Кәріз жолы: 3 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Кәріз желісін тазалаудың қазіргі процесі белсенді емес, реактивті. Ауданда кәріз желісі бітелген жағдайда телефон қоңыраулары тіркеледі. Сонымен қатар, қолмен тазалаушылардың қателік нүктесінде нөлге түсуі қиын. Олар зардап шеккен аймақтағы көптеген люктерде тазарту процесін жүргізу үшін көп уақытты босқа өткізіп жіберу әдісін қолданады. Сонымен қатар, улы газдардың жоғары концентрациясы тітіркенуді, бас ауруын, шаршауды, синус инфекцияларына, бронхитке, пневмонияға, тәбеттің төмендеуіне, есте сақтау қабілетінің нашарлауына және бас айналуға әкеледі.

Шешім - люктің қақпағына бекітілген қаламсап формалы кішкентай құрылғы болып табылатын прототипті жобалау. Қақпақ жабылған кезде люктің ішкі жағына түсетін құрылғының төменгі бөлігі - канализациядағы судың деңгейін және метан, көміртегі тотығы, көмірқышқыл газы мен азот оксидтері бар газдардың концентрациясын анықтайтын сенсорлардан тұрады.. Деректер LoRaWAN арқылы әрбір құдықтарда орнатылған осы құрылғылармен байланысатын негізгі станцияға жиналады және деректерді бақылау үшін бақылау тақтасы бар бұлтты серверге жібереді. Бұдан басқа, бұл кәрізге қызмет көрсету мен қоқыс жинауға жауапты муниципалитеттер арасындағы алшақтықты жояды. Бұл құрылғыларды қала бойынша орнату ағынды сулар жер бетіне жетпей тұрып бітелген кәріз желісінің орнын анықтауға және дәл анықтауға профилактикалық шешім береді.

Жабдықтар

1. Ультрадыбыстық сенсор - HC -SR04

2. Газ сенсоры - MQ -4

3. LoRa шлюзі - Raspberry pi 3

4. LoRa модулі - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. Дыбыстық сигнал модулі

7. 500мАч, 3,7В литий-иондық батарея

1 -қадам:

Бірінші прототип үшін мен корпус ретінде tic-tac (жаңа жалбыз қорабы) қолдандым. Ультрадыбыстық датчиктер Tx пен Rx кәріздік ағынға бағытталатын етіп жасалды. Ультрадыбыстық сенсор мен газ сенсорына қосылу өте оңай. Деректерді оқу үшін жеке датчиктерді қуаттандыру және NodeMCU -да бар 8 цифрлық түйреуіштің кез келгенін пайдалану қажет. Мен жақсы түсіну үшін байланыстар жасадым.

2 -қадам: SEMTECH SX1272 -мен танысу

Біздің келесі қадам - кітапханаларды NodeMCU -ге орнату.

Сіз Semtech LoRa модулінің кітапханаларын мына сілтемеден таба аласыз:

Бұл кітапхананы орнату үшін:

• Оны Arduino Library менеджерінің көмегімен орнатыңыз («Эскиз» -> «Кітапхананы қосу» -> «Кітапханаларды басқару …»), немесе
• «ZIP файлын жүктеу» батырмасы арқылы github -тан ZIP файлын жүктеңіз және оны IDE көмегімен орнатыңыз («Sketch» -> «Кітапхананы қосу» -> «. ZIP кітапханасын қосу …»)
• Бұл git репозиторийін эскиздер/кітапханалар қалтасына клондау.

Бұл кітапхананы жұмыс істеу үшін сіздің Arduino (немесе сіз қолданатын Arduino тақтасы) трансиверге қосылуы керек. Нақты қосылулар трансиверлік тақтаға және Arduino -ға тәуелді, сондықтан бұл бөлім әр қосылым не үшін қажет екенін және қандай жағдайларда қажет (қажет емес) екенін түсіндіруге тырысады.

SX1272 модулі 3.3В кернеуде жұмыс істейтінін және оның түйреуіштерінде 5В -ты ұнатпайтынын ескеріңіз (бірақ деректер кестесінде бұл туралы ештеңе айтылмаған, ал менің трансивер 5В кіріс -шығыс кездейсоқ бірнеше сағат бойы қолданылғаннан кейін үзілмегені анық). Қауіпсіз болу үшін деңгей ауыстырғышты немесе 3.3 В кернеуінде жұмыс істейтін Arduino қолданғаныңызға көз жеткізіңіз. Semtech бағалау тақтасында 100 Ом резисторлары бар, олардың барлық желілері зақымдануды болдырмауы мүмкін, бірақ мен бұған сенбеймін.

SX127x трансиверлері 1,8 В пен 3,9 В арасындағы кернеуді қажет етеді. 3.3В кернеуді пайдалану әдеттегі болып табылады. Кейбір модульдерде жалғыз қуат түйреуіші бар (3.3В деп белгіленген HopeRF модульдері сияқты), бірақ басқалары әр түрлі бөліктерге арналған бірнеше қуат түйреуіштерін шығарады (VDD_RF, VDD_ANA және VDD_FEM бар Semtech бағалау тақтасы сияқты). Кез келген GND түйреуіштері Arduino GND түйреуіштеріне қосылуы керек.

