\/\/cube
Z SensorWiki
Insert non-formatted text here{| |Autor: || Matej Novák |- |Študijný odbor: || Aplikovaná informatika || 3. Bc. (2019) |}
Opis projektu
Čo Prenosná autonómna meteostanica určená na meranie základných meteorologických javov.
Prečo?
Počasie ovplyvňuje každého človeka na Zemi. Často sa od neho odvíja aj samotné správanie ľudí a ich nálada. Každý deň počúvame správy, kde sa pár minút venuje aj informáciám o ňom, vďaka čomu vieme čo a kedy si obliecť. V dnešnej dobe napriek veľkému rozvoju technológii stále neprichádza možnosť efektívne sledovať a predpovedať počasie na dlhšie obdobie a tak sme nútený byť stále informovaný o tom, aký vývoj sa očakáva v nasledujúcich hodinách. Sami máme skúsenosti z organizovania festivalov, kedy jeden z najväčších problémov bolo práve počasie a jeho vývoj. Máme za cieľ vytvorenie prototypu mikrostanice slúžiacej ako autonómny článok v sieti mikrostaníc na sledovanie vývoja počasia paralelne na rôznych miestach sveta. Vízia projektu je v tom, že človek by mohol byť omnoho skôr informovaný o možnosti zlého počasia, ak by videl na interaktívnej mape problematické miesta vo svojom okolí, kde sa vyskytujú rôzne zrážky, prípadne búrky. Dôležitým aspektom celého projektu je práve spolupráca ľudí, ktorí si svoju stanicu sprístupnia na odosielanie údajov na internet a tým podporia amatérsky informačný systém o aktuálnom stave počasia.
Ako ? Prototyp mikrostanice obsahuje nasledujúce komponenty:
- Raspberry Pi Zero W
- Akumulátor 6600 mAh
- Redukcia pre akumulátor na pripojenie k Raspberry Pi
- Redukcia pre E-Ink pre pripojenie k Raspberry Pi
- Prototypovacia doska pre pripojenie senzorov
- Senzor BME680
- Senzor SI1145
- Senzor Ultimate GPS Breakout v3
- 2.7 palcový E-Ink displej
Vytvorenie spoľahlivého systému na zber, ukladanie a zobrazovanie nameraných údajov bolo jednou z priorít. Dôležitým krokom bolo vybratie senzorov, ktoré mali spoľahlivo merať teplotu, vlhkosť, tlak a vplyv Slnka. Okrem týchto hardvérových aspektov sme museli riešiť aj softvérovú stránku, teda správne nastavenie získavania a spracovania dát. Samozrejme, užívateľa pri kúpe zariadenia do domácnosti zaujíma aj samotný vzhľad produktu. V tomto prí- pade sme zvolili 3D technológiou tlače, pričom sme si navrhli kocku s rozmermi 10x10x10 cm, ktorá dokáže poňať všetky potrebné komponenty a vďaka použitému displeju, ktorý používa technológiu E-Ink finálny produkt je aj z hľadiska estetiky dosť zaujímavým doplnkom do miestnosti
Použité zdroje:
Analýza
Po tlači radiačného krytu a implementovaní celého systému aj s programom som zahájil testovanie funkčnosti a dĺžku fungovania na akumulátore. Testovanie spočívalo v sledovaní funkčnosti m;jho Python skriptu ako služby, teda ako sa bude chovať pri samotnom spustení mikrostanice. Následne sa kontrolovala funkčnosť SQLite3 databázy a web servera Lighttpd. Všetky tieto služby fungovali podľa očakávaní, merania prebiehali každých 10 minút a údaje boli ukladané do SQLite3 databázy, následne boli zobrazované na E-Ink displej spolu s údajom poslednej aktualizácie. Jediným problémom ostával fakt, že pri 3D tlači prišlo ku komplikácií, kedy sa po 4 a pol hodinách tlače vnútornej časti krytu vyskytol problém s uvoľ- neným ventilátorom pri nanášaní filamentu, čo malo za následok zachytenie častí krytu a nalomenie plôch na úchyt Raspberry Pi. Taktiež to malo za následok predčasné ukončenie tlače (približne o 1 cm). Napriek tomu táto časť spoľahlivo funguje ako vnútorná časť radiačného krytu a na účel prototypu je napriek nedostatkom dostatočná. Medzi testy som zahrnul aj test výdrže akumulátora. Počiatok testu prebiehal so zapojením Raspberry Pi a modulov BME680 a SI1145. V tomto prípade akumulátor zvládol držať systém 5 dní. Následne som zapojili aj GPS modul, ktorý spôsobil skrátenie životnosti akumulátora o 3 dni. E-Ink displej som zanedbal, nakoľko jeho spotreba je vzhľadom na technológiu zanedbateľná.
3D Tlač
Radiačný kryt sa skladá z dvoch častí:
- Vonkajší radiačný kryt (obr.14) - slúži na ochranu pred priamym slnečným žiarením,
pričom vďaka vzduchovým prieduchom stále slúži efektívne z hľadiska cirkulácie vzduchu.
- Vnútorný úchytný kryt (obr.15) - slúži na uchytenie komponentov
Typická 3D tlačiareň je veľmi podobná atramentovej tlačiarni ovládanej z počítača. Vytvára 3D model po jednej vrstve, odspodu nahor, opakovanou tlačou v tej istej oblasti metódou známou ako fúzované depozičné modelovanie (FDM). Po plne automatickom vytváraní tlačiareň vytvorí model počas niekoľkých hodín zmenou 3D CAD výkresu na množstvo dvojrozmerných vrstiev v priereze - účinne oddelí 2D výtlačky, ktoré sedia jeden na druhom, ale bez papiera medzi nimi. Namiesto použitia atramentu, ktorý by nikdy nevytváral veľký objem, tlačiareň ukladá vrstvy roztaveného plastu alebo prášku a spája ich dohromady lepidlom alebo ultrafialovým svetlom. Štandardný formát dokumentu, ktorý uchováva 3D model je formát STL. Súbor STL uchováva informácie o 3D modeloch. Tento formát opisuje iba povrchovú geometriu trojrozmerného objektu bez akejkoľvek reprezentácie farieb, textúr alebo iných spoločných atribútov modelu. Tieto súbory sú zvyčajne generované počítačovým programom (CAD), ktorý je konečným produktom procesu 3D modelovania. “.STL” je prípona súboru vo formáte STL. Formát súboru STL je najbežnejšie používaný formát súboru pre 3D tlač. [7] Keď sa používa v spojení s 3D slicerom, umožňuje počítaču komunikovať s 3D hardvérom tlačiarne. Od svojich začiatkov bol formát súboru STL prijatý a podporovaný mnohými ďalšími softvérovými balíkmi CAD a dnes je široko používaný pre rýchle prototypovanie, 3D tlač a počítačovú podporu. Proces pokračoval vytvorením tzv. g-kódu, ktorý sa používa ako oznamovacie inštrukcie pre počítač - človek dáva vedieť, čo a ako má stroj spraviť. V 3D tlači dáva g-code príkazy na pohyb častí tlačiarne.
Popis riešenia
Výsledok
Výsledok práce hodnotím ako uspokojivý, nakoľko som splniľ cieľ, ktorý som si počas semetra dal a poskladal som za niekoľko týždňov hotový produkt, ktorý je pripravený na ďalšie ladenie a prípravu do rôznych aplikácii.
