Система мониторинга предприятий Windows 10 IoT

Приложения и онлайн-сервисы

	Microsoft Visual Studio 2015
	IDE Arduino

Об этом проекте

Введение в проект

Этот проект направлен на создание системы мониторинга и полива растений. Основная задача - управлять сервоприводом, реле и собирать данные о влажности почвы с растений. Огромное количество датчиков используют аналоговый сигнал в качестве выходного сигнала, но Raspberry Pi не имеет аналого-цифрового преобразователя. Чтобы решить эту проблему, я использовал внешний модуль АЦП и шлюз Arduino, потому что они имеют встроенный АЦП. Когда мы хотим взаимодействовать с окружающей средой, нам обычно нужна широтно-импульсная модуляция. Нашел 3 способа решить эту проблему. Первый - это программный PWM, второй - шлюз Arduino, а последний - использовать модуль / IC с поддержкой PWM. Я реализовал первые два метода, потому что раньше реализовал устройство I2C. АЦП и ШИМ очень часто используются в мире Arduino, поэтому, если мы хотим использовать GPIO на Raspberry Pi, мы обычно хотим, чтобы хотя бы одна из этих функций работала на нашей Raspberry.

Приложение

Приложение имеет два режима:автоматический режим, когда он определяет, нужна ли растениям вода, и ручной режим, когда вы можете управлять сервоприводами и реле вручную. Поскольку сервопривод может вращаться примерно на 180 градусов, один сервопривод может поливать только 2 растения. По умолчанию установлен автоматический режим. Когда мы считываем показания датчиков влажности почвы, мы классифицируем их значение. Всего 5 категорий. Самый сухой из них относится к категории 5 и отмечен красным в графическом интерфейсе. Напротив него категория 1 отмечена зеленым. Таймер будет периодически проверять эти значения, и если категория «растение A» или «растение B» выше допустимой (значит, земля слишком сухая), он поливает более сухой. В тот же период программа проверяет и поливает два других растения («растение C» и «растение D») аналогичным образом и делает это в каждый период.

Компоненты

• Сервопривод SG90:

Для управления сервоприводом обычно требуется большая тактовая частота GPIO. Поставщика по умолчанию недостаточно, поэтому я использовал поставщика молнии. Возникла проблема с первым блоком питания Pi. Я где-то читал, что Pi может потребоваться более эффективный датчик, а сервопривод потребляет много энергии по сравнению с другими датчиками. Эти два результата привели к проблемам с производительностью. Теперь с зарядным устройством iPad он работает намного лучше, но иногда все еще колеблется. Сервопривод с внешним источником питания может решить такую ​​проблему:

И, как я думал, проблема решена, и теперь все работает отлично. Я подключил Vcc сервопривода к источнику питания 5 В, сигнал остался прежним, и у нас есть общая земля. Вот новое соединение:

Наконец, так делать не обязательно. Возможно, лучший источник питания для Raspberry Pi или усовершенствование программного обеспечения решат все проблемы с сервоприводом.

• ADS1115 16-разрядный АЦП I2c:

Я попытался встроить все функции в 16-разрядный АЦП ADS1115. Но он все еще находится в стадии разработки. Например, регистры пороговых значений не установлены, и это заслуживает отдельного проекта / руководства. В общем, он почти готов стать полнофункциональным драйвером АЦП. Могут быть некоторые логические проблемы, и все встроенные функции не были полностью протестированы.

• Датчик температуры и давления BMP180 I2c:

Драйвер BMP180, который я использовал, в основном тот же, что и в этом проекте. Я изменил только инициализацию, потому что она не была полностью совместима с провайдером Lightning. Я полагаю, что измерение температуры и давления относится к таким проектам, как метеостанция, мониторинг растений и другим подобным проектам.

• Реле:

Для управления реле требуются простые операции GPIO. Это довольно легко понять из исходного кода.

• Схема фотодиода:

Я использовал этот модуль, потому что это измерение может быть полезно и в аналогичных проектах. Схема усилителя может быть найдена в документации LTC 1050. Фотодиод - Osram BPW 21, оптимизированный для дневного света.

• Шлюз Arduino:

В качестве шлюза я использовал Arduino Due, потому что он питает шину I2C напряжением 3,3 В. Я мог бы использовать преобразователь уровня напряжения или другую шину с вашим собственным подтягиванием (если я правильно знаю, что у Arduino 2560 и некоторых других плат больше шин I2C, и они не подтягиваются, поэтому вы можете их использовать). Код довольно простой.

• Датчик влажности почвы:

Я использовал китайские с модулями компаратора.

Краткое описание проекта

На мой взгляд, этот проект может быть полезным, чтобы дать очень общее представление о том, как поливать наши растения, и есть некоторые функции, которые вы, возможно, захотите применить в своих собственных проектах, например:

• Обмен данными с платой Arduino по шине I2C (шлюз Arduino)

• АЦП на Raspberry Pi

• ШИМ на Raspberry Pi (сервопривод)

Планы на будущее

• Подключение к Azure

• Мобильное приложение с Xamarin

• Замените I2C на Bluetooth для связи с Arduino.

Код

Код Arduino

Код Raspberry Pi

Схема