स्मार्ट बॉय [सारांश]: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

हम सभी समुद्र के किनारे से प्यार करते हैं। सामूहिक रूप से, हम छुट्टियों के लिए, पानी के खेल का आनंद लेने के लिए या अपनी आजीविका चलाने के लिए इसमें आते हैं। लेकिन तट लहरों की दया पर एक गतिशील क्षेत्र है। समुद्र के बढ़ते स्तर समुद्र तटों पर कुतरते हैं और तूफान जैसी शक्तिशाली चरम घटनाएं उन्हें पूरी तरह से नष्ट कर देती हैं। यह समझने के लिए कि उन्हें कैसे बचाया जाए, हमें उन ताकतों को समझना होगा जो उनके परिवर्तन को चला रही हैं।

अनुसंधान महंगा है, लेकिन यदि आप सस्ते, प्रभावी उपकरण बना सकते हैं, तो आप अधिक डेटा उत्पन्न करने में सक्षम होंगे - अंततः समझ में सुधार। हमारे स्मार्ट बॉय प्रोजेक्ट के पीछे यही सोच थी। इस सारांश में, हम आपको हमारी परियोजना का त्वरित विवरण देते हैं और इसे डिज़ाइन, मेक और डेटा प्रस्तुति में विभाजित करते हैं। ओह बॉय, आप इसे प्यार करने जा रहे हैं..!

आपूर्ति

संपूर्ण स्मार्ट बॉय बिल्ड के लिए, आपको बहुत सारी चीज़ें चाहिए। हमारे पास प्रासंगिक ट्यूटोरियल में निर्माण के प्रत्येक चरण के लिए आवश्यक विशिष्ट सामग्रियों का विश्लेषण होगा, लेकिन यहां पूरी सूची है:

• अरुडिनो नैनो - अमेज़न
• रास्पबेरी पाई ज़ीरो - अमेज़न
• बैटरी (18650) - अमेज़न
• सोलर पैनल - Amazon
• डायोड को ब्लॉक करना - Amazon
• चार्ज कंट्रोलर - Amazon
• बक बूस्टर - Amazon
• जीपीएस मॉड्यूल - अमेज़ॅन
• GY-86 (एक्सेलेरोमीटर, जायरोस्कोप, बैरोमीटर, कंपास) - Amazon
• जल तापमान सेंसर - अमेज़न
• पावर मॉनिटर मॉड्यूल - अमेज़न
• रीयल टाइम क्लॉक मॉड्यूल - Amazon
• रेडियो मॉड्यूल - अमेज़न
• i^2c मल्टीप्लेक्सर मॉड्यूल - Amazon
• 3डी प्रिंटर - अमेज़न
• PETG फिलामेंट - Amazon
• एपॉक्सी - अमेज़न
• प्राइमर स्प्रे पेंट - Amazon
• रस्सी - अमेज़न
• फ्लोट्स - अमेज़न
• गोंद - अमेज़ॅन

उपयोग किए गए सभी कोड https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy पर देखे जा सकते हैं।

चरण 1: यह क्या करता है?

स्मार्ट बॉय में लगे सेंसर इसे मापने में सक्षम बनाते हैं: लहर की ऊंचाई, लहर की अवधि, लहर की शक्ति, पानी का तापमान, हवा का तापमान, हवा का दबाव, वोल्टेज, वर्तमान उपयोग और जीपीएस स्थान।

एक आदर्श दुनिया में, यह तरंग दिशा को भी मापता। बॉय द्वारा किए गए मापों के आधार पर, हम एक समाधान खोजने के काफी करीब थे जो हमें तरंग दिशा की गणना करने में सक्षम करेगा। हालाँकि, यह बहुत जटिल निकला और वास्तविक शोध समुदाय में यह एक बड़ी समस्या है। अगर वहाँ कोई है जो हमारी मदद कर सकता है और तरंग दिशा माप प्राप्त करने के लिए एक प्रभावी तरीका सुझा सकता है, तो कृपया हमें बताएं - हमें यह समझना अच्छा लगेगा कि हम इसे कैसे काम कर सकते हैं! Buoy जो भी डेटा एकत्र करता है उसे रेडियो के माध्यम से एक बेस स्टेशन पर भेजा जाता है, जो कि एक रास्पबेरी पाई है। हमने उन्हें Vue JS का उपयोग करके प्रदर्शित करने के लिए एक डैशबोर्ड बनाया है।

चरण 2: बिल्ड - बॉय केसिंग

यह बुआ शायद अब तक की सबसे कठिन चीज़ थी जिसे हमने छापा है। ध्यान में रखने के लिए बहुत सी चीजें थीं क्योंकि यह समुद्र में होने वाली थी, तत्वों और बहुत सारे सूर्य के संपर्क में थी। हम इसके बारे में बाद में स्मार्ट बॉय श्रृंखला में बात करेंगे।

संक्षेप में: हमने दो हिस्सों में एक निकट खोखले क्षेत्र को मुद्रित किया। शीर्ष आधे हिस्से में सौर पैनलों के लिए स्लॉट और रेडियो एरियल के लिए एक छेद है। नीचे के आधे हिस्से में एक तापमान संवेदक के माध्यम से जाने के लिए एक छेद होता है और एक रस्सी को बांधने के लिए एक हैंडल होता है।

PETG फिलामेंट का उपयोग करके बॉय को प्रिंट करने के बाद, हमने इसे सैंड किया, स्प्रे ने इसे कुछ फिलर प्राइमर के साथ पेंट किया, और फिर एपॉक्सी की दो परतों पर रख दिया।

एक बार शेल की तैयारी पूरी हो जाने के बाद, हमने सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को अंदर रखा और फिर ग्लू गन का उपयोग करके पानी के तापमान सेंसर, रेडियो एरियल और सोलर पैनल को सील कर दिया। अंत में, हमने दो हिस्सों को StixAll गोंद / चिपकने वाला (सुपर हवाई जहाज गोंद) के साथ सील कर दिया।

और फिर हमें उम्मीद थी कि यह जलरोधक था …

चरण 3: बिल्ड - बॉय इलेक्ट्रॉनिक्स

बॉय में बोर्ड पर बहुत सारे सेंसर हैं और हम संबंधित ट्यूटोरियल में इनके बारे में विस्तार से बताते हैं। जैसा कि यह एक सारांश है, हम इसे जानकारीपूर्ण, लेकिन संक्षिप्त रखने का प्रयास करेंगे!

Buoy एक 18650 बैटरी द्वारा संचालित है, जिसे चार, 5V सौर पैनलों द्वारा चार्ज किया जाता है। हालाँकि, केवल वास्तविक समय की घड़ी लगातार संचालित होती है। बुआ एक ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करने के लिए रीयल टाइम क्लॉक के आउटपुट पिन का उपयोग करता है जिससे बाकी सिस्टम में बिजली प्रवेश कर सके। जब सिस्टम चालू होता है, तो यह सेंसर से माप प्राप्त करके शुरू होता है - जिसमें पावर मॉनिटर मॉड्यूल से वोल्टेज मान भी शामिल है। पावर मॉनिटर मॉड्यूल द्वारा दिया गया मान यह निर्धारित करता है कि रीडिंग का अगला सेट लेने से पहले सिस्टम कितने समय तक सोता है। इस समय के लिए अलार्म सेट किया जाता है, फिर सिस्टम अपने आप बंद हो जाता है!

सिस्टम ही बहुत सारे सेंसर और एक Arduino से जुड़ा एक रेडियो मॉड्यूल है। GY-86 मॉड्यूल, RealTimeClock (RTC), पावर मॉनिटर मॉड्यूल और I2C मल्टीप्लेक्सर सभी I2C का उपयोग करके Arduino के साथ संचार करते हैं। हमें I2C मल्टीप्लेक्सर की आवश्यकता है क्योंकि GY-86 और RTC मॉड्यूल जिसका हमने उपयोग किया है, दोनों का पता एक ही है। मल्टीप्लेक्सर मॉड्यूल आपको बिना किसी अतिरिक्त परेशानी के संवाद करने की अनुमति देता है, हालांकि यह थोड़ा अधिक हो सकता है।

रेडियो मॉड्यूल एसपीआई के माध्यम से संचार करता है।

मूल रूप से, हमारे पास एक एसडी कार्ड मॉड्यूल भी था, लेकिन एसडी लाइब्रेरी के आकार के कारण यह इतने सिरदर्द का कारण बना कि हमने इसे स्क्रैप करने का फैसला किया।

कोड पर एक नज़र डालें। हो सकता है कि आपके कुछ प्रश्न हों - शायद कुछ संदेह भी - और हमें उन्हें सुनकर खुशी होगी। गहन ट्यूटोरियल में कोड स्पष्टीकरण शामिल हैं, इसलिए उम्मीद है कि वे इसे थोड़ा स्पष्ट कर देंगे!

हमने कोड फ़ाइलों को तार्किक रूप से अलग करने और उन्हें शामिल करने के लिए एक मुख्य फ़ाइल का उपयोग करने की कोशिश की, जो बहुत अच्छी तरह से काम करती प्रतीत हुई।

चरण 4: बिल्ड - बेस स्टेशन इलेक्ट्रॉनिक्स

बेस स्टेशन को एक रेडियो मॉड्यूल के साथ रास्पबेरी पाई ज़ीरो का उपयोग करके बनाया गया है। हमें https://www.thingiverse.com/thing:1595429 से आवरण मिला। आप शानदार हैं, बहुत बहुत धन्यवाद!

एक बार जब आपके पास Arduino पर कोड चल रहा हो, तो श्रवण_to_radio.py कोड चलाकर रास्पबेरी पाई पर माप प्राप्त करना काफी सरल है।

चरण 5: डैशबोर्ड

आपको यह दिखाने के लिए कि हमने पूरे डैश को कैसे बनाया, यह एक ओडिसी जैसा होगा क्योंकि यह एक बहुत लंबी और जटिल परियोजना थी। अगर कोई जानना चाहता है कि हमने यह कैसे किया, तो हमें बताएं - T3ch फ़्लिक्स निवासी वेब डेवलपर इस पर एक ट्यूटोरियल करने से अधिक खुश होगा!

एक बार जब आप इन फ़ाइलों को रास्पबेरी पाई पर डाल देते हैं, तो आपको सर्वर चलाने में सक्षम होना चाहिए और आने वाले डेटा के साथ डैशबोर्ड देखना चाहिए। विकास कारणों से और यह देखने के लिए कि डैश कैसा दिखेगा यदि इसे अच्छे, नियमित डेटा द्वारा आपूर्ति की गई थी, हमने सर्वर में एक नकली डेटा जनरेटर जोड़ा। इसे चलाएं यदि आप देखना चाहते हैं कि आपके पास अधिक डेटा होने पर यह कैसा दिखता है। हम इसे बाद के ट्यूटोरियल में कुछ विस्तार से समझाएंगे।

(याद रखें कि आप https://github.com/sk-t3ch/smart-buoy पर सभी कोड पा सकते हैं)

चरण 6: संस्करण 2 ?? - समस्या

यह परियोजना बिल्कुल सही नहीं है - हम इसे प्रोटोटाइप/अवधारणा के प्रमाण के रूप में और अधिक सोचना पसंद करते हैं। हालांकि प्रोटोटाइप मौलिक स्तर पर काम करता है: यह तैरता है, माप लेता है और यह उन्हें प्रसारित करने में सक्षम है, हमने बहुत कुछ सीखा है और संस्करण दो के लिए बदल जाएगा:

1. हमारा सबसे बड़ा मुद्दा बुआ को बंद करने के बाद कोड को बदलने में सक्षम नहीं था। यह वास्तव में एक छोटी सी चूक थी और एक रबर सील के साथ कवर किए गए यूएसबी पोर्ट के साथ बहुत प्रभावी ढंग से हल किया जा सकता था। हालाँकि, इसने 3D प्रिंट वॉटरप्रूफिंग प्रक्रिया में जटिलता की एक और परत जोड़ दी होगी!
2. हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिदम परिपूर्ण से बहुत दूर थे। तरंग गुणों को निर्धारित करने के हमारे तरीके बहुत कच्चे थे और हमने अपना बहुत समय मैग्नेटोमीटर, एक्सेलेरोमीटर और जायरोस्कोप से सेंसर डेटा के संयोजन के लिए गणित पर पढ़ने में बिताया। अगर वहां कोई इसे समझता है और मदद करने को तैयार है, तो हमें लगता है कि हम इन मापों को और अधिक सटीक बना सकते हैं।
3. कुछ सेंसरों ने थोड़ा अजीब काम किया। पानी का तापमान संवेदक वह था जो विशेष रूप से नीरस होने के रूप में खड़ा था - कई बार वास्तविक तापमान से लगभग 10 डिग्री बाहर। इसका कारण यह हो सकता है कि यह सिर्फ एक खराब सेंसर हो, या कुछ इसे गर्म कर रहा हो…

चरण 7: संस्करण 2 ?? - सुधार

Arduino अच्छा था, लेकिन जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था, हमें मेमोरी मुद्दों के कारण एसडी कार्ड मॉड्यूल (जो कि डेटा बैकअप माना जाता था, अगर रेडियो संदेश भेजने में सक्षम नहीं थे) को स्क्रैप करना पड़ा। हम इसे Arduino Mega या Teensy जैसे अधिक शक्तिशाली माइक्रोकंट्रोलर में बदल सकते हैं या बस किसी अन्य रास्पबेरी पाई शून्य का उपयोग कर सकते हैं। हालांकि, इससे लागत और बिजली की खपत में वृद्धि होगी।

हमने जिस रेडियो मॉड्यूल का उपयोग किया है उसकी सीधी दृष्टि के साथ कुछ किलोमीटर की सीमित सीमा है। हालांकि, एक काल्पनिक दुनिया में जहां हम द्वीप के चारों ओर (बहुत) कई बॉय लगाने में सक्षम थे, हम इस तरह एक जाल नेटवर्क बना सकते थे। लोरा, जीआरएसएम सहित डेटा के लंबी दूरी के प्रसारण के लिए बहुत सारी संभावनाएं हैं। यदि हम इनमें से किसी एक का उपयोग करने में सक्षम होते, तो शायद द्वीप के चारों ओर एक जाल नेटवर्क संभव होता!

चरण 8: अनुसंधान के लिए हमारे स्मार्ट बॉय का उपयोग करना

हमने ग्रेनाडा में बॉय बनाया और लॉन्च किया, जो दक्षिण कैरिबियन में एक छोटा सा द्वीप है। जब हम बाहर थे, हमने ग्रेनेडियन सरकार के साथ बातचीत की, जिन्होंने कहा कि हमारे द्वारा बनाई गई स्मार्ट बॉय समुद्र की विशेषताओं के मात्रात्मक माप प्रदान करने में सहायक होगी। स्वचालित माप कुछ मानवीय प्रयासों और मानवीय त्रुटि को कम करेगा और बदलते तटों को समझने के लिए सहायक संदर्भ प्रदान करेगा। सरकार ने यह भी सुझाव दिया कि पवन माप लेना भी उनके उद्देश्यों के लिए एक सहायक विशेषता होगी। पता नहीं हम उसे कैसे प्रबंधित करने जा रहे हैं, इसलिए यदि किसी के पास कोई विचार है …

एक महत्वपूर्ण चेतावनी यह है कि हालांकि यह तटीय अनुसंधान के लिए वास्तव में एक रोमांचक समय है, विशेष रूप से तकनीक को शामिल करते हुए, इसे पूरी तरह से अपनाने से पहले एक लंबा रास्ता तय करना है।

स्मार्ट बॉय श्रृंखला सारांश ब्लॉग पोस्ट पढ़ने के लिए धन्यवाद। यदि आपने पहले से नहीं किया है, तो कृपया YouTube पर हमारे सारांश वीडियो पर एक नज़र डालें।

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भाग 1: तरंग और तापमान मापन करना

भाग 2: GPS NRF24 रेडियो और एसडी कार्ड

भाग 3: बुआ को निर्धारण शक्ति

भाग 4: बुआ की तैनाती