【虹科方案】虹科RevPi-根據天氣控制溫室窗戶開合


在本案例中,虹科工業樹莓派RevPi Core3通過Node-RED編程獲取、處理荷蘭在線天氣門戶網站Buienradar的實時天氣數據,並根據獲取的天氣信息對溫室的窗戶進行控制,從而實現溫室的IoT改造。

所需配件

  • 虹科RevPi Core3
  • 虹科RevPi DIO模塊
  • 繼電器
虹科RevPi DIO模塊
虹科RevPi Core3

實現方式

在本案例中,溫室的IoT改造主要集中在兩個方面:溫室窗戶的自動開閉以及自動獲取天氣數據並分析。

1.1 溫室窗戶開閉控制

溫室的窗戶通過行程長度為500 mm的線性驅動器執行打開和關閉動作。此線性驅動器配備有24V電機,可以通過虹科RevPi Core3和DIO擴展模塊進行控制。

所使用的執行器在衝程結束時自動停止電動機,無需其他傳感器或開關。由於執行器需要3A的驅動電流,而DIO模塊最多只能輸出500 mA的電流,因此這裡需要一個額外的繼電器來控制24V電機的開閉。

1.2 天氣數據的獲取及分析

為了實現根據天氣情況自動打開和關閉窗戶的功能,本案例採用可從網路上免費獲取的天氣數據。此類數據可以採用Node-RED獲取。

Node-RED具有用戶友好的圖形開發界面,可以通過添加HTTP請求節點以及功能節點從Buienradar的網站上獲取預計降水量數據。可以通過文本形式請求未來兩個小時的預期降水量。“ lat”和“ lon”之後的數字對應於需要降水數據的地方的GPS坐標。這些數據由Node-RED每五分鐘檢索一次。如果預計在15分鐘內下雨,窗戶將自動關閉。但是,如果在接下來的15分鐘內仍保持乾燥,則系統將再次打開窗戶。

更進一步

當前,RevPi只區分“窗口打開”以及“窗口關閉”兩個狀態,要獲取更多設置,可以進一步開發。另外,也可以連接溫度和濕度傳感器,準確獲取當前天氣狀況,以進一步提高窗戶自動開閉的準確性。還可以通過儀錶盤節點進一步升級,通過web瀏覽器顯示當前降雨預報以及窗口狀態等。

總而言之,虹科工業樹莓派RevPi具有極大的靈活性和無限的潛力,並且軟硬體完全開源,您可以以最大的自由度在RevPi上進行開發。


附錄

附錄一、虹科RevPi Core 3

RevPi Core 3具有定制的Raspbian系統,預先安裝了RT補丁,配備Raspberry Pi計算模塊3,內置Broadcom的多核處理器具有足夠的能力來執行諸如圖像處理之類的複雜任務,可以完成高性能要求的任務。

  處理器 博通BCM2837
核心數4
時鐘頻率1.2 GHz
內存1 GB
eMMC閃存4 GB

虹科RevPi Core3

RevPi Core 3使用了最先進的高效DC-DC轉換器(總體效率大於80%),從而可以有效減少發熱。模塊不僅可以在20.4 V至28.8 V標準化的電源電壓範圍運行,也可以在10.2 V輸入電壓下運行,這意味著您甚至可以使用汽車電池或太陽能電池板作為電源。先進的保護電路可確保即使在輸入電源線上受到大量電磁干擾的情況下,模塊也能連續運行(前提是正確連接了功能性接地)。

像Raspberry Pi一樣,RevPi Core 3也配備了

  • 1個RJ45以太網插座
  • 2個USB 2.0插座
  • 1個Micro HDMI插座
  • 1個Micro USB 2.0插槽
  • 2 個PiBridge(用於RevPi模塊擴展)

RevPi Core 3模塊可以

  • 電源:12-24 VDC -15%/ +20%,max.10W
  • 工作溫度:-40°C至55°C
  • ESD保護:符合EN 61131-2和IEC 61000-6-2的4 kV / 8 kV
  • 浪湧/衝擊測試:根據EN 61131-2和IEC 61000-6-2進行
  • EMI測試:根據EN 61131-2和IEC 61000-6-2
  • UL認證(UL文件編號E494534)

附錄二、虹科RevPi DIO模塊

I/O模塊有三種版本,均可以通過PiBridge與Core模塊直接相連。它們的前端都具有相同的28針I/O連接器。除了具有14個數字輸入和14個數字輸出的標準版本外,還有兩個特殊版本,它們僅具有16個數字輸入或16個數字輸出。根據EN 61131-2的要求,所有版本都有抗干擾保護,並且可以在-40°C到55°C的溫度範圍,相對濕度高達93%的環境內運行。此外,所有數字I/O模塊都具有UL認證(UL文件號E494534)。

輸入和輸出的開關狀態通過PiBridge與RevPi Core的中央處理映像進行週期性數據交換。除了切換狀態之外,還可以周期性地傳輸可能的錯誤狀態(診斷數據)和配置數據。RevPi DIO模塊還配備了PWM(脈衝寬度調製)和計數器輸入,可以分別為14個輸出中的每個啟用PWM功能,為14個輸入通道中的每個通道啟用計數器功能。

虹科RevPi DO模塊