Հետևման մոդուլ հեծանվորդների համար. 5 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Հեծանվորդների համար հետևող այս մոդուլը մոդուլ է, որն ավտոմատ կերպով հայտնաբերում է վթարները մրցավազքում, և որը մեխանիկական խափանում է հայտնաբերում `դիպչելով հպման տվիչին: Երբ տեղի է ունենում այս իրադարձություններից մեկը, մոդուլը LoRa- ով միջոցառումն ուղարկում է ազնվամորի pi- ի տվյալների բազա: Այս իրադարձությունը կցուցադրվի LCD էկրանով և վեբ կայքում: Կարող եք նաև կայքում որոնել իրադարձությունների հետ կապված որոշակի հեծանվավազք և տվյալների բազայում ավելացնել հեծանվավազք կամ հեծանվորդներ: Ես ստեղծեցի այս նախագիծը, որովհետև շատ հետաքրքրված եմ հեծանվասպորտով և IOT- ով, այնպես որ այս երկու առարկաների համատեղումը ինձ համար շատ հուզիչ էր:

Նախքան հեծանվորդների համար հետևելու մոդուլ պատրաստելը, դուք պետք է հավաքեք ձեր նյութերը: Գործիքներն ու պարագաները կարող եք գտնել ստորև բերված ցուցակներում, կամ կարող եք ներբեռնել BOM- ը (Նյութերի կառուցում):

Պարագաներ:

• plexi ապակի (56 մմ x 85 մմ)
• 10 X 2M պտուտակներ 10 մմ և ընկույզներ
• 10 X 3M պտուտակներ 10 մմ և ընկույզներ
• 2 X 3M պտուտակներ 50 մմ և ընկույզներ
• PLA թել ՝ ձեր LCD պատյանը 3D տպելու համար
• ջերմության նվազում
• Արականից իգական մալուխներ
• Հիմնական PCB
• Արական վերնագրեր
• A Raspberry Pi 3b+
• 16 ԳԲ SD քարտ
• Sparkfun 4X20 LCD
• Կենսունակ հպման տվիչ
• Բզզոց
• 3 առանցքի արագացուցիչ + գիրոսկոմետր
• GPS մոդուլ
• SODAQ Mbili տախտակ
• LoRa WAN մոդուլ
• 3.7V 1000mAh մարտկոց
• Raspberry Pi 3b+ էլեկտրամատակարարում

Գործիքներ:

• Oldոդման անագ
• Sոդման երկաթ
• Տոնգներ
• Պտուտակահաններ
• Ոլորահատ սղոց
• Հորատման մեքենա
• 2,5 և 3,5 փորվածքներ
• Ավելի թեթև / տաք օդի ատրճանակ

Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է գնել բոլոր պարագաները, ապա ձեզ հարկավոր կլինի 541.67 եվրո բյուջե: Այս նախագիծը շատ թանկ է, քանի որ ես օգտագործել եմ LoRa rappid զարգացման հավաքածուն, որն արժե 299 եվրո (ես հնարավորություն ունեցա օգտագործել այս հավաքածուն իմ դպրոցից): Դուք միշտ կարող եք օգտագործել սովորական Arduino- ն և մեծ գումար խնայել, բայց այդ ժամանակ ծրագրերն այլ կլինեն:

Քայլ 1: Փխրման սխեմա

Առաջին քայլը սխեմաների կառուցումն է: Այս նախագծի համար մենք ունենք 2 էլեկտրական սխեմաներ ՝ մեկը Raspberry Pi- ով և մեկը SADAQ Mbili տախտակով: Մենք կսկսենք Raspberry Pi շղթայով:

Raspberry Pi Fritzing սխեմա

Raspberry Pi սխեման բավականին պարզ է, միակ բանը, որ մենք կապում ենք Pi- ի հետ, 4X20 Sparkfun LCD էկրան է: Էկրանն աշխատում է սերիական հաղորդակցության, SPI կամ I2C- ի հետ: Ինչ հաղորդակցման արձանագրություն եք օգտագործում, ձեզնից է կախված: Ես օգտագործել եմ SPI արձանագրությունը, քանի որ այն շատ պարզ է: Եթե դուք օգտագործում եք SPI- ն ինձ պես, ձեզ հարկավոր են հետևյալ կապերը.

