IlluMOONation - un model de iluminat inteligent: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Te-ai uitat vreodată la cerul nopții și nu ai putut vedea nicio stea?

Milioane de copii din întreaga lume nu vor experimenta niciodată Calea Lactee în care trăiesc datorită utilizării sporite și pe scară largă a luminii artificiale noaptea, care nu numai că ne afectează viziunea asupra universului, ci ne afectează negativ mediul, siguranța, consumul de energie și sănătatea..

Timp de trei miliarde de ani, viața pe Pământ a existat într-un ritm de lumină și întuneric care a fost creat exclusiv de iluminarea Soarelui, a Lunii și a stelelor. Acum, luminile artificiale copleșesc întunericul și orașele noastre strălucesc noaptea, perturbând modelul natural zi-noapte și schimbând echilibrul delicat al mediului nostru. O specie care este afectată în mod special de acest fenomen sunt broaștele țestoase marine.

Când țestoasele marine se nasc, privesc spre Lună ca o sursă de lumină care să le ghideze spre ocean pentru siguranță. Dar în aceste zile, luminile stradale de pe plaje au devenit atât de strălucitoare încât broaștele țestoase ajung adesea să le urmărească pe străzi, murind fie de deshidratare, fie de prădători, fie fiind lovite de vehicule pe drum. Alte animale nocturne sunt, de asemenea, rănite de aceste lumini strălucitoare, deși nu în aceeași măsură ca broaștele țestoase. Utilizarea crescută a acestor lumini tonifiate pe timp de noapte le poate determina să se abată de la ritmul lor circadian normal și să le compenseze funcția biologică, uneori chiar până la moarte.

Pentru oameni, lumina albastră afectează nivelul nostru de melatonină, ducând la un somn mai mic și la o mulțime de alte probleme care apar ca urmare. Cercetările sugerează că lumina artificială pe timp de noapte poate crește riscurile pentru obezitate, depresie, tulburări de somn, diabet, cancer de sân și multe altele.

Dacă ați citit până aici, s-ar putea să vă întrebați, ce putem face pentru a vă ajuta? Ei bine, pur și simplu oprirea luminilor atunci când nu sunt necesare și schimbarea culorii luminilor în roșu și galben este un început bun. Cu toate acestea, avem nevoie de un sistem care să poată fi implementat în orașe din întreaga lume pentru a avea un impact cu adevărat și pentru a inversa taxa devastatoare pe care poluarea luminoasă a luat-o pe Pământul nostru.

Noi de la SEAside Lighting Co. am venit cu soluția perfectă. Vă prezentăm: iluMOONation - propriul nostru sistem inteligent de iluminare format din faruri ecologice realizate cu senzori de bază și LED-uri. illuMOONation nu este doar activat de obiect și controlat de mediu, ci și ceva ce TU poți face acasă! Intrigat? Ei bine, citiți mai departe pentru a afla cum să creați propria dvs. versiune a acestui model de iluminare inteligentă … și poate într-o zi să o faceți o realitate la scară largă!

Caracteristici cheie:

• Lumini mobile - Senzorul cu ultrasunete detectează locul în care se află un obiect și aprinde lumina respectivă, în timp ce restul rămân oprite
• Unilaterală - Pe partea de ocean și îndepărtată de plajă, astfel încât animalele care vin la țărm noaptea să nu fie distrase de strălucire, oferind totuși o acoperire completă pe stradă pentru vehicule și pietoni
• Lumini cu tonuri roșii - Animalele nocturne au capacități sporite de a vedea lungimi de undă mai scurte, astfel încât tonurile mai calde nu le afectează la fel de bine, de asemenea mai bune pentru oameni datorită efectelor nocive ale luminii albastre pe timp de noapte menționate mai sus
• Ecran reflectorizant și unghi descendent - Lumina este direcționată folosind materialul reflectorizant din interiorul modulului de ecranare și este înclinată în jos, astfel încât să acopere o zonă mai mare fără a crește dispersia luminii
• Mod lumină / întuneric - Lumini și senzori care nu sunt necesari sunt dezactivați atunci când este luminos pentru a economisi energie
• Weather Responsive - Citește temperatura și umiditatea și scade intensitatea atunci când este predispus la mai multă dispersie a luminii
• Eco-Friendly - Sistem energetic inteligent care folosește panoul solar pentru a încărca bateria cu lumina soarelui disponibilă pentru a reduce adăugarea de combustibili fosili în atmosferă
• Afișare centrală - Ecranul OLED arată valorile senzorilor și modul sistemului de iluminare, mai accesibil atât utilizatorilor, cât și administratorilor
• Înregistrarea datelor - datele senzorului sunt stocate pe un card SD, astfel încât să poată fi analizate pentru a îmbunătăți în continuare modelul și pentru a le calibra în funcție de mediu

