스마트 부표 - [요약]

이 프로젝트 정보

스마트 부표 요약 블로그 게시물

안녕하세요 여러분! 이것은 우리의 스마트 부표 프로젝트에 대한 간략한(ish) 요약입니다. 기술 빌드를 전자 제품, 3D 프린트 및 대시보드와 같은 별도의 게시물로 나누어 설명하겠습니다.

당신은 필요

완전한 스마트 부표 제작을 위해서는 많은 것들이 필요합니다. 관련 튜토리얼에서 빌드의 각 단계에 필요한 특정 재료에 대한 분석을 볼 수 있지만, 일부 컨텍스트에 대한 전체 목록은 다음과 같습니다.

사용된 모든 코드는 https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy에서 찾을 수 있습니다.

무엇을 합니까?

스마트 부표에 탑재된 센서를 통해 파도 높이, 파도 주기, 파도 전력, 수온, 기온, 기압, 전압, 현재 사용량 및 GPS 위치를 측정할 수 있습니다. 이상적인 세계에서는 파동의 방향도 측정했을 것입니다. 측정할 수 있는 측정을 기반으로 하면 작동에 거의 근접했습니다. 그러나 그것은 꽤 복잡하고 실제 연구 커뮤니티에서 실제로 큰 문제입니다. 우리를 도울 수 있고 파도 방향 측정을 위한 효과적인 방법을 제안할 수 있는 사람이 있다면 알려주세요. 우리가 어떻게 작동시킬 수 있는지 알고 싶습니다!

부표가 수집한 모든 데이터는 무선을 통해 Raspberry Pi인 기지국으로 전송됩니다. Vue JS를 사용하여 대시보드를 만들었습니다.

빌드

부표 케이스

이 부표는 아마도 우리가 지금까지 인쇄한 것 중 가장 어려웠을 것입니다. 바다에 있어야 하고, 많은 요소와 많은 태양에 노출되기 때문에 고려해야 할 사항이 너무 많았습니다. Smart Buoy 시리즈의 다른 에피소드에서 이에 대해 더 자세히 이야기하겠습니다. 간단히 말해서, 우리는 거의 속이 빈 구를 두 개의 반으로 인쇄했습니다. 상단 절반에는 태양 전지판을 위한 슬롯과 무선 안테나가 통과할 수 있는 구멍이 있습니다. 아래쪽 절반에는 온도 센서가 통과할 구멍과 밧줄을 묶을 수 있는 손잡이가 있습니다.

PETG 필라멘트를 사용하여 부표를 인쇄한 후, 우리는 그것을 샌딩하고, 약간의 필러 프라이머로 스프레이 페인트한 다음, 에폭시를 몇 겹 덧씌웠습니다.

쉘 준비가 완료되면 모든 전자 장치를 내부에 넣은 다음 글루건을 사용하여 수온 센서, 무선 안테나 및 태양 전지판을 밀봉했습니다. 마지막으로, 우리는 StixAll 접착제/접착제(슈퍼 비행기 접착제)로 두 개의 반쪽을 밀봉했습니다.

그리고 우리는 그것이 방수가 되기를 바랐습니다...

부표 전자장치

부표에는 많은 센서가 탑재되어 있으며 관련 자습서에서 이에 대해 자세히 설명합니다. 이것은 요약이므로 정보를 제공하기 위해 노력할 것입니다. 그러나 간략합니다!

부표는 4개의 5V 태양 전지판으로 충전되는 18650 배터리로 구동됩니다. 그러나 실시간 시계만 지속적으로 전원이 공급됩니다. 부표는 실시간 클록의 출력 핀을 사용하여 전력이 시스템의 나머지 부분에 들어갈 수 있도록 하는 트랜지스터를 제어합니다. 시스템이 켜지면 전원 모니터 모듈의 전압 값을 포함하여 센서에서 측정을 시작합니다. 전원 모니터 모듈에서 제공하는 값은 다음 판독값 세트를 취하기 전에 시스템이 잠자기 시간을 결정합니다. 이 시간에 알람이 설정되면 시스템이 자동으로 꺼집니다!

시스템 자체는 Arduino에 연결된 많은 센서와 라디오 모듈입니다. GY-86 모듈, RealTimeClock(RTC), Power Monitor 모듈 및 I2C 멀티플렉서는 모두 I2C를 사용하여 Arduino와 통신합니다. 우리는 GY-86과 우리가 사용한 RTC 모듈이 같은 주소를 가지고 있기 때문에 I2C 멀티플렉서가 필요했습니다. 멀티플렉서 모듈을 사용하면 약간 과할 수 있지만 추가 번거로움 없이 통신할 수 있습니다.

라디오 모듈은 SPI를 통해 통신합니다. 원래는 SD 카드 모듈도 있었지만 SD 라이브러리의 크기 때문에 골치 아픈 문제가 생겨 폐기하기로 결정했습니다.

코드를 살펴보십시오. 질문이 있을 수 있습니다. 아마도 오래 지속되는 의심도 마찬가지일 것입니다. 저희는 기꺼이 그 질문을 듣게 될 것입니다. 심도 있는 자습서에는 코드 설명이 포함되어 있으므로 좀 더 명확하게 설명할 수 있기를 바랍니다.

