PUA uchun atrof -muhit sensori tizimining biriktirilishi: 18 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Ushbu yo'riqnomaning maqsadi - DJI Phantom 4 dronlari bilan birgalikda Integrated Solutions Technology atrof -muhit sensori tizimini qanday qurish, biriktirish va ishlatishni tasvirlash. Ushbu sensorlar to'plami OSHA va EPA standartlariga qaraganda uglerod oksidi (CO), karbonat angidrid (CO2) va suyuq propan gazining (LPG) mavjud xavf darajasini aniqlash uchun potentsial xavfli muhitga tashish uchun drondan foydalanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu qo'llanmada nurlanish sensori ham ko'rsatilgan bo'lsa -da, u gaz datchiklari uchun alohida birlik sifatida ishlaydi va ko'rsatiladigan yakuniy mahsulot faqat yuqorida sanab o'tilgan gaz sensori komponentlarini o'z ichiga oladi.

1 -qadam: Kerakli asboblar, dasturiy ta'minot va materiallarni to'plang

Ishlatilgan asboblar:

1. Arduino dasturiy ta'minoti (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)
2. Pense
3. Aşındırıcı pichoq bilan stol arra
4. Stol maydalagich

Ishlatilgan materiallar:

1. DJI Phantom 4
2. Arduino Uno
3. Jekeri tashqi batareyasi 3350 mA / soat
4. Standart stol paneli
5. Uglerod oksidi sensori - MQ - 7
6. Suyuq propan gaz sensori - MQ - 6
7. Karbonat angidrid CO2 sensori - MG - 811
8. AK9750 Si7021 namlik va harorat sensori
9. Cho'ntak Geiger radiatsiya sensori - 5 -toifa
10. Bluetooth modem - BlueSMiRF Gold
11. Yumshoq po'latdan yasalgan ilgichli tasmalar
12. SparkFun ixtirochilar to'plami
13. 3M ikki tomonlama o'rnatish tasmasi

2 -qadam: Sensor va mikrokontroller simlarini yig'ing

Komponentlarning to'g'ri ishlashi uchun zarur bo'lgan kirish va chiqish pinlarini aniqlash uchun mahsulot ishlab chiqaruvchisining barcha sensorli ma'lumotlar varaqlariga kiring. Gaz va nurlanish paketlarida keltirilgan barcha komponentlar uchun samarali yo'nalish yaratish uchun, har bir sensori va moduli alohida simga ulangan bo'lishi kerak, chunki u bitta taxtaga qo'shilishidan oldin mikrokontrollerga ulangan. Aniqlikni ta'minlash uchun har bir turdagi asosiy zanjir va kodni yaratish jarayoni quyidagi bosqichlarda mavjud.

3 -qadam: Uglerod oksidi MQ - 7 sensori uchun kirish va chiqish pinlarini aniqlang

Yuqoridagi diagrammada ko'rsatilgandek, CO komponenti 5V mikrokontroller quvvat manbaiga ulangan eng o'ngdagi temir yo'lda uchta kirish kuchlanish piniga ega bo'lishi kerak. Analog kirish pimi A0, A1, A2 va boshqalar yozilgan mikrokontrolderlarning har qanday piniga, topraklama pinlari esa mikrokontrollerning topraklama pinlariga ulanadi. Nihoyat, pastki chap sensor pinini erga ulash uchun 10K ohmli rezistor ishlatiladi. Ta'kidlash joizki, bu nuqta ushbu tizimda ishlatiladigan CO2 va LPG sensorlariga ham tegishli.

4 -qadam: Sensorni pinoutga muvofiq mikrokontrollerning kirish va chiqish pinlariga ulang

Oldingi bosqichlarda muhokama qilinganidek, bitta pin mikrokontrolderga analog kirish pimi sifatida belgilanadi. Yuqorida ko'rsatilgan va keyingi bosqichda yuklab olish mumkin bo'lgan asosiy kodda analog pin A0 pin hisoblanadi. Ushbu belgiga muvofiq, yuqori chap pinni mikrokontrolderning A0 piniga ulang. So'ngra, umumiy 5V kirish va er osti temir yo'lini eng chap paneldagi elektr simini ("-" belgisi bilan belgilangan) topraklama piniga va eng o'ngdagi temir yo'lni ("+") 5V piniga ulash orqali o'rnatish mumkin. Non panelini shunday ulash orqali sensorlar pinlarini to'g'ridan -to'g'ri non paneli panjaralariga ulashlari mumkin, bu mikrokontrollerga toza ulanish imkonini beradi. Bu struktura yuqoridagi tayanch sxemaning rasmlarida keltirilgan.

5 -qadam: Gaz sensori asosiy kodini yuklab oling

Ulanganidan so'ng, komponentning simli ulanganligini tekshirish uchun interfeysning yuqori chap tomonidagi o'qni bosib, SparkFun mahsulot sahifasidan (https://www.sparkfun.com/products/9403; biriktirilgan) olingan Arduino asosiy kodini yuklang. pinoutga muvofiq.

6 -qadam: Ishlashni ta'minlash uchun ketma -ket monitorni oching

Interfeysning yuqori o'ng burchagidagi kattalashtirish oynasi belgisini tanlab, ketma -ket monitorni oching. Bu yuqorida ko'rsatilgan alohida oynani ochadi, u erda sensor chiqishi, dastlab kuchlanish ko'rsatkichi ko'rsatiladi. Agar ma'lumotlar ketma -ket monitorda ko'rsatilgandek ko'rsatilmasa, analogRead funktsiyasi ushbu jarayonning oldingi bosqichlarida ulangan analog pinning to'g'ri soniga mos kelishini tekshiring.

7-qadam: LPG va karbonat angidrid gaz sensorlar uchun 3-6-qadamlarni takrorlang

Qo'shimcha sensorlarning ishlashini ta'minlash uchun pinlar, sensorli simlar va kod yuklanishining ta'rifini takrorlang.

8 -qadam: simli SparkFun Si7021 namlik va harorat sensori (ixtiyoriy)

Gaz sensorlaridagi umumiy jarayon harorat va namlik sensori uchun ham amalga oshiriladi. Biroq, pinout gaz sensorlaridan farq qiladi va yuqorida ko'rsatilgan. VCC pimi (sensordan o'ngdan ikkinchi) 5 yoki 3,3 voltli mikrokontroller quvvat manbaiga ulanadi va topraklama pimi gaz sensori simlarida ko'rinib turganidek, mikrokontrollerning eriga ulanadi. Analog chiqish pimi o'rniga, bu sensori ma'lumotlarni qayta ishlash uchun sensordan mikrokontrollerga uzatish uchun javob beradigan SDA va SCL chiqish pinlarini o'z ichiga oladi. Bu sensordan ma'lumotlar datchigi qiymatlari bilan taqqoslaganda gaz sensori o'lchovlarining to'g'riligini tekshirish uchun foydalanish mumkin.

9 -qadam: Si7021 namlik va harorat sensori SparkFun asosiy kodini yuklab oling

Ulanish tugagandan so'ng, kontaktlarning zanglashiga olib kelmasligi uchun biriktirilgan namuna kodi (https://www.sparkfun.com/products/13763 dan moslashtirilgan) mikrokontrollerga yuklanishi kerak. Gaz sensori kodi bilan ta'riflanganidek, komponent ketma -ket monitorga kirish orqali harorat va namlikni uzatayotganini tekshiring. Ta'kidlash joizki, ushbu asosiy kod ikki xil SparkFun komponentli kutubxonasidan foydalanishni o'z ichiga oladi. Bu kodni kompilyatsiya qilish va mikrokontrolderga yuklash uchun foydalanuvchi 9 -bosqichda ko'rsatilgan usullar yordamida ushbu kutubxonalarni o'rnatishi kerak bo'ladi.

10 -qadam: Arduino komponentli kutubxonalarini qo'shing

Arduino kutubxonalarining kodlarga tatbiq etilishi 8 -qadam kodining yuqori qismidan ko'rinib turganidek #include buyrug'i yordamida aniqlanadi. Ushbu kutubxonalarni kiritmasdan, kodni kompilyatsiya qila olmaydi yoki mikrokontrollerga yuklay olmaydi. Ushbu kutubxonalarga kirish va o'rnatish uchun eskiz yorlig'iga o'ting, Kutubxonani qo'shish -ni kengaytiring va Kutubxonalarni boshqarish -ni tanlang. Kerakli kutubxona nomini kiriting (#include buyrug'idan keyin paydo bo'ladigan matn), kerakli variantni bosing, versiyasini tanlang va o'rnatish tugmasini bosing.

11 -qadam: Simli cho'ntak Geiger radiatsiya sensori - 5 -toifa

Yuqorida aytib o'tilganidek, bu komponent gaz sensorlaridan alohida kiritiladi. Ushbu mahsulotni o'rnatishda, jarayon hali ham bir xil; yuqoridagi pinoutda ko'rsatilgandek, komponent pimlarini tegishli chiqishlariga ulang. VCC pinini mikrokontrolderda joylashgan 5V manbaiga va gaz sensorlaridagi kabi topraklama pinini mikrokontroller eriga ulang. Keyin signal va shovqin pimlarini mos ravishda 2 va 5 -mikrokontroller pinlariga ulang. Bu vazifa bajarilgandan so'ng, Github (https://www.sparkfun.com/products/142090) orqali nur-watch.org saytidan moslashtirilgan asosiy kodni yuklang va bu komponent ishga tayyor.

12 -qadam: o'rnatilgan sensorli simlarni ishlab chiqish

Har bir sensorning ishlashini tasdiqlash uchun alohida sim o'tkazgandan so'ng, har bir sensor simini kondensatlangan formatda birlashtirishni boshlang, shunda yuqorida tasvirlangan barcha datchiklar yuqoridagi rasmlarda ko'rsatilgandek non paneliga ulanadi. Yuklashdan oldin quyidagi kodlarni o'zgartirish shart emas, kerakli komponentlarni Arduino pinlarini to'g'ri ulash uchun yuqoridagi jadvalga murojaat qiling. Kondensatsiyalangan formatni qo'llab -quvvatlash uchun bitta elektr simini 5V, ikkinchisini esa 3,3V qilib ulab, umumiy quvvat va er relsidan foydalaning. Arduino mikrokontrollerining topraklama piniga ulanishni ta'minlayotganda, ikkita er relsini bir -biriga ulang. Tugallangach, bortga o'rnatilgan gaz sensori imkoniyatlariga kirish uchun biriktirilgan kodni yuklang. Qo'shilgan Arduino kodi gaz sensorlarini, shuningdek, harorat va namlik sensori boshqaradi va ularning o'lchov ma'lumotlarini ketma-ket monitor orqali million boshiga ko'rsatadi. Bu, shuningdek, o'lchangan ma'lumotlarning xavf darajasi tasnifini beradi. Radiatsiya sensori vaqt o'lchoviga tayanishi mumkin (ya'ni, daqiqalar soniga), shuning uchun bu komponentni gaz sensorlaridan alohida ishlatish tavsiya etiladi. Bu farqni qo'llab -quvvatlash uchun CO, LPG va CO2 datchiklari mikrokontroller Bluetooth moduli bilan bog'langanida muhokama qilinadigan yagona komponent bo'ladi. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, nurlanish sensori bilan bir xil natijaga erishish uchun quyidagi jarayonni kuzatish mumkin.

13 -qadam: Telefon va modul o'rtasida Bluetooth ulanishini boshlang

Kerakli sensorlar tizimi yig'ilib, kodlangan va quyultirilgandan so'ng, keyingi qadam - foydalanuvchi qurilmasini tizimga simsiz ulash. Bu foydalanuvchiga xavfli hududdan uzoqroq masofada joylashgan sensorli o'qishni yuborish imkonini beradi. Sensor tizimi va foydalanuvchi qurilmasining ulanishi Arduino BlueSMiRF Bluetooth moduli yordamida osonlashadi. Bu modul Google Play do'konidan yuklab olinadigan "Arduino Bluetooth Data" mobil ilovasiga ulanadi. Bu interfeys gaz sensori, odam borligi yoki nurlanish sensori orqali olingan ko'rsatkichlarni to'g'ridan -to'g'ri aks ettiradi va 350 metrgacha masofada joylashgan bo'lishi mumkin va foydalanuvchiga sensorlar ko'rsatkichlarining o'zgarishi to'g'risida ogohlantiradi, shu bilan birga foydalanuvchiga xavfli darajalarni aniqlashga imkon beradi. ekologik xavflar OSHA va EPA qoidalariga muvofiq aniqlanadi.

Sensorlarda ko'rsatilgandek, komponentni sozlashni boshlash va ishlashini baholash uchun komponentni alohida -alohida ulash kerak. Yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan komponentlar sxemasidan foydalanib, komponent 5V quvvat manbai va topraklama pimi bilan, TX va RX komponentli pinlar esa foydalanuvchi tomonidan aniqlangan ikkita raqamli pin bilan ulanadi. Rasmda ko'rsatilgandek, TX pin ikkinchi raqamli pinga tayinlangan va RX uchinchi deb belgilangan. Ushbu vazifani bajargandan so'ng, komponentlarni sozlashni boshlash uchun quyida keltirilgan misol kodini ishga tushiring. Bu vaqtda komponentning LED yoritgichi qizil rang bilan asta -sekin miltillashi kerak. Ketma -ket monitorga kiring va oynaning pastki qismidagi ochiladigan katakchalarda "satr tugamaydi" va "9600 bod" ni o'qing. Keyin buyruq satriga "$$$" kiriting va "Yuborish" tugmasini bosing. Bu komponentda "Buyruqlar rejimi" ni ishga tushiradi va LED qizil rangni tez o'chiradi. Bundan tashqari, komponent ketma -ket monitorga "CMD" xabarini yuboradi.

O'rnatishni davom ettirishdan oldin "Yangi qator" va "9600 bod" ni o'qish uchun ketma -ket monitor ochiladigan sozlamalarini o'zgartiring. Komponent parametrlarini, shu jumladan zavod nomini ko'rsatish uchun ketma -ket monitorga "D" va "E" buyruqlarini yuborish. Mobil telefoningizga ulanish uchun Bluetooth sozlamalarini oching, Bluetooth modulining nomini tanlang (berilgan misol uchun ECEbluesmirf). Tanlovdan so'ng, Bluetooth yoqilgan qurilmalarni qidirish uchun "Men" buyrug'ini yuboring. Birinchi raqam "C, birinchi raqam" ni yuborish orqali ikkita qurilmani sinxronlashtirish uchun ishlatiladi. Tugatgandan so'ng, Bluetooth diodli yashil chiroq yonadi.

14 -qadam: Tizimni mobil ilovaga ulang - Android foydalanuvchilari

Android -dagi sensor ma'lumotlariga kirish uchun Google Play do'konidan "Arduino Bluetooth Data" mobil ilovasini yuklab oling. Mobil ilovani oching va ulanish uchun foydalanuvchi interfeysidagi Bluetooth moduli nomini bosing. Agar so'ralsa, qabul qiluvchi sifatida ilovani tanlang. Sensor ma'lumotlarini ko'rsatadigan interfeys paydo bo'ladi va modulda yashil yashil LED bo'ladi. Tugatgandan so'ng, sensorlarni faollashtirish va ekologik xavf to'g'risidagi ma'lumotlarni olish uchun biriktirilgan kodni yuklang. Sensor nomlari yuqoridagi skrinshotga erishish uchun ishlatilgan sensorlarga mos ravishda yangilanishi mumkin.

15 -qadam: Sensor tizimini ulash uchun qo'llab -quvvatlovchi qavslar yarating

Sensor tizimini yig'ish uchun DJI Phantom 4 uchuvchisiz samolyotini ulash uchun ikkita yumshoq po'latdan yasalgan ilgichli tasma va 3M ikki tomonlama yopishtiruvchi lentani ishlatish kerak. Birinchi qadam - yumshoq po'latdan yasalgan ilgichli kamarlarni uchuvchisiz uchiga burish va shakllantirish. Buning uchun umumiy uzunligi 23 dyuym bo'lgan tasma uzunligi talab qilinadi. Bu zımbadan, abraziv pichoqli stol arra yordamida teng kamarlarni kesib oling. Keyin, burmalarni olib tashlash uchun uchlarini maydalang. Jarayonning natijasi yuqorida ko'rsatilgan rasmlarning birinchisida ko'rsatilgan. Bu jarayonda siz tasmalarning uchlari zaiflashmasligi uchun ochiq teshiklarni kesib olmasligingiz kerak.

Keyingi qadam, uchuvchisiz samolyotga o'tirish uchun kamarlarning egilishini talab qiladi. Po'latlarni egish va bilaguzukni relslar tagiga qo'yish uchun qisqichlardan foydalanish tavsiya etiladi. Qatlamlarni uchuvchisiz oyoq panjaralariga markazlashtiring va rels oyoqlarining chetini belgilang. Bu po'latni qayerda burish kerakligini ingl. Kamarlarni panjara atrofiga o'ralguncha siljishni oldini olish uchun ularni asta -sekin buking.

16 -qadam: tizimni dronga yig'ish

Sensor tizimini yig'ishning namunasi yumshoq po'latdan yasalgan ilgichli tasmalar va yopishqoq lenta yordamida namoyish etiladi. Yuqorida muhokama qilinganidek, yumshoq po'latdan yasalgan ilgichlar egilib, dronning pastki qismiga joylashtirilib, komponentlar o'tirish uchun platforma yaratiladi. Bu bajarilgandan so'ng, komponentlarni yopishqoq bilan mahkamlang, shunda ular xavfsiz bo'ladi, lekin dronning normal ishlashiga xalaqit bermaydi. Keng joy ajratish uchun misolda tashqi batareyani, mikrokontroldorni va taxtani qo'llab -quvvatlaydigan ikkita ilgich tasmasi ishlatiladi. Datchiklar dronning orqa tomoniga joylashtirilgan.

17 -qadam: Xavf xavfini baholash uchun ushbu tizimdan foydalanish

Ushbu tizim tomonidan taqdim etilgan xavf darajasining jiddiyligini aniqlash uchun quyidagi standartlarga murojaat qilish kerak. Yashil rang qiziq bo'lgan hamma uchun xavfsiz muhitni bildiradi, binafsha esa eng yomon ekologik kontsentratsiyani ko'rsatadi, bu esa o'lik ta'sirga olib keladi. Amaldagi rang tizimi EPA havo sifati bayrog'i dasturidan olingan.

Uglerod oksidi (OSHA)

• 0-50 PPM (yashil)
• 50-100 PPM (sariq)
• 100-150 PPM (to'q sariq)
• 150-200 PPM (qizil)
• > 200 PPM (binafsha)

Suyuq propan gazi (NCBI)

• 0-10 000 PPM (yashil)
• 10, 000-17, 000 PPM (sariq)
• > 17 000 PPM (qizil)

Karbonat angidrid (Global CCS Instituti)

• 0-20, 00 PPM (yashil)
• 20, 000-50, 000 PPM (sariq)
• 50 000-100 000 PPM (to'q sariq)
• 100, 000-150, 000 PPM (qizil)
• > 150 000 PPM (binafsha)

18 -qadam: O'lchangan ma'lumotlarni yig'ish uchun tizimdan foydalaning

Endi yakuniy yig'ish tugallangach, tizim ishga tayyor. Sensorli tizimda mikrokontroller ishlashiga ruxsat berish uchun zarur bo'lgan kod allaqachon yuklangan, mikrokontroller ma'lumotni uzatish uchun mobil batareyalar paketiga ulanishi mumkin. Endi tizim ekologik xavflarni baholash dasturlarida foydalanishga tayyor!