аламыз. Алайда, бұл шығын мен энергия шығынын арттырады.

Біз қолданған радио модуль тікелей көру сызығы бар бірнеше шақырым қашықтықта. Алайда, гипотетикалық әлемде біз көптеген аралдарды айналдыра алдық, біз осындай торды құра алар едік. Деректерді ұзақ қашықтыққа жіберудің көптеген мүмкіндіктері бар, оның ішінде lora, grsm. Егер біз осылардың бірін қолдана алсақ, мүмкін, аралдың айналасында торлы желі болуы мүмкін!

8 -қадам: Зерттеу үшін біздің ақылды қалқаны пайдалану

Біз Кариб теңізінің оңтүстігіндегі шағын арал Гренадада Буойды салып, іске қостық. Біз сонда болған кезде біз Гренадия үкіметімен сөйлестік, ол біз жасаған ақылды қалқан мұхит сипаттамаларын сандық өлшеуді қамтамасыз етуге көмектеседі деді. Автоматтандырылған өлшеулер адамның күш -жігерін және адам қателіктерін жояды және жағалаудың өзгеруін түсінуге пайдалы контекст береді. Үкімет сонымен қатар желді өлшеу олардың мақсаттарына пайдалы функция болатынын айтты. Біз оны қалай басқаратынымызды білмейміз, сондықтан егер біреуде қандай да бір идея болса …

Маңызды ескерту - бұл жағалаудағы зерттеулерге, әсіресе технологияға қатысты, шынымен қызықты уақыт болса да, оны толық қабылдауға дейін ұзақ жол бар.

Smart Buoy сериялы блог жазбасын оқығаныңыз үшін рахмет. Егер сізде әлі жоқ болса, YouTube -те біздің қысқаша бейнені қараңыз.

Біздің пошталық тізімге жазылыңыз!

1 -бөлім: Толқын мен температураны өлшеу

2 -бөлім: GPS NRF24 радиосы мен SD картасы

3 -бөлім: Буйға арналған қуатты жоспарлау

4 -бөлім: Буйықты орналастыру