Kit di sopravvivenza Arduino ad energia solare: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Questo tutorial descriverà in dettaglio la creazione di un kit di sopravvivenza Arduino multiuso e ad alta tecnologia. I moduli chiave su cui ci concentreremo in questo tutorial sono un pacco batteria ricaricabile, una configurazione seriale del pannello solare, un cicalino elettronico e un modulo GPS + Bluetooth. Questa combinazione di elementi ti consentirà di spaventare gli animali, allertare i soccorritori, ricaricare il telefono e tracciare il percorso della configurazione Arduino mobile.

Gran parte del codice e dei materiali resi disponibili in questo tutorial sono resi possibili grazie alla comunità open source e al fiorente mondo di creatori disposti ad aiutarsi a vicenda.

Per questo modulo è stata scritta anche un'applicazione web. Ciò ti consentirà di camminare senza il telefono e di essere comunque in grado di tenere traccia delle tue lunghe escursioni e dei tuoi viaggi e di visualizzarli utilizzando l'API di Google Maps. Questo è un programma semplice da scrivere e può essere eseguito anche da soli se si desidera modificare l'estetica o le caratteristiche della pagina. Tieni presente, tuttavia, che questo deve essere aperto in Chrome poiché utilizza le API Web più recenti e migliori per Bluetooth.

Passaggio 1: requisiti

La tecnologia utilizzata in questo tutorial è la seguente:

Un Arduino Mega 2560 (insieme a un cavo da USB-A a USB di tipo B per caricare il codice) 4 pannelli solari flessibili A Seeed Studios Solar Shield v2.2 Un modulo Arduino Bluetooth HM-10 (supporta Bluetooth 4.0, importante per l'interazione con i dispositivi moderni e pagine web) Un modulo GPS Un semplice pulsante Qualsiasi cicalino elettronico Aduino Un pacco batteria da 5000 mAh che supporta la ricarica tramite micro-usb e la scarica tramite USB-A. Una breadboard per facilità d'uso e test Un sacco di fili!! (da maschio a femmina, da maschio a maschio, da femmina a femmina, cavi di alimentazione in grado di sopportare piccole correnti) Testine terminali piccoleCavo USB-A a qualsiasi cosaCavo micro-USB a qualsiasi cosa

Passaggio 2: configurazione dell'alimentazione

La parte più importante della nostra configurazione mobile è assicurarci di avere energia in movimento. Utilizzeremo lo scudo solare Seeed per proteggere i nostri componenti mentre creiamo un sistema a 6 Volt con i nostri pannelli solari. Il Seeed Solar Shield può gestire una tensione di ingresso solare di 4,8~6 volt. Sentiti libero di giocare con questa gamma fornendo tensione extra e diminuendola o cablando i tuoi circuiti in modi diversi.

Passaggio 1: se i tuoi pannelli solari non hanno connettori, potresti dover fare leva sull'imbottitura posteriore per trovare i punti di contatto in metallo rispettivamente per i nodi positivo e negativo. Altrimenti, se hai cavi con i tuoi pannelli, assicurati che possano essere cablati nello schema dei cavi allegato sopra. Tagliare e risaldare i cavi potrebbe essere più conveniente a seconda della connessione.

Passaggio 2: saldare un filo maschio a ogni pin positivo e un filo femmina a ogni pin negativo ti consentirà di estendere i tuoi pannelli solari secondo necessità. A seconda dell'utilizzo di questo kit di sopravvivenza, questa opzione di cablaggio offre una maggiore flessibilità a seconda dello spazio di lavoro e delle esigenze.

Passaggio 2.b: è buona norma testare i cablaggi con un voltmetro. Se lavori al buio, una torcia dalla fotocamera del telefono dovrebbe essere sufficiente per inviare alcune piccole quantità di tensione che saranno visibili.

Passaggio 3: una volta che hai un circuito in serie di pannelli solari, (se usi quelli che abbiamo descritto nei requisiti, dovresti avere un potenziale di 6 Volt), puoi iniziare a collegarli al Solar Shield sotto il terminale etichettato Solar '. Se i tuoi fili non si collegano a questa porta, potresti dover saldare un terminale ai tuoi fili in modo da poterti connettere a questo.

