„IlluMOONation“- išmanusis apšvietimo modelis: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Ar kada nors pažvelgėte į naktinį dangų ir nematėte žvaigždžių?

Milijonai vaikų visame pasaulyje niekada nepatirs Paukščių tako, kuriame jie gyvena, nes naktį dažniau ir plačiau naudojamas dirbtinis apšvietimas, kuris ne tik kenkia mūsų vaizdui apie visatą, bet ir neigiamai veikia mūsų aplinką, saugumą, energijos suvartojimą ir sveikatą.

Tris milijardus metų gyvybė Žemėje egzistavo šviesos ir tamsos ritmu, kurį sukūrė tik Saulė, Mėnulis ir žvaigždės. Dabar dirbtinės šviesos įveikia tamsą, o mūsų miestai švyti naktį, sutrikdydami natūralų dienos ir nakties modelį ir pakeisdami subtilią mūsų aplinkos pusiausvyrą. Viena rūšis, kuriai ypač kenkia šis reiškinys, yra jūros vėžliai.

Kai gimsta jūriniai vėžliai, jie žiūri į mėnulį kaip į šviesos šaltinį, kuris saugumui nukreipia juos į vandenyną. Tačiau šiais laikais paplūdimių gatvių žibintai tapo tokie ryškūs, kad vėžlių kūdikiai dažnai eina paskui juos į gatves, žūsta nuo dehidratacijos, plėšrūnų ar nuo jų važiuoja transporto priemonės. Kiti naktiniai gyvūnai taip pat kenkia šioms akinančioms lemputėms, nors ir ne taip, kaip vėžliai. Dėl didesnio šių šaltų atspalvių žibintų naudojimo naktį jie gali nuklysti nuo įprasto paros ritmo ir pakeisti savo biologinę funkciją, kartais net mirtį.

Žmonėms mėlyna šviesa veikia mūsų melatonino kiekį, todėl sumažėja miegas ir atsiranda daugybė kitų problemų. Tyrimai rodo, kad dirbtinė šviesa naktį gali padidinti nutukimo, depresijos, miego sutrikimų, diabeto, krūties vėžio ir kt.

Jei perskaitėte iki šiol, galbūt klausiate, kuo galime padėti? Gera pradžia - tiesiog išjungti šviesas, kai jų nereikia, ir pakeisti žibintų spalvą į raudoną ir geltoną. Tačiau mums reikia sistemos, kurią būtų galima įdiegti viso pasaulio miestuose, kad tikrai padarytume poveikį ir pakeistume pražūtingą žalą, kurią mūsų Žemėje užėmė šviesa.

Mes, SEAside Lighting Co., sugalvojome puikų sprendimą. Pristatome jums: „IlluMOONation“-mūsų pačių išmaniąją apšvietimo sistemą, kurią sudaro ekologiški gatvės žibintai, pagaminti iš pagrindinių jutiklių ir šviesos diodų. „illuMOONation“yra ne tik suaktyvinamas objektu ir kontroliuojamas aplinkos, bet ir tai, ką galite pasigaminti namuose! Įdomu? Na, skaitykite toliau, kad sužinotumėte, kaip sukurti savo šio išmaniojo apšvietimo modelio versiją … ir galbūt vieną dieną paversite ją visapusiška realybe!

Pagrindiniai bruožai:

• Judančios šviesos - ultragarso jutiklis nustato, kur yra objektas, ir įjungia atitinkamą šviesą, o likusi dalis lieka išjungta
• Vienpusis-vandenyno pusėje ir nukreiptas nuo paplūdimio, kad naktį į krantą atvykstantys gyvūnai nesiblaškytų nuo akinimo, tačiau vis tiek užtikrintų transporto priemonių ir pėsčiųjų aprėptį visoje gatvėje
• Raudonų atspalvių žibintai - naktiniai gyvūnai turi geresnius gebėjimus matyti trumpesnius bangų ilgius, todėl šiltesni tonai jų neturi tiek daug įtakos, taip pat geriau žmonėms dėl žalingo aukščiau paminėto mėlynos šviesos poveikio naktį
• Atspindintis ekranas ir žemyn nukreiptas kampas - šviesa nukreipta naudojant atspindinčią medžiagą ekranavimo modulyje ir yra nukreipta žemyn, kad apimtų didesnį plotą, nedidindama šviesos sklaidos
• Šviesos/tamsos režimas - nereikalingi žibintai ir jutikliai išjungiami, kai jis yra ryškus, kad būtų taupoma energija
• Į orą reaguoja - matuoja temperatūros ir drėgmės rodmenis ir sumažina intensyvumą, kai yra didesnė šviesos sklaida
• Ekologiška - išmanioji energijos sistema, naudojanti saulės baterijas akumuliatoriui įkrauti lengvai pasiekiama saulės šviesa, kad sumažėtų iškastinio kuro pridėjimas į atmosferą
• Centrinis ekranas - OLED ekranas rodo jutiklio vertes ir apšvietimo sistemos režimą, labiau prieinamą visiems vartotojams ir administratoriams
• Duomenų registravimas - jutiklių duomenys saugomi SD kortelėje, kad juos būtų galima išanalizuoti, kad būtų galima toliau tobulinti modelį ir kalibruoti pagal aplinką

