Kanalizacijos kelias: 3 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Dabartinis kanalizacijos linijų valymo procesas yra reaktyvus, o ne iniciatyvus. Telefono skambučiai registruojami, jei tam tikroje vietovėje užsikimšusi kanalizacija. Be to, rankiniams valymo įrenginiams sunku nustatyti klaidos tašką. Jie naudoja „hit-and-trial“metodą, kad išvalytų kelis paveiktos zonos šulinius ir gaištų daug laiko. Be to, didelė toksiškų dujų koncentracija sukelia dirglumą, galvos skausmą, nuovargį, sinusų infekcijas, bronchitą, pneumoniją, apetito praradimą, blogą atmintį ir galvos svaigimą.

Išeitis - suprojektuoti prototipą, kuris yra mažas prietaisas su rašiklio formos koeficientu, įterptas ant šulinio dangčio. Apatinę prietaiso dalį, kuri veikia šulinio viduje, kai dangtelis uždarytas, sudaro jutikliai, kurie nustato vandens lygį kanalizacijos viduje ir dujų, įskaitant metaną, anglies monoksidą, anglies dioksidą ir azoto oksidus, koncentraciją. Duomenys surenkami į pagrindinę stotį, kuri bendrauja su šiais prietaisais, įrengtais kiekvienuose šuliniuose per „LoRaWAN“, ir siunčia duomenis į debesies serverį, kuriame stebėjimo tikslais yra prietaisų skydelis. Be to, tai užpildo atotrūkį tarp savivaldybių institucijų, atsakingų už kanalizacijos priežiūrą ir šiukšlių surinkimą. Šių prietaisų įrengimas visame mieste leis prevenciniam sprendimui nustatyti ir tiksliai nustatyti užsikimšusios kanalizacijos linijos vietą, kol nuotekos nepasieks paviršiaus.

Prekės

1. Ultragarsinis jutiklis - HC -SR04

2. Dujų jutiklis - MQ -4

3. LoRa vartai - Raspberry pi 3

4. LoRa modulis - Semtech SX1272

5. „NodeMCU“

6. „Buzzer“modulis

7. 500 mAh, 3,7 V ličio jonų baterija

1 žingsnis:

Pirmam prototipui kaip gaubtas naudojau tik-tac (šviežių kalyklų dėžutę). Ultragarsiniai jutikliai buvo pritvirtinti taip, kad Tx ir Rx būtų nukreipti į kanalizacijos srautą. Jungtis prie ultragarso jutiklio ir dujų jutiklio yra labai paprasta. Tiesiog reikia maitinti atskirus jutiklius ir naudoti bet kurį iš 8 skaitmeninių kaiščių, esančių „NodeMCU“, duomenims skaityti. Aš sukūriau ryšius, kad geriau suprastum.

2 žingsnis: Susipažinkite su SEMTECH SX1272

Kitas mūsų žingsnis būtų įdiegti bibliotekas mūsų „NodeMCU“.

„Semtech LoRa“modulio bibliotekas rasite šioje nuorodoje:

Norėdami įdiegti šią biblioteką:

• Įdiekite jį naudodami „Arduino“bibliotekos tvarkyklę („Eskizas“-> „Įtraukti biblioteką“-> „Tvarkyti bibliotekas …“) arba
• Atsisiųskite ZIP failą iš „github“naudodami mygtuką „Atsisiųsti ZIP“ir įdiekite jį naudodami IDE („Sketch“-> „Include Library“-> „Add. ZIP Library…“
• Klonuokite šią „git“saugyklą į eskizų knygos/bibliotekų aplanką.

Kad ši biblioteka veiktų, jūsų „Arduino“(ar bet kokia su „Arduino“suderinama plokštė) turi būti prijungta prie siųstuvo-imtuvo. Tikslios jungtys šiek tiek priklauso nuo siųstuvo -imtuvo plokštės ir naudojamos „Arduino“, todėl šiame skyriuje bandoma paaiškinti, kam skirtas kiekvienas ryšys ir kokiais atvejais (nebūtinai).

Atkreipkite dėmesį, kad SX1272 modulis veikia esant 3,3 V įtampai ir greičiausiai nemėgsta 5 V savo kaiščių (nors duomenų lape apie tai nieko nesakoma, o mano siųstuvas -imtuvas akivaizdžiai nesulaužė netyčia kelias valandas naudojęs 5 V I/O). Kad būtų saugu, būtinai naudokite lygio perjungiklį arba „Arduino“, veikiantį 3,3 V. „Semtech“vertinimo lentoje yra 100 omų rezistorių serijiniu būdu su visomis duomenų linijomis, kurios gali užkirsti kelią pažeidimams, tačiau aš nesitikėčiau to.

SX127x siųstuvų -imtuvų maitinimo įtampa turi būti nuo 1,8 V iki 3,9 V. Tipiškas 3.3 V maitinimo šaltinio naudojimas. Kai kurie moduliai turi vieną maitinimo kaištį (pvz., „HopeRF“moduliai, pažymėti 3,3 V), tačiau kiti atskleidžia kelis maitinimo kaiščius skirtingoms dalims (pvz., „Semtech“vertinimo plokštę, kurioje yra VDD_RF, VDD_ANA ir VDD_FEM), kuriuos visus galima sujungti. Bet kokie GND kaiščiai turi būti prijungti prie „Arduino GND“kaiščio (-ių).

Pagrindinis ryšio su siųstuvu -imtuvu būdas yra SPI (Serial Peripheral Interface). Tam naudojami keturi kaiščiai: MOSI, MISO, SCK ir SS. Pirmieji trys turi būti tiesiogiai sujungti: taigi MOSI prie MOSI, MISO prie MISO, SCK prie SCK. Kur šie kaiščiai yra jūsų „Arduino“, žr., Pavyzdžiui, „Arduino SPI“dokumentacijos skiltį „Ryšiai“. SS (slave select) jungtis yra šiek tiek lankstesnė. SPI vergo pusėje (siųstuvas -imtuvas) jis turi būti prijungtas prie kaiščio (paprastai), pažymėto NSS. SPI pagrindinio („Arduino“) pusėje šis kaištis gali būti prijungtas prie bet kurio įvesties/išvesties kaiščio. Dauguma „Arduinos“taip pat turi kaištį, pažymėtą „SS“, tačiau tai aktualu tik tada, kai „Arduino“dirba kaip SPI vergas, o šiuo atveju taip nėra. Nepriklausomai nuo to, kokį kaištį pasirinksite, turite pasakyti bibliotekai, kokį smeigtuką naudojote per kaiščių atvaizdavimą (žr. Toliau).

Siųstuvo -imtuvo plokštėje esančius DIO (skaitmeninius įvesties/išvesties) kaiščius galima sukonfigūruoti įvairioms funkcijoms atlikti. LMIC biblioteka juos naudoja norėdama gauti momentinę būsenos informaciją iš siųstuvo -imtuvo. Pvz., Kai prasideda „LoRa“perdavimas, DIO0 kaištis sukonfigūruotas kaip „TxDone“išvestis. Kai perdavimas baigtas, siųstuvas -imtuvas padidina DIO0 kaištį, kurį gali aptikti LMIC biblioteka. LMIC bibliotekai reikia tik prieigos prie DIO0, DIO1 ir DIO2, kiti DIOx kaiščiai gali būti atjungti. „Arduino“pusėje jie gali prisijungti prie bet kurio įvesties/išvesties kaiščio, nes dabartinis diegimas nenaudoja pertraukimų ar kitų specialių aparatinės įrangos funkcijų (nors tai gali būti pridėta funkcijoje, taip pat žr. Skyrių „Laikas“).

LoRa režimu DIO kaiščiai naudojami taip:

• DIO0: „TxDone“ir „RxDone“
• DIO1: RxTimeoutIn

FSK režimu jie naudojami taip:

• DIO0: „PayloadReady“ir „PacketSent“
• DIO2: „TimeOut“

Abiem režimams reikia tik 2 kaiščių, tačiau „tranceiver“neleidžia jų susieti taip, kad visi reikalingi pertraukimai sudarytų žemėlapį iki tų pačių 2 kaiščių. Taigi, jei naudojami ir „LoRa“, ir „FSK“režimai, visi trys kaiščiai turi būti sujungti. „Arduino“pusėje naudojami kaiščiai turėtų būti sukonfigūruoti eskizo kaiščių atvaizdavime (žr. Toliau). Iš naujo nustatyti Imtuvo imtuvas turi atstatymo kaištį, kurį galima naudoti norint jį iš naujo nustatyti. LMIC biblioteka tai naudoja siekdama užtikrinti, kad paleidžiant lustas būtų pastovios būsenos. Praktiškai šis kaištis gali būti atjungtas, nes siųstuvas-imtuvas jau bus sveiko būsenos, kai įjungsite, tačiau prijungus jį kai kuriais atvejais gali būti išvengta problemų. „Arduino“pusėje galima naudoti bet kurį įvesties/išvesties kaištį. Naudojamas kaiščio numeris turi būti sukonfigūruotas kaiščių atvaizdavime (žr. Žemiau).

Imtuvas turi dvi atskiras antenos jungtis: vieną RX ir vieną TX. Įprastoje siųstuvo -imtuvo plokštėje yra antenos jungiklio mikroschema, leidžianti perjungti vieną anteną tarp šių RX ir TX jungčių. Tokiam antenos perjungikliui paprastai galima pasakyti, kokia padėtis turėtų būti per įvesties kaištį, dažnai pažymėtą RXTX. Lengviausias būdas valdyti antenos jungiklį yra naudoti SX127x siųstuvo -imtuvo RXTX kaištį. Šis kaištis automatiškai nustatomas aukštas TX metu ir žemas RX metu. Pavyzdžiui, atrodo, kad „HopeRF“plokštės turi šį ryšį, todėl jos neatskleidžia jokių RXTX kaiščių, o kaištis gali būti pažymėtas kaip nenaudojamas kaiščių atvaizdavime. Kai kurios plokštės atskleidžia antenos perjungimo kaištį, o kartais ir SX127x RXTX kaištį. Pavyzdžiui, SX1272 vertinimo lenta pirmąjį vadina FEM_CTX, o antrąją - RXTX. Vėlgi, paprasčiausias jų sujungimas su trumpikliu yra paprasčiausias sprendimas. Arba, arba jei SX127x RXTX kaiščio nėra, LMIC gali būti sukonfigūruotas valdyti antenos jungiklį. Prijunkite antenos jungiklio valdymo kaištį (pvz., FEM_CTX „Semtech“vertinimo lentoje) prie bet kurio įvesties/išvesties kaiščio „Arduino“pusėje ir sukonfigūruokite kaiščio žemėlapyje naudojamą kaištį (žr. Žemiau). Vis dėlto nėra visiškai aišku, kodėl nenorėtumėte, kad siųstuvas -imtuvas tiesiogiai valdytų anteną.

3 veiksmas: 3D spausdinimas

Kai viskas buvo paruošta, nusprendžiau 3D spausdinti modulio dėklą, kad dizainas būtų geresnis.

Turint galutinį produktą, buvo lengva įdiegti į žmogaus skylę ir gauti rezultatus realiuoju laiku prietaisų skydelyje. Realaus laiko dujų koncentracijos vertės su vandens lygio indikacija leido valdžios institucijoms imtis aktyvaus požiūrio ir saugesnio problemos sprendimo būdo.