Kontrolluesi i ndotjes i klasës CPC: 10 hapa

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-23 15:10

Përshëndetje, unë jam një student nga Belgjika dhe ky është projekti im i parë i madh për diplomën time bachelor! Ky udhëzues ka të bëjë me atë se si të bëni një njehsor ajrimi për dhoma të mbyllura, veçanërisht klasa!

Ju dëgjoj duke menduar pse ky projekt? Epo, gjithçka filloi kur shkova në shkollë të mesme. Pasdite pas një dreke të mirë dhe një pushimi, mësimet fillojnë përsëri. Por ka një problem, mësuesi harroi të hapte dritaren ndërsa drekonim kështu që është nxehtë, e djersitur dhe nuk mund të përqendroheni sepse po ju zë gjumi. Kjo sepse ka shumë CO2 në ajër.

Projekti im do ta zgjidhë këtë dhe do t'i bëjë të gjithë studentët më të përqendruar gjatë mësimeve të tyre.

Furnizimet

1 x Raspberry Pi 4 (55 €)

1 x steppenmotor me shofer (5 €)

2 bateri 12 x 6800 mAh (2x 20 €)

2 x modul hap pas hapi (2x 5 €)

1 x 16x2 LCD (1.5 €)

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

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

LED -të: 2x jeshile, 2x të kuqe, 3x të verdhë (gjenden në disa pajisje të vjetra, normalisht 0.01 € secila)

Lidhës për bateritë (2 x 0,35 €)

40 kabllo lidhës f-në-f (1.80 €)

40 kabllo lidhës f-to-m (1.80 €)

Kabllo lidhës 20 m-në-m (1.80 €)

2 x PCB për t'u bashkuar (2x 0,70 €)

Mjetet:

Hekur bashkues (preferohet 60 Watt)

Kallaj për t'u bashkuar

Fletë alumini 50x 20

Mbështjellës (kam përdorur një kuti të vjetër mini kompjuteri)

Kjo lehtë mund të jetë ndonjë MDF ose ide personale.

Hapi 1: Vendosja e RPi -së tuaj

Pra, zemra jonë truri ynë dhe shpirti ynë është në këtë produkt. Kërcënojeni mirë, sepse mund t'ju dëmtojë në një mënyrë ose në tjetrën. Unë jam duke përdorur një RPi 4B 4gb, modelet e tjera duhet të funksionojnë mirë. Mund të prisni një vonesë më shumë në modelet e vjetra.

Ne morëm OS nga shkolla jonë me disa programe të parainstaluar siç është phpMyAdmin.

Para së gjithash sigurohuni që mund të lidheni me Raspberry Pi tuaj nëpërmjet ssh do të na duhet shumë kohë.

Pra, së pari ne duhet të aktivizojmë autobusin SPI, kunjat GPIO dhe të çaktivizojmë autobusët e tjerë, nuk do të kemi nevojë për to.

Ju mund ta bëni këtë në menunë raspi-config. Shkoni te Ndërfaqet dhe aktivizoni GPIO dhe SPI normalisht nuk do të jetë e nevojshme që Ndërsa jeni këtu, zgjeroni hapësirën tuaj ruajtëse duke shkuar në atë të avancuar dhe më pas shtypni enter për të zgjeruar ruajtjen.

Tani rindizni. Do të na duhen disa shtesa për të përdorur VS Code në pi tonë, për të drejtuar serverin dhe bazën e të dhënave tona.

Procesi i instalimit për Zgjerimin e Kodit VS mund të gjendet këtu.

Tani do të instalojmë shtesat për serverin dhe bazën e të dhënave tona. Përdorni terminalin dhe shkruani 'balona e instalimit të python-it, balona-cors, mysql-python-connector, eventlet' prisni derisa të përfundojë.

Tani mund të fillojmë me hartimin e projektit.

Hapi 2: MCP3008 + TMP36

Pra kemi 6 sensorë: 4 gaz, 1 lagështi + temperaturë dhe 1 sensor të temperaturës. Taskshtë një detyrë e vërtetë që ata të punojnë. Të gjithë sensorët janë sensorë analoge, kështu që ne duhet të konvertojmë sinjalin analog në një sinjal dixhital. Kjo ndodh sepse RPi (Rasberry Pi) mund të "kuptojë" vetëm sinjalet dixhitale. Për më shumë informacion klikoni këtu.

Për të përfunduar atë detyrë do t'ju duhet një MCP3008, kjo do ta bëjë punën shkëlqyeshëm!

Ajo ka 16 porte, duke numëruar nga lart (flluska e vogël) majtas, poshtë, nga ana tjetër dhe lart. Pin1-8 janë hyrjet për sinjalin analog nga sensorët tanë. Pin 9 në anën tjetër është një GND kjo duhet të lidhet me GND të qarkut të plotë përndryshe kjo nuk do të funksiononte. Kunja 10-13 duhet të lidhet me më shumë kujdes sepse këto do të transmetojnë të dhëna në dhe nga RPi. Kunja 14 është një GND tjetër dhe kunjat 15 dhe 16 janë VCC -të, këto duhet të lidhen me anën pozitive të qarkut.

Ky është paraqitja për instalime elektrike:

• MCP3008 VDD në 3.3V të jashtme MCP3008 VREF në 3.3V të jashtme
• MCP3008 AGND në GND të jashtme
• MCP3008 DGND në externalGND
• MCP3008 CLK te Raspberry Pi pin 18
• MCP3008 DOUT tek Raspberry Pi pin 23
• MCP3008 DIN në pin Raspberry Pi 24
• MCP3008 CS/SHDN te Raspberry Pi pin 25

Kjo është gjithashtu një kohë e mirë për të lidhur GND nga RPI me GND të jashtme. Kjo do të bëjë që rrjedhshmëria të rrjedhë nga RPi.

Ja se si ta lidhni atë në mënyrën e duhur.

Sigurohuni që të lidheni në mënyrën e duhur, përndryshe ju mund të lidhni me qark të shkurtër gjithçka!

Pjesa e parë e kodit futet këtu.

Ju mund të kopjoni kodin tim nga projekti im github sipas modeleve. Analog_Digital.

Në fund të faqes do të gjeni kodin burimor për ta bërë atë të funksionojë.

Por ne kemi nevojë për sensorin tonë të parë, në mënyrë që të testojmë.

Ne duhet të testojmë sensorin tonë nëse funksionon. Lidhni një furnizim me energji 3.3V ose 5V në anën pozitive të TMP36. Mos harroni ta lidhni edhe me GND -në, kjo është ndoshta diçka marrëzi të ndodhë por më besoni. Ky është realiteti;). Ju mund të provoni me multimetrin tuaj daljen e sensorit, kjo është kunja e mesme. Me këtë ekuacion të thjeshtë ju mund të kontrolloni temperaturën në ° C. ((milivolt*tensioni i hyrjes) -500)/10 dhe voila donne! Mirupafshim! Epo jo hahah ne kemi nevojë për MCP3008. Lidhni pinin analog për TMP36 tuaj në hyrjen e parë të MCP3008. Kjo është pin 0.

Ju mund të përdorni kodin shembull në fund për këtë klasë MCP. Ose diçka që do të gjeni në internet do ta bëjë punën mirë.

Hapi 3: Baza e të dhënave

Pra, tani ne që mund të lexojmë në sensorin tonë të parë duhet ta regjistrojmë atë në një bazë të dhënash. Kjo është kujtesa e trurit tonë. Unë e krijova këtë bazë të dhënash që të jetë e zgjerueshme dhe lehtësisht e modifikueshme për ndryshimet e ardhshme.

Pra, së pari ne duhet të mendojmë se çfarë do të marrim si hyrje dhe nëse duhet të regjistrojmë gjëra specifike siç janë statuset e objekteve të caktuara.

Përgjigja ime do të ishte: të dhëna nga 6 sensorë kështu që ne duhet të bëjmë një tabelë sensori, me këta sensorë do të bëjmë vlera. Çfarë lidhet me një vlerë? Për mua është statusi i dritares, është i hapur apo është i mbyllur ndërsa sensori mat vlerën. Por vendndodhja është gjithashtu një faktor për vlerën time, kështu që ne do ta shtojmë atë. Koha dhe data për një vlerë janë gjithashtu të rëndësishme, kështu që unë do ta shtoj atë në.

