Buvo e zgjuar [Përmbledhje]: 8 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Të gjithë e duam bregdetin. Si kolektiv, ne dyndemi në të për pushime, për të shijuar sportet ujore ose për të siguruar jetesën tonë. Por bregdeti është një zonë dinamike në mëshirën e valëve. Ngritja e nivelit të detit gërryen në plazhe dhe ngjarje të fuqishme ekstreme si uraganet i shkatërrojnë plotësisht ato. Për të kuptuar se si t'i shpëtojmë, duhet të kuptojmë forcat që nxisin ndryshimin e tyre.

Hulumtimi është i shtrenjtë, por nëse mund të krijoni instrumente të lirë, efektivë, do të keni mundësi të gjeneroni më shumë të dhëna - duke përmirësuar përfundimisht mirëkuptimin. Ky ishte mendimi pas projektit tonë Smart Buoy. Në këtë përmbledhje, ne ju japim një përmbledhje të shpejtë të projektit tonë dhe e zbërthejmë në dizajn, paraqitje dhe prezantim të të dhënave. Oh vozë, do ta doni këtë..!

Furnizimet

Për ndërtimin e plotë të Smart Buoy, keni nevojë për shumë gjëra. Ne do të kemi ndarjen e materialeve specifike të kërkuara për secilën fazë të ndërtimit në tutorialin përkatës, por këtu është lista e plotë:

• Arduino Nano - Amazon
• Raspberry Pi Zero - Amazon
• Bateria (18650) - Amazon
• Panele diellore - Amazon
• Diodat e Bllokimit - Amazon
• Kontrolluesi i ngarkimit - Amazon
• Buck përforcues - Amazon
• Moduli GPS - Amazon
• GY -86 (akselerometër, xhiroskop, barometër, busull) - Amazon
• Sensori i temperaturës së ujit - Amazon
• Moduli i monitorit të energjisë - Amazon
• Moduli i orës në kohë reale - Amazon
• Modulet e radios - Amazon
• moduli i multiplexer i^2c - Amazon
• Printer 3D - Amazon
• Filamenti PETG - Amazon
• Epoxy - Amazon
• Primer bojë llak - Amazon
• Litar - Amazon
• Noton - Amazon
• Ngjitës - Amazon

I gjithë kodi i përdorur mund të gjendet në

Hapi 1: Çfarë bën?

Sensorët në bordin e Smart Buoy ju mundësojnë të matni: lartësinë e valës, periudhën e valës, fuqinë e valës, temperaturën e ujit, temperaturën e ajrit, presionin e ajrit, tensionin, përdorimin aktual dhe vendndodhjen GPS.

Në një botë ideale, do të kishte matur edhe drejtimin e valës. Bazuar në matjet që bëri Buvo, ne ishim fare pranë gjetjes së një zgjidhjeje e cila do të na mundësonte të llogarisim drejtimin e valës. Sidoqoftë, doli të ishte mjaft e ndërlikuar dhe është një problem masiv në komunitetin aktual të kërkimit. Nëse ka dikush atje që mund të na ndihmojë dhe të sugjerojë një mënyrë efektive për të marrë matjet e drejtimit të valës, ju lutemi na tregoni - do të donim të kuptonim se si mund ta vinim në punë! Të gjitha të dhënat që grumbullohet dërgohen përmes radios në një stacion bazë, i cili është Raspberry Pi. Ne krijuam një pult për t'i shfaqur ato duke përdorur Vue JS.

Hapi 2: Ndërtoni - Shtresë për Shitje

Kjo Shufër ishte ndoshta gjëja më e vështirë që kemi shtypur deri më tani. Kishte vetëm kaq shumë gjëra për t'u marrë parasysh sa do të ishte në det, të ekspozuar ndaj elementeve dhe shumë diell. Ne do të flasim më shumë për këtë më vonë në serinë Smart Buoy.

Shkurtimisht: ne shtypëm një sferë gati të zbrazët në dy gjysma. Gjysma e sipërme ka lojëra elektronike për panelet diellore dhe një vrimë që të kalojë një radio ajrore. Gjysma e poshtme ka një vrimë për të kaluar një sensor të temperaturës dhe një dorezë për të lidhur litarin.

Pasi printuam Buvo duke përdorur fijen PETG, e lëmuam, e lyam me llak me një shtresë mbushëse dhe më pas vendosëm disa shtresa epoksi.

Pasi përgatitja e guaskës përfundoi, ne vendosëm të gjitha pajisjet elektronike brenda dhe pastaj mbyllëm sensorin e temperaturës së ujit, panelet radio ajrore dhe diellore duke përdorur një armë zam. Së fundi, ne i vulosëm të dy gjysmat me ngjitës/ngjitës StixAll (zam super aeroplani).

Dhe pastaj shpresuam se ishte i papërshkueshëm nga uji …

Hapi 3: Ndërtoni - Elektronikë me vozë

Buoy ka shumë sensorë në bord dhe ne hyjmë në detaje rreth tyre në tutorialin përkatës. Meqenëse kjo është një përmbledhje, ne do të përpiqemi ta mbajmë këtë informacion, por të shkurtër!

Buvo është mundësuar nga një bateri 18650, e cila është e ngarkuar nga katër panele diellore 5V. Sidoqoftë, vetëm ora në kohë reale është e mundësuar vazhdimisht. Buoy përdor pinin e daljes së orës në kohë reale për të kontrolluar një tranzistor duke lejuar fuqinë të hyjë në pjesën tjetër të sistemit. Kur sistemi është i ndezur, ai fillon duke marrë matje nga sensorët - duke përfshirë një vlerë të tensionit nga moduli i monitorit të energjisë. Vlera e dhënë nga moduli i monitorit të energjisë përcakton se sa kohë sistemi fle për të marrë grupin tjetër të leximeve. Një alarm është vendosur për këtë kohë, atëherë sistemi fiket vetë!

Vetë sistemi është shumë sensorë dhe një modul radio i lidhur me një Arduino. Moduli GY-86, RealTimeClock (RTC), moduli Power Monitor dhe multiplexer I2C të gjithë komunikojnë me Arduino duke përdorur I2C. Ne kishim nevojë për multiplexerin I2C sepse GY-86 dhe moduli RTC që përdorëm të dy kanë të njëjtën adresë. Moduli multiplexer ju lejon të komunikoni pa telashe shtesë, megjithëse mund të jetë pak i tepërt.

Moduli i radios komunikon përmes SPI.

Fillimisht, ne kishim edhe një modul të kartës SD, por ajo shkaktoi aq shumë dhimbje koke për shkak të madhësisë së bibliotekës SD, saqë vendosëm ta heqim atë.

Hidhini një sy kodit. Ka të ngjarë që ju të keni disa pyetje - ndoshta edhe dyshime të vazhdueshme - dhe ne do të ishim të lumtur t'i dëgjonim ato. Udhëzimet e thelluara përfshijnë shpjegime të kodit, kështu që shpresojmë se do ta bëjnë atë pak më të qartë!

Ne u përpoqëm të ndanim logjikisht skedarët e kodit dhe të përdorim një skedar kryesor për t'i përfshirë ato, të cilat dukej se funksiononin mjaft mirë.

Hapi 4: Ndërtimi - Elektronikë e Stacionit Bazë

Stacioni bazë është bërë duke përdorur një Raspberry Pi Zero me një modul radio të bashkangjitur. Ne e morëm zorrën nga https://www.thingiverse.com/thing:1595429. Je e mrekullueshme, faleminderit shumë!

Pasi të keni kodin që funksionon në Arduino, është mjaft e thjeshtë të merrni matjet në Raspberry Pi duke ekzekutuar kodin listen_to_radio.py.

Hapi 5: Paneli i kontrollit

Për t'ju treguar se si e bëmë të gjithë vrapimin do të ishte pak Odisea sepse ishte një projekt mjaft i gjatë dhe i ndërlikuar. Nëse dikush dëshiron të dijë se si e bëmë atë, na tregoni - zhvilluesi i uebit i banorëve T3ch Flicks do të ishte më shumë se i lumtur të bënte një mësim mbi këtë!

Pasi t'i vendosni këto skedarë në një Raspberry Pi, duhet të jeni në gjendje të drejtoni serverin dhe të shihni pultin me të dhënat që vijnë. Për arsye zhvillimi dhe për të parë se si do të dukej pulti nëse do të furnizoheshin nga të dhëna të mira, të rregullta, ne shtuam një gjenerator të rremë të të dhënave në server. Drejtojeni atë nëse doni të shihni se si duket kur keni më shumë të dhëna. Ne gjithashtu do ta shpjegojmë këtë në detaje në një mësim të mëvonshëm.

