Aqlli buoy [Xulosa]: 8 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Hammamiz dengiz bo'yini yaxshi ko'ramiz. Kollektiv bo'lib, biz ta'tilga, suv sportidan zavqlanish yoki tirikchilik qilish uchun unga yig'ilamiz. Ammo qirg'oq to'lqinlarning rahm -shafqatidagi dinamik hududdir. Dengiz sathining ko'tarilishi plyajlarda va bo'ron kabi kuchli favqulodda hodisalarda ularni butunlay yo'q qiladi. Ularni qanday qutqarish kerakligini tushunish uchun, biz ularning o'zgarishini boshqaradigan kuchlarni tushunishimiz kerak.

Tadqiqot qimmat, lekin agar siz arzon va samarali vositalarni yarata olsangiz, siz ko'proq ma'lumot to'play olasiz, natijada tushuncha yaxshilanadi. Bu bizning Smart Buoy loyihamizning g'oyasi edi. Xulosa qilib, biz sizga loyihamizning qisqacha tavsifini beramiz va uni dizayn, dizayn va ma'lumotlar taqdimotiga ajratamiz. Oh buoy, sen buni yaxshi ko'rasan..!

Ta'minotlar

Smart Buoyning to'liq qurilishi uchun sizga ko'p narsalar kerak bo'ladi. Tegishli qo'llanmada biz qurilishning har bir bosqichi uchun zarur bo'lgan aniq materiallarni ajratamiz, ammo bu erda to'liq ro'yxat:

• Arduino Nano - Amazon
• Raspberry Pi Zero - Amazon
• Batareya (18650) - Amazon
• Quyosh panellari - Amazon
• Bloklovchi diodlar - Amazon
• Zaryadni boshqaruvchi - Amazon
• Buck kuchaytirgichi - Amazon
• GPS moduli - Amazon
• GY -86 (akselerometr, giroskop, barometr, kompas) - Amazon
• Suv harorati sensori - Amazon
• Quvvat monitorining moduli - Amazon
• Haqiqiy vaqtda soat moduli - Amazon
• Radio modullari - Amazon
• i^2c multiplexer moduli - Amazon
• 3D printer - Amazon
• PETG filamenti - Amazon
• Epoksi - Amazon
• Astar bo'yoqlari - Amazon
• Arqon - Amazon
• Floats - Amazon
• Yelim - Amazon

Amaldagi barcha kodlarni https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy saytida topish mumkin.

1 -qadam: nima qiladi?

Smart Buoy bortidagi sensorlar uni o'lchashga imkon beradi: to'lqin balandligi, to'lqin davri, to'lqin kuchi, suv harorati, havo harorati, havo bosimi, kuchlanish, oqimdan foydalanish va GPS joylashuvi.

Ideal dunyoda u to'lqin yo'nalishini ham o'lchagan bo'lardi. Buoy olib borgan o'lchovlarga asoslanib, biz to'lqin yo'nalishini hisoblash imkonini beradigan echim topishga juda yaqin edik. Biroq, bu juda murakkab bo'lib chiqdi va bu haqiqiy tadqiqotchilar jamoasida katta muammo. Agar u erda bizga yordam beradigan va to'lqin yo'nalishini o'lchashning samarali usulini taklif qiladigan kimsa bo'lsa, bizga xabar bering - biz uni qanday ishga tushirishimiz mumkinligini tushunishni istaymiz! Buoy to'plagan barcha ma'lumotlar radio orqali Raspberry Pi tayanch stantsiyasiga yuboriladi. Biz ularni Vue JS yordamida ko'rsatish uchun asboblar paneli yaratdik.

2 -qadam: qurish - buoy korpusi

Bu Buoy, ehtimol, biz hozirgacha chop etgan eng qiyin narsa edi. Dengizda bo'lgani kabi, juda ko'p narsalarni hisobga olish kerak edi. Bu haqda keyinroq "Smart Buoy" turkumida gaplashamiz.

Qisqacha aytganda: biz bo'shliqli sharni ikki qismga bosib chiqardik. Yuqori yarmida quyosh panellari uchun uyalar va radio antenna o'tishi uchun teshik bor. Pastki yarmida harorat sensori o'tishi uchun teshik va arqon bog'lash uchun tutqich mavjud.

Buoyni PETG filamentidan bosib chiqarganimizdan so'ng, biz uni zımparaladik, purkagich bilan to'ldiruvchi astar bilan bo'yadik, so'ngra bir necha qatlamli epoksi qo'ydik.

Qobiqni tayyorlash tugallangach, biz barcha elektronikalarni ichkariga joylashtirdik, so'ngra suv harorati sensori, radio antenna va quyosh panellarini yopishtiruvchi qurol yordamida muhrladik. Nihoyat, biz ikkita yarmini StixAll elim/yopishtiruvchi bilan yopishtirdik (samolyot uchun super elim).

Va keyin biz suv o'tkazmaydigan deb umid qildik …

3 -qadam: Build - Buoy Electronics

Buoyda ko'plab sensorlar bor va biz ular haqida tegishli qo'llanmada batafsil ma'lumot beramiz. Bu xulosa bo'lgani uchun, biz bu ma'lumotni, lekin qisqacha saqlashga harakat qilamiz!

Buoy 18650 ta batareya bilan jihozlangan, u 5 V kuchlanishli to'rtta quyosh batareyasi bilan quvvatlanadi. Biroq, faqat real vaqt soati doimiy ravishda quvvatlanadi. Buoy real vaqtda soatning chiqish pinidan foydalanib, tranzistorni boshqaradi, bu tizimning qolgan qismiga quvvat kirishiga imkon beradi. Tizim yoqilganda, u sensorlardan o'lchovlarni olishdan boshlanadi, shu jumladan quvvat monitorining modulidagi kuchlanish qiymati. Quvvat monitorining moduli tomonidan berilgan qiymat, keyingi o'qishlar to'plamidan oldin tizim qancha vaqt uxlashini aniqlaydi. Bu vaqtda signal o'rnatilgan, keyin tizim o'zini o'chiradi!

Tizimning o'zi ko'plab sensorlar va Arduino -ga ulangan radio moduldir. GY-86 moduli, RealTimeClock (RTC), Power Monitor moduli va I2C multiplexer Arduino bilan I2C yordamida aloqa o'rnatadi. Bizga I2C multipleksor kerak edi, chunki biz ishlatgan GY-86 va RTC moduli bir xil manzilga ega. Multiplexer moduli sizga ortiqcha qiyinchiliklarsiz muloqot qilish imkonini beradi, garchi bu biroz ortiqcha bo'lishi mumkin.

Radio moduli SPI orqali aloqa qiladi.

Dastlab, bizda SD -karta moduli ham bor edi, lekin bu SD kutubxonasining kattaligi tufayli juda ko'p bosh og'rig'iga sabab bo'ldi va biz uni yo'q qilishga qaror qildik.

Kodni ko'rib chiqing. Ehtimol, sizda ba'zi savollar bo'lishi mumkin - ehtimol bu shubhalar ham - va biz ularni eshitishdan xursand bo'lamiz. Chuqur darsliklar kod tushuntirishlarini o'z ichiga oladi, shuning uchun umid qilamanki, ular biroz tushunarli bo'ladi!

Biz kod fayllarini mantiqiy ajratishga va ularni qo'shish uchun asosiy fayldan foydalanishga harakat qildik.

4 -qadam: Build - Base Station Electronics

Asosiy stansiya radio moduli biriktirilgan Raspberry Pi Zero yordamida amalga oshiriladi. Biz korpusni https://www.thingiverse.com/thing:1595429 saytidan oldik. Siz ajoyibsiz, katta rahmat!

Arduino -da kodni ishga tushirganingizdan so'ng, Raspberry Pi -dagi o'lchovlarni listen_to_radio.py kodini ishlatib olish juda oddiy.

5 -qadam: boshqaruv paneli

Sizga qanday qilib butun chiziqni yaratganimizni ko'rsatish uchun Odisseya juda oz bo'lardi, chunki bu juda uzoq va murakkab loyiha edi. Agar kimdir buni qanday qilganimizni bilishni xohlasa, bizga xabar bering - T3ch Flicks rezidenti veb -ishlab chiqaruvchisi bu borada darslik qilishdan xursand bo'lardi!

Ushbu fayllarni Raspberry Pi -ga joylashtirgandan so'ng, siz serverni ishga tushirishingiz va ma'lumotlar panelidagi ma'lumotlarni ko'rishingiz mumkin. Rivojlanish sabablari va agar u yaxshi, muntazam ma'lumotlar bilan ta'minlangan bo'lsa, chiziq qanday ko'rinishini ko'rishingiz mumkin. biz serverga soxta ma'lumotlar generatorini qo'shdik. Agar sizda ko'proq ma'lumot bo'lsa, u qanday ko'rinishini ko'rishni istasangiz, uni ishga tushiring. Bundan tashqari, biz buni keyingi darslarda batafsil tushuntiramiz.

(Esda tutingki, siz barcha kodlarni https://github.com/sk-t3ch/smart-buoy saytidan topishingiz mumkin)

6 -qadam: 2 -versiya? - Muammolar

Bu loyiha mutlaqo mukammal emas - biz uni kontseptsiyaning prototipi/isboti deb o'ylashni yaxshi ko'ramiz. Garchi prototip asosiy darajada ishlasa -da: u suzadi, o'lchovlarni o'tkazadi va ularni uzatishga qodir, biz ko'p narsalarni o'rgandik va ikkinchi versiya uchun o'zgartiramiz:

1. Bizning eng katta muammomiz - buoyni yopishtirgandan keyin uning kodini o'zgartira olmaslik edi. Bu haqiqatan ham biroz nazorat edi va uni rezina muhr bilan qoplangan USB port yordamida juda samarali hal qilish mumkin edi. Biroq, bu 3D bosma gidroizolyatsiya jarayoniga boshqa murakkablik qatlamini qo'shgan bo'lardi!
2. Biz ishlatgan algoritmlar mukammal emas edi. Bizning to'lqin xususiyatlarini aniqlash usullari juda qo'pol edi va biz ko'p vaqtimizni magnitometr, akselerometr va giroskopdan sensorlar ma'lumotlarini birlashtirish uchun matematikani o'qishga sarfladik. Agar kimdir buni tushunsa va yordam berishga tayyor bo'lsa, biz bu o'lchovlarni aniqroq qilishimiz mumkin deb o'ylaymiz.
3. Ba'zi datchiklar biroz g'alati harakat qilishdi. Suv harorati sensori, ayniqsa, xavfli bo'lgan - haqiqiy haroratdan deyarli 10 daraja farq qilgan. Buning sababi shunchaki yomon sensor bo'lishi yoki biror narsa uni qizdirishi bo'lishi mumkin edi …

7 -qadam: 2 -versiya? - Yaxshilashlar

Arduino yaxshi edi, lekin yuqorida aytib o'tilganidek, biz xotira muammolari tufayli SD -karta modulini (agar radio xabarlarni yuborish imkoni bo'lmasa, ma'lumotlarning zaxira nusxasi bo'lishi kerak edi) yo'q qilishga majbur bo'ldik. Biz uni Arduino Mega yoki Teensy kabi kuchliroq mikrokontrollerga o'zgartirishimiz yoki boshqa Raspberry Pi nolini ishlatishimiz mumkin. Biroq, bu xarajat va quvvat sarfini oshiradi.

Biz foydalangan radio modul bir necha kilometr masofani to'g'ridan -to'g'ri ko'rish chizig'iga ega. Biroq, gipotetik dunyoda, biz orolning atrofiga ko'plab buoylarni joylashtira olganimizda, biz shunday to'r tarmog'ini tashkil qilishimiz mumkin edi. Ma'lumotni uzoq masofali uzatish uchun juda ko'p imkoniyatlar mavjud, shu jumladan lora, grsm. Agar biz ulardan bittasini ishlata olsak, ehtimol orol atrofida to'r tarmog'i bo'lar edi!

8 -qadam: Tadqiqot uchun Smart Buoydan foydalanish

Biz Janubiy Karib dengizidagi kichik orol Grenadada Buoyni qurdik va ishga tushirdik. Biz u erda bo'lganimizda, biz Grenadiya hukumati bilan suhbatlashdik, u aytganidek, biz yaratgan Smart qayiq okean xususiyatlarini miqdoriy o'lchashda yordam beradi. Avtomatlashtirilgan o'lchovlar odamlarning harakatlari va xatolarini kamaytiradi va o'zgaruvchan qirg'oqlarni tushunishga yordam beradi. Hukumat, shuningdek, shamolni o'lchash ham ularning maqsadlari uchun foydali xususiyat bo'lishini taklif qildi. Biz buni qanday boshqarishni bilmaymiz, shuning uchun kimdir qandaydir fikrga ega bo'lsa …

Muhim ogohlantirish shundaki, bu qirg'oq bo'yidagi tadqiqotlar uchun, ayniqsa, texnologiyalarni jalb qilish uchun juda hayajonli vaqt bo'lsa -da, uni to'liq qabul qilish uchun uzoq yo'l bor.

Smart Buoy seriyasining qisqacha blogini o'qiganingiz uchun tashakkur. Agar sizda hali yo'q bo'lsa, iltimos, YouTube -dagi umumiy videomizga qarang.

Bizning pochta ro'yxatimizga a'zo bo'ling!

1 -qism: To'lqin va haroratni o'lchash

2 -qism: GPS NRF24 radio va SD -karta

3 -qism: Buoyga quvvatni rejalashtirish

4 -qism: Buoyni joylashtirish