Për zgjerimin e ardhshëm shtova një tabelë përdoruesi.

Pra, cila është ideja ime për tabelat: vlerat e tabelës, adresa e tabelës (e lidhur me dhomën), dhoma e tryezës (e lidhur me vlerën), dritarja e tabelës (e lidhur me vlerën), sensori i tabelës (i lidhur me vlerën) dhe një tabelë në natyrë për përdoruesit.

Sa i përket lidhjes së tabelave së bashku. Çdo vlerë ka nevojë për një sensor, një dritare, një vlerë për sensorin, një ID në mënyrë që ta bëjmë vlerën unike, një afat kohor kur është bërë vlera dhe si e fundit nuk kemi nevojë për një dhomë në mënyrë që të jetë opsionale, por mund të jetë shtuar.

Pra, kështu duket tani. Kjo është ajo që unë jam duke përdorur për pjesën tjetër të projektit tim.

Hapi 4: HNT11, për Djemtë e Vërtetë

Pra, pasi nuk na lejohej të përdornim asnjë lloj bibliotekash. Ne duhet të programojmë gjithçka vetë.

HNT11 është një sistem me një tela, kështu që kjo do të thotë që ju keni një GND dhe VCC siç është çdo pajisje tjetër elektronike, por kunja 3 është një kunjë hyrëse dhe dalëse. Pra, është disi e çuditshme, por kam mësuar shumë prej saj.

Lidhni VCC me 3.3V të jashtme dhe GND me GND të jashtme.

Fleta e të dhënave e DHT11 përmban gjithçka për të përdorur këto sensorë.

Ne mund të përcaktojmë që një bit i lartë përmban një bit të ulët dhe të lartë. Por kohëzgjatja e pjesës së lartë përcakton bitin për të vërtetë. Nëse pjesa e lartë emetohet më shumë se 100μs (normalisht 127µs) biti është i lartë. Theshtë pak më i shkurtër se 100μs (normalisht rreth 78μs) bit është i ulët.

Kur aktivizohet HNT11, ai do të fillojë të lëshojë sinjale. Kjo është gjithmonë 41 bit. Fillon me një fillim, kjo nuk do të thotë asgjë, kështu që ne mund ta kalojmë këtë. 16 bitët e parë/ 2bajt janë pjesa e plotë dhe notuese për lagështinë. Theshtë e njëjtë për 2 bajtët e fundit, por tani është për temperaturën.

Pra, ne vetëm duhet të llogarisim kohëzgjatjen e secilit bit dhe më pas kemi mbaruar.

Në kodin burimor nën DHT11 do të gjeni metodën time në zgjidhjen e këtij problemi.

Hapi 5: Sensorët e gazit (vetëm legjendat)

Kështu që unë mendova në fillim të projektit se do të ishte një ide e shkëlqyeshme të përdorni shumë sensorë. Mendoni para se të veproni dhe blini në vend, kjo do t'ju kursejë shumë orë gjumi! Sepse mund të filloni më herët dhe këtë do ta bëni më me dëshirë për të shkuar për të.

Kështu që unë kam 4 sensorë gazi. MQ135, MQ8, MQ4 dhe një MQ7 të gjithë këta sensorë kanë gazra specifikë që i masin më mirë. Por të gjitha këto janë të ndryshme në konfigurimin e tyre.

Kështu që së pari kam përdorur fletën e të dhënave, kjo nuk më bëri ndonjë dëshirë. Pastaj kërkova shembuj të kodit. Ajo që gjeta ishte një bibliotekë nga Adafruit. Unë u përpoqa ta përsëris sa më mirë. Punoi me njërin nga katër sensorët.

E lashë të pushojë për ca kohë dhe u ktheva përsëri tek ajo.

Ajo që bëra për ta bërë atë të funksionojë për atë sensor është:

- Kam përdorur fletën e të dhënave për të shënuar pikat e gazit që doja të matja. Pra, 1 ditë/rs deri në 400 faqe në minutë, 1.2 në 600 faqe në minutë…

- Pastaj i vendosa të gjitha ato pika në excell dhe nxora formulën për kurbën. Unë e ruaj këtë në bazën time të të dhënave.