• VCC LCD VCC Ազնվամորի Պի
• GND LCD GND Ազնվամորի Պի
• SDI LCD MOSI (GPIO 10) Ազնվամորի Պի
• SDO LCD MISO (GPIO 9) Ազնվամորի Պի
• SCK LCD SCLK (GPIO 11) Ազնվամորի Պի
• CS LCD CS0 (GPIO 8) Ազնվամորի Պի

Fritzing սխեմայի վրա դուք կտեսնեք, որ LCD էկրանը 2X16 դիսփլեյ է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ես ֆռզինգի ժամանակ 4X20 LCD չեմ գտել: Այնուամենայնիվ, բոլոր կապերը որոշ են, ուստի դա իրականում կարևոր չէ:

SODAQ Mbili Fritzing սխեմա

Մենք 4 էլեկտրոնային բաղադրիչ կկապենք SODAQ Mbili տախտակի հետ, այնպես որ այս էլեկտրական սխեման նույնպես շատ պարզ է: Մենք կսկսենք Capactive touch sensor- ի միացումով: Այս սենսորների OUT- քորոցը սենսորին դիպչելիս կլինի ԲԱՐՁՐ, հակառակ դեպքում `OWԱOWՐ: Սա նշանակում է, որ OUT-pin- ը թվային ելք է, որը մենք կարող ենք կապել Mbili տախտակի թվային մուտքի հետ: Կապերը հետևյալն են.

• OUT հպման տվիչ D5 Mbili
• VCC հպման տվիչ 3.3V Mbili
• GND Հպման տվիչ GND Mbili

Երկրորդ բաղադրիչը Triple acces + gyro ցուցիչն է: Ես օգտագործել եմ GY-521 տախտակը, որն օգտագործում է I2C արձանագրությունը Mbili տախտակի հետ հաղորդակցվելու համար: Ուշադրություն դարձրեք, որ GY-521 տախտակի AD0- քորոցը պետք է միացված լինի Mbili տախտակի VCC- ի հետ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ Mbili- ի տախտակն ունի ժամացույց ՝ նույն I2C հասցեով, ինչպես GY-521- ը: AD0- կապը VCC- ին միացնելով մենք փոխում ենք GY-521- ի te I2C հասցեն: Կապերը հետևյալն են.

• VCC GY-521 3.3V Մբիլի
• GND GY-521 GND Մբիլի
• SCL GY-521 SCL Մբիլի
• SDA GY-521 SDA Մբիլի
• AD0 GY-521 3.3V Մբիլի

Դրանից հետո մենք կկապենք Buzzer- ը: Ես օգտագործում եմ ստանդարտ ազդանշանը, որը ձայն է տալիս հոսանքի առկայության դեպքում: Սա նշանակում է, որ մենք պարզապես կարող ենք ազդանշանը միացնել Mbili տախտակի թվային կապին: Կապերը հետևյալն են.

• + Buzzer D4 Mbili
• - Buzzer GND Mbili

Վերջին, բայց ոչ պակաս կարևորը, մենք կկապենք GPS մոդուլը: GPS մոդուլը հաղորդակցվում է RX- ի և TX- ի միջոցով: Կապերը հետևյալն են.

• VCC GPS 3.3V Mbili
• GND GPS GND Mbili
• TX GPS RX Mbili
• RX GPS TX Mbili

Քայլ 2: Նորմալացված տվյալների շտեմարան

Երկրորդ քայլը նորմալացված տվյալների բազայի ձևավորումն է: Ես նախագծել եմ իմ ERD- ն Mysql- ում: Դուք կտեսնեք, որ իմ տվյալների բազան գրված է հոլանդերեն լեզվով, ես կբացատրեմ աղյուսակները այստեղ:

Աղյուսակ 'ploeg':

