Njia ya maji taka: 3 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Mchakato wa sasa wa kusafisha laini ya maji taka ni tendaji badala ya kufanya kazi. Simu zimesajiliwa katika tukio la laini ya maji taka iliyojaa katika eneo. Kwa kuongezea, ni ngumu kwa watapeli wa mwongozo kuingilia kati kwenye hatua ya makosa. Wanatumia njia ya kugonga na kujaribu kufanya mchakato wa kusafisha katika vichocheo vingi katika eneo lililoathiriwa, kupoteza muda mwingi. Kwa kuongezea, mkusanyiko mkubwa wa gesi zenye sumu husababisha kuwashwa, maumivu ya kichwa, uchovu, maambukizo ya sinus, bronchitis, nimonia, kukosa hamu ya kula, kumbukumbu duni na kizunguzungu.

Suluhisho ni kubuni mfano, ambayo ni kifaa kidogo - chenye umbo la kalamu - iliyoingia kwenye kifuniko cha shimo. Sehemu ya chini ya kifaa ambayo iko wazi ndani ya shimo wakati kifuniko kimefungwa - inajumuisha sensorer ambazo hugundua kiwango cha maji ndani ya mfereji wa maji taka na mkusanyiko wa gesi ambazo ni pamoja na methane, kaboni monoksaidi, kaboni dioksidi na oksidi za nitrojeni. Takwimu zimekusanywa kwa kituo kikuu, ambacho kinawasiliana na vifaa hivi vilivyowekwa kwenye kila manholes juu ya LoRaWAN, na hutuma data hiyo kwa seva ya wingu, ambayo inashikilia dashibodi kwa madhumuni ya ufuatiliaji. Kwa kuongezea, hii inaziba pengo kati ya mamlaka ya manispaa inayohusika na utunzaji wa maji taka na ukusanyaji wa takataka. Ufungaji wa vifaa hivi katika jiji lote itaruhusu suluhisho la kinga kugundua na kubainisha eneo la laini ya maji taka iliyoziba kabla ya maji machafu kufikia juu.

Vifaa

1. Sensor ya Ultrasonic - HC-SR04

2. Sensor ya gesi - MQ-4

3. Lango la LoRa - Raspberry pi 3

4. Moduli ya LoRa - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. Moduli ya Buzzer

7. 500mAh, betri ya Li-ion ya 3.7V

Hatua ya 1:

Kwa mfano wa kwanza, nilitumia tic-tac (sanduku la mint safi) kama kizuizi. Kiambatisho cha sensorer za ultrasonic kilifanyika kwa njia ili kuelekeza Tx na Rx kuelekea mtiririko wa maji taka. Uunganisho kwa sensor ya ultrasonic na sensor ya gesi ni rahisi sana. Unahitaji tu kuwezesha sensorer za kibinafsi na utumie pini zozote za dijiti 8 zinazopatikana katika NodeMCU kwa kusoma data. Nimechora viunganisho kwa uelewa mzuri.

Hatua ya 2: Kufahamiana na SEMTECH SX1272

Hatua yetu inayofuata itakuwa kufunga maktaba kwenye NodeMCU yetu.

Unaweza kupata maktaba kwa moduli ya Semtech LoRa katika kiunga hiki:

Kufunga maktaba hii:

• Isakinishe kwa kutumia msimamizi wa Maktaba ya Arduino ("Mchoro" -> "Jumuisha Maktaba" -> "Dhibiti Maktaba…"), au
• Pakua faili ya zip kutoka github ukitumia kitufe cha "Pakua ZIP" na usakinishe kwa kutumia IDE ("Mchoro" -> "Jumuisha Maktaba" -> "Ongeza Maktaba ya ZIP…"
• Clone hifadhi hii ya git kwenye folda yako ya sketchbook / maktaba.

Ili kufanya maktaba hii ifanye kazi, Arduino yako (au bodi yoyote inayotumia Arduino unayotumia) inapaswa kushikamana na transceiver. Uunganisho halisi unategemea kidogo bodi ya transceiver na Arduino iliyotumiwa, kwa hivyo sehemu hii inajaribu kuelezea ni nini unganisho liko na katika hali gani inahitajika (sio).

Kumbuka kuwa moduli ya SX1272 inaendesha saa 3.3V na haipendi 5V kwenye pini zake (ingawa hati ya data haisemi chochote juu ya hii, na transceiver yangu haikuvunja baada ya kutumia kwa uangalifu 5V I / O kwa masaa machache). Ili kuwa salama, hakikisha unatumia shifter ya kiwango, au Arduino inayoendesha 3.3V. Bodi ya tathmini ya Semtech ina vipinzani vya 100 ohm katika safu na laini zote za data ambazo zinaweza kuzuia uharibifu, lakini sitategemea hiyo.

Transceivers ya SX127x inahitaji voltage ya usambazaji kati ya 1.8V na 3.9V. Kutumia usambazaji wa 3.3V ni kawaida. Moduli zingine zina pini moja ya nguvu (kama moduli za HopeRF, zilizoandikwa 3.3V) lakini zingine zinafunua pini nyingi za nguvu kwa sehemu tofauti (kama bodi ya tathmini ya Semtech ambayo ina VDD_RF, VDD_ANA na VDD_FEM), ambazo zote zinaweza kushikamana pamoja. Pini yoyote ya GND inahitaji kushikamana na pini (s) za Arduino.

Njia kuu ya kuwasiliana na transceiver ni kupitia SPI (Interface ya Peripheral Interface). Hii hutumia pini nne: MOSI, MISO, SCK na SS. Tatu za zamani zinahitaji kuunganishwa moja kwa moja: kwa hivyo MOSI kwa MOSI, MISO hadi MISO, SCK kwa SCK. Ambapo pini hizi ziko kwenye Arduino yako zinatofautiana, angalia kwa mfano sehemu ya "Miunganisho" ya hati ya Arduino SPI. Uunganisho wa SS (chagua watumwa) ni rahisi zaidi. Kwa upande wa mtumwa wa SPI (mpitishaji), hii lazima iunganishwe kwenye pini (kawaida) iliyoitwa NSS. Kwa upande wa SPI master (Arduino), pini hii inaweza kuunganishwa na pini yoyote ya I / O. Waarduino wengi pia wana pini iliyoandikwa "SS", lakini hii ni muhimu tu wakati Arduino anafanya kazi kama mtumwa wa SPI, ambayo sio hapa. Pini yoyote unayochagua, unahitaji kuambia maktaba ni pini gani uliyotumia kupitia ramani ya pini (tazama hapa chini).

Pini za DIO (I / O za kidigitali) kwenye bodi ya transceiver zinaweza kusanidiwa kwa kazi anuwai. Maktaba ya LMIC hutumia kupata habari ya hali ya papo hapo kutoka kwa transceiver. Kwa mfano, wakati usafirishaji wa LoRa unapoanza, pini ya DIO0 imesanidiwa kama pato la TxDone. Wakati usafirishaji umekamilika, pini ya DIO0 imewekwa juu na transceiver, ambayo inaweza kugunduliwa na maktaba ya LMIC. Maktaba ya LMIC inahitaji ufikiaji tu wa DIO0, DIO1 na DIO2, pini zingine za DIOx zinaweza kushoto zimetengwa. Kwa upande wa Arduino, wanaweza kushikamana na pini yoyote ya I / O, kwani utekelezaji wa sasa hautumii usumbufu au vifaa vingine maalum vya vifaa (ingawa hii inaweza kuongezwa kwenye huduma, angalia pia sehemu ya "Muda").

Katika hali ya LoRa pini za DIO hutumiwa kama ifuatavyo:

• DIO0: TxDone na RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

Njia ya FSK hutumiwa kama ifuatavyo::

• DIO0: PayloadReady na PacketSent
• DIO2: Muda wa Muda

Njia zote zinahitaji pini 2 tu, lakini tranceiver hairuhusu kuziweka ramani kwa njia ambayo zote zinahitajika kukatiza ramani kwa pini 2 zile zile. Kwa hivyo, ikiwa njia zote za LoRa na FSK zinatumika, pini zote tatu lazima ziunganishwe. Pini zinazotumiwa kwa upande wa Arduino zinapaswa kusanidiwa kwenye ramani ya pini kwenye mchoro wako (tazama hapa chini). Weka upya transceiver ina pini ya kuweka upya ambayo inaweza kutumika kuiweka upya kwa urahisi. Maktaba ya LMIC hutumia hii kuhakikisha chip iko katika hali thabiti wakati wa kuanza. Kwa mazoezi, pini hii inaweza kushoto kukatika, kwani transceiver tayari itakuwa katika hali timamu ya kuwasha umeme, lakini kuiunganisha inaweza kuzuia shida katika hali zingine. Kwa upande wa Arduino, pini yoyote ya I / O inaweza kutumika. Nambari ya pini iliyotumiwa lazima isanidiwe katika ramani ya pini (tazama hapa chini).

Transceiver ina viunganisho viwili tofauti vya antena: Moja ya RX na moja ya TX. Bodi ya kawaida ya transceiver ina chip ya kubadili antena, ambayo inaruhusu kubadili antena moja kati ya unganisho hizi za RX na TX. Kitambulisho kama hicho cha antena kawaida huweza kuambiwa msimamo gani unapaswa kuwa kupitia pini ya kuingiza, mara nyingi inaitwa RXTX. Njia rahisi zaidi ya kudhibiti ubadilishaji wa antena ni kutumia pini ya RXTX kwenye transceiver ya SX127x. Pini hii imewekwa moja kwa moja wakati wa TX na chini wakati wa RX. Kwa mfano, bodi za HopeRF zinaonekana kuwa na unganisho hili mahali, kwa hivyo hazifunulii pini zozote za RXTX na pini inaweza kuwekwa alama kama isiyotumika katika ramani ya pini. Bodi zingine hufunua pini ya ubadilishaji wa antena, na wakati mwingine pia pini ya SX127x RXTX. Kwa mfano, bodi ya tathmini ya SX1272 inaita zamani FEM_CTX na RXTX ya mwisho. Tena, kuunganisha tu hizi pamoja na waya ya kuruka ni suluhisho rahisi. Vinginevyo, au ikiwa pini ya SX127x RXTX haipatikani, LMIC inaweza kusanidiwa kudhibiti ubadilishaji wa antena. Unganisha pini ya kudhibiti ubadilishaji wa antena (kwa mfano Haijulikani kabisa kwanini hatutaki transceiver kudhibiti antenna moja kwa moja, ingawa.

Hatua ya 3: Uchapishaji wa 3D Kilimo

Mara tu nilipoanza kufanya kila kitu, niliamua kuchapisha 3D kesi ya moduli kwa muundo bora.

Na bidhaa ya mwisho mkononi, Ufungaji kwenye shimo la mtu na kupata matokeo ya wakati halisi kwenye dashibodi ilikuwa rahisi. Thamani ya mkusanyiko wa gesi ya wakati halisi na dalili ya kiwango cha maji iliruhusu mamlaka kwa njia inayofaa pamoja na njia salama ya kushughulikia shida.