코드 파일을 논리적으로 분리하고 기본 파일을 사용하여 포함하려고 시도했습니다. 이 방법은 완벽하게 작동했습니다.

기지국 전자장치

기지국은 무선 모듈이 부착된 Raspberry Pi Zero를 사용하여 만들어집니다. 우리는 https://www.thingiverse.com/thing:1595429에서 케이스를 받았습니다. 당신은 훌륭합니다. 정말 감사합니다!

Arduino에서 코드를 실행하고 나면 receive.py 코드를 실행하여 Raspberry Pi에서 측정값을 얻는 것은 매우 간단합니다.

T3ch Flicks 팀의 한 구성원은 최근에 Vue JS를 배운 웹 개발자입니다. 그들은 우리가 대시보드가 ​​필요하다고 결정했을 때 매우 기뻐했고 이 꽤 합법적인 대시보드를 만들어 우리를 놀라게 했습니다.

대시보드

우리가 전체 대시를 만든 방법을 보여주기 위해 그것은 꽤 길고 복잡한 프로젝트였기 때문에 약간의 오디세이가 될 것입니다. 우리가 어떻게 했는지 알고 싶은 사람이 있으면 알려주십시오. T3ch Flicks에 상주하는 웹 개발자가 이에 대한 튜토리얼을 기꺼이 할 것입니다!

이 파일을 라즈베리 파이에 넣으면 서버를 실행할 수 있고 데이터가 들어오는 대시보드를 볼 수 있습니다. 개발상의 이유로 그리고 좋은 일반 데이터에서 대시가 제공되는 경우 대시가 어떻게 보이는지 보려면, 가짜 데이터 생성기를 서버에 추가했습니다. 더 많은 데이터가 있을 때 어떻게 보이는지 보려면 실행하세요.

우리는 또한 나중 에피소드에서 이에 대해 자세히 설명합니다.

버전 2??

문제

이 프로젝트는 절대적으로 완벽하지 않습니다. 우리는 그것을 프로토타입/개념 증명으로 생각하고 싶습니다. 프로토타입은 기본적인 수준에서 작동하지만, 떠다니고, 측정하고, 전송할 수 있지만, 우리가 배웠고 버전 2에서 변경될 것이 많이 있습니다.

개선 사항

Arduino는 좋았지만 앞서 언급했듯이 메모리 문제로 인해 SD 카드 모듈(무선 메시지를 보낼 수 없는 경우 데이터 백업으로 되어 있음)을 폐기해야 했습니다. Arduino Mega 또는 Teensy와 같은 더 강력한 마이크로 컨트롤러로 변경하거나 다른 Raspberry Pi Zero를 사용할 수 있습니다. 그러나 이것은 비용과 전력 소비를 증가시킬 것입니다.

우리가 사용한 라디오 모듈은 시야가 https://www.youtube.com/watch?v=57pdX6b0sfw인 몇 킬로미터의 제한된 범위를 가지고 있습니다. 그러나 섬 주변에 (매우) 많은 부표가 있으면 https://www.youtube.com/watch?v=xb7psLhKTMA 와 같은 메쉬 네트워크를 형성할 수 있습니다. lora, grsm을 포함하여 장거리 데이터 전송의 가능성은 매우 많습니다. 이 중 하나를 사용할 수 있다면 섬 주변의 메쉬 네트워크가 가능할 것입니다!

연구용 스마트 부표 사용

우리는 카리브해 남부의 작은 섬인 그레나다에서 부표를 만들고 발사했습니다. 우리가 거기 있는 동안 우리는 우리가 만든 것과 같은 스마트 부표가 물 특성의 정량적 측정을 제공하는 데 도움이 될 것이라고 말한 그레나다 정부와 이야기를 나눴습니다. 자동화된 측정은 사람의 노력과 실수를 줄여주고 변화하는 해안을 이해하는 데 유용한 컨텍스트를 제공합니다. 정부는 또한 바람 측정을 수행하는 것도 목적에 유용한 기능이 될 것이라고 제안했습니다. 우리가 그것을 어떻게 관리할지 모르기 때문에 아이디어가 있는 사람이 있다면... 중요한 주의 사항은 특히 기술과 관련된 해안 연구에 있어 정말 흥미로운 시기이지만 완전히 채택되기까지는 갈 길이 멉니다. .

스마트 부이 시리즈 요약 블로그 게시물을 읽어주셔서 감사합니다. 아직 시청하지 않았다면 YouTube 채널에서 이에 대한 비디오를 시청하십시오. 시리즈의 1부에서는 파도와 온도를 어떻게 측정했는지 보여드리겠습니다. 우리 작업을 즐겼고 더 많은 일을 하도록 돕고 싶다면 Patreon에서 우리를 후원하는 것을 고려해 주시면 정말 감사하겠습니다. 첫 Patreon 후원자인 Giacomo에게 감사드립니다!

파도 및 온도 측정 방법을 보여주는 다음 블로그 게시물을 확인하세요. https://create.arduino.cc/projecthub/t3chflicks/smart-buoy-making-wave-and-temperature-measurements-257ca1

코드

스마트 부표 리포지토리

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

회로도