Prekės

Struktūra -

• 2 11 x 14 colių putplasčio plokštės
• 2 „Popsicle“lazdelės
• 6 x 6 colių aliuminio folijos kvadratas
• 3 Žaliųjų vamzdžių valikliai
• 1 kaiščio strypas (1/2 colio skersmens)
• 3 platūs šiaudeliai
• Smėlis
• Geltonas, žalias, mėlynas, rudas ir juodas statybinis popierius

Elektronika -

• 3 RGB šviesos diodai
• Ultragarsinis jutiklis
• DHT temperatūros/drėgmės jutiklis
• Fotorezistorius („Snap Circuits Kit“arba „Arduino Kit“)
• Mini saulės kolektorius
• Mini OLED ekranas
• „Micro SD“kortelių skaitytuvas
• Micro SD kortelė
• 2 Arduinos
• 2 DC-9 voltų maitinimo jungtys
• 2 9 voltų baterijos
• Bandomoji Lenta
• 100 kOhm rezistorius
• 6 100 omų rezistoriai
• Diodų lygintuvas
• „Arduino IDE“(įdiegta norint paleisti kodą)
• „Alligator Clip-to-male“, „male-to-female“ir „male-to-male“laidai

(Spustelėkite čia, norėdami nusipirkti „Arduino UNO“pradinį rinkinį su jutikliais, laidais ir kt.)

Įranga -

• Karšto klijų pistoletas
• „X-Acto“peilis
• Žirklės
• Pieštukiniai klijai
• Skystas klijai
• Teptukas
• Vielos pjaustytuvai

1 žingsnis: sukurkite aplinką

1. Paimkite putplasčio plokštes ir karštu klijuokite jas kartu su ilgesnėmis pusėmis, kad jos taptų didesnės jūsų modelio pagrindu.
2. Supjaustykite lazdelės lazdeles per pusę ir karštai klijuokite jas vienodais atstumais ir statmenai išilgai linijos, kur susitinka 2 lentos. Taip siekiama sustiprinti jungtį.
3. Pažymėkite kaiščio strypą į 4 2 colių gabalus ir supjaustykite juos naudodami „X-Acto“peilį.
4. Padarykite skyles 4 lentos kampuose maždaug 1,5 colio atstumu nuo kraštų ir karštai klijuokite kaiščio gabalus. Įsitikinkite, kad kaiščiai visais atžvilgiais yra statmeni lentai.
5. Apverskite lentą ir patikrinkite, ar ji yra lygi (ji turėtų būti kaip mini stalas). Iškirpkite statybinio popieriaus gabalus, kad susidarytumėte kelią, žolę, šaligatvį ir pertvarą.
6. Klijuokite šiuos gabalus ant lentos, naudodami klijų lazdelę, kad parodytumėte apšvietimo sistemos aplinką.
7. Teptuku paskleiskite skystą klijų tuščioje lentos pusėje. Prieš išdžiūvimą įpilkite smėlio ir tolygiai patrinkite į klijus, kol jis prilips. Tada naudokite mėlyną popierių, kad imituotumėte vandenį šiame „paplūdimyje“.
8. Pasukite vamzdžių valiklius į 2 jūrinių vėžlių formą, kad pavaizduotumėte tikslinėje aplinkoje gyvenančius gyvūnus.

