Ավտոմատ ջրամատակարարիչ `հետևելու սպառմանը` 6 քայլ

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Ողջույն!

Մի քանի ամիս առաջ ես իմ սենյակում էի և մտածում էի, թե ինչ նախագիծ եմ ուզում անել դպրոցական առաջադրանքի համար: Ես ուզում էի պատրաստել մի բան, որն ինձ հարմար էր և հետագայում օգուտ կբերի ինձ: Հանկարծ մայրս մտավ սենյակ և սկսեց բողոքել բավարար ջուր չխմելու մասին: Ես միանգամից մի աստվածահայտնություն ունեցա: Գաղափարն ինձ մոտ եկավ պատրաստել ավտոմատ ջրամատակարարիչ (ինչպես կինոթատրոնում), որն ամեն օր հետևում է ձեր ջրի սպառմանը:

Raspberry Pi- ի, մի քանի տվիչների, պոմպի և փոքր գիտելիքների շնորհիվ ես փորձեցի դա հնարավորինս լավը դարձնել:

Բոլոր քայլերի վերջում դուք կունենաք աշխատող ջրամատակարարիչ, որը լցնում է ձեր ջրի շիշը և որը կապում և փոխազդում է ձեր Raspberry Pi- ի հետ: Դուք ոչ միայն կկարողանաք հետևել ձեր ջրի սպառմանը տոկոսների հիման վրա, այլև հնարավորություն կունենաք դիտելու ձեր ջրի տարայի ջերմաստիճանը և ջրի մակարդակը: Ի վերջո, դուք կկարողանաք ստուգել ձեր վիճակագրությունը: Եթե սա ձեզ հետաքրքիր է թվում, անպայման ստուգեք և ինքներդ փորձեք:

GitHub պահոցը ՝

Պարագաներ

Միկրոկոնտրոլերներ

Ազնվամորի Պի 4

Սենսորներ և մոդուլներ

Ես օգտագործել եմ 4 սենսոր.

2xHC-SR04 Ուլտրաձայնային տվիչ

Ուլտրաձայնային տվիչները չափում են հեռավորությունը `օգտագործելով ուլտրաձայնային ալիքներ: Սենսորի գլուխը արձակում է ուլտրաձայնային ալիք և ստանում թիրախից հետադարձ ալիքը: Ուլտրաձայնային տվիչները չափում են թիրախի հեռավորությունը `չափելով արտանետման և ընդունման միջև ընկած ժամանակը: Նրանցից երկուսով ես ստուգեցի, թե արդյոք մոտակայքում շիշ կա, և չափելու տանկի ջրի հեռավորությունը:

Տվյալների թերթիկ

1x DS18B20 ջերմաստիճանի տվիչ

DS18B20- ը 1 լարով ծրագրավորվող peratերմաստիճանի տվիչ է `առավելագույնից ինտեգրված: Այն լայնորեն օգտագործվում է ծանր միջավայրում ջերմաստիճանը չափելու համար, ինչպես քիմիական լուծույթներում, հանքերում կամ հողում և այլն: Ես այն օգտագործել եմ ջրի բաքի ջրի ջերմաստիճանը չափելու համար:

Տվյալների թերթիկ

1x RC522 RFID մոդուլ

RC522- ը 13.56MHz RFID մոդուլ է, որը հիմնված է NXP կիսահաղորդիչների MFRC522 վերահսկիչի վրա: Մոդուլը կարող է ապահովել I2C, SPI և UART և սովորաբար առաքվում է RFID քարտով և բանալիներով: Այն սովորաբար օգտագործվում է հաճախումների համակարգերում և այլ անձանց/օբյեկտների նույնականացման ծրագրերում: Այս նախագծում այն օգտագործվում է նույնականացման/մուտքի համակարգի համար:

Տվյալների թերթիկ

Եվ 2 շարժիչ.