Provizii

Structura -

• 2 plăci de spumă de 11 "x 14"
• 2 bastoane de gheață
• 6 "x 6" pătrat din folie de aluminiu
• 3 Curățătoare pentru țevi verzi
• 1 tijă de diblu (1/2 "diametru)
• 3 paie late
• Nisip
• Hârtie de construcție galben, verde, albastru, maro și negru

Electronică -

• 3 LED-uri RGB
• Senzor cu ultrasunete
• Senzor de temperatură / umiditate DHT
• Fotorezistor (Kit de circuite Snap sau de la Arduino Kit)
• Mini panou solar
• Mini Display OLED
• Cititor de carduri Micro SD
• Card Micro SD
• 2 Arduino
• 2 conectori de alimentare DC-la-9 volți
• 2 Baterii de 9 volți
• Pană de pâine
• Rezistor de 100 kOhm
• 6 Rezistențe de 100 Ohm
• Redresor cu diode
• Arduino IDE (instalat pentru a rula codul)
• Sârme cu aligator de la bărbați, bărbați la femei și bărbați la bărbați

(Faceți clic pentru AICI cumpărați Arduino UNO Starter Kit cu senzori, fire etc.)

Echipamente -

• Hot Glue Gun
• Cuțit X-Acto
• Foarfece
• Lipici
• Lipici lichid
• Pensulă
• Freze de sârmă

Pasul 1: Construiți mediul

1. Luați plăcile de spumă și lipiți-le la cald, împreună cu părțile mai lungi, îmbinate una cu cealaltă, pentru a crea o bază mai mare pentru modelul dvs.
2. Rupeți bețele de gheață în două și lipiți-le la cald la distanțe egale și perpendiculare de-a lungul liniei în care se întâlnesc cele două scânduri. Aceasta este pentru a întări articulația.
3. Marcați tija diblului în 4 bucăți de 2 inci și tăiați-le cu cuțitul X-Acto.
4. Faceți găuri în 4 colțuri ale plăcii la aproximativ 1,5”de margini și lipiți fierbinte piesele de dibluri. Asigurați-vă că diblurile sunt perpendiculare pe placă din toate unghiurile.
5. Întoarceți placa și verificați dacă este la nivel (ar trebui să fie ca o mini-masă). Decupați bucăți de hârtie de construcție pentru a forma drumul, iarba, trotuarul și separatorul.
6. Lipiți aceste piese pe tablă cu ajutorul lipiciului pentru a arăta mediul înconjurător pentru sistemul de iluminare.
7. Folosiți pensula pentru a răspândi adeziv lichid pe partea goală a plăcii. Înainte de a se usca, adăugați nisip și băgați uniform în lipici până se lipeste. Apoi folosiți hârtie albastră pentru a simula apa pe această „plajă”.
8. Răsuciți dispozitivele de curățat în formă de 2 broaște țestoase marine pentru a reprezenta animalele care trăiesc în mediul țintă.

Pasul 2: Adăugați luminile

1. Tăiați paiele în jumătate pentru a forma stâlpii pentru luminile voastre.
2. Faceți 3 găuri la fel de distanțate prin scândură în separatorul care se desfășoară între plajă și trotuar. Testați pentru a vedea dacă paia se potrivește, dacă nu, faceți-o mai mare.
3. Lipiți folia de aluminiu pe o bucată de hârtie neagră de construcție de aceeași dimensiune folosind un stick de lipire. Urmăriți șablonul atașat pe hârtie de 3 ori și decupați formele pentru a forma ecranarea luminii.
4. Faceți o gaură în mijlocul fiecărui ecran pentru LED. Începeți mic și creșteți doar cu pași mici până când LED-ul se potrivește, dar nu cade.
5. Pliați cele 4 laturi ale ecranului (cu folia orientată în sus). Folosiți benzi mici de bandă pentru a uni părțile laterale și a le face 3D.
6. Îndoiți porțiunea ușoară a LED-urilor în jos, astfel încât să formeze un unghi de 60 ° atunci când cablurile sunt verticale.
7. Atașați 3 fire de la bărbat la femeie de la cablurile respective: negru pentru sol, verde pentru valoarea verde și roșu pentru valoarea roșie. Pinul albastru nu este utilizat pentru acest proiect. Treceți firele prin stâlpii de lumină paie.
8. Lipiți fierbinte ecranul pe fiecare LED din spate, asigurându-vă că nu atingeți direct componentele sau cablurile metalice.
9. Introduceți firele și fundul paielor prin găurile din tablă. Folosiți adeziv fierbinte pentru a asigura polii perpendiculari pe bază din toate direcțiile.

Pasul 3: Adăugați senzorii

1. Tăiați o fantă pentru senzorul cu ultrasunete la capătul drumului, la aproximativ 0,5”de la marginea plăcii. Împingeți senzorul astfel încât să fie perpendicular pe bază dintr-o vedere laterală și fixați-l cu clei fierbinte. Acest lucru este extrem de important, astfel încât citirile sunt exacte și semnalele sar de pe obiect, nu de pe tablă.
2. În colțul din partea opusă a drumului, tăiați găuri pentru a se potrivi cu pinii OLED și DHT. Unul din nou sigur cu lipici fierbinte fără a pune în pericol niciunul dintre componentele electrice.
3. Folosiți bandă pentru a atașa fotorezistorul pe barieră și înainte de prima lumină. Acest modul Photoresistor este un cadou oferit cu amabilitate de Elenco, creatorul Snap Circuits, ca donație pentru program.
4. În cele din urmă, conectați senzorii la Arduino folosind placa de verificare și diagramele de circuit furnizate. Asigurați-vă că conectați cele două Arduino împreună și că aveți doar circuitul cardului SD pe al doilea Arduino, cunoscut sub numele de „angajat”. Celălalt, cu toți senzorii, este „șeful”.

Pasul 4: Adăugați codul

1. Înainte de a continua, parcurgeți diagramele de flux pentru a înțelege principiile codului furnizat și modul în care acesta funcționează în model.
2. Instalați software-ul Arduino IDE pe computer. Descărcați codul din folderul Google Drive atașat. Instalați și includeți bibliotecile SPI, Wire și DHT, Adafruit_GFX și Adafruit_SSD1306 din Managerul de bibliotecă dacă compilatorul solicită acest lucru.
3. Schimbați numerele de pin pentru a se potrivi circuitului dvs., dacă este necesar. Ignorați acest pas dacă ați utilizat aceiași pini ca diagramele de circuit furnizate.

Pasul 5: Testați modelul

1. Încărcați codul respectiv pe fiecare Arduino și conectați-vă la acumulatori pentru a alimenta.
2. Rulați programul atât timp cât este necesar pentru a colecta date, transcrierea cardului SD va porni automat.

Sunt atașate datele pe care le-am colectat printr-o încercare interioară a modelului nostru. Din păcate, din cauza condițiilor meteorologice și a problemelor de siguranță, nu am reușit să-l testăm în aer liber, însă oferă încă dovezi de concept și informații despre mediul de testare.

De-a lungul perioadei de încercare, citirile de temperatură și umiditate au rămas relativ aceleași din cauza reglementării stării interne în mediul de testare (o casă). Există câteva creșteri periodice, dar acestea sunt probabil erori, având în vedere frecvența și lipsa de corelație. De asemenea, distanța nu se schimbă în afara marjei de eroare, deoarece nu existau mașini reale de oameni care se mișcau în mediu. Cu toate acestea, dacă acesta ar fi un model la scară completă, distanța ar fi probabil cel mai variabil factor datorită nivelurilor de activitate în continuă schimbare din zonă și lipsei de predictibilitate a acestor tipare. Cu toate acestea, deoarece modelul a fost staționat lângă o fereastră, valorile fotorezistorului fluctuează de fapt drastic. Când modelul este pornit pentru prima dată noaptea, citesc în gama sub 50. Cu toate acestea, pe măsură ce soarele răsare și iluminarea ambientală devine mai strălucitoare, valorile fotorezistorului cresc în consecință. După aceea, graficul scade din nou atunci când jaluzelele sunt închise în zona de testare, dar se întorc înapoi când iluminatul artificial al camerei este pornit. În concluzie, prin aceste date colectate, este clar dovedit că modelul nostru raportează cu exactitate datele despre împrejurimile sale și că aceste informații pot fi utilizate pentru a modifica setările sistemului pentru a reflecta condițiile în care se află și pentru a contribui la reducerea poluării luminoase ca un întreg.

Pasul 6: depanare

Nu se întâmplă nimic? Încercați acești pași pentru a rezolva problema:

Înainte de a începe -

• Asigurați-vă că codul se compilează și este încărcat corect pe ambele Arduinos. Dacă compilatorul afișează un mesaj de eroare, efectuați modificări în funcție de ceea ce spune. Unele probleme frecvente sunt incorecte / lipsa bibliotecilor, un punct și virgulă lipsă sau portul incorect selectat pentru conexiunea USB.
• Verificați dacă cablajul și încărcarea bateriei. Asigurați-vă că șinele de alimentare și de masă de pe panou sunt conectate la Arduino.

Luminile nu se aprind? -

• Asigurați-vă că OLED spune „Mod întunecat activat”. Sistemul inteligent dezactivează LED-urile în timpul „modului luminos” pentru a economisi energie și a preveni utilizarea inutilă.
• Vedeți dacă LED-urile dvs. sunt arse folosind un cod simplu pentru a le activa și a le stinge. Nu uitați să includeți un rezistor atunci când testați.

OLED-ul nu se aprinde? -

• Conectați „angajatul” Arduino la computer și deschideți monitorul serial pentru a vă asigura că valorile sunt citite.
• Încercați să ștergeți fișierul existent pe cardul SD și să rulați din nou codul.

Cardul SD nu citește date? -

• Asigurați-vă că cardul SD este introdus în cititor și corect.
• Asigurați-vă că există stocare adecvată disponibilă pentru datele de pe card.

Altceva? -

Contactați-ne și vă putem ajuta la rezolvarea problemei

Pasul 7: Concluzie

Una peste alta, illuMOONation este soluția de iluminare cuprinzătoare ideală pentru iluminatul de pe malul apei din întreaga lume. Caracteristicile sale unice nu au mai fost văzute până acum pe piața iluminatului, iar impactul pe care îl are asupra reducerii poluării luminoase, fiind în același timp conștient de mediu și benefic atât pentru oameni, cât și pentru speciile de animale, este de neegalat. Cu toate acestea, știm că illuMOONation nu este perfectă. Datorită perioadei limitate de timp și a materialelor oferite pentru proiect, nu am reușit să realizăm un model la scară completă și să-l testăm într-un mediu real în aer liber. Dar cu ajutorul DUMNEAVOASTRĂ, putem duce illuMOONATION la nivelul următor și o putem încorpora în viața noastră de zi cu zi, pentru o lume mai bună pentru toată viața de pe Pământ.

Planuri de viitor -

Pașii următori ai acestui proiect ar fi să adăugăm componente suplimentare și să le programăm pentru a se potrivi și mediului. De exemplu, ar fi benefic să se includă senzori mai sensibili pentru a face distincția între activitatea animalului și activitatea vehiculului / omului, deoarece nu este necesar să aprindeți luminile pentru trecerea faunei sălbatice. În plus, intenționăm să avem un emițător și un receptor IR pe fiecare stâlp luminos, formând un „perete invizibil” în față pe plajă. „Peretele” ar fi activat doar noaptea în timpul sezonului de reproducere a broaștelor țestoase și ar suna un zgomot ușor pentru a semnaliza când cineva a trecut în zona plajei. Acesta este încă un memento pentru a fi atenți la viața sălbatică nativă și pentru a împiedica și mai multe dintre ele să fie afectate. Ne-ar plăcea, de asemenea, să putem implementa sistemul de energie solară dacă ni se oferă materialele adecvate, deoarece eficiența energetică este un alt factor important în scăderea efectului antropogenic asupra lumii noastre de astăzi. Ne-ar plăcea, de asemenea, să colaborăm cu alte echipe și să încorporăm ideile noastre împreună pentru a crea o soluție care rezolvă o multitudine de probleme legate de poluarea luminoasă și care este cu adevărat soluția de iluminare all-inclusive.

Provocări și realizări -

Finalizarea atelierului Astro-Science fără a veni de fapt la Adler a fost o schimbare pe care nimeni nu ar fi putut-o prezice. A fost deosebit de dificil să colaborăm la un proiect de inginerie prin Zoom, deoarece nu putem vedea ce face fiecare persoană în propria casă, așa că este greu să depanăm și să rezolvăm problemele pe măsură ce apar. Cu toate acestea, am folosit anumite mecanisme pentru a ne asigura că rămânem pe calea planului nostru și toată lumea este întotdeauna conștientă de ceea ce face fiecare persoană. Un punct culminant a fost foaia noastră de calcul de urmărire a proiectului în care am delimitat fiecare dintre sarcini, descrierea acestora, starea, cine le va finaliza și progresul general al proiectului. Acest lucru ne-a permis să lucrăm împreună mai eficient, întrucât ne putem verifica reciproc și să ne ajutăm după cum este necesar și ne-a permis să dezvoltăm abilități de comunicare care vor fi esențiale, în special în lunile următoare.

Mulțumiri -

Un mare strigăt către uimitorul nostru instructor Jesus Garcia pentru că ne-a învățat cum să folosim toate componentele diferite și ne-a oferit posibilitatea de a participa la acest program, chiar și într-un cadru îndepărtat. În plus, vă mulțumesc mult lui Geza Gyuk, Chris Bresky și Ken Walczak pentru tot ajutorul acordat. Înțelegerea dvs. ne-a îmbunătățit abilitățile dincolo de scopul proiectelor noastre și vom purta lecțiile pe care le-am învățat cu noi în viitor. De asemenea, dorim să exprimăm sinceritatea noastră recunoștință Kelly Borden și tuturor celor de la Adler Planetarium pentru că au găzduit acest program an de an și au permis adolescenților pasionați ca noi să se angajeze în domeniul STEM și în astronomie în propriul nostru oraș natal. Și nu în ultimul rând, vă mulțumim tuturor colegilor noștri ASW pentru că ați fost un grup atât de distractiv, relatabil și de susținere. Aceste ultime 3 săptămâni de cunoaștere și de a deveni prieteni au fost altfel decât orice ne-am fi putut imagina vreodată și a fost o experiență care va dura o viață întreagă.

Fișier Zip -

Faceți clic AICI pentru a accesa toate materialele de care aveți nevoie pentru a face un model de iluMOONATION acasă!