2 žingsnis: pridėkite lemputes

1. Perpjaukite šiaudelius per pusę, kad suformuotumėte žibintų stulpus.
2. Padarykite 3 vienodai išdėstytas skyles per lentą pertvaroje, kuri eina tarp paplūdimio ir šaligatvio. Išbandykite, ar šiaudai tinka, ar ne, kad jie būtų didesni.
3. Klijuokite aliuminio foliją prie tokio paties dydžio juodo statybinio popieriaus, naudodami klijų lazdelę. 3 kartus nubrėžkite ant popieriaus pridėtą šabloną ir iškirpkite figūras, kad gautumėte šviesos ekraną.
4. Kiekvieno šviesos diodo ekrano viduryje padarykite skylę. Pradėkite nuo mažo ir didinkite tik mažais žingsniais, kol šviesos diodas įsijungs, bet neiškris.
5. Sulenkite 4 ekranavimo puses (folija nukreipta į viršų). Norėdami sujungti šonus ir padaryti 3D, naudokite mažas juostelės juosteles.
6. Sulenkite šviesos diodų šviesos dalį žemyn, kad jie sudarytų 60 ° kampą, kai laidai yra vertikalūs.
7. Prie atitinkamų laidų prijunkite 3 laidus nuo vyrų iki moterų: juoda-įžeminimas, žalia-žalia, raudona-raudona. Mėlynas smeigtukas šiam projektui nenaudojamas. Sukite laidus per šiaudų šviesos polius.
8. Karštai klijuokite ekraną ant kiekvieno šviesos diodo iš galo, įsitikinkite, kad tiesiogiai neliesite komponentų ar metalinių laidų.
9. Laidus ir šiaudų dugną perkiškite per lentos skyles. Naudokite karštus klijus, kad pritvirtintumėte polius statmenai pagrindui iš visų pusių.

3 žingsnis: pridėkite jutiklius

1. Nupjaukite ultragarso jutiklio plyšį kelio gale, maždaug 0,5 colio atstumu nuo lentos krašto. Įstumkite jutiklį taip, kad jis būtų statmenas pagrindui iš šono ir pritvirtinkite karštais klijais. Tai labai svarbu, kad rodmenys būtų tikslūs ir signalai atšoktų nuo objekto, o ne nuo lentos.
2. Priešingoje kelio pusėje esančiame kampe išpjaukite skyles, kad tilptų OLED ir DHT kaiščiai. Vėlgi pritvirtinkite karštais klijais, nekeldami pavojaus jokiems elektriniams komponentams.
3. Naudokite juostą, kad pritvirtintumėte fotorezistorių ant užtvaros ir prieš pirmą šviesą. Šis fotorezistoriaus modulis yra dovana, kurią maloniai parūpino programai „Snap Circuits“kūrėjas Elenco.
4. Galiausiai prijunkite jutiklius prie „Arduino“, naudodami duonos lentą ir pateiktas schemas. Būtinai sujunkite 2 „Arduinos“ir SD kortelės grandinę turėkite tik antrame „Arduino“, kuris yra žinomas kaip „darbuotojas“. Kitas su visais jutikliais yra „viršininkas“.

4 žingsnis: pridėkite kodą

1. Prieš tęsdami pereikite prie schemų, kad suprastumėte pateikto kodo principus ir kaip jis veikia modelyje.
2. Įdiekite „Arduino IDE“programinę įrangą kompiuteryje. Atsisiųskite kodą iš pridėto „Google“disko aplanko. Įdiekite ir įtraukite SPI, „Wire“ir DHT, „Adafruit_GFX“ir „Adafruit_SSD1306“bibliotekas iš bibliotekos tvarkyklės, jei kompiliatorius to paprašys.
3. Jei reikia, pakeiskite kaiščių numerius, kad jie atitiktų jūsų grandinę. Nepaisykite šio žingsnio, jei naudojote tuos pačius kaiščius, kaip ir pateiktos grandinės schemos.

5 žingsnis: išbandykite modelį

1. Įkelkite atitinkamą kodą į kiekvieną „Arduino“ir prijunkite prie akumuliatorių, kad gautumėte energijos.
2. Vykdykite programą tiek laiko, kiek reikia duomenims rinkti, SD kortelės transkripcija prasidės automatiškai.

Pridedami duomenys, kuriuos surinkome per mūsų modelio vidaus bandymą. Deja, dėl oro sąlygų ir saugumo problemų negalėjome jo išbandyti lauke, tačiau vis tiek pateikiamas koncepcijos įrodymas ir informacija apie bandymų aplinką.

