Smart Buoy - [Ringkasan]

Tentang proyek ini

Postingan Blog Ringkasan Smart Buoy

Halo semuanya! Ini adalah ringkasan singkat dari proyek pelampung pintar kami. Kami akan memecah bangunan teknis menjadi beberapa pos terpisah, untuk menjelaskan:elektronik, cetak 3D, dan dasbor.

Anda Akan Perlu

Untuk membangun pelampung pintar yang lengkap, Anda membutuhkan BANYAK barang. Kami akan memiliki perincian materi spesifik yang diperlukan untuk setiap tahap pembuatan dalam tutorial yang relevan, tetapi untuk beberapa konteks, inilah daftar lengkapnya:

• Arduino Nano - ​Amazon

• Raspberry Pi Zero - ​Amazon

• Baterai (18650) - ​Amazon

• Panel surya - ​Amazon

• Dioda pemblokiran - ​Amazon

• Pengontrol pengisian daya - ​Amazon

• Penguat uang - ​Amazon

• Modul GPS - ​Amazon

• GY-86 (akselerometer, giroskop, barometer, kompas) - ​Amazon

• Sensor suhu air - ​Amazon

• Modul monitor daya - ​Amazon

• Modul jam waktu nyata - ​Amazon

• Modul radio - ​Amazon

• modul multiplekser i^2c - ​Amazon

• Printer 3D - ​Amazon

• Filamen PETG - ​Amazon

• Epoksi - ​Amazon

• Cat semprot primer - ​Amazon

• Tali - ​Amazon

• Mengambang - ​Amazon

• Lem - ​​Amazon​

Semua kode yang digunakan dapat ditemukan di https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy.

Apa Fungsinya?

Sensor pada pelampung pintar memungkinkannya untuk mengukur:tinggi gelombang, periode gelombang, daya gelombang, suhu air, suhu udara, tekanan udara, tegangan, penggunaan arus, dan lokasi GPS. Di dunia yang ideal, itu juga akan mengukur arah gelombang - berdasarkan pengukuran yang dapat dilakukan, kami cukup dekat untuk membuatnya bekerja. Namun, ternyata cukup rumit dan sebenarnya menjadi masalah besar di komunitas riset yang sebenarnya. Jika ada orang di luar sana yang dapat membantu kami dan menyarankan cara yang efektif untuk mendapatkan pengukuran arah gelombang, beri tahu kami - kami ingin memahami bagaimana kami bisa membuatnya bekerja!

Semua data yang dikumpulkan pelampung dikirim melalui radio ke stasiun pangkalan, yang merupakan Raspberry Pi. Kami membuat dasbor untuk menampilkannya menggunakan Vue JS.

Bangun

Casing Pelampung

Pelampung ini mungkin yang paling sulit kami cetak sejauh ini. Ada begitu banyak hal yang perlu dipertimbangkan karena akan berada di laut, terkena unsur-unsur dan banyak sinar matahari. Kami akan berbicara lebih banyak tentang itu di episode lain dalam seri Smart Buoy. Singkatnya:kami mencetak bola yang hampir kosong menjadi dua bagian. Setengah bagian atas memiliki slot untuk panel surya dan lubang untuk antena radio. Setengah bagian bawah memiliki lubang untuk sensor suhu dan pegangan untuk mengikat tali.

Setelah mencetak buoy menggunakan filamen PETG, kami mengampelasnya, mengecatnya dengan beberapa filler primer, lalu mengoleskan beberapa lapis epoksi.

Setelah persiapan cangkang selesai, kami memasukkan semua elektronik ke dalam dan kemudian menyegel sensor suhu air, antena radio, dan panel surya menggunakan lem. Terakhir, kami menutup kedua bagian dengan lem/perekat StixAll (lem pesawat super).

Dan kemudian kami berharap itu tahan air…

Buoy Electronics

• Gambar rangkaian lengkap untuk pelampung

Pelampung memiliki banyak sensor di papan dan kami membahasnya secara mendetail dalam tutorial yang relevan. Karena ini adalah ringkasan, kami akan mencoba untuk membuatnya tetap informatif, tetapi singkat!

Pelampung ini ditenagai oleh baterai 18650, yang diisi oleh empat panel surya 5V. Namun, hanya jam real-time yang terus menyala. Pelampung menggunakan pin output jam waktu nyata untuk mengontrol transistor yang memungkinkan daya masuk ke seluruh sistem. Ketika sistem dihidupkan, itu dimulai dengan mendapatkan pengukuran dari sensor - termasuk nilai tegangan dari modul monitor daya. Nilai yang diberikan oleh modul monitor daya menentukan berapa lama sistem tidur sebelum melakukan rangkaian pembacaan berikutnya. Alarm disetel untuk saat ini, lalu sistem mati sendiri!

Sistem itu sendiri banyak sensor dan modul radio yang terhubung ke Arduino. Modul GY-86, RealTimeClock (RTC), modul Power Monitor, dan multiplexer I2C semuanya berkomunikasi dengan Arduino menggunakan I2C. Kami membutuhkan multiplexer I2C karena modul GY-86 dan RTC yang kami gunakan memiliki alamat yang sama. Modul multiplexer memungkinkan Anda untuk berkomunikasi tanpa kerumitan tambahan, meskipun mungkin sedikit berlebihan.

Modul radio berkomunikasi melalui SPI. Awalnya, kami juga memiliki modul kartu SD, tetapi hal itu menyebabkan banyak masalah karena ukuran perpustakaan SD sehingga kami memutuskan untuk menghapusnya.

Lihatlah kodenya. Sepertinya Anda memiliki beberapa pertanyaan - mungkin juga masih ada keraguan - dan kami akan senang mendengarnya. Tutorial mendalam menyertakan penjelasan kode, jadi semoga sedikit lebih jelas!

Kami mencoba memisahkan file kode secara logis dan menggunakan file utama untuk menyertakannya - metode yang bekerja dengan sempurna.

Elektronik Stasiun Basis

• Gambar sirkuit pi

Base station dibuat menggunakan Raspberry Pi Zero dengan modul radio terpasang. Kami mendapatkan casing dari https://www.thingiverse.com/thing:1595429. Anda luar biasa, terima kasih banyak!

Setelah Anda menjalankan kode di Arduino, cukup mudah untuk mendapatkan pengukuran di Raspberry Pi dengan menjalankan kode accept.py.

Salah satu anggota tim T3ch Flicks adalah seorang pengembang web yang baru saja mempelajari Vue JS. Mereka menjadi sangat bersemangat ketika kami memutuskan bahwa kami membutuhkan dasbor dan mengejutkan kami dengan membuat tanda hubung yang cukup sah ini.

Dasbor

Untuk menunjukkan kepada Anda bagaimana kami membuat seluruh dasbor akan menjadi sedikit Odyssey karena ini adalah proyek yang cukup panjang dan rumit. Jika ada yang ingin tahu bagaimana kami melakukannya, beri tahu kami - pengembang web T3ch Flicks akan dengan senang hati melakukan tutorial tentang ini!

Setelah Anda meletakkan file-file ini ke Raspberry Pi, Anda harus dapat menjalankan server dan melihat dasbor dengan data yang masuk. Untuk alasan pengembangan dan untuk melihat seperti apa tampilan dasbor jika disediakan oleh data yang baik dan teratur, kami menambahkan generator data palsu ke server. Jalankan itu jika Anda ingin melihat seperti apa saat Anda memiliki lebih banyak data.

Kami juga menjelaskan ini dalam beberapa detail di episode selanjutnya.

Versi 2??

Masalah

Proyek ini sama sekali tidak sempurna - kami lebih suka menganggapnya sebagai prototipe/bukti konsep. Meskipun prototipe bekerja pada tingkat dasar:ia mengapung, melakukan pengukuran, dan dapat mengirimkannya, ada banyak hal yang telah kami pelajari dan akan berubah untuk versi dua:

• Masalah terbesar kami adalah tidak dapat mengubah kode pelampung setelah merekatkannya. Ini benar-benar sedikit pengawasan dan dapat diselesaikan dengan sangat efektif dengan port USB yang ditutup dengan segel karet. Namun, itu akan menambahkan lapisan kerumitan lainnya ke proses waterproofing cetak 3D!

• Algoritme yang kami gunakan jauh dari sempurna. Metode kami untuk menentukan sifat gelombang cukup kasar dan kami akhirnya menghabiskan banyak waktu kami membaca matematika untuk menggabungkan data sensor dari magnetometer, akselerometer, dan giroskop. Itu tidak terlalu membantu pada akhirnya, tetapi kami menemukan video yang menarik ini. Jika seseorang di luar sana memahami hal ini dan bersedia membantu, kami pikir kami dapat membuat pengukuran ini jauh lebih akurat.

• Beberapa sensor bertindak sedikit aneh. Sensor suhu air adalah salah satu yang menonjol karena sangat cerdik - hampir 10 derajat dari suhu sebenarnya pada waktu tertentu. Alasan untuk ini mungkin hanya karena sensor yang buruk, atau ada sesuatu yang memanaskannya...

Peningkatan

Arduino bagus, tetapi seperti yang disebutkan sebelumnya kami harus menghapus modul kartu SD (yang seharusnya menjadi cadangan data jika pesan radio tidak dapat dikirim) karena masalah memori. Kita bisa mengubahnya ke mikrokontroler yang lebih kuat seperti Arduino Mega atau Teensy atau hanya menggunakan nol Raspberry Pi lainnya. Namun, ini akan meningkatkan biaya dan konsumsi daya.

Modul radio yang kami gunakan memiliki jangkauan terbatas beberapa kilometer dengan garis pandang langsung https://www.youtube.com/watch?v=57pdX6b0sfw . Namun dengan (sangat) banyak Pelampung di sekitar pulau kita bisa membentuk jaringan mesh seperti https://www.youtube.com/watch?v=xb7psLhKTMA . Ada begitu banyak kemungkinan untuk transmisi data jarak jauh, termasuk lora, grsm. Jika kita bisa menggunakan salah satunya, mungkin jaringan mesh di sekitar pulau bisa dibuat!

Menggunakan Pelampung Cerdas Kami untuk Penelitian

Kami membangun dan meluncurkan pelampung di Grenada, sebuah pulau kecil di Karibia selatan. Saat kami berada di luar sana, kami mengobrol dengan pemerintah Grenadian, yang mengatakan bahwa pelampung pintar seperti yang kami buat akan membantu dalam memberikan pengukuran kuantitatif karakteristik air. Pengukuran otomatis akan memotong beberapa upaya manusia dan kesalahan manusia dan memberikan konteks yang membantu untuk memahami perubahan pantai. Pemerintah juga menyarankan bahwa melakukan pengukuran angin juga akan menjadi fitur yang membantu untuk tujuan mereka. Tidak tahu bagaimana kita akan mengelolanya, jadi jika ada yang punya ide… ​​Peringatan penting adalah bahwa meskipun ini adalah waktu yang sangat menarik untuk penelitian pesisir, terutama yang melibatkan teknologi, masih ada jalan panjang sebelum dapat sepenuhnya diadopsi. .

Terima kasih telah membaca posting blog ringkasan seri pelampung pintar. Jika Anda belum melakukannya, silakan lihat video untuk ini di saluran YouTube kami. Di bagian pertama dari seri ini, kami akan menunjukkan kepada Anda bagaimana kami melakukan pengukuran gelombang dan suhu. Jika Anda menikmati pekerjaan kami dan ingin membantu kami berbuat lebih banyak, akan luar biasa jika Anda mempertimbangkan untuk mensponsori kami di Patreon. Terima kasih banyak untuk Giacomo, yang merupakan sponsor Patreon pertama kami!

Lihat posting blog berikutnya di mana kami menunjukkan bagaimana kami membuat pengukuran gelombang dan suhu https://create.arduino.cc/projecthub/t3chflicks/smart-buoy-making-wave-and-temperature-measurements-257ca1

Kode

Smart Buoy Repo

https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy

Skema

Game matriks LED 16x16 Ular Lift Mini