Solução de poluição luminosa - Artemis: 14 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

A poluição luminosa é algo que afeta a todos nós ao redor do mundo. Desde que a lâmpada foi inventada, a luz se tornou muito mais popular e tem sido usada especificamente em grandes cidades como Nova York e Chicago. Toda essa luz pode afetar tantos tipos diferentes de animais; por exemplo, filhotes de tartaruga que precisam encontrar seu caminho para o oceano usando a lua como orientação confundem um poste de luz perigoso com a lua e se dirigem para a rodovia. A luz também afeta a migração dos pássaros e as épocas de acasalamento. Além de todos os animais que a poluição luminosa afeta, ela também nos afeta. Sempre que saímos à noite e vemos essas luzes azuis cegantes, nossas mentes são levadas a pensar que é dia. Portanto, nosso cérebro não produz melatonina; o produto químico necessário para dormirmos. Uma vez que este produto químico não é produzido tanto, nossa programação de sono é prejudicada, o que causa uma infinidade de outros problemas.

No entanto, com a nossa solução de poluição luminosa, Artemis, tornamos mais fácil criar um amanhã melhor em termos de poluição luminosa. Nossa luz tem uma temperatura de cor quente para não emitir luz azul para nos fazer pensar que deveríamos estar acordados tarde da noite. Com a ajuda do Arduino Uno, vários sensores diferentes e circuitos de encaixe, nossa luz acende ou apaga com base na atividade na área, na escuridão e muito mais. Com a nossa solução, menos luz será emitida na atmosfera para que nós, junto com todos os animais, possamos desfrutar da beleza do céu noturno que ajuda a manter nosso ambiente feliz.

Etapa 1: Reúna seus materiais

O primeiro passo para fazer Artemis é reunir materiais.

Conforme visto na primeira imagem acima, aqui está uma lista dos materiais físicos de que você precisará:

• O projeto Super Starter Kit Uno R3 - ele terá seu microcontrolador, placa de ensaio e todos os sensores de que você precisará para que possa usá-los para codificar sua luz. Especificamente, você precisará de:

  • Um cabo USB-Arduino (e um adaptador se você não tiver uma porta USB no seu laptop)
  • Fios macho-macho
  • Fios macho-fêmea
  • Fios extralongos (para cortar se necessário)
  • Cabos jumper (para conectar o fotorresistor Snap Circuits à placa de ensaio)
  • Um cartão micro SD e leitor
  • Uma tela OLED
  • Um microcontrolador Arduino Uno
  • Um sensor PIR
  • Um sensor DHT (umidade / temperatura)
  • Resistores de 220k Om
  • Uma placa de ensaio
  • LEDs RGB (4x) ou LEDs regulares (4x)
  • Um fotorresistor
• Um conjunto Snap Circuits Classic (conforme mostrado pelo manual acima). Especificamente, você precisará de um fotorresistor Snap Circuits.
• Tesoura
• Varas de madeira
• Uma faca Exacto
• Um descascador de fios
• Uma chave de fenda
• Núcleo de espuma preta
• Papel de construção
• Conforme mostrado na segunda imagem, você precisará do aplicativo Arduino Genuino em seu computador desktop / laptop para codificar os sensores.
• Conforme mostrado na terceira foto, você precisará de alguns amigos para fazer isso!

Etapa 2: PIR / Foto-resistor - Código

O primeiro código que você cria é para o PIR (sensor de movimento) e o fotorresistor. Ao combinar esses dois sensores em um código, podemos fazer a luz reagir tanto ao nível de escuridão quanto à atividade (ou falta dela) na área. Aqui está o que cada função principal no código faz:

setup (): esta função ativa o monitor serial e estabelece o pino do LED como uma saída e o pino PIR como uma entrada

loop (): esta função executa a função photo_value () e a função checkPIRStatus ()

NBhere (): esta função escreve nos LEDs como apagados se o sensor de movimento não estiver ligado

SBhere (): esta função grava os LEDs como acesos para que eles fiquem brilhantes se o sensor de movimento estiver ligado

checkPIRStatus (): esta função obtém dados do sensor, a seguir verifica se o valor informado é superior a 451. SE for e o sensor estiver desligado, ele é ligado e o SBhere () roda. No entanto, se o número relatado for baixo e o sensor estiver ligado, então o sensor é desligado e o NBhere () é executado.

photo_value (): esta função verifica se o número é alto, médio ou baixo e altera a intensidade da luz de acordo.

Etapa 3: PIR / Foto-resistor - Esquema elétrico

Depois que seu código foi compilado com sucesso, conecte sua placa de ensaio da mesma maneira que no diagrama de Fritzing acima. Depois de terminar, certifique-se de que tudo está conectado corretamente e que nada está fora do lugar. Além dos 4 LEDs regulares ou LEDs RGB, você precisará de:

• Um sensor PIR
• Um fotorresistor
• Três fios macho-fêmea
• Fios macho-macho
• 4 resistores Om de 220k

Depois que seu código for carregado com sucesso para a placa, acene com a mão sobre o sensor PIR. As luzes devem acender e aumentar e, se você abrir o monitor serial, ele deve mostrar "Movimento detectado!". Assim que você tirar a mão do PIR, o monitor serial deve mostrar "Movimento finalizado!", E o LED (ou LED RGB conforme mostrado no diagrama de fricção) deve escurecer e desligar:).

Quanto ao fotorresistor, se você cobri-lo, o LED deve acender e / ou acender, e assim que você levantar a mão, o LED deve escurecer. Se você ligar todas as luzes em sua área, o LED deve estar perto de desligar.

Etapa 4: OLED / DHT - Código

Depois de concluir o segmento PIR / fotoresistor do código, você está pronto para passar para o código OLED / DHT! Executando corretamente, esse código deve receber dados de umidade / temperatura do ambiente circundante e, após exibir essas informações no monitor serial, deve exibir essas informações, bem como o status de quaisquer outros sensores, na tela OLED.

Aqui está o que cada função no código faz:

setup (): esta função ativa o monitor serial e inicializa as bibliotecas

loop (): esta função cria variáveis para temperatura / umidade e, em seguida, exibe as informações de umidade / temperatura na tela OLED e no monitor serial

Aqui estão as bibliotecas específicas das quais você precisa fazer o download para executar este código:

Biblioteca U8g2

Nota lateral: o código acima é para o DHT / OLED e para o cartão SD, e as funções listadas são as que controlam apenas os sensores DHT / OLED.

Etapa 5: OLED / DHT - Esquema elétrico

Depois que seu código foi compilado com sucesso, conecte sua placa de ensaio da mesma maneira que no diagrama de Fritzing acima. Depois de terminar, certifique-se de que tudo está conectado corretamente e que nada está fora do lugar. Além dos 4 LEDs regulares ou LEDs RGB, você precisará de:

• Uma tela OLED
• Um sensor DHT
• Fios macho-macho
• 4 resistores Om de 220k

Após o código ser carregado com sucesso para a placa, as informações de umidade / temperatura devem aparecer no monitor serial, e após a tela OLED mostrar sua tela Adafruit, os dados de umidade e temperatura devem aparecer na parte superior, com o status de cada um dos sensores dizendo 'LIGADO' ou 'DESLIGADO' abaixo:).

Etapa 6: coletar dados do OLED

Usando o monitor serial, pudemos converter os dados de umidade / temperatura em um gráfico. Quando seu código funcionar com sucesso e você vir as informações corretas de umidade / temperatura no monitor serial, clique em 'Ferramentas' e em 'Plotador serial'. Depois de pressioná-lo, você deve obter um gráfico dos dados. Para coletar dados, conecte o sensor DHT à placa de ensaio, execute o código final e, em seguida, defina o sensor DHT próximo à janela ou do lado de fora do pôr do sol ao nascer do sol para obter os dados.

No gráfico à direita de Temperatura Celsius vs. Tempo, a temperatura diminui gradualmente à medida que o sol se põe. Esses dados foram coletados durante o pôr do sol, das 19h às 22h. A noite geralmente produz temperaturas mais baixas em comparação com o dia, porque o sol não está mais aquecendo diretamente a área. Essas medições foram coletadas usando um sensor DHT, que coleta dados de temperatura e umidade.