Per visą bandomąjį laikotarpį temperatūros ir drėgmės rodmenys išliko gana tie patys dėl vidinės būklės reguliavimo bandymų aplinkoje (namuose). Yra keletas periodinių šuolių, tačiau jie greičiausiai yra klaidos, atsižvelgiant į jų dažnumą ir koreliacijos trūkumą. Atstumas taip pat nesikeičia už klaidos ribos, nes nebuvo tikrų žmonių, judančių aplinkoje, automobilių. Tačiau jei tai būtų visos apimties modelis, atstumas tikriausiai būtų labiausiai kintantis veiksnys dėl nuolat besikeičiančių veiklos lygių rajone ir šių modelių nuspėjamumo trūkumo. Tačiau kadangi modelis buvo pastatytas prie lango, fotorezistoriaus vertės iš tikrųjų labai kinta. Kai modelis pirmą kartą paleidžiamas naktį, jie nuskaito diapazoną iki 50. Tačiau saulei kylant ir aplinkos apšvietimui ryškėjant, fotorezistoriaus vertės atitinkamai kyla. Po to grafikas vėl nukrenta, kai bandymo zonoje uždaromos žaliuzės, tačiau įjungus dirbtinį kambario apšvietimą, jie atsistato atgal. Apibendrinant galima pasakyti, kad per šiuos surinktus duomenis aiškiai įrodyta, kad mūsų modelis iš tikrųjų tiksliai praneša duomenis apie jo apylinkes ir kad ta informacija gali būti naudojama sistemos nustatymams pakeisti, kad atspindėtų jo sąlygas ir prisidėtų prie šviesos taršos mažinimo. visas.

6 veiksmas: pašalinkite triktis

Nieko nevyksta? Išbandykite šiuos veiksmus, kad padėtumėte išspręsti problemą:

Prieš tau pradedant -

• Įsitikinkite, kad kodas sukompiliuotas ir tinkamai įkeltas į abu „Arduinos“. Jei kompiliatorius rodo klaidos pranešimą, atlikite pakeitimus priklausomai nuo to, ką jis sako. Kai kurios dažniausiai pasitaikančios problemos yra neteisingas/bibliotekų trūkumas, trūkstamas kabliataškis arba netinkamas USB jungties prievadas.
• Patikrinkite laidus ir akumuliatoriaus įkrovą. Įsitikinkite, kad maitinimo ir įžeminimo bėgiai ant duonos lentos yra prijungti prie „Arduino“.

Šviesos neįsijungia? -

• Įsitikinkite, kad OLED sako „Įjungtas tamsusis režimas“. Išmanioji sistema išjungia šviesos diodus „šviesos režimu“, kad taupytų energiją ir išvengtų nereikalingo naudojimo.
• Sužinokite, ar jūsų šviesos diodai sudegė, naudodami paprastą kodą, kad juos įjungtumėte ir išjungtumėte. Bandydami nepamirškite įtraukti rezistoriaus.

OLED neįsijungia? -

• Prijunkite „darbuotoją“„Arduino“prie kompiuterio ir atidarykite nuoseklųjį monitorių, kad įsitikintumėte, jog vertės skaitomos.
• Pabandykite ištrinti esamą failą SD kortelėje ir dar kartą paleisti kodą.

SD kortelė neskaito duomenų? -

• Įsitikinkite, kad SD kortelė įdėta į skaitytuvą ir teisingai.
• Įsitikinkite, kad kortelėje esantiems duomenims yra pakankamai vietos.

Dar kas nors? -

Susisiekite su mumis ir mes padėsime išspręsti problemą

7 žingsnis: Išvada

Apskritai, „illuMOONation“yra idealus išsamus apšvietimo sprendimas pakrantės apšvietimui visame pasaulyje. Jo unikalios savybės niekada nebuvo matytos apšvietimo rinkoje, o jo poveikis mažinant šviesos taršą, tuo pat metu yra sąmoningas aplinkai ir naudingas tiek žmonėms, tiek gyvūnų rūšims. Tačiau mes žinome, kad „IlluMOONation“nėra tobulas. Dėl riboto projekto įgyvendinimo laiko ir medžiagų, mes negalėjome sukurti viso masto modelio ir išbandyti jo tikroje lauko aplinkoje. Tačiau su JŪSŲ pagalba mes galime perkelti „IlluMOONation“į kitą lygį ir įtraukti jį į savo kasdienį gyvenimą - geresnį pasaulį visam gyvenimui Žemėje.