Passaggio 3.b: Proprio come il passaggio precedente, probabilmente non sarai in grado di collegare il tuo power bank direttamente al terminale della batteria, specialmente con un power bank in stile commerciale. È probabile che dovrai tagliare il cavo e utilizzare una saldatura per riparare i fili in modo che possa essere collegato al terminale della batteria per la ricarica solare.

Passaggio 4. Inoltre, con il powerbank, collegalo alla porta microUSB sullo schermo solare. Il nostro powerbank si carica tramite MicroUSB e si scarica tramite USB-A. Con un programma per monitorare la carica e lo scaricamento, dovresti essere in grado di sfruttare appieno il tuo powerbank indipendentemente dalla sua capacità/incapacità di caricare e scaricare allo stesso tempo.

Il Solar Seeed Shield fornisce una luce rossa per indicare quando l'energia arriva dai pannelli solari. Questo può essere utile nei test!

Ora che abbiamo il nostro powerbank adeguatamente preparato per la ricarica, possiamo portare con te il caricatore del telefono selezionato in modo che tu possa alimentare il tuo telefono in qualsiasi viaggio! USB-C, Lightning, Microusb, lo chiami!

Passaggio 3: moduli Bluetooth e GPS

Potrebbe essere utile utilizzare una breadboard per i seguenti passaggi, a seconda che tu stia utilizzando o meno un Arduino più piccolo.

Per questi passaggi, utilizzeremo la libreria SoftwareSerial. Se hai seguito un Arduino diverso dal Mega, (come Arduino DUE), potresti scoprire che ti mancano le librerie per continuare con il codice e i passaggi seguenti. Personalmente ho faticato a trovare soluzioni alternative sul DUE e sono passato al MEGA 2560.

Passaggio 1: perni

HM - 10

L'HM-10 può abbassare di 5 Volt, quindi sentiti libero di collegarlo al pin 3.3 o 5v

vcc - 5vtx - 11rx - 10gnd - GND

GPS (NEO-6M-0-001)

Nota, l'antenna deve essere collegata separatamente al ricevitore. Se fai fatica a realizzare questa connessione (non dovrebbe richiedere troppa forza e dovrebbe risultare in un clic soddisfacente), potrebbe essere necessario prendere alcune pinze e accorciare la larghezza sul microcontrollore del modulo. Dal lato dell'antenna, il connettore dovrebbe essere leggermente svasato, quindi non cercare di rimpicciolirlo o farai fatica ulteriormente.

vcc - 5vrx - 18tx - 19gnd - GND

Poiché questi due moduli possono gestire entrambi 5 Volt, può essere più conveniente collegarli in serie sulla Breadboard. Il modulo GPS non lampeggerà in rosso finché non riceve una forte connessione satellitare, potrebbe essere necessario uscire e attendere un paio di minuti affinché ciò accada. Tuttavia, negli usi successivi questo dovrebbe diventare un processo molto più veloce e possibile da condizioni satellitari più difficili come l'interno.

Con il modulo GPS e una memoria più grande dell'Arduino Mega 2560, possiamo inviare i nostri dati GPS a dispositivi bluetooth e creare mappe tramite varie applicazioni web.

Link al codice qui sotto

github.com/andym03/ArduinoSurvivalKit

Passaggio 4: cablaggio del pulsante LED (opzionale)

Come forse saprai, i pulsanti possono essere cablati tramite una semplice connessione a due pin. Quando si preme il pulsante, viene ripristinata la connessione tra questi pin. Molti pulsanti LED conterranno anche pin extra per l'illuminazione. Questo separa la logica fisica della luce da quella estetica e lo scopo effettivo del pulsante. Il nostro pulsante conteneva un'etichetta per le connessioni positive e negative per il cablaggio, tuttavia mancava il cablaggio per i pin I/O. Ciò potrebbe richiedere alcuni test o giocherellare. Passaggio 1: prendi il tuo pulsante con i "pin" a punta e invece salda i fili maschi su di essi in modo che il pulsante possa essere posizionato in una breadboard o direttamente nel tuo Arduino. Passaggio 1b. L'aggiunta di termoretraibile e nastro isolante può essere un ottimo modo per garantire la stabilità dei fili appena saldati. Saltare questo passaggio farà risparmiare tempo ma causerà una maggiore incertezza quando si testa il nuovo pulsante di fantasia, specialmente quando si stanno già riscontrando problemi di etichettatura.