O gráfico à esquerda é uma medida da porcentagem de umidade do ar em relação ao tempo. Os dados foram coletados das 19h às 22h, utilizando o sensor DHT. Com o passar do tempo, a umidade começou a aumentar, o que possivelmente poderia indicar precipitação em um futuro próximo. A precipitação é um fator importante a ser levado em consideração ao projetar luminárias porque eventos climáticos como chuva, neve e neblina podem reduzir a visibilidade e afetar a dispersão da luz.

Etapa 7: Cartão SD - Código

Agora que codificou com sucesso o segmento OLED / DHT e o segmento PIR / fotoresistor, você está pronto para o segmento final: o código do cartão SD. Funcionando corretamente, o objetivo deste código é fazer com que o cartão SD leia os dados do fotorresistor e mostre as tendências de iluminação ao longo do dia.

Aqui está o que cada função no código faz:

setup (): esta função ativa o monitor serial e registra todos os dados no monitor serial

loop (): esta função estabelece o temporizador

writeHeader (): esta função imprime os cabeçalhos dos dados no arquivo do cartão SD

logData (): esta função registra o tempo, umidade e temperatura no arquivo do cartão SD

Bibliotecas adicionais de que você precisará:

• Biblioteca SD. FAT
• Biblioteca DHT simples

Etapa 8: Cartão SD - Esquema elétrico

Depois que seu código foi compilado com sucesso, conecte sua placa de ensaio da mesma maneira que no diagrama de Fritzing acima. Depois de terminar, certifique-se de que tudo está conectado corretamente e que nada está fora do lugar. Você vai precisar de:

• Um leitor de cartão SD
• Um fotorresistor
• Fios macho-macho
• 1 resistor de 220k Om

Depois que o código for carregado com sucesso, deixe o fotorresistor perto da janela ou leve-o para o jardim. Deixe-o lá do pôr do sol ao nascer do sol e, quando voltar, tire o cartão micro SD. Em seguida, usando um leitor de cartão SD, faça com que seu laptop leia as informações e crie um gráfico com elas!

Etapa 9: coleta de dados do cartão SD

Acima está uma foto dos dados que coletamos dos valores do fotorresistor do cartão SD. O objetivo da coleta desses dados é ver as tendências de iluminação ao longo da noite, para que possamos ver se há alguma fonte muito intrusiva de luz artificial que atrapalha a vida de todos os animais na Terra.

Para coletar dados, conecte o fotorresistor à placa de ensaio usando o diagrama de Fritzing e execute o código final que está no arquivo zip no final do Instructable. Conecte seu cartão micro SD no leitor e configure o fotorresistor em sua janela ou fora do pôr do sol ao nascer do sol para coletar seus dados.

Esses dados foram coletados por um fotorresistor, que mede a intensidade da luz. Os dados foram coletados das 12h00 às 6h45 e incluem o nascer do sol. Conforme o sol nascia, a intensidade da luz aumentava, fazendo com que os valores obtidos pelo fotorresistor aumentassem. Esses dados podem ser usados para determinar quando a iluminação artificial é necessária porque o fotorresistor determina a intensidade da luz natural em seus arredores e pode dizer quando é brilhante o suficiente para criar uma paisagem visível sem luz artificial.

Etapa 10: Combinando todo o código

Depois de terminar de codificar os três componentes separados do código, é hora de colocá-los todos juntos! Pegando os três componentes de seu código, certifique-se de que nada seja igual entre todos os programas e, em seguida, coloque-os em um programa diferente. Depois disso, certifique-se de que tudo está conectado ao seu breadboard do jeito que está no diagrama de Fritzing e execute o programa! Para nós, houve algumas vezes em que o código não funcionou quando combinamos todos os componentes, então dê uma olhada na parte de solução de problemas deste Instructable se as coisas não parecerem funcionar a princípio.

Etapa 11: sugestões / solução de problemas

Abaixo estão algumas sugestões para problemas que você pode ter ao trabalhar em seu código. Sabemos por experiência própria que o código às vezes pode ser muito chato e estressante, então esperamos que essas dicas ajudem você a replicar nossa * solução de poluição luminosa *:).

Em geral:

• Certifique-se de que todos os seus fios estejam conectados aos pinos corretos, que são informados a você no programa ao definir as variáveis.
• Certifique-se de que todos os seus fios estejam conectados corretamente (por exemplo, talvez o lado negativo e o lado positivo do seu LED devam ser trocados)
• Certifique-se de não ter RGBs em sua placa de ensaio ao codificar para LEDs e vice-versa

Se o programador não estiver respondendo:

• Reinicie o Arduino e seu microcontrolador
• Desconecte e reconecte seu USB
• Verifique se sua porta é o Arduino Uno (vá em 'Ferramentas' e depois em 'Porta')
• Abra um novo arquivo em branco e tente executá-lo e, em seguida, executar seu código original

Não consegue encontrar uma solução aqui?

Tente acessar https://www.arduino.cc/en/Guide/Trou troubleshooting2 (o site oficial de solução de problemas do Arduino) e procure o seu problema.

Etapa 12: Projetando o modelo

Use os diagramas no arquivo zip para projetar e imprimir as luzes em 3D (no entanto, uma impressora 3D não é necessária). Para começar a desenhar o modelo, recorte um pedaço de núcleo de espuma ou cartolina com medidas em torno de 56cm x 37cm. Para tornar a fiação mais fácil, eleve a placa colando os blocos de madeira nos cantos a quente. Crie sua estrada e grama colando tiras de papel de construção preto no quadro e faça buracos onde deveriam estar as lâmpadas. Separe-os igualmente dividindo o comprimento da placa em 4 e cortando espaços na base. determine a localização de seus sensores (fotorresistor e PIR) e a tela OLED também para que você possa cortar partes da base para alimentar os fios até o arduino. Depois que todos os furos forem cortados, comece a passar os fios para que eles passem por baixo do modelo e se fixem no arduino. Assim que tudo estiver finalizado, cole os sensores e as luzes no lugar com cola quente!

Etapa 13: teste tudo junto

Agora, uma vez que o design, os componentes elétricos e de codificação estão todos finalizados, é hora de testar seu trabalho! Vá em frente e carregue o seu programa no fórum, e se funcionar, parabéns !! Caso contrário, volte para a parte de solução de problemas deste Instructable para ver se você consegue descobrir o problema.

Soluções de poluição luminosa como Artemis são essenciais para trazer o céu noturno de volta para todos. Durante séculos, as pessoas ficaram com medo do céu noturno e perceberam a luz como um salvador, embora muitos animais sofram com a abundância de luz perto de seus habitats naturais. Usando esta Solução de Poluição de Luz, podemos dar um passo em direção a ter um ambiente melhor para que nós e todos os outros animais na Terra não sejamos perturbados por seus horários naturais para que possamos todos viver felizes e saudáveis!

Etapa 14: Agradecimentos

Muito obrigado por ler nosso Instructable!:) Este projeto não teria sido possível sem os seguintes grupos, então aqui estão algumas pessoas a quem gostaríamos de agradecer:

• Jesus Garcia (nosso instrutor no programa Adler ASW) por nos ensinar como usar esses sensores e nos ajudar a solucionar problemas!
• Ken, Geza, Chris, Kelly e o resto da equipe do Adler Teen Programs por nos ajudar neste projeto
• Os palestrantes convidados LaShelle Spencer, Carlos Roa e Li-Wei Hung por darem palestras fascinantes que nos inspiraram a continuar sendo criativos em nossos projetos
• Snap Circuits por nos enviar um kit muito interessante que nos ajudou a aprender mais sobre circuitos e nos ajudou com nosso projeto final
• aos doadores da Adler por assistir nossa apresentação final e nos dar feedback:)

Além disso, acima está um arquivo zip com todos os diagramas fritzing, modelos, bibliotecas e código que usamos para fazer esta solução de poluição leve. Nós encorajamos você a fazer o download se quiser fazer em casa!

Baixe nosso repositório completo para esta solução de poluição luminosa aqui!