1x Պերիստալտիկ պոմպ 12-24V

Ես օգտագործել եմ պերիստալտիկ պոմպ ՝ տանկից ջուրը ջրի շշի հասցնելու համար: Պոմպերի մեծ մասը չափազանց դանդաղ էր, այնպես որ ես գնացի 24 Վ տարբերակի, որը ես սնուցում եմ 24 Վ հոսանքի ադապտերով:

1x LCD էկրան

LCD- ն օգտագործվում է IP հասցեն և կարևոր հաղորդագրությունները ցուցադրելու համար: Հեղուկ-բյուրեղային էկրանը (LCD) հարթ վահանակ է կամ էլեկտրոնային մոդուլացված այլ օպտիկական սարք, որն օգտագործում է հեղուկ բյուրեղների թեթև մոդուլացնող հատկությունները ՝ բևեռացողների հետ համատեղ:

Տվյալների թերթիկ

Պատյան

Խոսելով պատյանների մասին, ես DIY սարքավորումներ արեցի ՝ տան պահեստի պարագաներով (իմ դեպքում ՝ Բելգիայում գտնվող Brico- ն): Ես օգտագործեցի նրբատախտակ, որը կտրեցի ճիշտ չափի: Ես կխոսեմ այն մասին, թե ինչպես ես ներկայացրեցի իմ գործը հետագա քայլում, բայց ահա այն բաները, որոնք ձեզ անհրաժեշտ կլինեն.

• 3x Նրբատախտակի տախտակներ
• 1x Փոքր ձագար
• 1x ջրի բաք (կարող եք ընտրել, թե ինչ քանակությամբ եք ուզում, ես գնեցի 10 լ)
• 1x Կաթիլային սկուտեղ

Բոլոր նյութերն ու գները կարող եք գտնել կից BOM- ում:

Քայլ 1: Բոլոր էլեկտրոնիկայի միացում

Այժմ, երբ մենք ամփոփել ենք բոլոր էլեկտրոնիկան, ժամանակն է դրանք միացնել: Ես պատրաստել եմ Fritzing- ի երկու սխեմաներ `մեկ տախտակ և մեկ սխեմատիկ, որպեսզի ցույց տամ, թե ինչպես և որտեղ պետք է միացված լինեն բոլոր էլեկտրոնիկները: Fritzing- ի ներբեռնման հղումը կարող եք գտնել այստեղ ՝ https://fritzing.org/download/: Ինչպես արդեն նշվեց, ես օգտագործեցի Raspberry Pi և միացրեցի RFID սկաներ, երկու ուլտրաձայնային տվիչ, մեկ ջերմաստիճանի տվիչ, LCD և պերիստալտիկ պոմպ ջրի համար:

Ես կցեցի երկու սխեմաները PDF- ում, եթե ցանկանում եք ավելի սերտ նայել դրան:

Քայլ 2: Ազնվամորու Pi- ի կարգավորում

Մենք կօգտագործենք մեր Raspberry Pi- ն ՝ ամեն ինչ գործարկելու և վերահսկելու համար ՝ backend, frontend և տվյալների բազան:

Raspberry Pi- ն ինքնաբերաբար չի աշխատում: Այն օգտագործելու համար մենք ստիպված կլինենք անցնել որոշ քայլերի:

Քայլ 1: Raspbian

Եթե դուք օգտագործում եք բոլորովին նոր Raspberry Pi, ապա ձեզ հարկավոր կլինի raspbian: Ներբեռնման հղումը և ձեռնարկը կարող եք գտնել այստեղ:

Քայլ 2: Պատկերը գրել SD- ին

Այժմ, երբ դուք ունեք ձեր Raspbian պատկերը, ձեզ հարկավոր է պատկեր գրելու ծրագրակազմ (խորհուրդ եմ տալիս win32diskimager) ՝ պատկերի ֆայլը SD քարտին գրելու համար: Ամբողջական ձեռնարկը կարելի է գտնել այստեղ:

Քայլ 3: Մուտք գործեք Raspberry Pi

Բացեք «Powershell» և մուտքագրեք «ssh [email protected]»: Եթե ամեն ինչ ճիշտ ընթանա, նրանք ձեզանից գաղտնաբառ կխնդրեն (կանխադրված գաղտնաբառը միշտ ազնվամորին է): Սովորաբար, սա ձեզ պետք է մուտքագրի Raspberry Pi: Այժմ մենք պետք է որոշ փոփոխություններ կատարենք մեր պարամետրերում: Տերմինալում մուտքագրեք sudo raspi-config և սեղմեք enter: Գնացեք տեղայնացման ընտրանքներ> փոխեք ժամային գոտին և դրեք այն ձեր ժամային գոտու վրա: Դուք նաև պետք է փոխեք ձեր wi-fi երկիրը ձեր սեփական վայրին: Վերջապես, անցեք միջերեսային տարբերակներ և միացրեք SPI, I2C և 1-wire: Սենսորները ճիշտ օգտագործելու համար դա կարևոր կլինի:

Քայլ 4: Ինտերնետ կապի կարգավորում

Մենք կօգտագործենք WiFi ցանց: Դուք կարող եք ավելացնել ձեր տնային ցանցը ՝

wpa_passphrase "YourNetwork" "YourSSID" >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Կապ հաստատելու համար դուք պետք է վերագործարկեք ձեր Pi- ն: Ստուգելու համար, թե արդյոք այն աշխատել է, կարող եք օգտագործել ifconfig- ը `ստուգելու, թե արդյոք կա IP հասցե:

Քայլ 5: Վեբ սերվերի և տվյալների բազայի կարգավորում

Նախ, ամենալավն այն է, որ համակարգը թարմացվի և արդիականացվի հրամանների հետևյալ հաջորդականությամբ.

1. sudo apt dist-upgrade --auto-remove -y
2. sudo apt բարելավում
3. sudo apt թարմացում
4. sudo apt autoremove

Երբ դա արվի, մեզ անհրաժեշտ կլինեն հետևյալ փաթեթները մեր վեբ սերվերի և տվյալների բազայի համար.

Ապաչի

sudo apt տեղադրել apache2 -y

PHP

sudo apt տեղադրել php

sudo apt տեղադրել phpMyAdmin -y

Մի մոռացեք տեղադրել MySQL- ի անվտանգ գաղտնաբառ, երբ այն խնդրում է գաղտնաբառ սահմանել:

ՄարիաԴԲ

sudo apt տեղադրել mariadb-server mariadb-client -y

sudo apt տեղադրել php -mysql -y

sudo systemctl վերագործարկեք apache2.service

Քայլ 6: Տեղադրեք Python գրադարաններ

Հետևի համար մեզ անհրաժեշտ կլինեն որոշ գրադարաններ Python- ի համար: Մենք դրանք տեղադրելու ենք pip3- ի միջոցով, քանի որ մենք օգտագործում ենք python3:

pip3 տեղադրել mysql-connector-python

pip3 տեղադրել flask-socketio

pip3 տեղադրել flask-cors

pip3 տեղադրել gevent

pip3 տեղադրել gevent-websocket

sudo apt տեղադրել python3 -mysql.connector -y

pip3 տեղադրել mfrc522! (սա մեզ պետք կգա RFID սկաների օգտագործման համար)

Քայլ 7: Visual Studio կոդի պատրաստում

Կոդը գործարկելու համար խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել Visual Studio Code- ը ՝ ձեր Raspberry Pi- ին միացնելու համար: VSC- ի տեղադրման ներբեռնման հղումը կարող եք գտնել այստեղ:

Եթե դեռ չունեք SSH- ի միջոցով տեղադրված Remote Development ծրագիրը, կարող եք դա անել այստեղ:

Քայլ 3: Տվյալների բազայի ստեղծում

Մենք կպահենք մեր բոլոր տվիչների տվյալները և օգտագործողի տվյալները տվյալների բազայում:

Իմ տվյալների բազան բաղկացած է 5 աղյուսակից.

Սարքը

Աղյուսակ սարքն ունի DeviceID, որը հղում է կատարում հենց սարքին: DeviceName- ը տալիս է սարքի անունը, այս դեպքում `ուլտրաձայնային տվիչ, ջերմաստիճանի տվիչ,… DeviceType- ը տալիս է սարքի տեսակը (տվիչ կամ գործարկիչ):

Պատմություն

Աղյուսակի պատմությունը պարունակում է սենսորների ամբողջ պատմությունը, ամսաթվի (HistoryDate) հետ միասին, ավելացվել է պատմությունը և պատմության մեջ պահի արժեքը: Այն ունի նաև երկու արտաքին բանալիներ.

• DeviceID ՝ որոշակի տեղեկամատյան սարքին կապելու համար
• UserID ՝ որոշակի օգտվողին տեղեկամատյանին կապելու համար (սա այն պատճառով է, որ մենք օգտագործում ենք RFID, և մենք ցանկանում ենք պատմության գրանցամատյանը ավելացնել մեկ կոնկրետ օգտվողի)

Օգտվող

Table User- ն օգտագործվում է RFID սկաների միջոցով User Login System ստեղծելու համար: Այն բաղկացած է Մականունից, Անունից, Ազգանունից, Գաղտնաբառից և RFID- ից (սա պիտակի RFID համարն է): Յուրաքանչյուր օգտվող կապված է Կոնտեյների հետ (ջրային բաք), ինչպես նաև կրում է ContainerID- ը որպես օտարերկրյա բանալին:

Տարա

Սեղանի բեռնարկղը բաղկացած է բոլոր տարբեր տարաներից: Այն ունի ID, ContainerLocation (սա կարող է լինել ձեռնարկություն, տուն կամ այլ բան): Վերջապես, այն ունի MaxLevel, որը նշանակում է տարայի առավելագույն ծավալը:

Կարգավորումներ

Աղյուսակի կարգավորումները ունեն SettingsID և հետևում են յուրաքանչյուր օգտվողի DailyGoal- ին + օգտվողի կողմից DailyGoal- ի ավելացման ամսաթիվը: Սա բացատրում է Օտարերկրյա բանալին UserID- ը:

Տվյալների բազայի աղբանոց կարելի է գտնել իմ GitHub շտեմարանում ՝ տվյալների շտեմարանում:

Քայլ 4: Հետևի կարգավորում

Չկա նախագիծ ՝ առանց աշխատող հետնապահի:

Հետևը բաղկացած է 4 տարբեր բաներից.

օգնականներ

Օգնականները բոլոր դասերն են, որոնք օգտագործվում են տարբեր տվիչների և շարժիչների համար: There'sերմաստիճանի տվիչի (DS18B20), ուլտրաձայնային տվիչների (HCSR05) օգնական կա, որը կարող է չափել հեռավորությունը, իսկ LCD- ը ՝ էկրանին հաղորդագրություններ գրելու հնարավորություն:

շտեմարաններ

Պահեստների պանակում կգտնեք 2 Python ֆայլ.

• Database.py, որն օգնական է ձեր տվյալների շտեմարանից տողեր հանելու համար: Այն հեշտացնում է տվյալների շտեմարանի գործարկումը և կարդալը:
• DataRepository.py, որը պարունակում է SQL- ի բոլոր հարցումները, որոնք օգտագործվում են հիմնական ծածկագրում (app.py): Դրանք օգտագործվում են տվյալների բազայից տվյալների ստացման, թարմացման կամ ջնջման համար:

app.py

Սա նախագծի հիմնական հետևի կոդն է: Այն կարգավորում է `սահմանելով բոլոր կապումներն ու ռեժիմները և պարունակում է պոմպը աշխատեցնելու, ջերմաստիճանը ստանալու, օգտագործողին հասցնելու և այլնի ծածկագիրը: Այն պարունակում է նաև երթուղիներ, որոնք օգտագործվում են տվյալների շտեմարանից և բոլոր socketio.on- ից տվյալների ստացման համար: Յուրաքանչյուր HTML էջի համար տարբեր socketio.on է `համոզվելու համար, որ յուրաքանչյուր գործառույթ աշխատում է ճիշտ ժամանակին:

config.py

Մեզ մնում է մեկ ֆայլ ՝ config.py: Սա ֆայլ է ՝ կազմաձևման ընտրանքներով ՝ ձեր Տվյալների բազայի հետ կապվելու համար: Մի մոռացեք սահմանել ձեր տվյալների շտեմարանի հավատարմագրերը:

Հետնապահը կարելի է գտնել իմ պահեստում ՝ Backend- ի ներքո:

Քայլ 5: Տեղադրեք Frontend- ը

Frontend- ի համար ես սկսեցի ձևավորել այն, թե ինչպիսին պետք է լինի իմ վեբ սերվերը AdobeXD- ում: Ես օգտագործեցի իմ պատկերանշանի գույները, որոնք նարնջագույնն են և կապույտի 2 տարբեր երանգները: Ես փորձեցի դիզայնը պահել հնարավորինս պարզ և ստեղծեցի ջրային կաթիլ, որը ցույց է տալիս այն տոկոսը, թե որքանով եք հասել ձեր օրվա նպատակին:

Իմ GitHub շտեմարանում դուք կգտնեք իմ Frontend- ը Code> Frontend- ի ներքո: Կարևոր է, որ այն տեղադրեք Raspberry Pi- ի ձեր /var /html թղթապանակում, որպեսզի այն հասանելի լինի վեբ սերվերից:

Այն բաղկացած է մի քանի HTML ֆայլից, որոնք տանում են դեպի տարբեր էջեր: Դուք կգտնեք նաև իմ screen.css- ը ՝ բոլոր այն CSS- ով, որոնք ձեզ հարկավոր են, որպեսզի այն նմանվի իմ նախագծին: Վերջապես, սցենարների ներքո կունենաք տարբեր JavaScript ֆայլեր: Այս սցենարները հաղորդակցվում են իմ հետնապահի հետ ՝ իմ Տվյալների բազայից կամ հետին պլանից տվյալները ցույց տալու համար:

Հետնամասը կարելի է գտնել Frontend- ի ներքո գտնվող իմ շտեմարանում:

Քայլ 6: Պատյան ստեղծելը

Եթե մենք խոսում ենք իմ գործի մասին, ապա կա երկու հիմնական մաս.

Արտաքին պատյան

Ես գործը կառուցեցի զրոյից: Ես օգտագործել եմ նրբատախտակի տախտակներ և դրանք սղոցել ճիշտ չափերի: Ես պտուտակեցի բոլոր տախտակները և անցքեր բացեցի LCD- ի համար, կոճակը, ուլտրաձայնային տվիչը `պարզելու համար, թե արդյոք առկա է ջրի շիշ, և ձագարը` ջուրը բաշխելու համար: Caseուրը և էլեկտրոնիկան անջատված պահելու համար ես պատյանս բաժանեցի տարբեր բաժինների, և ես օգտագործեցի մալուխային սկուտեղ `մալուխները ջրի արտահոսքից պաշտպանելու համար: Կից տեսանյութում դուք կարող եք տեսնել իմ պատյանների մեծ մասը և ինչպես եմ այն պատրաստել: Ես նաև 3D տպեցի մի կոճակ, որը սոսնձված է սովորական կոճակին: Ի վերջո, ես օգտագործեցի կաթիլային սկուտեղ ՝ բռնելու ամբողջ թափված ջուրը: Ես նաև ծխնիներ օգտագործեցի, որպեսզի կարողանայի բացել և փակել կողային վահանակը ՝ իմ էլեկտրոնիկայի վրա նայելու համար: Դուք միշտ կարող եք օգտագործել օգտագործված դիսպենսեր կամ կարող եք օգտագործել նաև այլ նյութեր:

Իմ կառուցվածի ճշգրիտ չափումների համար ես կցեցի PDF ՝ պատյանում օգտագործված թիթեղների բոլոր չափսերով:

Րի բաք

Tankրի բաքը հեշտ գործ չէր: Ստացա ջրատար, որի հատակը փոս էր, ուստի ստիպված էի կպցնել այն, որպեսզի արտահոսքը դադարեցվի: Ձեզ հարկավոր է չորս անցք `մեկը ջերմաստիճանի տվիչի համար, մեկը` պոմպի խողովակի համար: մեկը `տանկը լիցքավորելու համար խողովակի համար, մեկը` ուլտրաձայնային տվիչի համար: Այս վերջինի համար ես 3D տպեցի դրա համար պատյան, որը կարելի է գտնել այստեղ: Սա տվիչին ավելի շատ պաշտպանություն է տալիս ջրի դեմ: Այնուհետև ես տանկի վերևում ուղղանկյուն հորատեցի ՝ սենսորը միացնելու համար: