多功能自動化系統開源分享

描述

主意

制作自動化系統的想法來自我們的村屋，那里有雞、狗和植物。我父親制作了一個電子系統來自動化日常任務，例如給植物澆水、喂狗和喂雞、給雞開門等。他為那個系統使用了定時繼電器??，并且大部分時間都運行良好。但是，我們村的房子經常停電，導致我父親的自動化系統出現問題。如果在一個繼電器的分閘和合閘時間之間斷電，當電回來時，它不會安排繼電器的狀態。當我們處理植物，主要??是動物時，這是一個巨大的問題。而且定時繼電器??的成本比Netduino+Relay高，使用起來也不是你想的那么簡單。

解決問題

為了解決這個問題，我申請了Netduino Contest的Idea Round，我的想法被接受了。我買了一個 16 通道 5V 繼電器模塊，用于多繼電器控制。我需要知道時間。因此，我使用了一個外部 RTC 模塊 DS3231 不僅可以獲取實時時間，還可以獲取星期幾，這鼓勵我每周編寫一個程序作品。我寫了一個循環函數，根據時間確定繼電器的狀態。此函數每秒循環一次并檢查每個繼電器的情況，然后比較來自 SD 卡（或直接來自代碼——我在代碼中解釋）的繼電器時間，并根據時間打開/關閉繼電器。但是，我想獨立使用傳感器，以完成緊急需求。我設法連接了三個傳感器，以用我的系統舉例說明傳感器的工作過程。

發展

由于缺乏互聯網連接、時間和庫存，開發過程對我來說有點困難。我在我們村的房子里，我不得不使用我的舊傳感器，我沒有足夠的時間購買新的，因為運往村莊的貨物受到限制。因此，我完成了我所擁有的。我熟悉 Arduino，這就是為什么示例項目的引腳圖或電路對我來說很容易。我一直在努力集成 DS3231 并使用傳感器（包括 LDR、水位和運動檢測）。雖然有相關的教程，但大多數教程都有點老了。但是，Netduino 基金會很棒，而且大部分都是最新的！

我使用Netduino Foundation DS32xx 集成代碼從 DS3231 RTC 模塊獲取時間數據。對于傳感器，我嘗試使用 SecretLabs.NETMF.Hardware.AnalogInput 參考，但 VS 2015 向我顯示了一次又一次檢查設備的錯誤。沒有這個參考，所有的項目都像魅力一樣運行。這就是為什么我檢查了 AnalogInput 的庫以了解如何從模擬輸入中獲取數據。之后，我從 Microsoft.SPOT.Hardware 獲得了如下值：

Microsoft.SPOT.Hardware.AnalogInput waterLevel = new Microsoft.SPOT.Hardware.AnalogInput(Cpu.AnalogChannel.ANALOG_0);
Debug.Print("Water Level Sensor: " + (int)(waterLevel.Read() * 100));

我寫了一個函數來確定繼電器的情況。下面是我的函數的參數的示例和含義：

// Relay no:2 12:10 - 16:27 Only Tuesday
TimeToAct(2, currentHour, currentMinute, DayOfWeekToString(dayOfWeek), 12, 10, 16, 27, DetectDay(3));
/// 
       
/// Main Alarm System       
///        
/// Relay No       
/// current Hour       
/// current Minute       
/// current Day String       
/// Relay opens: hr       
/// Relay opens: min       
/// Relay closes: hr       
/// Relay closes: min       
/// Relay opens at specific day or days of week
static void TimeToAct(int relayNo, int currentHour, int currentMinute, String currentDay, int hourAct, int minuteAct, int hourReAct, int minuteReAct, String[] daysAct)       {

我的代碼在一天的操作中運行得很好（例如中繼 6 僅在星期三工作）。然而，我的目標是讓我的繼電器每周工作好幾天。我考慮過如何理解為多個操作選擇了多少天，這是我的解決方案，使用素數:)

/// 
       
/// Detect Day depending on first 7 prime numbers       
/// 2 --> Monday       
/// 3 --> Tuesday       
/// 5 --> Wednesday       
/// 7 --> Thursday       
/// 11 --> Friday       
/// 13 --> Saturday       
/// 17 --> Sunday       
/// If we want our relay to open only one day, we need to enter days' prime number, for instance 5 for Wednesday.       
/// If we want our delay to open multiple days, we need to multiply days' prime numbers.       
/// For instance, all the days of week, we need to enter 2*3*5*7*11*13*17 = 510510       
/// Monday + Tuesday = 2*3 = 6       
/// Wednesday + Saturday + Sunday = 5*13*17 = 1105       
///        
/// dayNumber       
/// Detect Day String array
       static String[] DetectDay(int dayNumber)
       {
           String[] days = { "", "", "", "", "", "", "" };
           for (int i = 0; i < 7; i++)
           {
               days[i] = "";
           }
           if (dayNumber % 2 == 0) { days[0] = "Monday"; }
           if (dayNumber % 3 == 0) { days[1] = "Tuesday"; }
           if (dayNumber % 5 == 0) { days[2] = "Wednesday"; }
           if (dayNumber % 7 == 0) { days[3] = "Thursday"; }
           if (dayNumber % 11 == 0) { days[4] = "Friday"; }
           if (dayNumber % 13 == 0) { days[5] = "Saturday"; }
           if (dayNumber % 17 == 0) { days[6] = "Sunday"; }
           Debug.Print("DayNo: " + dayNumber);
           Debug.Print("Days: ");
           for (int i = 0; i < 7; i++)
           {
               if (days[i].Length > 5)
               {
                   Debug.Print("-" + days[i]);
               }
           }
           return days;
       }

我的最后一個挑戰是將數據存儲在 SD 卡中。我有許多甚至超過 8GB 的?? micro SD (SDHC) 卡。但是，Netduino 頁面說您需要使用高達 2GB 的 SD 卡（不是 SDHC），這使我無法使用我的卡。我曾嘗試與我的卡一起使用，但它不起作用。然后我決定使用 DS32xx 的 EEPROM 來存儲所有數據。我從 Netduino.Foundation 找到了一個庫，但是這個庫導致 VS 出現問題（上面同樣的錯誤）我需要存儲數據，所以我為 SD 卡編寫了代碼，但我無法使用 SD 卡進行測試。

說明（用于制作項目）

• 訪問 Netduino網站并下載 Netduino 的固件更新程序。

• 使用該程序更新您的 Netduino。

• 下載并安裝 Visual Studio 2015。

• 在Windows上安裝 .NET MicroFramework 和 Netduino SDK 。

• 根據我的原理圖將傳感器和繼電器連接到 Netduino。

• 下載并使用 VS 2015 打開我的項目。

• 在部署之前閱讀并應用這些官方說明。（查找部署部分）

• 部署代碼！

結果

我很高興也很自豪能夠完成這個項目并找到解決我們問題的方法！我的系統可以處理許多事情，例如：

• 根據小時、分鐘和星期幾編程 8 個繼電器（現在限制為 8 個，但繼電器計數可以增加）

• 中繼系統每周工作，可根據日、月或年防止出現問題。

• 自動化系統幫助農民種植更好的作物并減少他們的工作。

• 由于我的系統不需要互聯網連接，它可以在世界任何地方工作。

• 繼電器可以通過傳感器的值來控制，這也可以幫助農民在緊急情況下做植物或動物需要的事情。

• 使用 SD 卡不僅有利于存儲和檢索數據，而且可以更輕松地對繼電器進行編程。

• 時間系統和傳感器可以同時工作。（傳感器優先控制繼電器）

• 農民可以為他們的目的添加許多傳感器。

• 如果發生停電，我的系統工作正常。

為了未來

• 我可以添加 Internet 連接，無論是 WiFi 還是以太網，以有效地傳輸數據并更輕松地對繼電器進行編程。

• 通過有效的互聯網連接，我可以制作一個應用程序來監控數據、編程繼電器、確定傳感器的值限制......這可以簡化我的系統的使用。

• 我可以使用 Grove 傳感器來增加傳感器數量。

• 我可以增加繼電器數量。

• 我可以添加藍牙傳感器以更好地進行通信并修改繼電器的時間表，而無需取下 SD 卡。這當然是為了離線使用。

最后

我真的很感謝 Wilderness Labs 給我們一個機會來解決我們使用 Netduino 的問題，他們的高級語言支持卡。