- Nga fleta e të dhënave lexova gjithashtu rezistencën normale dhe rezistencën e ajrit të pastër. Këto vlera ruhen gjithashtu në bazën e të dhënave.

Unë e derdhja këtë në një kod, ju mund ta gjeni këtë si tre funksionet e fundit në klasën MCP3008. Por kjo nuk ka përfunduar ende, për fat të keq nuk kam pasur kohë të mjaftueshme.

Hapi 6: Shiftregister, 74HC595AG

Pra, ky është një IC. Dhe bën diçka të veçantë, me këtë pajisje është e mundur të përdoren më pak dalje GPIO për të njëjtin sinjal dalës. E përdor këtë për LCD (Liquid Crystal Display) dhe dritat e mia. Unë do të tregoj adresën IP në LCD në mënyrë që të gjithë të mund të shfletojnë në sit.

Zgjedhja e LED -ve është 2 e kuqe, 3 e verdhë dhe 2 jeshile. Kjo do të tregojë në çdo kohë cilësinë e ajrit në dhomë.

Regjistri i ndërrimit është një pajisje dalëse paralele, kështu që nuk është e mundur të jepen sinjale të ndryshme në një periudhë kohore. Kjo do të ishte e mundur nëse programohet nga jashtë, por nuk mbështetet në vendlindje.

Si të përdorni IC? Epo ju keni 5 hyrje dhe 9 dalje. 8 dalje logjike për 8 kunjat dhe pastaj kunja e 9 -të për të dërguar të dhënat e mbetura në një regjistrues tjetër shift.

Pra, ne lidhim kunjin 16 me VCC -në e jashtme, kunja tjetër është dalja e parë, kështu që për LCD -në do të kemi nevojë për të. Pin 14 është linja e të dhënave, këtu do të dërgojmë të dhëna. Pina e 13 -të është ndezja e çelësit, një sinjal i ulët i mundëson IC -së një sinjal i lartë nevojitet për ta fikur atë. Pin 12 është kunja ku mund të përcaktojmë se kur është dërguar një bit, kur e tërhiqni këtë kunj poshtë, kështu që nga lartësia në të ulët lexon statusin e sinjalit të kunjit 13 dhe e ruan atë në kujtesën e tij 8bit. Kunja 11 është e ngjashme kur kjo kunj është vendosur lartë atëherë e ulët ajo nxjerr 8 bit në portën e saj. Dhe kunja e fundit, kunja 10 është rivendosja kryesore, kjo kunj duhet të mbetet e lartë ose nuk do të funksionojë. Lidhja e fundit është pin GND 8 që na duhet ta lidhim këtë me GND të jashtme.

Pra, tani lidhni kunjat se si do t'ju pëlqejë me pi mjedër. Mënyra se si e bëra ishte lidhja e tyre sa më afër njëri -tjetrit për t'u siguruar që e dija se ku ishin.

Kur merrni një dalje të duhur. Mund ta lidhni këtë në një PCB me LED. dhe rezistenca 220 Ohm. Ngjitni daljen e IC në led përkatëse. Tani duhet të kesh diçka të tillë.

Kodin tim të provës mund ta gjeni këtu nën Shiftregister. Kur punoni me një 74HC595N nuk do të keni nevojë për MR kështu që mund ta lini të mos jetë i lidhur.

LCD është pothuajse i njëjtë. Fairlyshtë mjaft e lehtë ta përdorësh atë me regjistruesin e ndërrimit sepse hyrja për LCD është pikërisht hyrja për regjistruesin e ndërrimit.

Për LCD ka një kod tjetër për ta bërë atë të funksionojë, por është mjaft i njëjtë me vetëm shifregister. Kodin e provës mund ta gjeni këtu nën LCD.

Hapi 7: Frontend, një mësim i vlefshëm

Kështu që këtu do të endem, kjo është një pjesë se si duhet ta bëni. Kjo është diçka shumë e vlefshme që u mësua.

Bëni frontin përpara backendit !!!!