Трансивермен байланысудың негізгі әдісі - SPI (сериялық перифериялық интерфейс). Ол үшін төрт түйреуіш қолданылады: MOSI, MISO, SCK және SS. Бұрынғы үшеуі тікелей қосылуы керек: сондықтан MOSI - MOSI, MISO - MISO, SCK - SCK. Бұл түйреуіштер сіздің Arduino -да орналасқан жерде әр түрлі болады, мысалы, Arduino SPI құжаттамасының «Қосылымдар» бөлімін қараңыз. SS (құл таңдау) қосылымы сәл икемді. SPI қосалқы жағында (трансивер) оны NSS деп белгіленген штырға (әдетте) қосу керек. SPI шебері (Arduino) жағында бұл түйреуіш кез келген енгізу -шығару түйреуішіне қосыла алады. Көптеген Arduino -да «SS» деп аталатын түйреуіш бар, бірақ бұл Arduino SPI құлы ретінде жұмыс істеген кезде ғана маңызды, бұл бұл жерде емес. Қандай түйреуішті таңдасаңыз да, сіз кітапханаға түйреуішті салыстыру арқылы қандай түйреуішті қолданғаныңызды айтуыңыз керек (төменде қараңыз).

Трансивер тақтасындағы DIO (цифрлық енгізу -шығару) түйреуіштері әр түрлі функциялар үшін конфигурациялануы мүмкін. LMIC кітапханасы оларды трансиверден жедел күй туралы ақпаратты алу үшін пайдаланады. Мысалы, LoRa беру басталғанда, DIO0 түйрегіші TxDone шығысы ретінде конфигурацияланады. Тарату аяқталғаннан кейін, DIO0 түйрегішін LMIC кітапханасы анықтай алатын трансивер арқылы жоғары етіп жасайды. LMIC кітапханасына тек DIO0, DIO1 және DIO2 кіру қажет, қалған DIOx түйреуіштерін ажыратуға болады. Arduino жағында олар кез келген енгізу -шығару түйреуішіне қосыла алады, себебі ағымдағы іске асыруда үзілістер немесе басқа да арнайы аппараттық мүмкіндіктер қолданылмайды (бұл мүмкіндікке қосылуы мүмкін болса да, «Уақыт» бөлімін қараңыз).

LoRa режимінде DIO түйреуіштері келесідей қолданылады:

• DIO0: TxDone және RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

FSK режимі олар келесідей қолданылады:

• DIO0: PayloadReady және PacketSent
• DIO2: TimeOut

Екі режимге де тек 2 түйреуіш қажет, бірақ трансивер оларды картаны бір 2 түйреуішке қажет үзіліс жасайтындай етіп салыстыруға мүмкіндік бермейді. Сонымен, егер LoRa және FSK режимдерінің екеуі де қолданылса, барлық үш түйреуішті қосу керек. Arduino жағында қолданылатын түйреуіштер сіздің эскиздегі түйреуіш картасында конфигурациялануы керек (төменде қараңыз). Қалпына келтіру Трансиверде оны нақты қалпына келтіру үшін пайдалануға болатын қалпына келтіру түйреуі бар. LMIC кітапханасы мұны чипті іске қосу кезінде біркелкі күйде болуын қамтамасыз ету үшін пайдаланады. Іс жүзінде бұл түйреуішті ажыратуға болады, себебі трансивер қазірдің өзінде қосулы күйде болады, бірақ оны қосу кейбір жағдайларда проблемаларды болдырмауы мүмкін. Arduino жағында кез келген енгізу -шығару түйреуішін қолдануға болады. Пайдаланылатын түйреуіш нөмірі түйреуіш картасын теңшеу керек (төменде қараңыз).

Трансиверде екі бөлек антенна қосылымы бар: біреуі RX үшін, екіншісі TX үшін. Кәдімгі трансиверлік тақтада антенналық қосқыш чипі бар, бұл бір антеннаны осы RX және TX қосылымдары арасында ауыстыруға мүмкіндік береді. Мұндай антенна ауыстырғышқа әдетте RXTX деп аталатын кіріс түйреуіші арқылы қандай позиция болуы керектігін айтуға болады. Антенна қосқышын басқарудың ең оңай жолы - SX127x трансиверіндегі RXTX түйреуішін пайдалану. Бұл түйін TX кезінде жоғарыға, ал RX кезінде төменге автоматты түрде орнатылады. Мысалы, HopeRF тақталарында бұл байланыс бар сияқты, сондықтан олар ешқандай RXTX түйреуіштерін шығармайды және түйреуішті түйреуіш картасында пайдаланылмаған деп белгілеуге болады. Кейбір тақталар антенна ауыстырғышының штырын, кейде SX127x RXTX істігін ашады. Мысалы, SX1272 бағалау тақтасы бұрынғы FEM_CTX және соңғысын RXTX деп атайды. Тағы да, оларды қосқыш сыммен қосу - ең оңай шешім. Немесе SX127x RXTX түйреуіші болмаса, антенна қосқышын басқару үшін LMIC конфигурациялануы мүмкін. Антенна қосқышын басқару түйреуішін (мысалы, Semtech бағалау тақтасындағы FEM_CTX) Arduino жағындағы кез келген енгізу -шығару түйреуішіне қосыңыз және түйреуіш картасында қолданылатын түйреуішті конфигурациялаңыз (төменде қараңыз). Трансивердің антеннаны тікелей басқаруын неге қаламайтыны түсініксіз.

3 -қадам: корпусты 3D басып шығару

Мен бәрін іске қосқаннан кейін, жақсы көрінетін дизайн үшін модуль корпусын 3D басып шығаруды шештім.

Қолында түпкілікті өнім болған кезде, шұңқырға орнату және бақылау тақтасында нақты уақытта нәтиже алу оңай болды. Су деңгейінің көрсеткіші бар нақты уақыттағы газ концентрациясының мәні билікке проблеманы шешудің қауіпсіз жолымен қатар белсенді түрде әрекет етуге мүмкіндік берді.