(Mos harroni se mund ta gjeni të gjithë kodin në

Hapi 6: Versioni 2 ?? - Problemet

Ky projekt nuk është absolutisht i përsosur - na pëlqen ta mendojmë më shumë si një prototip/dëshmi të konceptit. Edhe pse prototipi funksionon në një nivel themelor: noton, merr matje dhe është në gjendje t'i transmetojë ato, ka shumë që kemi mësuar dhe do të ndryshonim për versionin e dytë:

1. Çështja jonë më e madhe ishte të mos ishim në gjendje të ndryshonim kodin për Buoy pasi e ngjitëm atë. Ky ishte me të vërtetë një mbikëqyrje dhe mund të zgjidhej në mënyrë shumë efektive me një port USB të mbuluar me një vulë gome. Sidoqoftë, kjo do të kishte shtuar një shtresë tjetër komplekse në procesin e hidroizolimit të printimit 3D!
2. Algoritmet që përdorëm ishin larg përsosmërisë. Metodat tona për përcaktimin e vetive të valëve ishin goxha të papërpunuara dhe përfunduam duke shpenzuar shumë kohë duke lexuar matematikë për kombinimin e të dhënave të sensorit nga magnetometri, akselerometri dhe xhiroskopi. Nëse dikush atje e kupton këtë dhe është i gatshëm të ndihmojë, ne mendojmë se mund t'i bëjmë këto matje shumë më të sakta.
3. Disa nga sensorët vepruan pak çuditshëm. Sensori i temperaturës së ujit ishte ai që u dallua si veçanërisht i dyshimtë - pothuajse 10 gradë jashtë temperaturës reale ndonjëherë. Arsyeja për këtë mund të ketë qenë thjesht një sensor i keq, ose diçka po e ngrohte…

Hapi 7: Versioni 2 ?? - Përmirësimet

Arduino ishte i mirë, por siç u përmend më parë ne duhej të hiqnim modulin e kartës SD (e cila supozohej të ishte kopje rezervë e të dhënave nëse mesazhet e radios nuk do të ishin në gjendje të dërgonin) për shkak të çështjeve të kujtesës. Ne mund ta ndryshojmë atë në një mikrokontrollues më të fuqishëm si Arduino Mega ose Teensy ose thjesht të përdorim një Raspberry Pi zero. Sidoqoftë, kjo do të kishte rritur koston dhe konsumin e energjisë.

Moduli i radios që kemi përdorur ka një rreze të kufizuar nja dy kilometra me vijë të drejtpërdrejtë të shikimit. Sidoqoftë, në një botë hipotetike ku ne ishim në gjendje të vendosnim (shumë) Buoys rreth ishullit, ne mund të kishim krijuar një rrjetë rrjetë si kjo. Ka kaq shumë mundësi për transmetim të largët të të dhënave, përfshirë lora, grsm. Nëse do të ishim në gjendje të përdornim njërën nga këto, mbase një rrjet rrjetash rreth ishullit do të ishte i mundur!

Hapi 8: Përdorimi i vozës sonë të zgjuar për kërkime

Ne ndërtuam dhe nisëm Buoy në Grenada, një ishull i vogël në jug të Karaibeve. Ndërsa ishim atje, patëm një bisedë me qeverinë Grenadiane, e cila tha se një varkë e zgjuar si ajo që krijuam do të ishte e dobishme në sigurimin e matjeve sasiore të karakteristikave të oqeanit. Matjet e automatizuara do të ndërprisnin disa përpjekje njerëzore dhe gabime njerëzore dhe do të siguronin një kontekst të dobishëm për të kuptuar ndryshimin e brigjeve. Qeveria sugjeroi gjithashtu se marrja e matjeve të erës do të ishte gjithashtu një veçori e dobishme për qëllimet e tyre. Nuk e kam idenë se si do ta menaxhojmë atë, kështu që nëse dikush ka ndonjë ide…

Një paralajmërim i rëndësishëm është se megjithëse është një kohë vërtet emocionuese për kërkimet bregdetare, veçanërisht duke përfshirë teknologjinë, ka një rrugë të gjatë për të bërë para se të miratohet plotësisht.

Faleminderit që lexuat postimin përmbledhës të serisë Smart Buoy në blog. Nëse nuk e keni bërë tashmë, ju lutemi hidhini një sy videos sonë përmbledhëse në YouTube.

Regjistrohuni në Listën tonë të Postimeve!

Pjesa 1: Bërja e Matjes së Valës dhe Temperaturës

Pjesa 2: Radio NRF24 GPS dhe Kartë SD

Pjesa 3: Planifikimi i energjisë në anije

Pjesa 4: Vendosja e anijes