E bëra anasjelltas. Bëra thirrje të kota për bazën time të të dhënave, shpenzoj shumë kohë për këtë.

Në faqen e uljes më duhej temperatura dhe lagështia aktuale dhe vlerat e të gjithë sensorëve të gazit në një tabelë të bukur. Unë gjithashtu duhet të tregoj adresën IP të RPi.

Në faqen e sensorëve më duhet zgjedhja e një sensori dhe koha e përzgjedhjes. Zgjodha për përzgjedhjen e një dite dhe pastaj periudhën nga ajo ditë. Kjo ma bëri shumë më të lehtë sepse, unë mund ta kontrolloja më shumë.

Në faqen përfundimtare, faqja e cilësimeve është e mundur të menaxhoni vlera të caktuara siç janë nivelet e gazit dhe temperaturës së rrezikshme të rrezikshme ose të rrezikshme. Ju gjithashtu mund të bëni rindezjen e RPi nëse ndjeni nevojën për ta bërë këtë.

Kështu që së pari bëra një dizajn që të mund të filloja me lehtësi të punoja në pjesën e kodimit. Unë gradualisht përparova një gjë në të njëjtën kohë. Detyra ishte e lëvizshme së pari kështu që unë do të përqendrohem në atë së pari. Pastaj do të shkoj në ekranet më të mëdha.

Ju mund të gjeni faqet e mia, css dhe js në Github tim.

Hapi 8: Përfundimi

Kjo pjesë është pjesa që kam përzier me frontend. Kur bëra diçka për pjesën e përparme, e bëra të punonte në pjesën e pasme. Kështu që nuk do të kishte nevojë për rishikim më vonë. Kjo ishte diçka që nuk e bëra në radhë të parë dhe për shkak të kësaj humba sigurisht 2 javë kohë. Budallaqe mua! Por një mësim që me kënaqësi e marr për projekte të tjera.

Kështu që kur bëni backend bëni diçka që do të përdorni. Por bëjeni provën e së ardhmes duke e bërë të ripërdorshëm dhe jo të koduar fort. Pra, kur të kem nevojë për 50 vlerat e fundit të DHT11 tim, do të kontrolloj nëse po bëhen vlera? Po, si t'i vendos ato në bazën e të dhënave. Si t'i nxjerr ato nga baza e të dhënave. Si ta tregoj? Grafik, grafik, apo thjesht të dhëna të thjeshta? Pastaj bëj një rrugë të re me parametra dhe veti të ndryshme, siç janë datat, emrat e veçantë të sensorit ose ato që do të thërras. Dua të them i quaj të gjitha vlerat nga sensorët MQ apo i quaj të gjithë sensorët me MQ në emrin e tij. Pastaj vendos disa gabime. Kur kërkesa nga thirrja është metoda e duhur vetëm atëherë mund të vazhdojë përndryshe merr një gabim të mirë.

Gjithashtu këtu janë fijet e vendosura, këto janë pjesë të softuerit që ju lejojnë të ekzekutoni kodin paralel. Ju mund të ekzekutoni thirrjet në uebfaqe, funksionin e krijimit të vlerës dhe led+shiftregister. Këto funksione funksionojnë plotësisht të pavarura nga njëra -tjetra.

Pra, për udhëheqësit. Kam bërë një vlerë të poshtme/ të shëndetshme për CO2. Kjo vlerë erdhi nga burime të shumta qeveritare. Vlera e shëndetshme për klasat është nën 600 ppm CO2 për metër kub. Vlera jo e shëndetshme është gjithçka mbi 2000 ppm. Kështu LED -të bëjnë urën. Nëse vlera e sensorit MQ4 është 1400 do të llogaritet automatikisht në cilin nivel rreziku është. 2000 - 600 = 1400 pra diapazoni i përgjithshëm është 1400 /7 = 200. Pra kur vlera arrin 550 tregon një led të gjelbër. 750 tregon 2 led të gjelbër, 950 1 led të verdhë 2 jeshile. Dhe kështu me radhë.

