Учкучсуз башкаруучу экологиялык сенсор системасынын тиркемеси: 18 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Бул Нускаманын максаты - DJI Phantom 4 пилотсуз учагы менен бирдикте Integrated Solutions Technology экологиялык сенсор системасын кантип куруу, тиркөө жана иштетүүнү сүрөттөө. Бул сенсордук пакеттер пилотсуз учакты OSHA жана EPA стандарттарына салыштырмалуу көмүр кычкыл газынын (CO), көмүр кычкыл газынын (CO2) жана суюк пропан газынын (LPG) учурдагы тобокелдик деңгээлин аныктоо үчүн потенциалдуу коркунучтуу чөйрөгө ташуу үчүн колдонот. Белгилей кетүүчү нерсе, бул инструкцияда нурлануу сенсору көрсөтүлсө да, ал газ сенсорлору үчүн өзүнчө объект катары иштейт жана көрсөтүлгөн акыркы продукт жогоруда саналган газ сенсорунун компоненттерин камтыйт.

1 -кадам: Керектүү куралдарды, программалык камсыздоону жана материалдарды чогултуу

Колдонулган куралдар:

1. Arduino программалык камсыздоосу (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)
2. Pense
3. Абразивдүү бычак менен жасалган стол
4. Стол Жаргылчак

Колдонулган материалдар:

1. DJI Phantom 4
2. Arduino Uno
3. Jackery тышкы батареясы 3350 мАч
4. Standard Breadboard
5. Көмүр кычкыл газы сенсору - MQ - 7
6. Суюк пропан газ сенсору - MQ - 6
7. Көмүр кычкыл газы CO2 сенсору - MG - 811
8. AK9750 Si7021 нымдуулук жана температура сенсору
9. Чөнтөк Гейгер нурлануу сенсору - 5 -тип
10. Bluetooth модем - BlueSMiRF Gold
11. Жумшак болот илгич боолор
12. SparkFun Inventor's Kit
13. 3M эки тараптуу монтаж тасмасы

2 -кадам: сенсор менен микроконтроллердин зымдарын чогултуңуз

Продукциянын туура иштеши үчүн зарыл болгон киргизүү жана чыгаруу түйрөгүчтөрүн аныктоо үчүн продукт өндүрүүчүнүн бардык сенсордук маалымат барагына кирүү. Газ жана радиациялык пакеттерде камтылган бардык компоненттер үчүн эффективдүү багыт түзүү үчүн, ар бир сенсор менен модулдун өзүнчө өткөрүлүп берилиши керек, ал бирдиктүү нан тактасына бириктирилгенге чейин микроконтроллерге туташканда иштешин камсыз кылат. Тактыкты камсыз кылуу үчүн, базалык схеманын жана коддун ар бир түрүн куруу процесси төмөнкү кадамдарда камтылган.

3 -кадам: Көмүр кычкыл газы MQ - 7 сенсорунун кирүү жана чыгуу казыктарын аныктаңыз

Жогорудагы диаграммада көрсөтүлгөндөй, CO компоненти 5V микроконтроллердин электр булагына туташкан эң оң жактагы темир жолунда үч кирүү чыңалуу казыгына ээ болушу керек. Аналогдук кирүү пин A0, A1, A2 ж.б. менен белгиленген микроконтроллердин кайсы бирисине туташтырылат, ал эми жер казыктары микроконтроллердин жерге туташтыргычтарына туташкан. Акырында, астыңкы сол сенсор пинин жерге туташтыруу үчүн 10K омдук резистор колдонулат. Бул түйүн бул системада колдонулган CO2 жана LPG сенсорлоруна да тиешелүү экенин белгилей кетүү маанилүү.

4 -кадам: Микроконтроллердин Киргизүү жана Чыгуу Пинтусуна ылайык Сенсорду туташтырыңыз

Мурунку кадамдарда талкуулангандай, бир пин микроконтроллерге аналогдук кирүүчү пин катары белгиленген. Негизги коддо көрсөтүлгөн жана кийинки кадамда жүктөө үчүн жеткиликтүү, аналогдук пин пин A0 болуп саналат. Бул белгилөөгө ылайык, жогорку сол пинди микроконтроллердин A0 пинине туташтырыңыз. Андан кийин, жалпы 5В кирүү жана жер темир жолун эң сол жактагы панелдик электр темир жолун ("-" белгиси менен белгиленген) жерге туташтыргычка жана эң оң жактагы темир жолду ("+") 5V пинге туташтыруу аркылуу орнотсо болот. Нан тактасын ушул жол менен зымдоо менен, сенсор казыктары микроконтроллерге таза туташууга мүмкүндүк берип, түз эле нан тактасынын рельсине туташтырылышы мүмкүн. Бул түзүлүш жогорудагы базалык схеманын сүрөттөрүндө берилген.

5 -кадам: Газ сенсорунун базалык кодун жүктөп алыңыз

Туташкандан кийин, SparkFun продукт баракчасынан алынган Arduino базалык кодун жүктөңүз (https://www.sparkfun.com/products/9403; тиркелет), интерфейстин жогорку сол жагында жайгашкан жебени басып, компоненттин зымдуу экенин текшериңиз. чекитке ылайык.

6 -кадам: Иштетүүнү камсыз кылуу үчүн сериялык мониторду ачыңыз

Интерфейстин жогорку оң жагындагы лупа сөлөкөтүн тандоо менен сериялык мониторду ачыңыз. Бул жогоруда көрсөтүлгөн өзүнчө терезени ачат, анда сенсордун чыгышы, алгач чыңалуу көрсөткүчү көрсөтүлөт. Эгерде маалыматтар көрсөтүлгөндөй сериялык монитордо көрсөтүлбөсө, analogRead функциясы бул процесстин мурунку стадияларында өткөрүлгөн аналогдук пиндин туура санына шилтеме кылып жатканын текшериңиз.

7-кадам: LPG жана көмүр кычкыл газы сенсорлору үчүн 3-6 кадамдарды кайталаңыз

Кошумча сенсорлордун иштешин камсыз кылуу үчүн казыктардын, сенсордук зымдардын жана коддун жүктөлүшүнүн аныктамасын кайталаңыз.

8 -кадам: Wire SparkFun Si7021 нымдуулук жана температура сенсору (милдеттүү эмес)

Газ сенсорлору үчүн баяндалган жалпы процесс температура жана нымдуулук сенсорлору үчүн ишке ашырылат. Бирок, пинут газ сенсорлорунан айырмаланат жана жогоруда көрсөтүлгөн. VCC пини (сенсордо оңдон экинчи) 5 же 3,3 В микроконтроллердин энергия булагына туташат жана газ пин сенсорунун зымынан көрүнүп тургандай, жерге туташтыргычы микроконтроллердин жерге туташтырылат. Аналогдук чыгуучу пиндин ордуна, бул сенсордо иштетүү үчүн сенсордон микроконтроллерге маалыматтарды берүү үчүн жооптуу болгон SDA жана SCL чыгаруу казыктары камтылган. Бул сенсорду алардын маалымат барагынын баалуулуктарына салыштырмалуу газ сенсорунун өлчөөлөрүнүн тууралыгын текшерүү үчүн колдонсо болот.

9 -кадам: Si7021 нымдуулук жана температура сенсору SparkFun базалык кодун жүктөп алыңыз

Электр өткөргүчтөрү аяктагандан кийин, тиркелген үлгү коду (https://www.sparkfun.com/products/13763 адаптацияланган) схеманын туура курулушун камсыз кылуу үчүн микроконтроллерге жүктөлүшү керек. Газ сенсорунун коду менен сүрөттөлгөндөй, сериялык мониторго кирүү менен компонент температураны жана нымдуулукту өткөрүп жатканын текшериңиз. Бул базалык код эки башка SparkFun компонентинин китепканаларын колдонууну камтыгандыгын белгилей кетүү маанилүү. Бул кодду чогултуу жана микроконтроллерге жүктөө үчүн, колдонуучу бул китепканаларды 9 -кадамда көрсөтүлгөн ыкмалар аркылуу орнотушу керек болот.

10 -кадам: компонент Arduino китепканаларын кошуу

Ардуино китепканаларынын коддорго киргизилиши 8 -кадамдын кодунун чокусуна жакын жайгашкан #include буйругун колдонуу аркылуу аныкталат. Бул китепканаларды кошпостон, кодду топтоо же микроконтроллерге жүктөө мүмкүн эмес. Бул китепканаларга жетүү жана орнотуу үчүн, эскиз өтмөгүнө өтүңүз, Китепкананы кошууну кеңейтиңиз жана Китепканаларды башкарууну тандаңыз. Керектүү китепкананын атын териңиз (#include буйругунан кийин пайда болгон текст), керектүү вариантты чыкылдатып, версияны тандап, орнотууну басыңыз.

11 -кадам: Wire Pocket Geiger нурлануу сенсору - 5 -тип

Мурда айтылгандай, бул компонент газ сенсорлорунан өзүнчө киргизилет. Бул продуктту орнотууда процесс мурдагыдай эле; Жогорудагы пинутада көрсөтүлгөндөй, компоненттердин казыктарын тиешелүү чыгууларына туташтырыңыз. Газ датчиктери сыяктуу эле VCC пинин микроконтроллерде жайгашкан 5V булагына жана жерге туташтыргычты микроконтроллердин жерге туташтырыңыз. Андан кийин, сигналды жана ызы -чуу казыктарын тиешелүүлүгүнө жараша микроконтроллердин 2 жана 5 -казыктарына туташтырыңыз. Бул тапшырманы аткаргандан кийин, Github аркылуу https://www.sparkfun.com/products/142090) radiation-watch.org сайтынан адаптацияланган базалык кодду жүктөңүз жана бул компонент иштөөгө даяр.

12 -кадам: Интегралдык сенсор зымдарын иштеп чыгуу

Ар бир сенсордун иштөө жөндөмдүүлүгүн ырастоо үчүн өзүнчө зым салгандан кийин, жогоруда сүрөттөлгөн бардык сенсорлор нандын үстүндө өткөрүлүп турушу үчүн, ар бир сенсордун зымдарын конденсацияланган форматта интеграциялоону баштаңыз. Төмөндөгү коддорду жүктөөдөн мурун өзгөртүүнүн кажети жок болуп, керектүү Arduino казыктарын тиешелүү компоненттерине туура өткөрүш үчүн жогорудагы таблицага кайрылыңыз. Кыскартылган форматты колдоо үчүн, жалпы электр энергиясын жана жер темир жолун колдонуңуз, бир панель электр рельсин 5V, экинчисин 3.3V катары. Arduino микроконтроллеринин жерге туташтыргычы менен байланышты камсыз кылуу менен бирге эки жер темир жолун туташтырыңыз. Аяктагандан кийин, тактага чогултулган газ сенсорунун мүмкүнчүлүктөрүнө жетүү үчүн тиркелген кодду жүктөңүз. Тиркелген Arduino коду газ сенсорлорун, ошондой эле температура жана нымдуулук сенсорун көзөмөлдөйт жана алардын өлчөө маалыматтарын сериялык монитор аркылуу миллиондогон бөлүктөрдө көрсөтөт. Ал ошондой эле өлчөнгөн маалыматтардын коркунуч деңгээлинин классификациясын камсыз кылат. Нурлануу сенсору убакыттын чектелген өлчөөсүнө таянышы мүмкүн (б.а. мүнөтүнө эсептөө), андыктан бул компонентти газ сенсорлорунан бөлөк иштетүү сунушталат. Бул айырмачылыкты колдоо үчүн, CO, LPG жана CO2 сенсорлору микроконтроллер Bluetooth модулу менен жупташканда талкуулана турган жалгыз компоненттер болот. Бирок, нурлануу сенсору менен бирдей натыйжага жетүү үчүн төмөнкү процессти ээрчүүгө болорун белгилей кетүү маанилүү.

13 -кадам: Телефон менен модулдун ортосунда Bluetooth туташуусун баштаңыз

Керектүү сенсор системасы чогултулуп, коддолгон жана конденсацияланган соң, кийинки кадам - колдонуучу түзмөгүн зымсыз туташтыруу. Бул тирүү сенсор көрсөткүчтөрүн колдонуучуга коркунучтуу аймактан алыс аралыкта жөнөтүүгө мүмкүндүк берет. Сенсор системасы менен колдонуучунун аппаратынын байланышы Arduino BlueSMiRF Bluetooth модулу менен жеңилдетилет. Бул модуль Google Play дүкөнүнөн жүктөп алса боло турган "Arduino Bluetooth Data" мобилдик тиркемесине туташат. Бул интерфейс газ сенсорлорунан, адамдын катышуусунан же радиация сенсорлорунан алынган көрсөткүчтөрдү түз көрсөтөт жана 350 футка чейин жеткиликтүү болот жана колдонуучуга сенсордук көрсөткүчтөрдүн өзгөрүшү жөнүндө эскертет, ошол эле учурда колдонуучу коркунучтуу деңгээлдерди баалоого мүмкүндүк берет. экологиялык коркунучтар OSHA жана EPA эрежелерине карата аныкталган.

Компоненттин орнотулушун баштоо жана иштөө жөндөмдүүлүгүн баалоо үчүн, сенсорлордо көрсөтүлгөндөй, компонент жекече өткөрүлүшү керек. Жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөн компонент диаграммасын колдонуп, компонент 5V кубаттуулугу жана жерге туташтыргычы менен туташтырылат, ал эми TX жана RX компоненттеринин казыктары колдонуучу аныктаган эки санарип казыкка туташтырылат. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, TX пин экинчи санарип пинге бекитилген жана RX үчүнчү катары аныкталган. Бул тапшырманы аткаргандан кийин, компонентти орнотууну баштоо үчүн, төмөндө көрсөтүлгөн мисал кодун иштетиңиз. Бул учурда, компоненттин диоду акырындык менен кызыл түс менен жаркырап турушу керек. Сериялык мониторго кирүү жана терезенин ылдый жагындагы опцияларды которуштуруу кутучаларындагы "Саптын аягы жок" жана "9600 бауд" дегенди окуу үчүн. Андан кийин буйрук кутусуна "$$$" терип, "Жөнөтүү" баскычын басыңыз. Бул компонентте "Буйрук режими" башталат жана LED тез кызыл түстү өчүрөт. Андан тышкары, компонент сериялык мониторго "CMD" билдирүүсүн жөнөтөт.

Орнотууну улантуудан мурун сериялык монитордун ачылуучу жөндөөлөрүн "Newline" жана "9600 baud" окуу үчүн кайра күйгүзүңүз. "D" жана "E" буйруктарын сериялык мониторго жөнөтүп, компоненттин жөндөөлөрүн, анын ичинде заводдун атын көрсөтүңүз. Уюлдук телефонуңузга жупташуу үчүн, Bluetooth орнотууларын ачыңыз, Bluetooth модулунун аталышын тандаңыз (берилген мисал үчүн ECEbluesmirf). Бул тандоодон кийин, Bluetooth иштетилген түзмөктөрдү издөө үчүн "Мен" буйругун жөнөтүңүз. Биринчи номер эки түзмөктү шайкештирүү үчүн колдонулат, "С, Биринчи Сан." Бүткөндөн кийин, Bluetooth LED жашыл түскө айланат.

14 -кадам: Тутумду Мобилдик Колдонмого Туташтыруу - Android Колдонуучулары

Androidдеги сенсор маалыматтарына жетүү үчүн Google Play дүкөнүнөн "Arduino Bluetooth Data" мобилдик тиркемесин жүктөп алыңыз. Мобилдик тиркемени ачыңыз жана туташуу үчүн колдонуучу интерфейсиндеги Bluetooth модулунун атын басыңыз. Суралганда, кабыл алуучу катары тиркемени тандаңыз. Сенсордун маалыматын чагылдырган интерфейс көрсөтүлөт жана модулда катуу жашыл LED бар. Аяктагандан кийин, сенсорлорду иштетүү жана экологиялык коркунуч жөнүндө маалыматтарды алуу үчүн тиркелген кодду жүктөңүз. Сенсордун аттары жогоруда скриншотко жетүү үчүн колдонулган сенсорлорго ылайыкташтырылышы мүмкүн.

15 -кадам: Сенсор системасын тиркөө үчүн колдоо кашааларын түзүңүз

Сенсор системасын чогултуу DJI Phantom 4 учкучсуз учуучу аппаратына бекитүү үчүн эки жумшак болоттон жасалган илгичтерди жана 3M эки тараптуу чаптама монтаж тасмасын колдонууну талап кылат. Биринчи кадам - дронго жумшак болоттон жасалган илгич боолорду ийип, калыптандыруу. Бул 23 дюймдук баштапкы боонун жалпы узундугун талап кылат. Бул запастагы абразивдүү бычак менен стол арасын колдонуп бирдей боолорду кесип алыңыз. Андан кийин, бүдүрлөрдү кетирүү үчүн учтарын майдалаңыз. Процестин натыйжасы жогоруда көрсөтүлгөн фигуралардын биринчисинде көрсөтүлгөн. Бул процесс учурунда сиз боонун учтарын алсыратпоо үчүн ачык оюктарды кесүүдөн качкыңыз келет.

Кийинки кадам учкучсуз учууга ылайыкташ үчүн кайыштарды бүгүүнү талап кылат. Болотторду бүгүп, боону рельстердин түбүнө коюу үчүн кычкачты колдонуу сунушталат. Боолорду учкучсуз рельске ортолоп, рельстин буттарынын чети кайда экенин белгилеңиз. Бул болотторду кайда ийүү керектиги үчүн визуалдык кызмат кылат. Боолорду тосмолорго оролмойунча кичине кадам менен бүгүңүз, тайып кетүүдөн сактаңыз.

16 -кадам: Системаны Дронго чогултуңуз

Сенсордук системаны чогултуу мисалы жумшак болоттон жасалган илгичтер жана скотч менен көрсөтүлөт. Мурда талкуулангандай, жумшак болоттон жасалган илгич боолор ийилип, компоненттердин отурушу үчүн аянтча түзүү үчүн пилотсуз учактын түбүнө коюлган. Бул аяктагандан кийин, компоненттерди клей менен боолорго бекитип койгула, бирок алар дрондун нормалдуу иштөөсүнө тоскоолдук кылбайт. Кең мейкиндикти камсыз кылуу үчүн, мисал тышкы батареяны, микроконтроллерди жана нан тактасын колдогон эки илгич боону колдонот. Мындан тышкары, сенсорлор пилотсуз учактын арт жагына жайгаштырылган.

17 -кадам: Бул системаны колдонуу коркунуч коркунучун баалоо үчүн

Бул система сунуштаган коркунучтун деңгээлин аныктоо үчүн төмөнкү стандарттарга шилтеме кылуу керек. Жашыл кызыгуу чөйрөсүндө жашагандардын бардыгы үчүн коопсуз чөйрөнү көрсөтөт, ал эми кызгылт түс экологиялык концентрацияны көрсөтүп, өлүмгө алып келет. Колдонулган түс системасы EPAнын Абанын Сапат Флагы Программасынан алынган.

Көмүр кычкылы (OSHA)

• 0-50 PPM (Жашыл)
• 50-100 PPM (Сары)
• 100-150 PPM (апельсин)
• 150-200 PPM (Кызыл)
• > 200 PPM (Purple)

Суюк пропан газы (NCBI)

• 0-10, 000 PPM (Жашыл)
• 10, 000-17, 000 PPM (Сары)
• > 17, 000 PPM (Кызыл)

Көмүр кычкыл газы (Global CCS Institute)

• 0-20, 00 PPM (Жашыл)
• 20, 000-50, 000 PPM (Сары)
• 50, 000-100, 000 PPM (кызгылт сары)
• 100, 000-150, 000 PPM (Кызыл)
• > 150, 000 PPM (Purple)

18 -кадам: Өлчөнгөн маалыматтарды чогултуу үчүн системаны колдонуңуз

Эми акыркы монтаж аяктады, система иштөөгө даяр. Микроконтроллердин сенсордук системаны иштетүүсүнө уруксат берүү үчүн керектүү код буга чейин жүктөлгөн болгондуктан, микроконтроллер маалыматты алмаштыруу үчүн мобилдик батарейкага туташтырылышы мүмкүн. Система экологиялык коркунучту баалоо үчүн колдонууга даяр!