多功能自动化系统开源分享

描述

主意

制作自动化系统的想法来自我们的村屋，那里有鸡、狗和植物。我父亲制作了一个电子系统来自动化日常任务，例如给植物浇水、喂狗和喂鸡、给鸡开门等。他为那个系统使用了定时继电器​​，并且大部分时间都运行良好。但是，我们村的房子经常停电，导致我父亲的自动化系统出现问题。如果在一个继电器的分闸和合闸时间之间断电，当电回来时，它不会安排继电器的状态。当我们处理植物，主要​​是动物时，这是一个巨大的问题。而且定时继电器​​的成本比Netduino+Relay高，使用起来也不是你想的那么简单。

解决问题

为了解决这个问题，我申请了Netduino Contest的Idea Round，我的想法被接受了。我买了一个 16 通道 5V 继电器模块，用于多继电器控制。我需要知道时间。因此，我使用了一个外部 RTC 模块 DS3231 不仅可以获取实时时间，还可以获取星期几，这鼓励我每周编写一个程序作品。我写了一个循环函数，根据时间确定继电器的状态。此函数每秒循环一次并检查每个继电器的情况，然后比较来自 SD 卡（或直接来自代码——我在代码中解释）的继电器时间，并根据时间打开/关闭继电器。但是，我想独立使用传感器，以完成紧急需求。我设法连接了三个传感器，以用我的系统举例说明传感器的工作过程。

发展

由于缺乏互联网连接、时间和库存，开发过程对我来说有点困难。我在我们村的房子里，我不得不使用我的旧传感器，我没有足够的时间购买新的，因为运往村庄的货物受到限制。因此，我完成了我所拥有的。我熟悉 Arduino，这就是为什么示例项目的引脚图或威廉希尔官方网站 对我来说很容易。我一直在努力集成 DS3231 并使用传感器（包括 LDR、水位和运动检测）。虽然有相关的教程，但大多数教程都有点老了。但是，Netduino 基金会很棒，而且大部分都是最新的！

我使用Netduino Foundation DS32xx 集成代码从 DS3231 RTC 模块获取时间数据。对于传感器，我尝试使用 SecretLabs.NETMF.Hardware.AnalogInput 参考，但 VS 2015 向我显示了一次又一次检查设备的错误。没有这个参考，所有的项目都像魅力一样运行。这就是为什么我检查了 AnalogInput 的库以了解如何从模拟输入中获取数据。之后，我从 Microsoft.SPOT.Hardware 获得了如下值：

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

我写了一个函数来确定继电器的情况。下面是我的函数的参数的示例和含义：

// 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)       {

我的代码在一天的操作中运行得很好（例如中继 6 仅在星期三工作）。然而，我的目标是让我的继电器每周工作好几天。我考虑过如何理解为多个操作选择了多少天，这是我的解决方案，使用素数:)

/// 
       
/// 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;
       }

我的最后一个挑战是将数据存储在 SD 卡中。我有许多甚至超过 8GB 的​​ micro SD (SDHC) 卡。但是，Netduino 页面说您需要使用高达 2GB 的 SD 卡（不是 SDHC），这使我无法使用我的卡。我曾尝试与我的卡一起使用，但它不起作用。然后我决定使用 DS32xx 的 EEPROM 来存储所有数据。我从 Netduino.Foundation 找到了一个库，但是这个库导致 VS 出现问题（上面同样的错误）我需要存储数据，所以我为 SD 卡编写了代码，但我无法使用 SD 卡进行测试。

说明（用于制作项目）

• 访问 Netduino网站并下载 Netduino 的固件更新程序。

• 使用该程序更新您的 Netduino。

• 下载并安装 Visual Studio 2015。

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

• 根据我的原理图将传感器和继电器连接到 Netduino。

• 下载并使用 VS 2015 打开我的项目。

• 在部署之前阅读并应用这些官方说明。（查找部署部分）

• 部署代码！

结果

我很高兴也很自豪能够完成这个项目并找到解决我们问题的方法！我的系统可以处理许多事情，例如：

• 根据小时、分钟和星期几编程 8 个继电器（现在限制为 8 个，但继电器计数可以增加）

• 中继系统每周工作，可根据日、月或年防止出现问题。

• 自动化系统帮助农民种植更好的作物并减少他们的工作。

• 由于我的系统不需要互联网连接，它可以在世界任何地方工作。

• 继电器可以通过传感器的值来控制，这也可以帮助农民在紧急情况下做植物或动物需要的事情。

• 使用 SD 卡不仅有利于存储和检索数据，而且可以更轻松地对继电器进行编程。

• 时间系统和传感器可以同时工作。（传感器优先控制继电器）

• 农民可以为他们的目的添加许多传感器。

• 如果发生停电，我的系统工作正常。

为了未来

• 我可以添加 Internet 连接，无论是 WiFi 还是以太网，以有效地传输数据并更轻松地对继电器进行编程。

• 通过有效的互联网连接，我可以制作一个应用程序来监控数据、编程继电器、确定传感器的值限制......这可以简化我的系统的使用。

• 我可以使用 Grove 传感器来增加传感器数量。

• 我可以增加继电器数量。

• 我可以添加蓝牙传感器以更好地进行通信并修改继电器的时间表，而无需取下 SD 卡。这当然是为了离线使用。

最后

我真的很感谢 Wilderness Labs 给我们一个机会来解决我们使用 Netduino 的问题，他们的高级语言支持卡。