Passo 2. Metti alla prova il tuo pulsante e aggiungi la logica che preferisci, come accendere il bluetooth o fungere da pulsante per il nostro cicalino che verrà installato in un passaggio futuro.

Passaggio 3: assicurati di includere un debouncer nel tuo codice, qualunque cosa finirai per utilizzare il pulsante. I dispositivi antirimbalzo sono un ottimo modo per rendere le correnti elettriche intuitive e utilizzabili per la programmazione.

Pin: il nostro pulsante è posizionato sotto la linea 3.3v insieme a una massa. Gli altri pin sono rispettivamente in 5 e 6 e controllano il nostro buzzer.

Passaggio 5: opzione 2: pulsante normale

Se desideri ridurre al minimo la saldatura e la confusione, sentiti libero di optare invece per un pulsante normale. Questo di solito sarà etichettato meglio e fornirà un clic molto più tattile, che è più facile da testare.

Passaggio 6: il cicalino

Un segnale acustico alla frequenza corretta può spaventare gli animali (e potenzialmente infastidire i bambini piccoli). È possibile utilizzare un resistore per assicurarsi di non far saltare il cicalino, poiché non richiede i 3,3 volt completi che il nostro Arduino può emettere.

L'Arduino Mega 2560 ha pin di riserva e il nostro cicalino a tre punte è collegato al pin 47, in gran parte per mantenere separato e organizzato da componenti separati.

Passaggio 7: Applicazione: passaggi opzionali: una giacca a energia solare

Posizionamento dei pannelli solari:

Una tasca in plastica riciclata è realizzata per adattarsi perfettamente ai 4 pezzi di pannelli solari leggeri e flessibili che hanno un foro ad anello in metallo che serve per far passare i fili allo strato centrale della giacca per raggiungere il power bank per la ricarica a sinistra -lato della giacca intelligente. È posizionato sul davanti perché gli escursionisti a lunga distanza porterebbero grandi zaini per pernottare lì posizionare i pannelli sul retro sarebbe sicuramente meno efficace che metterli sul davanti.

Plastica trasparente riciclata, quindi non influirà sulle funzioni dei pannelli in quanto lascia passare la luce solare ed è anche resistente all'acqua che può impedire il danneggiamento del filo.

C'è anche una striscia rettangolare che copre l'anello metallico che consente il collegamento tra le batterie e i pannelli che viene misurato con precisione per coprire solo il collegamento del filo ma non la superficie dei pannelli.

Dimensioni: la tasca in plastica consente 4 (195 mm x 58 mm ciascuno) pannelli solari ordinati e disposti in modo efficiente in uno schema a goccia.

Materiali: tessuto impermeabile e zip line, plastica riciclata, anelli in metallo, bottoni in plastica, Un design intelligente a tre strati può essere utilizzato per proteggere il cablaggio e anche per offrire comfort all'utente. Separando il cablaggio sia dallo strato esterno che da quello interno, non solo ti concedi più spazio per lavorare, ma ti assicurerai che il tuo utente non sarà più consapevole della potenza e della complessità del tuo kit di sopravvivenza Arduino!!

Passaggio 8: Applicazione: passaggi opzionali: una giacca intelligente

Le luci a LED possono anche essere posizionate sulle spalle e sulle maniche dello strato interno dei vestiti mentre per migliorare ulteriormente i componenti di sopravvivenza e l'aspetto visivo della giacca. I LED a bassa potenza scelti in modo intelligente avranno un impatto limitato sul powerbank e manterranno comunque lo scopo del nostro modulo Arduino mobile. Assicurarsi di prestare la dovuta attenzione a non surriscaldare indumenti e componenti elettrici, ad esempio accendendo per lunghi periodi di tempo. Sentiti libero di lasciare il telefono alle spalle e fare un'escursione, al tuo ritorno sarai in grado di caricare le tue coordinate GPS sulla nostra applicazione web collegata nel primo passaggio del nostro istruttore.