Soluție de poluare luminoasă - Artemis: 14 pași

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-13 06:58

Poluarea luminoasă este ceva care ne afectează pe toți din întreaga lume. De când s-a inventat becul, lumina a devenit mult mai popularizată și a fost utilizată în mod specific în orașele mari precum New York și Chicago. Toată această lumină poate afecta atât de multe tipuri diferite de animale; de exemplu, broaștele țestoase care trebuie să-și găsească drumul spre ocean folosind luna pentru îndrumare greșesc un far luminos periculos pentru o lună și se îndreaptă spre autostradă. Lumina afectează și migrația păsărilor și anotimpurile lor de împerechere. Pe lângă toate animalele pe care le afectează poluarea luminoasă, ne afectează și pe noi. Ori de câte ori ieșim afară noaptea și vedem aceste lumini albastre orbitoare, mintea noastră este declanșată să creadă că este zi. Prin urmare, creierul nostru nu produce melatonină; substanța chimică necesară pentru a ne culca. Deoarece această substanță chimică nu este produsă la fel de mult, programul nostru de somn este eliminat, ceea ce cauzează o multitudine de alte probleme.

Cu toate acestea, cu soluția noastră de poluare luminoasă, Artemis, facilităm crearea unei mâini mai bune în ceea ce privește poluarea luminoasă. Lumina noastră are o temperatură de culoare caldă, astfel încât să nu emită lumină albastră pentru a ne face să credem că ar trebui să fim treji noaptea târziu. Cu ajutorul Arduino Uno, a mai multor senzori și circuite Snap, lumina noastră se aprinde sau se stinge în funcție de activitatea din zonă, de întuneric și multe altele. Cu soluția noastră, mai puțină lumină va fi emisă în atmosferă, astfel încât, împreună cu toate animalele, să ne putem bucura de frumusețea cerului nocturn care ne ajută să ne menținem fericitul mediului.

Pasul 1: Strângeți-vă materialele

Primul pas al realizării Artemisului este strângerea materialelor.

După cum se vede în prima imagine de mai sus, iată o listă a materialelor fizice de care veți avea nevoie:

• Super Starter Kit Uno R3 Project - acesta va avea microcontrolerul, placa de masă și toți senzorii de care veți avea nevoie, astfel încât să le puteți utiliza pentru a vă codifica lumina. Mai exact, veți avea nevoie de:

  • Un cablu USB-Arduino (și un adaptor dacă nu aveți un port USB în laptop)
  • Firele mascul-mascul
  • Firele mascul-feminin
  • Firele foarte lungi (pentru a tăia dacă este necesar)
  • Cabluri jumper (pentru a conecta fotorezistorul Snap Circuits la panoul de măsurare)
  • Un card și un cititor micro SD
  • Un ecran OLED
  • Un microcontroler Arduino Uno
  • Un senzor PIR
  • Un senzor DHT (umiditate / temperatură)
  • Rezistoare 220k Om
  • O placă de măsurare
  • LED-uri RGB (4x) sau LED-uri obișnuite (4x)
  • Un fotorezistor
• Un set Snap Circuits Classic (așa cum se arată în manualul de mai sus). Mai exact, veți avea nevoie de un fotorezistor Snap Circuits.
• Foarfece
• Bastoane de lemn
• Un cuțit Exacto
• Un stripper de sârmă
• O șurubelniță
• Miezul din spumă neagră
• Hartie de constructie
• După cum se arată în a doua imagine, veți avea nevoie de aplicația Arduino Genuino de pe computerul dvs. desktop / laptop pentru a codifica senzorii.
• După cum se arată în a treia imagine, veți avea nevoie de câțiva prieteni cu care să facă acest lucru!

Pasul 2: PIR / foto-rezistor - Cod

Primul cod pe care îl creați este pentru PIR (senzor de mișcare) și fotorezistor. Combinând acești doi senzori într-un singur cod, putem face lumina să reacționeze atât la nivelul întunericului, cât și la activitatea (sau lipsa acestuia) din zonă. Iată ce face fiecare funcție principală din cod:

setup (): această funcție activează monitorul serial și stabilește pinul LED ca ieșire și pinul PIR ca intrare

loop (): această funcție rulează funcția photo_value () și funcția checkPIRStatus ()

NBhere (): această funcție scrie în LED-uri ca stinse dacă senzorul de mișcare nu este pornit

SBhere (): această funcție scrie LED-urile ca aprinse, astfel încât acestea să se afișeze puternic dacă senzorul de mișcare este pornit

checkPIRStatus (): această funcție obține date de la senzor, apoi verifică dacă valoarea raportată este mai mare de 451. Dacă este și senzorul este oprit, este pornit și SBhere () rulează. Cu toate acestea, dacă numărul raportat este scăzut și senzorul este pornit, atunci senzorul este oprit și NBhere () rulează.

photo_value (): această funcție verifică dacă numărul este mare, mediu sau scăzut și modifică intensitatea luminii în consecință.

Pasul 3: PIR / foto-rezistor - Scheme electrice

După ce codul dvs. a fost compilat cu succes, conectați panoul dvs. de calcul în același mod ca în diagrama Fritzing de mai sus. După ce ați terminat, asigurați-vă că totul este conectat corect și că nimic nu este deplasat. Pe lângă cele 4 LED-uri obișnuite sau LED-uri RGB, veți avea nevoie de:

• Un senzor PIR
• Un fotorezistor
• Trei fire masculine-feminine
• Firele mascul-mascul
• 4 rezistoare Om 220k

După ce codul dvs. s-a încărcat cu succes pe tablă, fluturați mâna peste senzorul PIR. Luminile ar trebui să se aprindă și să se lumineze și, dacă deschideți monitorul serial, ar trebui să citească „Mișcare detectată!”. Odată ce vă îndepărtați mâna de PIR, monitorul serial ar trebui să citească „Mișcarea s-a încheiat!”, Iar LED-ul (sau LED-ul RGB așa cum se arată în diagrama fritzing) ar trebui să se estompeze și să se stingă:).

În ceea ce privește fotorezistorul, dacă îl acoperiți, LED-ul ar trebui să se lumineze și / sau să se aprindă și, odată ce ridicați mâna, LED-ul ar trebui să se estompeze. Dacă porniți toate luminile din zona dvs., LED-ul ar trebui să fie aproape de oprire.

Pasul 4: OLED / DHT - Cod

Odată ce ați terminat cu segmentul PIR / fotorezistor al codului, sunteți gata să treceți la codul OLED / DHT! Funcționând corect, acest cod ar trebui să preia datele privind umiditatea / temperatura din mediul înconjurător și, după afișarea acelor informații pe monitorul serial, ar trebui să afișeze aceste informații, precum și starea oricăror alți senzori, pe ecranul OLED.

Iată ce face fiecare funcție din cod:

setup (): această funcție activează monitorul serial și inițializează bibliotecile

loop (): această funcție creează variabile pentru temp / umiditate, apoi afișează informațiile despre umiditate / temperatură pe ecranul OLED și pe monitorul serial

Iată bibliotecile specifice de care trebuie descărcate pentru a rula acest cod:

Biblioteca U8g2

Sidenote: codul de mai sus este atât pentru DHT / OLED, cât și pentru cardul SD, iar funcțiile enumerate sunt cele care controlează exclusiv senzorii DHT / OLED.

Pasul 5: OLED / DHT - Scheme electrice

După ce codul dvs. a fost compilat cu succes, conectați panoul dvs. de calcul în același mod ca în diagrama Fritzing de mai sus. După ce ați terminat, asigurați-vă că totul este conectat corect și că nimic nu este deplasat. În plus față de cele 4 LED-uri obișnuite sau LED-uri RGB, veți avea nevoie de:

• Un ecran OLED
• Un senzor DHT
• Firele mascul-mascul
• 4 rezistoare Om 220k

După ce codul este încărcat cu succes pe placă, informațiile despre umiditate / temperatură ar trebui să apară pe monitorul serial, iar după ce ecranul OLED să afișeze ecranul Adafruit, datele de temperatură a umidității ar trebui să apară în partea de sus, cu starea fiecăruia dintre senzori spunând „ACTIVAT” sau „OPRIT” sub el:).

Pasul 6: Adunați date de la OLED

Folosind monitorul serial, am putut converti datele despre umiditate / temperatură într-un grafic. Când codul dvs. funcționează cu succes și vedeți informații corecte de umiditate / temperatură pe monitorul serial, faceți clic pe „Instrumente”, apoi pe „Serial Plotter”. După ce apăsați pe aceasta, ar trebui să obțineți un grafic al datelor. Pentru a colecta date, atașați senzorul DHT la panoul de control, rulați codul final și apoi setați senzorul DHT lângă fereastră sau în afară de la apus până la răsărit pentru a obține datele.