Ateities planai -

Tolesni mūsų projekto žingsniai būtų pridėti papildomų komponentų ir suprogramuoti juos taip, kad atitiktų aplinką. Pavyzdžiui, būtų naudinga įtraukti jautresnius jutiklius, kad būtų galima atskirti gyvūno ir transporto priemonės/žmogaus veiklą, nes nebūtina įjungti šviesų, kad praeitų laukinė gamta. Be to, mes planuojame kiekviename šviesos stulpelyje turėti IR spinduliuotę ir imtuvą, sukuriantį „nematomą sieną“priekyje paplūdimyje. „Siena“būtų įjungta tik naktį vėžlių veisimosi sezono metu ir skambėtų švelniu garsiniu signalu, kuris signalizuotų, kai kas nors įžengė į paplūdimio zoną. Tai dar vienas priminimas, kad reikia atsižvelgti į vietinę laukinę gamtą ir neleisti dar daugiau jų nukentėti. Mes taip pat norėtume, kad galėtume įdiegti saulės energijos sistemą, jei turėtume tinkamų medžiagų, nes energijos vartojimo efektyvumas yra dar vienas svarbus veiksnys, mažinantis antropogeninį poveikį mūsų pasauliui. Mes taip pat norėtume bendradarbiauti su kitomis komandomis ir kartu apjungti savo idėjas, kad sukurtume vieną sprendimą, kuris išspręstų daugybę problemų, susijusių su šviesos tarša, ir būtų tikrai „viskas įskaičiuota“apšvietimo sprendimas.

Iššūkiai ir pasiekimai -

Užbaigti „Astro-Science“seminarą iš tikrųjų neatvykus į „Adler“buvo pokyčiai, kurių niekas negalėjo numatyti. Ypač sunku buvo bendradarbiauti įgyvendinant inžinerinį projektą naudojant „Zoom“, nes nematome, ką kiekvienas žmogus veikia savo namuose, todėl sunku išspręsti problemas ir jas išspręsti. Tačiau mes panaudojome tam tikrus mechanizmus, kad užtikrintume, jog laikomės savo plano ir visi visada žinome, ką kiekvienas daro. Vienas svarbiausių dalykų buvo mūsų projekto stebėjimo skaičiuoklė, kurioje mes apibūdinome kiekvieną užduotį, jos aprašymą, būseną, kas jas atliks, ir bendrą projekto eigą. Tai leido mums efektyviau dirbti kartu, nes galėjome patikrinti vienas kitą ir prireikus padėti, taip pat ugdėme bendravimo įgūdžius, kurie bus būtini, ypač šiais ateinančiais mėnesiais.

Padėkos -

Didelis šauksmas mūsų nuostabiam instruktoriui Jėzui Garcia, kad jis išmokė mus naudoti visus skirtingus komponentus ir suteikė mums galimybę dalyvauti šioje programoje, net ir atokioje aplinkoje. Be to, labai ačiū Geza Gyuk, Chrisui Bresky ir Kenui Walczakui už visą jūsų pagalbą. Jūsų įžvalga tikrai patobulino mūsų įgūdžius, neapsiribojant tik mūsų projektais, ir mes pasimokysime su jumis ateityje. Taip pat norėtume nuoširdžiai padėkoti Kelly Borden ir visiems Adlerio planetariume, kad kasmet rengia šią programą ir leido aistringiems paaugliams, tokiems kaip mes, dalyvauti STEM srityje ir astronomijoje savo gimtajame mieste. Ir paskutinis, bet ne mažiau svarbus, ačiū kiekvienam iš mūsų ASW bendraamžių už tai, kad esate tokia linksma, bendraujanti ir palaikanti grupė. Šios paskutinės 3 savaitės, kai susipažinome ir tapome draugais, buvo nepanašios į viską, ką galėjome įsivaizduoti, ir tai buvo patirtis, kuri truks visą gyvenimą.

ZIP failas -

Spustelėkite ČIA, kad pasiektumėte visą medžiagą, kurios jums prireiks norint sukurti „illuMOONation“modelį namuose!