CPC сыныбының ластануын тексеруші: 10 қадам

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Сәлеметсіз бе, мен Бельгиядан келген студентпін және бұл менің бакалавр дәрежесіне арналған алғашқы үлкен жобам! Бұл нұсқаулық жабық бөлмелерге, әсіресе оқу бөлмелеріне арналған аэрополюциялық есептегішті қалай жасау керектігі туралы!

Сіз бұл жобаны не үшін деп ойлайсыз деп естідім. Мен мұның бәрі орта мектепке барған кезде басталды. Түстен кейін жақсы түскі ас пен үзілістен кейін сабақтар қайтадан басталады. Бірақ мәселе бар, мұғалім біз түскі ас ішкен кезде терезені ашуды ұмытып кетті, сондықтан ыстық, тершең, сіз ұйықтай алмайсыз, шоғырлана алмайсыз. Себебі ауада СО2 көп.

Менің жобам бұл мәселені шешеді және барлық оқушыларды сабақтарға шоғырландырады.

Жабдықтар

1 xRaspberry Pi 4 (55 евро)

Драйвері бар 1 дана мотор (5 евро)

2 x 12v 6800 мАч батареялар (2x € 20)

2 x төмендету модулі (2x € 5)

1 x 16x2 СКД (€ 1,5)

Датчиктер: 1x MQ8, 1x MQ4, 1x MQ7, 1x MQ135, 1x HNT11, 1x TMP36 (1 x 23 €)

IC: 1x MCP3008, 2x 74hc595AG (1x € 2.30, 2x € 0.40)

Жарықдиодты шамдар: 2х жасыл, 2х қызыл, 3х сары (кейбір ескі жабдықтарда бар, әрқайсысы 0,01 евро)

Батареяларға арналған қосқыш (2 x 0,35 евро)

40 f-to-f қосқыш кабельдері (€ 1,80)

40 f-to-m қосқыш кабельдері (€ 1,80)

20 м-ге дейін қосқыш кабельдер (€ 1,80)

Дәнекерлеу үшін 2 x ПХД (2x € 0,70)

Құралдар:

Дәнекерлеу үтігі (60 Вт артық)

Пісіруге қалайы

Алюминий қаңылтыр 50х20

Корпус (мен ескі шағын компьютер корпусын қолдандым)

Бұл МДФ немесе жеке идеялар болуы мүмкін.

1 -қадам: RPi -ді орнату

Біздің жүрегіміз - біздің миымыз бен жанымыз - бұл өнімде. Жақсы қорқытыңыз, себебі ол сізге қандай да бір жолмен зиян тигізуі мүмкін. Мен RPi 4B 4gb қолданамын, басқа модельдер жақсы жұмыс істеуі керек. Сіз ескі модельдерде тағы да артта қалуды күте аласыз.

Біз ОЖ -ны біздің мектептен phpMyAdmin сияқты алдын ала орнатылған бағдарламалық жасақтамамен алдық.

Ең алдымен, сіздің Raspberry Pi -ге ssh арқылы қосылуға болатынына көз жеткізіңіз, бізге көп уақыт қажет болады.

Алдымен біз SPI шинасын, GPIO түйреуіштерін қосып, басқа автобустарды өшіруіміз керек, олар бізге қажет болмайды.

Мұны raspi-config мәзірінде жасауға болады. Интерфейстерге өтіңіз және GPIO мен SPI -ді қосыңыз, әдетте бұл қажет емес, сіз осында болсаңыз, кеңейтілгенге өту арқылы жадыңызды кеңейтіңіз, содан кейін сақтауды кеңейтуді енгізіңіз.

Енді қайта жүктеңіз. Бізге VS кодын пайдалану үшін, біздің сервер мен дерекқорды іске қосу үшін кейбір кеңейтімдер қажет болады.

VS Code Extension орнату процесін мына жерден табуға болады.

Енді біз сервер мен дерекқорға арналған кеңейтімдерді орнатамыз. Терминалды қолданыңыз және 'python install flask, flask-cors, mysql-python-connector, eventlet' теріңіз, аяқталғанша күтіңіз.

Енді біз жобаны құрудан бастай аламыз.

2 -қадам: MCP3008 + TMP36

Сонымен, бізде 6 сенсор бар: 4 газ, 1 ылғалдылық + температура және 1 температура сенсоры. Оларды жұмыспен қамтамасыз ету - нағыз міндет. Барлық сенсорлар аналогты сенсорлар болып табылады, сондықтан бізге аналогты сигналды цифрлық сигналға түрлендіру қажет. Себебі RPi (Rasberry Pi) цифрлық сигналдарды «түсінеді». Қосымша ақпарат алу үшін мына жерді басыңыз.

Бұл тапсырманы орындау үшін сізге MCP3008 қажет, бұл тапсырманы керемет орындайды!

Оның 16 порты бар, жоғарыдан (кішкене көпіршікті) солға, төменге, екінші жағына және жоғары санау. Pin1-8-бұл сенсорлардың аналогтық сигналының кірістері. Екінші жағынан 9 -түйреуіш - бұл GND, оны толық тізбектің GND -не қосу керек, әйтпесе бұл жұмыс істемейді. 10-13 түйреуішін мұқият қосу керек, олар деректерді RPi-ге жібереді. 14 -түйреуіш - бұл басқа GND, ал 15 және 16 -түйреуіштер - бұл тізбектің оң жағына қосылуы керек.

Бұл электр сымдарының орналасуы:

• MCP3008 VDD сыртқы 3.3V дейін MCP3008 VREF сыртқы 3.3V дейін
• MCP3008 AGND сыртқы GND -ге
• MCP3008 DGND - сыртқыGND -ге
• MCP3008 CLK - Raspberry Pi pin 18
• MCP3008 DOUT Raspberry Pi pin 23 үшін
• MCP3008 DIN - Raspberry Pi pin 24
• MCP3008 CS/SHDN Raspberry Pi pin 25 үшін

Бұл сонымен қатар GND -ны RPI -ден сыртқы GND -ге қосудың жақсы уақыты. Бұл RPi -ден электрлік ағынды жасайды.

Міне, оны қалай дұрыс қосу керек.

Дұрыс қосылғаныңызға көз жеткізіңіз, әйтпесе бәрін қысқа тұйықтауға болады!

Кодтың бірінші бөлігі осы жерге келеді.

Сіз менің кодымды github жобасынан model. Analog_Digital ішінен көшіре аласыз.

Беттің төменгі жағында сіз жұмыс істеу үшін бастапқы кодты таба аласыз.

Бірақ бізге бірінші сенсор қажет, сондықтан біз тест жасай аламыз.

Егер сенсор жұмыс істесе, оны тексеру керек. 3.3V немесе 5V қуат көзін TMP36 оң жағына қосыңыз. Оны GND -ге қосуды ұмытпаңыз, мүмкін бұл ақымақ нәрсе, бірақ маған сеніңіз. Бұл шындық;). Сіз мультиметрмен сенсордың шығуын тексере аласыз, бұл ортаңғы түйреуіш. Бұл қарапайым теңдеу арқылы температураны ° C -та тексеруге болады. ((миливольт*кіріс кернеуі) -500)/10 және voila donne! Сау болыңыз! Хаха, бізге MCP3008 қажет. TMP36 аналогтық істікшесін MCP3008 бірінші кіріс түйреуішіне қосыңыз. Бұл түйреуіш 0.

Төмендегі MCP класы үшін мысал кодын қолдануға болады. Немесе сіз Интернеттен таба алатын нәрсені таба аласыз, ол жақсы жұмыс істейді.

3 -қадам: мәліметтер базасы

Енді біз бірінші сенсорда оқи алатындықтан, оны дерекқорға тіркеу керек. Бұл біздің миымыздың жады. Мен бұл дерекқорды келешектегі өзгерістер үшін кеңейтілетін және оңай өзгертілетін етіп жасадым.

Сондықтан алдымен біз кіріс ретінде не алатынымызды ойлауымыз керек және егер белгілі бір объектілердің күйлері сияқты нақты нәрселерді тіркеу қажет болса.

Менің жауабым: 6 сенсордан кіріс, сондықтан сенсорлық кесте жасау керек, осы датчиктермен біз мәндерді жасаймыз. Мәнге не байланысты? Мен үшін бұл терезенің күйі, ол ашық па, әлде жабық па, сенсор мәнді өлшегенде. Бірақ орналасқан жер - бұл менің құндылығымның факторы, сондықтан біз оны қосамыз. Мәннің уақыты мен күні де маңызды, сондықтан мен оны қосамын.

Болашақта кеңейту үшін мен пайдаланушы кестесін қостым.

Кестелерге қатысты менің ойым қандай: кесте мәндері, кесте адресі (бөлмеге байланысты), үстел бөлмесі (мәнге байланысты), кесте терезесі (мәнге байланысты), үстел сенсоры (мәнге байланысты) және жабайы табиғаттағы кесте пайдаланушылар.

Кестелерді бір -бірімен байланыстыруға келсек. Әр мәнге бір сенсор, бір терезе, сенсордың мәні, идентификатор қажет, сондықтан біз мәнді бірегей етіп жасай аламыз, уақыттың белгісі, қашан жасалғанына және соңғы уақытта бізге бөлме қажет емес, бұл міндетті емес, бірақ қосылды.

Сондықтан қазір осылай көрінеді. Бұл менің жобамның қалған бөлігінде.

4 -қадам: HNT11, нағыз ұлдар үшін

Бізге кітапханалардың кез келген түрін пайдалануға рұқсат етілмегендіктен. Біз бәрін өзіміз бағдарламалауымыз керек.

HNT11- бұл бір сымды жүйе, сондықтан сізде кез келген басқа электронды құрылғы сияқты GND және VCC бар екенін білдіреді, бірақ 3 істікші кіріс және шығыс істікшесі болып табылады. Бұл біртүрлі, бірақ мен одан көп нәрсені үйрендім.

VCC сыртқы 3.3V -ге, ал GND сыртқы GND -ге қосыңыз.

DHT11 мәліметтер кестесінде бұл сенсорларды қолдануға болатын барлық нәрсе бар.

Біз жоғары битте төменгі және жоғары бит бар екенін анықтай аламыз. Бірақ жоғары бөліктің ұзақтығы бит үшін нақты анықтайды. Егер жоғары бөлігі 100 микроннан (әдетте 127 микс) артық шығарылса, бит жоғары болады. Бит 100 мкс -тен қысқа (әдетте 78 микросхема) бит төмен.

HNT11 іске қосылғанда, ол сигнал бере бастайды. Бұл әрқашан 41 бит. Бұл бастапқыдан басталады, бұл ештеңені білдірмейді, сондықтан біз оны өткізіп жібере аламыз. Алғашқы 16 бит/ 2 байт ылғалдылықтың бүтін және өзгермелі бөлігі болып табылады. Бұл соңғы 2 байт үшін бірдей, бірақ қазір температура үшін.

Сондықтан біз әр бит ұзақтығын есептеуіміз керек, содан кейін біз аяқтадық.

DHT11 астындағы бастапқы кодта сіз бұл мәселені шешудің әдісін таба аласыз.

5 -қадам: Газ сенсорлары (тек аңыздар)

Сондықтан мен жобаның басында сенсорларды қолдану өте жақсы болар еді деп ойладым. Әрекет етпес бұрын ойланыңыз және жергілікті сатып алыңыз, бұл сізге ұйқының көп уақытын үнемдейді! Өйткені сіз ертерек бастай аласыз және бұл сізге баруға дайын болады.

Менде 4 газ сенсоры бар. MQ135, MQ8, MQ4 және MQ7 сенсорларының барлығында газдар жақсы өлшенеді. Бірақ олардың барлығы конфигурациясында әр түрлі.

Алдымен мен деректер кестесін қолдандым, бұл мені одан да жақсартпады. Содан кейін мен код мысалдарын іздедім. Мен тапқан нәрсе - Адафруттың бір кітапханасы. Мен оны мүмкіндігінше жақсы көшіруге тырыстым. Ол төрт сенсордың бірімен жұмыс істеді.

Мен оны біраз уақытқа қалдырдым және оған оралдым.

Мен оны бір сенсорға жұмыс істеу үшін жасадым:

- Мен деректер кестесін өлшегім келетін газдың нүктелерін белгілеу үшін қолдандым. Сонымен, 1 айналым/мин 400 айн/мин, 1,2 - 600 айн/мин …

- Содан кейін мен барлық нүктелерді excel -ге қойып, қисықтың формуласын шығардым. Мен бұл дерекқорда сақтадым.

- Деректер парағынан мен қалыпты қарсылық пен таза ауа кедергісін оқыдым. Бұл мәндер дерекқорда сақталады.

Мен мұның бәрін кейбір кодқа құйдым, сіз оны MCP3008 класындағы соңғы үш функция ретінде таба аласыз. Бірақ бұл әлі аяқталған жоқ, өкінішке орай менде уақыт болмады.

6 -қадам: Shift тіркелімі, 74HC595AG

Сонымен, бұл IC. Және бұл ерекше нәрсе жасайды, бұл құрылғыда бір шығу сигналы үшін GPIO шығысын азырақ пайдалануға болады. Мен мұны СКД (сұйық кристалды дисплей) мен шамдар үшін қолдандым. Мен IP -адресті СКД -де көрсетемін, осылайша барлығы сайтқа кіре алады.

Жарықдиодты жарық диодтары - 2 қызыл, 3 сары және 2 жасыл. Бұл кез келген уақытта бөлмедегі ауа сапасын көрсетеді.

Ауыстыруды тіркеу - бұл параллель шығыс құрылғысы, сондықтан уақыт ішінде әр түрлі сигналдарды шығару мүмкін емес. Бұл сырттан бағдарламаланған, бірақ жергілікті түрде қолдау көрсетілмеген жағдайда мүмкін болар еді.

IC қалай қолдануға болады? Сізде 5 кіріс және 9 шығыс бар. 8 түйреуіш үшін 8 логикалық шығыс, содан кейін қалған деректерді басқа ауысу тіркеуішіне жіберу үшін 9 -шы түйреуіш.

Осылайша, біз 16 түйреуішті сыртқы VCC -ге қосамыз, келесі түйреуіш бірінші шығыс болып табылады, сондықтан СКД үшін бізге қажет болады. 14 -ші түйін - бұл деректер желісі, мұнда біз деректерді жібереміз. 13 -ші түйреуіш қосулы, төмен сигнал IC -ге мүмкіндік береді, оны өшіру үшін жоғары сигнал қажет. 12 -ші түйреуіш - бұл қашан жіберілгенін анықтай алатын түйреуіш, егер сіз бұл түйреуішті жоғарыдан төменге қарай төмен түсірсеңіз, ол 13 -істіктің сигнал күйін оқиды және оны 8 биттік жадында сақтайды. Бұл түйреуіш жоғары, сосын төмен орнатылғанда 8 портты өз портына шығарады. Ал соңғы түйреуіш, 10 -түйреуіш - бұл бастапқы қалпына келтіру, бұл түйреуіш жоғары болуы керек, әйтпесе ол жұмыс істемейді. Соңғы байланыс - бұл GND пин 8, біз оны сыртқы GND -ге қосуымыз керек.

Енді түйреуіштерді таңқурайға қалай қосқыңыз келетінін қосыңыз. Мен мұны олардың бір -біріне мүмкіндігінше жақын байланыстырып, олардың қайда екенін білдім.

Сіз дұрыс нәтиже алған кезде. Сіз оны жарықдиодты шамдармен ПХД -ге дәнекерлей аласыз. және 220 Ом резисторлар. IC шығысын тиісті сымға дәнекерлеңіз. Енді сізде осындай нәрсе болуы керек.

Сіз менің тест кодын Shiftregister астында таба аласыз. 74HC595N құрылғысымен жұмыс істегенде сізге MR қажет болмайды, сондықтан оны қосылмай қалдыруға болады.

СКД шамамен бірдей. Оны ауысу тіркеушісімен қолдану өте оңай, себебі СКД үшін кіріс дәл осы тіркеуші үшін кіріс болып табылады.

СКД үшін оны жұмыс істететін басқа код бар, бірақ ол ауысу тіркеушісімен бірдей. Сынақ кодын СКД астында таба аласыз.

7 -қадам: Frontend, құнды сабақ

Сондықтан мен мұнда адасып кетемін, мұны қалай жасау керектігі туралы бөлім. Бұл үйренуге болатын өте құнды нәрсе.

Артқы жағының алдыңғы жағын жасаңыз !!!!

Мен мұны керісінше жасадым. Мен дерекқорға пайдасыз қоңыраулар жасадым, мен бұған көп уақыт жұмсаймын.

Бастапқы бетте маған ағымдағы температура мен ылғалдылық және барлық газ сенсорларының мәндері жақсы кестеде қажет болды. Мен сондай -ақ RPi IP мекенжайын көрсетуім керек.

Датчиктер бетінде маған бір сенсор мен таңдау уақыты қажет. Мен бір күнді, содан кейін сол күннен бастап кезеңді таңдадым. Бұл маған әлдеқайда жеңіл болды, өйткені мен оны басқара аламын.

Соңғы бетте параметрлер бетінде қауіпті қауіпті немесе қауіпті газ мен температура деңгейі сияқты белгілі бір мәндерді басқаруға болады. Егер сіз мұны қажет деп санасаңыз, RPi қайта жүктеуін жасай аласыз.

Мен алдымен кодтау бөлігінде жұмысты оңай бастау үшін дизайн жасадым. Мен бірте -бірте прогреске қол жеткіздім. Тапсырма алдымен мобильді болды, сондықтан мен алдымен соған назар аударамын. Содан кейін мен үлкен экрандарға барамын.

Сіз менің Github -да менің беттерімді, CSS және JS таба аласыз.

8 -қадам: Артқы жағы

Бұл бөлік мен фронтальмен араласқан бөлік. Мен фронтальға бірдеңе жасаған кезде, оны артқы жағында жұмыс істедім. Сондықтан оны кейін қайта қарау қажет емес. Бұл мен жасамаған нәрсе еді, сондықтан мен 2 апта уақыт жоғалттым. Ақымақ мені! Бірақ мен басқа жобаларға қуаныштымын.

Сонымен, сіз артқы жағын жасаған кезде сіз қолданатын нәрсені жасаңыз. Бірақ оны қайта пайдалануға болатынын және қатаң кодталмағанын дәлелдеп, оны болашақта дәлелдеңіз. Маған DHT11 -дің соңғы 50 мәні қажет болғанда, мен тексеремін, мәндер енгізілген бе? Иә, оларды дерекқорға қалай қоюға болады. Оларды дерекқордан қалай шығаруға болады. Мен оны қалай көрсетемін? Диаграмма, график немесе қарапайым деректер ме? Содан кейін мен әр түрлі параметрлері мен қасиеттері бар жаңа маршрут жасаймын, мысалы күндер, сенсорлық атаулар немесе мен қоңырау шалатын нәрсе. Мен MQ сенсорларының барлық мәндерін атаймын ба немесе мен MQ бар сенсорлардың барлығын атаймын ба? Содан кейін мен қате жіберуді енгіздім. Егер қоңыраудың сұрауы дұрыс әдіс болса, онда ол жалғастыра алады, әйтпесе ол жақсы қате алады.

Сонымен қатар бұл жерде ағындар орналасқан, бұл параллель кодты іске қосуға мүмкіндік беретін бағдарламалық жасақтама. Сіз веб -сайттардың қоңырауларын, құндылықтарды құру функциясын және led+shiftregister -ды іске қоса аласыз. Бұл функциялар бір -біріне мүлдем тәуелсіз.

Сонымен, жетекшілер үшін. Мен CO2 үшін төменгі/ пайдалы мән жасадым. Бұл құндылық бірнеше үкіметтік көздерден келді. Сыныптар үшін пайдалы көрсеткіш текше метрге 600 ppm CO2 құрайды. Зиянды емес мән - бұл 2000 ppm -ден жоғары. Светодиодтар көпір жасайды. Егер MQ4 сенсорының мәні 1400 болса, ол автоматты түрде оның қандай қауіптілік деңгейінде екенін есептейді. 2000 - 600 = 1400, сондықтан жиынтық диапазон 1400/7 = 200. Демек, мән 550 -ге жеткенде ол жасыл светодиодты көрсетеді. 750 2 жасыл жарықдиодты, 950 1 сары 2 жасыл жарықдиодты көрсетеді. Және тағы басқа.

Мән ортадан жоғары болғанда терезе ашылады. Мен жоғары момент пен дәлдіктің арқасында степпенмоторды қолдандым. Ал 2000 -нан асқанда, кішкене дабыл сөнеді. Бұл бөлмедегі адамдарды үрейлендіру үшін.

Біз сондай -ақ түтін газдарын анықтай аламыз, сондықтан өрт болған кезде. Ол мұны да тіркейді. Белгілі бір мәннен асып кеткенде дабыл қосылады және жарық диоды жыпылықтайды.

СКД негізінен IP -адресті көрсетеді, осылайша сіз сайтқа кіре аласыз.

Сіз Githubin app.py ішінен бәрін + кодын таба аласыз

9 -қадам: Істі қарау

Мен барлық компоненттеріме арналған шағын компьютер корпусын таптым.

Мен алюминий парағын кесіп тастадым. Ал парақ демалатын жерде бірнеше тесіктер бұрғыланды. Бұл аналық платаның тесіктеріне сәйкес келеді.

Содан кейін мен корпустың ішіне бәрі қалай сәйкес келетінін қарастырдым. Мен бәрін реттеп, қозғала бастадым.

Мен оның қалай жұмыс істейтініне қанағаттанған кезде сенсорларға, RPi, ПХД, энергетикалық модульдер мен степендік қозғалтқыш модуліне қажетті тесіктерді белгілей бастадым. Саңылаулар ПХД тоқтауға арналған, бұл металл бөліктері алюминий қаңылтырмен жанаспайтындай етіп бөлме жасайды. Бұл сонымен қатар жақсы көрініс береді.

Мен әр IC немесе басқа құрылғыдан кабельдерді алып, оларды байланыстырдым. Бұл мен кабельдердің не үшін қажет екенін көре алатындықтан. Мен барлығын бір -біріне жақсы орналастырдым және бәрін жақсы ұстау үшін бірнеше жаңғақтар мен бұрандаларды қолдандым.

Мұның бәрін қосу үшін мен 2 батареяны қолдандым. Бұл көп қуат береді, бірақ бұл батареялар, сондықтан олар уақыт өте келе таусылады. Мен оларды велкроның көмегімен орнаттым. Мен велкро қолдандым, себебі сол кезде мен батареяларды оңай ауыстыра немесе алып тастай алатынмын.

Степмотор, СКД және жарық диодтары корпустың жоғарғы жағынан шығады. Сондықтан мен корпустың қақпағын мұқият қойып, тесіктерді белгілеп, оларды бұрғымен бұрғыладым. Сондықтан біз бәрін оңай көре аламыз.

Іс аяқталғаннан кейін біз бәрін сыммен байланыстыруымыз керек, мұнда сіз сымдардың схемасын таба аласыз.

10 -қадам: Бағалау және қорытынды

Бұл менің алғашқы жобам болды.

Меніңше, бәрі жақсы сияқты.

Мен көптеген жаңа нәрселерді білдім, жобаны басқарудың үлкен және жаман жақтарын білдім. Бұл шын мәнінде құнды сабақ болды. Мен күте алмаймын деп сендім, сізге беруді жалғастыру керек. Сіз әр қадамды құжаттауыңыз керек (өте қозғалыс), және сіз мұны жаңа жасаған кезде жасауыңыз керек.

Бір уақытта 1 нәрсеге назар аударыңыз. Экранның температурасын қалайсыз? Мынаны, мынаны және солай жасаңыз. Күтпеңіз немесе оны жіберуге тырыспаңыз. Бұл көмектеспейді. Және бұл сізге қымбат уақытты жоғалтады.

Сонымен қатар, 4 апта көп уақытты қажет етеді. Бірақ шындық аз. Бұл жай ғана дұрыс емес. Сізде тек 4 апта бар. Алғашқы 2 аптада қысым айтарлықтай емес. 3 аптаның соңы және 4 -ші аптаның ұйқысыз түні. Міне осылай жасамау керек.

Мен шамалы амбициялы едім: сенсорлар мен аккумуляторларды қолдану оңай емес, мен оны өте қарапайым етіп жасаймын, содан кейін оны біртіндеп қатайтып жіберемін, сонда ғана сіз жақсы прототип/ өнім аласыз.