În graficul din dreapta Temperatură Celsius vs. Timp, temperatura scade treptat pe măsură ce apune soarele. Aceste date au fost colectate în timpul apusului de la 19:00 la 22:00. Noaptea produce adesea temperaturi mai scăzute în comparație cu ziua, deoarece soarele nu mai încălzește direct zona. Aceste măsurători au fost colectate folosind un senzor DHT, care colectează atât date despre temperatură, cât și despre umiditate.

Graficul din stânga este o măsurare a procentului de umiditate în aer vs. timp. Datele au fost colectate de la 19:00 la 22:00 folosind senzorul DHT. Odată cu trecerea timpului, umiditatea a început să crească, ceea ce ar putea indica precipitații în viitorul apropiat. Precipitațiile sunt un factor important de luat în considerare la proiectarea corpurilor de iluminat, deoarece evenimentele meteorologice precum ploaia, zăpada și ceața pot reduce vizibilitatea și pot afecta dispersia luminii.

Pasul 7: Card SD - Cod

Acum că ați codificat cu succes segmentul OLED / DHT și segmentul PIR / fotorezistor, sunteți gata pentru segmentul final: codul cardului SD. Funcționând corect, scopul acestui cod este ca cardul SD să citească datele fotorezistorului și să arate orice tendințe de iluminare pe parcursul zilei.

Iată ce face fiecare funcție din cod:

setup (): această funcție activează monitorul serial și înregistrează orice date pe monitorul serial

loop (): această funcție stabilește cronometrul

writeHeader (): această funcție tipărește anteturile pentru date în fișierul cardului SD

logData (): această funcție înregistrează timpul, umiditatea și temperatura în fișierul cardului SD

Biblioteci suplimentare de care veți avea nevoie:

• Biblioteca SD. FAT
• Biblioteca DHT simplă

Pasul 8: Card SD - Scheme electrice

După ce codul dvs. a fost compilat cu succes, conectați panoul dvs. de calcul în același mod ca în diagrama Fritzing de mai sus. După ce ați terminat, asigurați-vă că totul este conectat corect și că nimic nu este deplasat. Vei avea nevoie:

• Un cititor de card SD
• Un fotorezistor
• Firele mascul-mascul
• 1 rezistor Om 220k

După ce codul este încărcat cu succes, lăsați fotorezistorul lângă fereastră sau duceți-l afară în curtea dvs. Lăsați-l acolo apusul soarelui până la răsăritul soarelui și, când vă întoarceți, scoateți cardul micro SD. Apoi, folosind un cititor de card SD, cereți laptopului dvs. să citească informațiile și creați un grafic cu acesta!

Pasul 9: Adunarea datelor de pe cardul SD

Mai sus este o imagine a datelor pe care le-am colectat din valorile fotorezistorului de pe cardul SD. Scopul colectării acestor date este de a vedea tendințele de iluminare pe tot parcursul nopții, astfel încât să putem vedea dacă există vreo sursă foarte intruzivă de lumină artificială care perturbă viața tuturor animalelor de pe pământ.

Pentru a aduna date, conectați fotorezistorul la panoul dvs. de calcul folosind diagrama Fritzing și rulați codul final care se află în fișierul zip la sfârșitul instructabilului. Conectați cardul micro SD la cititor și setați fotorezistorul lângă fereastră sau în exterior, de la apus la răsărit, pentru a vă colecta datele.

Aceste date au fost colectate de un fotorezistor, care măsoară intensitatea luminii. Datele au fost colectate de la 12:00 la 6:45 și includ răsăritul. Odată cu răsăritul soarelui, intensitatea luminii a crescut, determinând creșterea valorilor obținute de fotorezistor. Aceste date pot fi utilizate pentru a determina când este necesară iluminarea artificială, deoarece fotorezistorul determină intensitatea luminii naturale din împrejurimile sale și poate spune când este suficient de luminos pentru a crea un peisaj vizibil fără lumină artificială.

Pasul 10: Combinarea întregului cod

După ce ați terminat de codat cele trei componente separate ale codului, este timpul să le puneți pe toate! Luând cele trei componente ale codului dvs., asigurați-vă că nimic nu este același între toate programele, apoi puneți-le într-un alt program. După aceea, asigurați-vă că totul este conectat la panoul dvs. de calcul așa cum este în diagrama Fritzing și rulați programul! Pentru noi, au existat de câteva ori când codul nu a funcționat când am combinat toate componentele, așa că aruncați o privire la partea de depanare a acestui instructabil dacă lucrurile nu par să funcționeze la început.

Pasul 11: Sugestii / Depanare

Mai jos sunt câteva sugestii pentru probleme pe care le-ați putea avea în timp ce lucrați la codul dvs. Știm din experiență că codul poate fi uneori foarte enervant și stresant, așa că sperăm că aceste sfaturi vă vor ajuta să reproduceți * soluția noastră de poluare luminoasă *:).

General:

• Asigurați-vă că toate firele dvs. sunt conectate la pinii potriviți, care vi se spun în program la definirea variabilelor.
• Asigurați-vă că toate firele sunt conectate corect (de exemplu, poate că partea negativă și partea pozitivă a LED-ului dvs. ar trebui să fie comutate)
• Asigurați-vă că nu aveți RGB-uri în panoul de testare atunci când codificați LED-uri și invers

Dacă programatorul nu răspunde:

• Reporniți Arduino și microcontrolerul
• Deconectați și reconectați USB-ul
• Verificați pentru a vă asigura că portul dvs. este Arduino Uno (accesați „Instrumente”, apoi „Port”)
• Deschideți un fișier nou, gol și încercați să îl rulați și apoi să rulați codul original

Nu găsiți o soluție aici?

Încercați să accesați https://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting2 (site-ul oficial Arduino Troubleshooting) și căutați-vă problema.

Pasul 12: Proiectarea modelului

Utilizați diagramele din fișierul zip pentru a proiecta și a imprima luminile 3D (cu toate acestea, nu este necesară o imprimantă 3d). Pentru a începe proiectarea modelului, decupați o bucată de miez de spumă sau panou cu dimensiuni de aproximativ 56cm x 37 cm. Pentru a face cablajul mai ușor, ridicați placa prin lipirea la cald a blocurilor de lemn la colțuri. Creați-vă drumul și iarba lipind benzi de hârtie neagră de construcție pe tablă și tăiați găuri unde ar trebui să fie lămpile. Distanțați-le în mod egal, împărțind lungimea plăcii în 4 și tăind spațiile din bază. determinați locația senzorilor dvs. (fotorezistor și PIR) și a ecranului OLED, astfel încât să puteți decupa părți ale bazei pentru a alimenta firele prin arduino. După ce toate găurile au fost tăiate, începeți să alimentați firele, astfel încât acestea să treacă sub model și să se atașeze la arduino. Odată ce totul este finalizat, lipiți la cald senzorii și luminile la locul lor!

Pasul 13: Testează totul împreună

Acum, deoarece componentele de proiectare, electrice și de codificare sunt toate terminate, este timpul să vă testați munca! Mergeți mai departe și încărcați programul pe tablă și, dacă funcționează, felicitări !! Dacă nu, reveniți la secțiunea de depanare a acestui instructiv pentru a vedea dacă puteți da seama de problema.

Soluțiile de poluare luminoasă precum Artemis sunt esențiale pentru a aduce cerul nopții înapoi tuturor. Timp de secole, oamenii s-au speriat de cerul nopții și au perceput lumina ca un salvator, deși multe animale suferă de abundența luminii în apropierea habitatelor lor naturale. Folosind această soluție de poluare luminoasă, putem face un pas spre a avea un mediu mai bun, astfel încât noi și toate celelalte animale de pe Pământ să nu fim perturbați de programele lor naturale, astfel încât să putem trăi cu toții fericiți și sănătoși!

Pasul 14: Mulțumiri

Vă mulțumim mult pentru că ați citit instructabilul nostru!:) Acest proiect nu ar fi putut fi posibil fără următoarele grupuri, așa că iată câteva persoane cărora le-am dori să le mulțumim:

• Jesus Garcia (instructorul nostru la programul Adler ASW) pentru că ne-a învățat cum să folosim acești senzori și ne ajută să depanăm!
• Ken, Geza, Chris, Kelly și restul echipei Adler Teen Programs pentru că ne-au ajutat cu acest proiect
• Vorbitorii invitați LaShelle Spencer, Carlos Roa și Li-Wei Hung au susținut discuții fascinante care ne-au inspirat să fim creativi cu proiectele noastre
• Snap Circuits pentru a ne trimite un kit foarte interesant care ne-a ajutat să aflăm mai multe despre circuite și ne-a ajutat cu proiectul nostru final
• donatorii Adler pentru vizionarea prezentării noastre finale și pentru a ne oferi feedback:)

De asemenea, mai sus este un fișier zip cu toate diagramele, modelele, bibliotecile și codurile interesante pe care le-am folosit pentru a crea această soluție de poluare luminoasă. Vă încurajăm să descărcați acest lucru dacă doriți să faceți acest lucru acasă!

Descărcați întregul nostru depozit pentru această soluție de poluare luminoasă aici!