Rrjedha e kanalizimeve: 3 hapa

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

Procesi aktual i pastrimit të kanalizimeve është më shumë reaktiv sesa proaktiv. Telefonatat regjistrohen në rast të bllokimit të kanalizimeve në një zonë. Për më tepër, është e vështirë për pastruesit manual të zero-në në pikën e gabimit. Ata përdorin metodën goditje dhe provë për të kryer procesin e pastrimit në pusetat e shumta në zonën e prekur, duke humbur shumë kohë. Për më tepër, përqendrimi i lartë i gazrave toksikë çon në nervozizëm, dhimbje koke, lodhje, infeksione të sinusit, bronkit, pneumoni, humbje të oreksit, kujtesë të dobët dhe marramendje.

Zgjidhja është të hartohet një prototip, i cili është një pajisje e vogël - me një faktor forme stilolapsi - e ngulitur në kapakun e një pusetave. Seksioni i poshtëm i pajisjes i cili është i ekspozuar në pjesën e brendshme të pusetës ndërsa kapaku është i mbyllur - përbëhet nga sensorë që zbulojnë nivelin e ujit brenda kanalizimit dhe përqendrimin e gazeve të cilat përfshijnë metan, monoksid karboni, dioksid karboni dhe oksidet e azotit Me Të dhënat mblidhen në një stacion kryesor, i cili komunikon me këto pajisje të instaluara në secilën pusetë mbi LoRaWAN, dhe i dërgon të dhënat në një server cloud, i cili pret një pult për qëllime monitorimi. Më tej, kjo tejkalon hendekun midis autoriteteve komunale përgjegjëse për mirëmbajtjen e kanalizimeve dhe grumbullimin e mbeturinave. Instalimi i këtyre pajisjeve në të gjithë qytetin do të lejojë një zgjidhje parandaluese për të identifikuar dhe identifikuar vendndodhjen e kanalit të bllokuar të kanalizimeve para se ujërat e zeza të arrijnë në sipërfaqe.

Furnizimet

1. Sensori tejzanor - HC -SR04

2. Sensori i gazit - MQ -4

3. Porta LoRa - mjedër pi 3

4. Moduli LoRa - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. Moduli i zhurmës

7. 500mAh, bateri Li-jon 3.7V

Hapi 1:

Për prototipin e parë, unë përdor një tic-tac (kuti me mente të freskëta) si rrethim. Lidhja e sensorëve tejzanor është bërë në atë mënyrë që të tregojë Tx dhe Rx drejt rrjedhës së kanalizimit. Lidhjet me sensorin tejzanor dhe sensorin e gazit janë shumë të lehta. Thjesht duhet të fuqizoni sensorët individualë dhe të përdorni ndonjë nga 8 kunjat dixhital të disponueshëm në NodeMCU për leximin e të dhënave. Unë kam tërhequr lidhjet për të kuptuar më mirë.

Hapi 2: Njohja me SEMTECH SX1272

Hapi ynë tjetër do të ishte instalimi i bibliotekave në NodeMCU.

Ju mund t'i gjeni bibliotekat në modulin Semtech LoRa në këtë lidhje:

Për të instaluar këtë bibliotekë:

• Instalojeni atë duke përdorur menaxherin e Bibliotekës Arduino ("Sketch" -> "Include Library" -> "Manage Bibliotekat …"), ose
• Shkarkoni një zipfile nga github duke përdorur butonin "Shkarkoni ZIP" dhe instalojeni duke përdorur IDE ("Sketch" -> "Include Library" -> "Add. ZIP Library …"
• Klononi këtë depo git në dosjen tuaj të skicave/bibliotekave.

Për ta bërë këtë bibliotekë të funksionojë, Arduino-ja juaj (ose çfarëdo pllake e pajtueshme me Arduino që po përdorni) duhet të lidhet me marrësin. Lidhjet e sakta janë pak të varura nga bordi i marrësit dhe Arduino i përdorur, kështu që ky seksion përpiqet të shpjegojë se për çfarë shërben secila lidhje dhe në cilat raste (nuk) kërkohet.

Vini re se moduli SX1272 funksionon në 3.3V dhe ka të ngjarë të mos i pëlqejë 5V në kunjat e tij (megjithëse fleta e të dhënave nuk thotë asgjë për këtë, dhe transmetuesi im nuk u prish padyshim pasi përdor aksidentalisht I/O 5V për disa orë). Për të qenë të sigurt, sigurohuni që të përdorni një ndërrues niveli, ose një Arduino që funksionon në 3.3V. Bordi i vlerësimit Semtech ka rezistenca 100 ohm në seri me të gjitha linjat e të dhënave që mund të parandalojnë dëmtimin, por unë nuk do të llogarisja në këtë.

Transmetuesit SX127x kanë nevojë për një tension furnizimi midis 1.8V dhe 3.9V. Përdorimi i një furnizimi 3.3V është tipik. Disa module kanë një kunj të vetëm të energjisë (si modulet HopeRF, të etiketuar 3.3V), por të tjerët ekspozojnë kunja të shumta energjie për pjesë të ndryshme (si bordi i vlerësimit Semtech që ka VDD_RF, VDD_ANA dhe VDD_FEM), të cilat të gjitha mund të lidhen së bashku. Çdo kunj GND duhet të lidhet me kunjat (et) Arduino GND.

Mënyra kryesore e komunikimit me marrësin është përmes SPI (Serial Periferike Ndërfaqe). Kjo përdor katër kunja: MOSI, MISO, SCK dhe SS. Tre të parët duhet të lidhen drejtpërdrejt: pra MOSI me MOSI, MISO me MISO, SCK me SCK. Aty ku këto kunja janë të vendosura në Arduino tuaj ndryshon, shihni për shembull seksionin "Lidhjet" të dokumentacionit Arduino SPI. Lidhja SS (zgjedhja e skllevërve) është pak më fleksibël. Në anën e skllavit SPI (marrësit), kjo duhet të lidhet me kunjin (zakonisht) të etiketuar NSS. Nga ana SPI master (Arduino), ky pin mund të lidhet me çdo kunj I/O. Shumica e Arduinos gjithashtu kanë një kunj të etiketuar "SS", por kjo është e rëndësishme vetëm kur Arduino punon si një skllav SPI, gjë që nuk është rasti këtu. Çfarëdo kunji që zgjidhni, duhet t'i tregoni bibliotekës se çfarë kunji keni përdorur përmes hartës së kunjave (shiko më poshtë).

Kunjat DIO (I/O dixhital) në tabelën e transmetuesit mund të konfigurohen për funksione të ndryshme. Biblioteka LMIC i përdor ato për të marrë informacion të menjëhershëm të statusit nga marrësi. Për shembull, kur fillon transmetimi LoRa, kunja DIO0 është konfiguruar si dalje TxDone. Kur transmetimi të jetë i plotë, kunja DIO0 bëhet e lartë nga transmetuesi, i cili mund të zbulohet nga biblioteka LMIC. Biblioteka LMIC ka nevojë vetëm për qasje në DIO0, DIO1 dhe DIO2, kunjat e tjerë DIOx mund të lihen të shkyçur. Nga ana Arduino, ata mund të lidhen me çdo kunj hyrje/dalje, meqenëse zbatimi aktual nuk përdor ndërprerje ose veçori të tjera të veçanta të harduerit (megjithëse kjo mund të shtohet në veçori, shiko edhe seksionin "Koha").

Në modalitetin LoRa, kunjat DIO përdoren si më poshtë:

• DIO0: TxDone dhe RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

Mënyra FSK ato përdoren si më poshtë::

• DIO0: PayloadReady dhe PacketSent
• DIO2: Koha e daljes

Të dyja mënyrat kanë nevojë për vetëm 2 kunja, por ekstazhi nuk lejon hartimin e tyre në atë mënyrë që të gjitha ndërprerjet e nevojshme të ndërpresin hartën në të njëjtat 2 kunja. Pra, nëse përdoren të dyja mënyrat LoRa dhe FSK, të tre kunjat duhet të lidhen. Kunjat e përdorura në anën Arduino duhet të konfigurohen në hartën e kunjave në skicën tuaj (shiko më poshtë). Rivendosja Transceiveri ka një pin të rivendosur që mund të përdoret për ta rivendosur në mënyrë të qartë. Biblioteka LMIC e përdor këtë për të siguruar që çipi është në një gjendje të qëndrueshme gjatë fillimit. Në praktikë, kjo kunj mund të lihet e shkëputur, pasi transmetuesi tashmë do të jetë në gjendje të shëndoshë gjatë ndezjes, por lidhja e tij mund të parandalojë probleme në disa raste. Nga ana Arduino, çdo pin I/O mund të përdoret. Numri i pinit të përdorur duhet të konfigurohet në hartën e kunjave (shiko më poshtë).

Transceiveri përmban dy lidhje të veçanta antenash: Një për RX dhe një për TX. Një bord tipik i transmetuesit përmban një çip të ndërrimit të antenës, i cili lejon kalimin e një antene të vetme midis këtyre lidhjeve RX dhe TX. Një ndërrues i tillë i antenave zakonisht mund të thuhet se çfarë pozicioni duhet të jetë përmes një kunji hyrjeje, të etiketuar shpesh RXTX. Mënyra më e lehtë për të kontrolluar ndërprerësin e antenës është përdorimi i pinit RXTX në transmetuesin SX127x. Ky kunj vendoset automatikisht lartë gjatë TX dhe i ulët gjatë RX. Për shembull, bordet HopeRF duket se e kanë këtë lidhje në vend, kështu që ata nuk ekspozojnë asnjë kunj RXTX dhe kunja mund të shënohet si e papërdorur në hartëzimin e kunjave. Disa tabela vërtet ekspozojnë kunjin e ndërrimit të antenës, dhe nganjëherë edhe kunjin SX127x RXTX. Për shembull, bordi i vlerësimit SX1272 e quan ish FEM_CTX dhe këtë të fundit RXTX. Përsëri, thjesht lidhja e këtyre së bashku me një tel kërcyes është zgjidhja më e lehtë. Përndryshe, ose nëse kunja SX127x RXTX nuk është e disponueshme, LMIC mund të konfigurohet për të kontrolluar ndërprerësin e antenës. Lidhni kunjin e kontrollit të kalimit të antenës (p.sh. FEM_CTX në tabelën e vlerësimit Semtech) me çdo kunj I/O në anën Arduino dhe konfiguroni kunjin e përdorur në hartën e pinit (shiko më poshtë). Nuk është plotësisht e qartë pse nuk do të donte që transmetuesi të kontrollonte drejtpërdrejt antenën, megjithatë.

Hapi 3: Shtypja 3D e një Shtojce

Sapo kisha gjithçka në punë, vendosa të printoja 3D një kuti për modulin për një dizajn më të mirë.

Me produktin përfundimtar në dorë, instalimi në vrimën e njeriut dhe marrja e rezultateve në kohë reale në një pult ishte e lehtë. Vlerat e përqendrimit të gazit në kohë reale me treguesin e nivelit të ujit i lejuan autoritetet për një qasje proaktive së bashku me një mënyrë më të sigurt për të adresuar problemin.