Kur vlera shkon mbi mes, dritarja hapet. Kam përdorur një steppenmotor për shkak të çift rrotullues të lartë dhe saktësi. Dhe kur vlera shkon mbi 2000 një alarm i vogël bie. Kjo është për të alarmuar njerëzit brenda dhomës.

Ne gjithashtu mund të zbulojmë gazra tymi kështu që kur ka një zjarr. Ajo gjithashtu e regjistron këtë. Kur shkon mbi një vlerë të caktuar, alarmi ndizet dhe LED -i ndizet.

LCD është kryesisht atje për të treguar adresën IP në mënyrë që të mund të lundroni në sit.

Mund të gjeni gjithçka + kod brenda Githubin tim app.py

Hapi 9: Krijimi i rastit

Gjeta një kuti të vogël kompjuteri për të gjithë përbërësit e mi.

Kam prerë një fletë alumini në madhësi. Dhe shpuar disa vrima ku fleta do të pushonte. Kjo korrespondon me vrimat e motherboard.

Pastaj shikova sesi gjithçka do të përshtatej brenda kasës. Shtrova gjithçka dhe fillova të lëviz.

Kur isha i kënaqur me mënyrën se si do të funksiononte, fillova të shënoj vrimat që më duheshin për sensorët, RPi, PCB, modulet e fuqisë dhe modulin steppenmotor. Vrimat janë për bllokimin e PCB, kjo do të bëjë pak hapësirë në mënyrë që pjesët metalike të mos vijnë në kontakt me fletën e aluminit. Gjithashtu i jep një pamje të bukur.

Kam kapur nga secili IC ose pajisje tjetër kabllot dhe i kam lidhur së bashku. Kjo është sepse unë mund të shoh se çfarë janë kabllot për çfarë. Çdo gjë e vendosa bukur në disa ngërçe dhe përdor disa arra dhe vida për të mbajtur gjithçka bukur në vend.

Për të fuqizuar këtë të gjithë kam përdorur 2 bateri. Këto sigurojnë shumë energji, por këto janë akoma bateri, kështu që këto do të shterojnë me kalimin e kohës. I montova këto me pak velcro. Kam përdorur velcro sepse atëherë lehtë mund të zëvendësoja ose të heqja qafe bateritë.

Steppenmotor, LCD dhe LED do të dalin nga pjesa e sipërme e kutisë. Kështu e vendosa me kujdes kapakun e kasës në krye dhe shënova vrimat dhe i shpova me një stërvitje. Kështu që ne lehtë mund të shohim gjithçka.

Ndërsa çështja ka përfunduar, ne duhet të lidhim gjithçka, këtu mund të gjeni skemën e instalimeve elektrike.

Hapi 10: Vlerësimi dhe Përfundimi

Ky është/ishte projekti im i parë.

Duket mirë mendoj.

Mësova shumë gjëra të reja, mësova anën e madhe dhe të keqe të menaxhimit të projektit. Ishte vërtet një mësim i vlefshëm. Unë u mbështeta se ju nuk mund të prisni që ju me të vërtetë duhet të vazhdoni të jepni. Ju duhet të dokumentoni çdo lëvizje (pothuajse shumë lëvizje), dhe se ju duhet ta bëni atë kur sapo e keni bërë.

Përqendrohuni në 1 gjë në të njëjtën kohë. Dëshironi temperaturën në ekranin tuaj? Bëni këtë, këtë dhe atë. Mos prisni ose provoni ta lini të kalojë. Nuk do të ndihmojë. Dhe do t'ju humbasë kaq shumë kohë të çmuar.

Gjithashtu 4 javë duken shumë kohë. Por më pak është e vërtetë. Kjo thjesht nuk është e drejtë. Keni vetëm 4 javë. 2 javët e para nuk janë aq shumë presion. Përfundon 3 javë dhe javën e 4 -të natën pa gjumë. Kështu nuk duhet ta bëni.

Unë kam qenë ndoshta pak ambicioz: kam një kuti super të vogël, nuk e kam të lehtë të përdor sensorë, bateri … Bëjeni atë shumë më të thjeshtë dhe pastaj e bëni gradualisht më të vështirë dhe më të vështirë, vetëm atëherë do të merrni një prototip/ produkt të mirë.