Այս սեղանը սեղան է հեծանվային ակումբների համար: Այն պարունակում է հեծանվային ակումբի ID և հեծանվային ակումբի անուն:

Աղյուսակ 'renners':

Այս սեղանը սեղան է հեծանվորդների համար: Յուրաքանչյուր հեծանվորդ ունի LoRaID, որը նաև սեղանի առաջնային բանալին է: Նրանք ունեն նաև ազգանուն, անուն, ծագման երկիր և հեծանվային ակումբի ID, որը կապված է հեծանվային ակումբի սեղանի հետ:

Աղյուսակ 'plaatsen':

Այս սեղանը սեղան է, որը պահում է այն վայրերը, որոնք գտնվում են Բելգիայում, որտեղ կարող է անցկացվել հեծանվավազք: Այն պարունակում է քաղաքի անվանումը (որը Հիմնական բանալին է) և այն նահանգը, որտեղ գտնվում է քաղաքը:

Աղյուսակ 'wedstrijden':

Այս սեղանը պահում է բոլոր հեծանվավազքերը: Աղյուսակի առաջնային բանալին ID- ն է: Աղյուսակը պարունակում է նաև հեծանվավազքի անվանումը, մրցավազքի քաղաքը, որը կապված է տեղերի աղյուսակի հետ, մրցավազքի հեռավորությունը, հեծանվորդների կատեգորիան և մրցման օրը:

Աղյուսակ 'gebeurtenissen':

Այս աղյուսակները պահում են բոլոր իրադարձությունները, որոնք տեղի են ունենում: Սա նշանակում է, որ երբ հեծանվորդը ներգրավված է վթարի մեջ կամ մեխանիկական խափանում է ունենում, իրադարձությունը կպահվի այս աղյուսակում: Աղյուսակի առաջնային բանալին ID- ն է: Աղյուսակը պարունակում է նաև իրադարձության ամսաթիվը, դիրքի լայնությունը, դիրքի երկայնությունը, հեծանվորդի LoRaID- ը և իրադարձության տեսակը (վթար կամ մեխանիկական խափանում):

Աղյուսակ 'wedstrijdrenner':

Այս սեղանը մի սեղան է, որն անհրաժեշտ է շատ ու շատ հարաբերությունների համար:

Քայլ 3: Գրանցեք ձեր LoRa մոդուլը

Նախքան ծածկագրով սկսելը, դուք պետք է գրանցեք ձեր LoRa մոդուլը LoRa դարպասում: Ես օգտագործել եմ հեռահաղորդակցության ընկերություն Բելգիայում `« Proximus »անունով, որը կազմակերպում է հաղորդակցությունը իմ LoRa մոդուլի համար: Տվյալները, որոնք ես ուղարկում եմ իմ LoRa հանգույցով, հավաքվում են կայքում AllThingsTalk- ից: Եթե դուք նույնպես ցանկանում եք օգտագործել AllThingsTalk API- ը `ձեր տվյալները հավաքելու համար, կարող եք գրանցվել այստեղ:

AllThingsTalk- ում գրանցվելուց հետո դուք պետք է գրանցեք ձեր LoRa հանգույցը: Դա անելու համար կարող եք հետևել այս քայլերին կամ կարող եք նայել վերը նշված նկարին:

1. Գնացեք «Սարքեր» հիմնական ընտրացանկում
2. Կտտացրեք «Նոր սարք»
3. Ընտրեք ձեր LoRa հանգույցը
4. Լրացրեք բոլոր բանալիները:

Այժմ դուք ավարտված եք: Ձեր LoRa հանգույցով ուղարկված բոլոր տվյալները կհայտնվեն ձեր AllThingsTalk ստեղծողում: Եթե գրանցման հետ կապված որևէ խնդիր ունեք, միշտ կարող եք խորհրդակցել AllThingsTalk փաստաթղթերի հետ:

Քայլ 4: Կոդ

Այս նախագծի համար մեզ պետք կգան 5 կոդավորման լեզուներ ՝ HTML, CSS, Java Script, Python (Flask) և Arduino լեզու: Սկզբում ես կբացատրեմ Arduino ծրագիրը:

Arduino ծրագիրը

Theրագրի սկզբում ես հայտարարում եմ որոշ գլոբալ փոփոխականներ: Դուք կտեսնեք, որ ես օգտագործում եմ SoftwareSerial- ը ՝ իմ GPS- ի հետ կապի համար: Դա պայմանավորված է նրանով, որ Mbili տախտակն ունի ընդամենը 2 սերիական պորտ: Կարող եք GPS- ը միացնել Serial0- ին, սակայն այդ ժամանակ վրիպազերծման համար չեք կարողանա օգտագործել Arduino տերմինալը: Սա է պատճառը, որ ես օգտագործում եմ SoftwareSerial- ը:

Գլոբալ փոփոխականներից հետո ես հայտարարում եմ որոշ գործառույթներ, որոնք հեշտացնում են ծրագիրը կարդալը: Նրանք կարդում են GPS- ի կոորդինատները, հնչեցնում են զնգոցը, արժեքներ են ուղարկում LoRa- ի միջոցով,…

Երրորդ բլոկը կարգաբերման բլոկն է: Այս բլոկը ծրագրի սկիզբն է, որը սահմանում է կապերը, սերիական հաղորդակցությունը և I2C հաղորդակցությունը:

Տեղադրման բլոկից հետո գալիս է հիմնական ծրագիրը: Այս հիմնական հանգույցի սկզբում ես ստուգում եմ, թե արդյոք սենսորային ցուցիչն ակտիվ է: Եթե այո, ապա ես ձայն եմ տալիս, ստանում GPS- ի տվյալները և բոլոր արժեքները ուղարկում LoRa կամ Bluetooth- ով Raspberry PI- ին: Հպման տվիչից հետո ես կարդացի Արագացուցիչի արժեքները: Բանաձևով ես հաշվարկում եմ X և Y առանցքի ճշգրիտ անկյունը: Եթե այդ արժեքները մեծ լինեն, կարող ենք եզրակացնել, որ հեծանվորդը վթարի է ենթարկվել: Երբ վթարը տեղի է ունենում, ես նորից ձայն եմ տալիս, ստանում եմ GPS- ի տվյալները և բոլոր արժեքները ուղարկում LoRa կամ Bluetooth- ի միջոցով Raspberry PI- ին:

Դուք հավանաբար մտածում եք. «Ինչու՞ եք օգտագործում bluetooth և LoRa»: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ես որոշակի խնդիրներ ունեի օգտագործած LoRa մոդուլի լիցենզիայի հետ: Այսպիսով, որպեսզի ծրագիրը աշխատի իմ ցուցադրական ցուցադրումների համար, ես ստիպված էի որոշ ժամանակ օգտագործել Bluetooth- ը:

2. Հետևի վերջը.

Հետևի ծայրը թեթևակի բարդ է: Ես օգտագործում եմ Flask իմ երթուղու համար, որը հասանելի է առջևի հատվածի համար, ես օգտագործում եմ socketio- ն ՝ առջևի որոշ էջերի ինքնաբերաբար թարմացման համար, ես օգտագործում եմ GPIO- ի կապումներն LCD էկրանին հաղորդագրություններ ցուցադրելու և Bluetooth- ով հաղորդագրություններ ստանալու համար (անհրաժեշտ չէ, եթե օգտագործում եք LoRa) և ես օգտագործում եմ Threading և Timers ՝ պարբերաբար AllThinksTalk API- ը կարդալու և ֆոլսկի սերվերը գործարկելու համար:

Ես նաև օգտագործում եմ SQL տվյալների բազան ՝ բոլոր վթարները պահելու համար, կարդում եմ հեծանվորդների անձնական տվյալները և մրցարշավի տվյալները: Այս տվյալների բազան միացված է back-end- ին և աշխատում է նաև Raspberry Pi- ով: Ես օգտագործում եմ «Database.py» դասը ՝ տվյալների բազայի հետ փոխազդելու համար:

Ինչպես գիտեք Fritzing սխեմայից, lcd- ն միացված է Raspberry Pi- ին SPI արձանագրության միջոցով: Լույսն ավելի հեշտ դարձնելու համար ես գրել եմ «LCD_4_20_SPI.py» դաս: Այս դասի միջոցով կարող եք փոխել հակադրությունը, փոխել լուսավորության գույնը, հաղորդագրություններ գրել էկրանին,… Եթե ցանկանում եք օգտագործել Bluetooth- ը, կարող եք օգտագործել «SerialRaspberry.py» դասը: Այս դասը կարգավորում է Bluetooth մոդուլի և Raspberry Pi- ի միջև սերիական հաղորդակցությունը: Միակ բանը, որ պետք է անել, Bluetooth մոդուլը Raspberry Pi- ին միացնելն է ՝ RX- ը TX- ին միացնելով և հակառակը:

Endակատային հատվածի երթուղիները գրված են @app.route կանոնով: Այստեղ դուք կարող եք կատարել ձեր սեփական երթուղին `տվյալների շտեմարանում կամ դրանցից տվյալների մուտքագրման կամ ստացման համար: Համոզվեք, որ երթուղու վերջում միշտ պատասխան ունեք: Ես միշտ JSON օբյեկտը վերադարձնում եմ առջևի մաս, նույնիսկ երբ սխալ է տեղի ունենում: Դուք կարող եք փոփոխական օգտագործել url- ում ՝ տեղադրելով փոփոխականի շուրջը:

Ես օգտագործում եմ socketio վեբ էջի համար `մրցավազքի վթարի ենթարկվելու դեպքում: Երբ Raspberry Pi- ն վթարի է ենթարկվում, ես socketio- ի միջոցով հաղորդագրություն եմ արձակում առջևի մասում: Հետևի ճակատը գիտի, որ նրանք պետք է նորից կարդան տվյալների բազան, քանի որ նոր վթար է տեղի ունեցել:

Դուք կտեսնեք, որ իմ ծածկագրում LoRa հաղորդակցությունը կարգավորված է: Եթե ցանկանում եք օգտագործել LoRa- ն, ապա պետք է գործարկեք ժամանակաչափ, որը կրկնվող հարցումներ է ուղարկում AllThinksTalk API- ին: Այս API- ից դուք կստանաք սենսորային արժեքներ (GPS, Time, Crash kind), որոնք ուղարկվում են որոշակի LoRa հանգույցով: Դուք կարող եք օգտագործել այս արժեքները ՝ տվյալների բազայում խափանում տեղադրելու համար:

3. Ֆրոնդի վերջը

Ֆրոնդի վերջը բաղկացած է 3 լեզվից: HTML ՝ վեբ կայքի տեքստի համար, CSS ՝ վեբ կայքի նշման համար և JavaScript ՝ հետին կապի համար: Այս նախագծի համար ես ունեմ 4 վեբ էջեր.

• Index.html, որտեղ կարող եք գտնել հեծանվավազքի բոլոր մրցումները:
• Էջ `բոլոր վթարներով և մեխանիկական խափանումներով` բուրավետ մրցավազքի համար:
• Էջ, որտեղ կարող եք գլանափաթեթներ ավելացնել տվյալների բազայում և խմբագրել նրանց թիմը:
• Էջ, որտեղ կարող եք նոր մրցավազք ավելացնել իր բոլոր մասնակիցների հետ տվյալների բազայում:

Ինչպես եք դրանք նախագծում, լիովին կախված է ձեզանից: Եթե ցանկանում եք, կարող եք որոշակի ոգեշնչում ստանալ իմ կայքից: Unfortunatelyավոք, իմ կայքը պատրաստված է հոլանդերեն լեզվով, ցավում եմ այդ մեկի համար:

Ես ունեմ առանձին CSS ֆայլ և JavaScript ֆայլ յուրաքանչյուր էջի համար: JavaScript- ի յուրաքանչյուր ֆայլ օգտագործում է բեռնելը ՝ տվյալների շտեմարանից հետևի վերջի միջոցով ստանալու համար: Երբ սցենարը ստանում է տվյալները, html- ը փոխվում է դինամիկ: Էջում, որտեղ կարող եք գտնել վթարներն ու մեխանիկական խափանումները, կգտնեք քարտեզ, որտեղ տեղի են ունեցել բոլոր իրադարձությունները: Այս քարտեզը ցուցադրելու համար ես օգտագործել եմ թռուցիկ:

Դուք կարող եք նայել իմ բոլոր կոդերին այստեղ ՝ իմ Github- ում:

Քայլ 5 Կառուցեք կոնստրուկցիաները

Նախքան շինարարությունը սկսելը, համոզվեք, որ ունեք բոլոր նյութերը BOM- ից կամ «Գործիքներ + պարագաներ» էջից:

Ազնվամորի Pi + LCD

Մենք կսկսենք Raspberry Pi- ի գործով: Կարող եք եռաչափ տպել պատյան, սա նաև իմ առաջին գաղափարն էր: Բայց քանի որ վերջնաժամկետս մոտենում էր, ես որոշեցի մի պարզ դեպք անել: Ես վերցրեցի ստանդարտ պատյանը Raspberry Pi- ից և իմ LCD էկրանից լարերի համար անցք բացեցի: Դա անելու համար պարզապես հետևեք այս պարզ քայլերին.

1. Գործի կափարիչի մեջ անցք բացեք: Ես դա արեցի կափարիչի կողքին գտնվող 7 մմ տրամագծով: Սա կարող եք տեսնել վերևի նկարում:
2. Վերցրեք լարերը LCD էկրանից և մի գլուխ սահեցրեք լարերի վրայով:
3. Օգտագործեք ավելի թեթև կամ տաք օդային ատրճանակ, որպեսզի գլուխը փոքրանա:
4. Քաշեք լարերը ՝ գլուխը նեղանալով պատյանի անցքի միջով և նորից միացրեք դրանք LCD- ով:

Այժմ, երբ պատրաստ եք Raspberry Pi- ի պատյանին, կարող եք սկսել LCD էկրանին պատյանով: Ես 3D տպեցի պատյանն իմ LCD էկրանին, քանի որ այս հղումով առցանց պատյան գտա: Ես ստիպված էի միայն փոքր -ինչ փոփոխություն կատարել գործի բարձրության վրա: Երբ կարծում եք, որ նկարելը լավն է, կարող եք արտահանել ֆայլերը և սկսել տպագրությունը: Եթե չգիտեք, թե ինչպես տպել 3D, կարող եք հետևել այս հրահանգին, թե ինչպես կարելի է 3D տպել fusion 360-ով:

SODAQ MBili շինարարություն

Ես իսկապես գործ չունեի SODAQ Mbili խորհրդի համար: Ես օգտագործել եմ plexi ապակի ՝ իմ բաղադրիչները տեղադրելու համար, առանց շինության շուրջ պատյան: Եթե դուք նույնպես ցանկանում եք դա անել, կարող եք հետևել այս քայլերին.

1. Ստորագրեք plexiglass- ը SODAQ Mbili տախտակի չափերով: Չափսերն են ՝ 85 մմ x 56 մմ
2. Կտրեք պլեքսիգլասը ոլորահատ սղոցով:
3. Տեղադրեք էլեկտրոնային բաղադրիչները պլեքսիգլասի վրա և մատիտով ստորագրեք անցքերը:
4. Հորատեք այն անցքերը, որոնք դուք պարզապես ստորագրել եք, և փակման անցքերը `3.5 մմ տրամագծով:
5. Տեղադրեք բոլոր էլեկտրոնային բաղադրիչները պլեքսիգլասի վրա 3M 10 մմ պտուտակներով և ընկույզներով:
6. Վերջին քայլը պլեքսիգլասը Մբիլի տախտակի վերևում ամրացնելն է: Դուք կարող եք դա անել կանգառներով, բայց ես օգտագործել եմ 3M 50 մմ երկու պտուտակ և 8 3M ընկույզ ՝ պլեքսիգլասը տախտակից վերև տեղադրելու համար: