Ufuatiliaji wa Jopo la jua kutumia Particle Photon: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Lengo la mradi huo ni kuboresha ufanisi wa paneli za jua. Mradi umeundwa kusimamia uzalishaji wa umeme wa jua kwa kuongeza utendaji, ufuatiliaji na matengenezo ya mmea wa jua.

Katika mradi huu, chembe chembe inaingiliana na pini ya pato la voltage ya jopo la jua, sensorer ya joto ya LM-35 na sensorer ya LDR kufuatilia pato la umeme, joto na kiwango cha mwanga wa tukio mtawaliwa. Tabia ya LCD pia imeingiliana na chembe ya picha kwa onyesho la wakati halisi wa vigezo vilivyopimwa. Photon haionyeshi tu vigezo vilivyopimwa kwenye skrini ya LCD, lakini pia hutuma maadili yaliyopimwa kwa seva ya wingu kwa kutazama data ya wakati halisi.

Hatua ya 1: Sehemu Inahitajika

• Chembe Photon $ 20
• 16x2 LCD $ 3
• Sahani ya jua $ 4
• Sensor ya joto ya LM-35 $ 2
• LDR $ 1
• Bodi ya mkate $ 4
• Waya za jumper $ 3

Gharama ya jumla ya vifaa ni karibu dola 40.

Hatua ya 2: Vifaa

1. Particle Photon

Photon ni bodi maarufu ya IoT inayopatikana kutoka kwa jukwaa la Chembe. Bodi hiyo ina nyumba ndogo ya STM32F205 120Mhz ARM Cortex M3 microcontroller na ina kumbukumbu ya 1 MB, 128 Kb RAM na pini 18 zilizochanganywa za pato la pembejeo (GPIO) zilizo na vifaa vya hali ya juu. Moduli hiyo ina bodi ya Cypress BCM43362 ya Wi-Fi ya unganisho la Wi-Fi na bendi moja ya 2.4GHz IEEE 802.11b / g / n ya Bluetooth. Bodi inakuja ikiwa na vifaa 2 SPI, I2S moja, I2C moja, CAN moja na interface moja ya USB.

Ikumbukwe kwamba 3V3 ni pato iliyochujwa inayotumiwa kwa sensorer za analog. Pini hii ni pato la mdhibiti wa bodi na imeunganishwa ndani na VDD ya moduli ya Wi-Fi. Wakati wa kuwezesha Photon kupitia VIN au bandari ya USB, pini hii itatoa voltage ya 3.3VDC. Pini hii pia inaweza kutumika kuwezesha Photon moja kwa moja (max input 3.3VDC). Wakati unatumiwa kama pato, mzigo mkubwa kwenye 3V3 ni 100mA. Ishara za PWM zina azimio la 8-bit na hutumika kwa masafa ya 500 Hz.

2. 16X2 Tabia ya LCD

Uonyesho wa 16X2 LCD hutumiwa kuonyesha maadili ya vigezo vilivyopimwa. Imeunganishwa na Particle Photon kwa kuunganisha pini zake za data D4 hadi D7 kwa pini D0 hadi D3 ya bodi ya Chembe. Pini za E na RS za LCD zimeunganishwa na pini D5 na D6 ya bodi ya Chembe kwa mtiririko huo. Pini ya R / W ya LCD imewekwa chini.

3. sensa ya LDR (Photoresistor)

LDR au kipingaji tegemezi nyepesi pia inajulikana kama kipinga picha, photocell, photoconductor. Ni aina moja ya kipingaji ambacho upinzani hutofautiana kulingana na kiwango cha taa inayoanguka juu ya uso wake. Wakati taa inapoanguka kwenye kontena, basi upinzani hubadilika. Vipinga hivi hutumiwa mara nyingi katika nyaya nyingi ambapo inahitajika kuhisi uwepo wa nuru. Vipinga hivi vina kazi anuwai na upinzani. Kwa mfano, wakati LDR iko gizani, basi inaweza kutumika kuwasha taa au KUZIMA taa wakati iko kwenye nuru. Kinga ya kawaida inayotegemea mwanga ina upinzani katika giza la 1MOhm, na katika mwangaza upinzani wa wanandoa wa KOhm.

Kanuni ya Kufanya kazi ya LDR

Kinga hii inafanya kazi kwa kanuni ya picha ya picha. Sio chochote lakini, wakati taa inapoanguka juu ya uso wake, basi upitishaji wa nyenzo hupungua na elektroni kwenye bendi ya valence ya kifaa hufurahiya na bendi ya upitishaji. Picha hizi katika taa ya tukio lazima ziwe na nguvu kubwa kuliko pengo la bendi ya vifaa vya semiconductor. Hii inafanya elektroni kuruka kutoka kwa bendi ya valence hadi upitishaji. Vifaa hivi hutegemea taa, wakati taa inapoanguka kwenye LDR basi upinzani hupungua, Wakati LDR imewekwa mahali pa giza, upinzani wake huwa juu na, wakati LDR ikiwekwa kwenye nuru upinzani wake utapungua. Sensorer ya LDR hutumiwa kupima ukubwa wa mwangaza wa tukio. Nguvu ya nuru imeonyeshwa katika Lux. Sensor imeunganishwa na pini ya A2 ya Particle Photon. Sensor imeunganishwa katika mzunguko wa kugawanya. LDR hutoa voltage ya analog ambayo hubadilishwa kuwa usomaji wa dijiti na ADC iliyojengwa.

Sensor ya joto ya LM-35

LM35 ni sensor ya usahihi wa joto ya IC na pato lake sawia na hali ya joto (katika oC). Kiwango cha joto la kufanya kazi ni kutoka -55 ° C hadi 150 ° C. Voltage ya pato inatofautiana na 10mV kwa kujibu kila oC kupanda / kushuka kwa joto la kawaida, kwa mfano, kiwango chake ni 0.01V / oC. Sensor ina pini tatu - VCC, Analogout na Ground. Pini ya Aout ya LM35 imeunganishwa na pini ya kuingiza Analog A0 ya chembe chembe. VCC na ardhi vimeunganishwa na VCC ya kawaida na Ground.

Vipengele

Imepimwa moja kwa moja katika Shahada ya Celsius (Centigrade)

Linear kwa kiwango cha 10.0 mV / ° C

• Uhakika wa 0.5 ° C (a25 ° C)
• Imekadiriwa kwa kamili -55 ° C hadi kiwango cha 150 ° C
• Inafanya kazi kutoka volts 4 hadi 30
• Chini ya 60 mA kukimbia sasa
• Joto la joto la chini, 0.08 ° C huingiza hewa
• Usio wa laini tu ni 0.25 ° C kawaida
• Pato la chini la impedance, 0.1Ω kwa 1 mA mzigo

5. Jopo la jua

Paneli za jua ni vifaa ambavyo hubadilisha nuru kuwa umeme. Walipata jina la "jua" paneli kutoka kwa neno 'Sol' linalotumiwa na wanaastronomia kutaja jua na mwangaza wa jua. Hizi pia huitwa paneli za photovoltaic ambapo Photovoltaic inamaanisha "umeme-mwanga". Jambo la kubadilisha nishati ya jua kuwa nishati ya umeme inaitwa athari ya photovoltaic. Athari hii inazalisha voltage na sasa katika pato kwenye mfiduo wa nishati ya jua. Jopo la jua la Volts 3 hutumiwa katika mradi huo. Jopo la jua lina seli kadhaa za jua au diode za photovoltaic. Seli hizi za jua ni diode ya makutano ya PN na zinaweza kutoa ishara ya umeme mbele ya nuru ya jua. Wakati wa kufichuliwa na jua, jopo hili la jua hutengeneza pato la voltage ya DC ya 3.3 V kwenye vituo vyake. Jopo hili linaweza kuwa na nguvu kubwa ya pato la Watt 0.72 na nguvu ya chini ya pato la 0.6 Watt. Upeo wake wa sasa wa kuchaji ni 220 mA na kiwango cha chini cha kuchaji ni 200 mA. Jopo lina vituo viwili - VCC na Ground. Pato la voltage hutolewa kutoka kwa pini ya VCC. Pini ya pato la voltage imeunganishwa na pini ya pembejeo ya analog A1 ya Particle Photon kwa kipimo cha nguvu ya pato kutoka kwa jopo la jua.

Hatua ya 3: Programu

Chembe ya wavuti IDE

Kwa kuandika nambari ya programu ya Photon yoyote, msanidi programu anahitaji kuunda akaunti kwenye wavuti ya chembe na kusajili bodi ya Photon na akaunti yake ya mtumiaji. Nambari ya mpango basi inaweza kuandikwa kwenye IDE ya Wavuti kwenye wavuti ya Chembe na kuhamishiwa kwenye picha iliyosajiliwa kwenye wavuti. Ikiwa bodi ya chembe iliyochaguliwa, Photon hapa, imewashwa na kushikamana na huduma ya wingu ya Chembe, nambari hiyo inachomwa kwa bodi iliyochaguliwa hewani kupitia unganisho la mtandao na bodi inaanza kufanya kazi kulingana na nambari iliyohamishwa. Kwa kudhibiti bodi kwenye wavuti, ukurasa wa wavuti umeundwa ambao hutumia Ajax na Jquery kutuma data kwa bodi kwa kutumia njia ya HTTP POST. Ukurasa wa wavuti hutambua ubao kwa kitambulisho cha kifaa na huunganisha kwa Huduma ya Wingu la Chembe kupitia ishara ya ufikiaji.

Jinsi ya kuunganisha picha na mtandao

1. Wezesha kifaa chako

• Chomeka kebo ya USB kwenye chanzo chako cha nguvu.
• Mara tu ikiwa imechomekwa, RGB ya LED kwenye kifaa chako inapaswa kuanza kupepesa rangi ya samawati. Ikiwa kifaa chako hakiingizi bluu, shikilia kitufe cha SETUP. Ikiwa kifaa chako hakiangalii kabisa, au ikiwa LED inawaka rangi ya machungwa, inaweza kuwa haipati nguvu za kutosha. Jaribu kubadilisha chanzo chako cha umeme au kebo ya USB.

2. Unganisha Photon yako na mtandao Kuna njia mbili ama unatumia programu tumizi ya wavuti au programu ya rununu

a. Kutumia matumizi ya wavuti

• Hatua ya 1 Nenda kwenye setup.particle.io
• Hatua ya 2 Bonyeza kuanzisha Photon
• Hatua ya 3 Baada ya kubonyeza NEXT, unapaswa kuwasilishwa na faili (photonsetup.html)
• Hatua ya 4 Fungua faili.
• Hatua ya 5 Baada ya kufungua faili unganisha PC yako kwenye Photon, kwa kuunganisha kwenye mtandao ulioitwa PHOTON.
• Hatua ya 6 Sanidi vitambulisho vyako vya Wi-Fi Kumbuka: Ikiwa uliandika hati zako vibaya, Photon itaangaza hudhurungi au kijani kibichi. Lazima upitie mchakato tena (kwa kuonyesha ukurasa upya au kubonyeza sehemu ya mchakato wa kujaribu tena)
• Hatua ya 7 Badilisha jina la kifaa chako. Pia utaona uthibitisho ikiwa kifaa kilidai au la.

b. Kutumia smartphone

• Fungua programu kwenye simu yako. Ingia au jiandikishe kwa akaunti na Chembe ikiwa hauna moja.
• Baada ya kuingia, bonyeza kitufe cha pamoja na uchague kifaa ambacho ungependa kuongeza. Kisha fuata maagizo kwenye skrini kuunganisha kifaa chako kwa Wi-Fi.

Ikiwa hii ni mara yako ya kwanza kuunganisha Photon, itaangaza zambarau kwa dakika chache inapopakua visasisho. Inaweza kuchukua dakika 6-12 kwa sasisho kukamilika, kulingana na muunganisho wako wa mtandao, na Photon ikianza tena mara chache katika mchakato. Usiwaze tena au uondoe Photon yako wakati huu. Ukifanya hivyo, unaweza kuhitaji kufuata mwongozo huu kurekebisha kifaa chako.

Mara tu ukiunganisha kifaa chako, imejifunza mtandao huo. Kifaa chako kinaweza kuhifadhi hadi mitandao mitano. Ili kuongeza mtandao mpya baada ya usanidi wako wa kwanza, ungeweka kifaa chako kwenye Modi ya Usikilizaji tena na uendelee kama hapo juu. Ikiwa unahisi kama kifaa chako kina mitandao mingi juu yake, unaweza kufuta kumbukumbu ya kifaa chako ya mitandao yoyote ya Wi-Fi iliyojifunza. Unaweza kufanya hivyo kwa kuendelea kushikilia kitufe cha kusanidi kwa sekunde 10 hadi RGB ya LED iangaze bluu haraka, ikiashiria kuwa profaili zote zimefutwa.

Njia

• Cyan, Photon yako imeunganishwa kwenye mtandao.
• Magenta, kwa sasa inapakia programu au inasasisha firmware yake. Hali hii inasababishwa na sasisho la firmware au kwa kuangaza nambari kutoka kwa IDE ya Wavuti au IDE ya Desktop. Unaweza kuona hali hii unapounganisha Photon yako na wingu kwa mara ya kwanza.
• Kijani, inajaribu kuungana na mtandao.
• Nyeupe, moduli ya Wi-Fi imezimwa.

Ujenzi wa kifungu cha IDEPe ya Wavuti ni Mazingira Jumuishi ya Maendeleo, au IDE ambayo inamaanisha kuwa unaweza kufanya ukuzaji wa programu katika programu rahisi kutumia, ambayo hufanyika tu katika kivinjari chako.

1. Ili kufungua kujenga, ingia kwenye akaunti yako ya chembe na kisha bonyeza kujenga kama inavyoonyeshwa kwenye picha.
2. Mara tu unapobofya utaona kiweko kama hiki.
3. Ili kuunda programu mpya ya kuunda, bonyeza kuunda programu mpya.
4. Kujumuisha maktaba katika programu, nenda kwenye sehemu ya maktaba, tafuta liquidcrystal. Kisha chagua programu ambayo unataka kuongeza maktaba. Kwa upande wangu ni solarpanelmonitoring.
5. Ili kudhibitisha mpango. Bonyeza kuthibitisha.
6. Ili kupakia nambari hiyo, bonyeza kwenye flash lakini kabla ya kufanya hivyo chagua kifaa. Bonyeza ikoni ya "Vifaa" chini upande wa kushoto wa kidirisha cha kusogeza, kisha wakati utapepea juu ya jina la kifaa nyota itaonekana kushoto. Bonyeza juu yake kuweka kifaa ambacho ungependa kusasisha (haitaonekana ikiwa una kifaa kimoja tu). Mara tu ukichagua kifaa, nyota inayohusishwa nayo itageuka kuwa ya manjano. (Ikiwa una kifaa kimoja tu, hakuna haja ya kukichagua, unaweza kuendelea.

Hatua ya 4: Jinsi Mzunguko Unavyofanya Kazi

Katika mzunguko, pini 6 za GPIO za moduli hutumiwa kusanikisha mhusika LCD na pini tatu za pembejeo za analogi hutumiwa kusanikisha sensa ya joto ya LM-35, Jopo la jua na sensa ya LDR.

Mara tu mzunguko unakusanywa, iko tayari kupeleka pamoja na jopo la jua. Wakati jopo la jua linaendelea kutoa umeme, kilichowekwa kwenye kifaa. Kifaa kinatokana na usambazaji mkubwa ambao unasimamia vifaa vingine vya kuongeza utendaji pia. Mara tu kifaa kinapowashwa, jumbe zingine za mwanzo zinaangaza kwenye onyesho lake la LCD kuonyesha dhamira ya programu. Pato la nguvu la jopo, joto na kiwango cha mwanga wa tukio hupimwa na pini ya Pato la Voltage ya jopo la jua, sensorer ya joto ya LM-35 na sensa ya LDR mtawaliwa. Pini ya Pato la Voltage ya jopo la jua, sensorer ya joto ya LM-35 na sensa ya LDR imeunganishwa na pini za pembejeo za analog A1, A0 na A2 ya Particle Photon.

Vigezo husika hupimwa kwa kuhisi voltage ya analog kwenye pini husika. Voltage ya Analog inayoonekana kwenye pini husika hubadilishwa kuwa nambari za dijiti kwa kutumia njia za ADC zilizojengwa. Particle Photon ina vituo 12-bit vya ADC. Kwa hivyo maadili ya dijiti yanaweza kutoka 0 hadi 4095. Hapa, inadhaniwa kuwa mtandao wa kupinga unaoingiliana na sensorer ya LDR na pini ya mtawala imesimamishwa ili kuonyesha ukubwa wa nuru kwa uwiano wa moja kwa moja.

LM-35 IC haiitaji upimaji au upunguzaji wowote wa nje kutoa usahihi wa kawaida wa ± 0.25 ° C kwa joto la kawaida na ± 0.75 ° C juu ya kiwango cha joto kutoka -55 ° C hadi 150 ° C. Katika hali ya kawaida, joto linalopimwa na kihisi halitazidi au kupunguza anuwai ya sensa. Kwa kupunguza na kusawazisha katika kiwango cha wafer, matumizi ya sensorer kwa gharama ya chini inahakikishiwa. Kwa sababu ya impedance ya pato la chini, pato la mstari, na usawa sahihi wa asili wa LM-35, kuingiliana kwa sensa kwa mizunguko ya kudhibiti ni rahisi. Kama kifaa cha LM-35 kinatoa 60 uA tu kutoka kwa usambazaji, ina joto la chini sana la chini ya 0.1 ° C katika hewa bado. Kawaida katika kiwango cha joto kutoka -55 ° C hadi 150 ° C, pato la voltage ya sensor huongezeka kwa 10 mV kwa digrii Celsius. Pato la voltage ya sensor hutolewa na fomula zifuatazo

Piga = 10 mV / ° C * T.

wapi, Vout = Voltage pato la sensor

T = Joto kwa digrii Celsius Kwa hivyo, T (katika ° C) = Vout / 10 mV

T (katika ° C) = Kura (katika V) * 100

Ikiwa VDD inadhaniwa kuwa 3.3 V, usomaji wa Analog unahusiana na voltage inayohisi juu ya anuwai ya 12-bit kwa fomula ifuatayo.

Kura = (3.3 / 4095) * Usomaji wa Analog

Kwa hivyo, joto katika kiwango cha Celsius linaweza kutolewa na fomula zifuatazo

T (katika ° C) = Kura (katika V) * 100

T (katika ° C) = (3.3 / 4095) * Usomaji wa Analog * 100

Kwa hivyo, joto linaweza kupimwa moja kwa moja kwa kuhisi pato la voltage ya analog kutoka kwa sensorer. Kazi ya AnalogRead () hutumiwa kusoma voltage ya analog kwenye pini ya mtawala. Pato la voltage ya jopo la jua inapaswa kuwa kawaida 3 V ambayo inaweza kuhisiwa moja kwa moja na Particle Photon. Picha ya Particle inaweza kuhisi voltage moja kwa moja hadi 3.3 V. Kwa upekuzi wa dijiti ya voltage inayofanana ya analog, inarejelewa tena kwa VDD kwa ndani. Usomaji wa umeme wa dijiti umepunguzwa juu ya anuwai ya 12-bit yaani 0 hadi 4095. Kwa hivyo

Kura = (3.3 / 4095) * Usomaji wa Analog

Takwimu za sensa iliyosomwa huonyeshwa kwanza kwenye onyesho la LCD kisha hupitishwa kwa Wingu la Chembe kupitia unganisho la Wi-Fi. Mtumiaji anahitaji kuingia kwenye akaunti iliyosajiliwa ya Chembe ili kuona maadili ya sensorer iliyosomwa. Jukwaa huruhusu kuunganisha kwenye bodi kutoka kwa akaunti iliyosajiliwa. Mtumiaji anaweza kufuatilia data ya sensorer iliyopokelewa kwa wakati halisi na pia anaweza kuingia data.

Hatua ya 5: Uunganisho na Mchoro wa Mzunguko

Picha ==> LCD

D6 ==> RS

D5 ==> Wezesha

D3 ==> DB4

D2 ==> DB5

D1 ==> DB6

D0 ==> DB7

Picha ==> LM-35

A0 ==> Kutoka

Picha ==> LDR

A2 ==> Vcc

Photon ==> Sahani ya jua

A1 ==> Vcc

Hatua ya 6: Matokeo