18世紀製粉所でのワイヤレスセンサーネットワーク導入

数世紀前の産業プロセスを監視するのは困難ですが、nRF24L01 RFトランスミッターのネットワークでより安全、高速、信頼性の高い監視が可能になります。

ストーリー

現代の工場はデジタル監視に依存して安全性、生産性、操作性を向上させています。対照的に、18世紀の製粉所は主にラインシャフトと木製プーリーで動力を伝達し、最小限の電力で稼働しています。この歴史的サイトのセンサーネットワーク設計を任されたとき、遺産と最先端技術を融合させる機会を見出しました。

製粉所は多数の同時プロセスを持つ一つの巨大な機械として機能します。この複雑さを管理するため、穀物レベル、モーター出力、温度、湿度を監視する多様なセンサーを設置し、将来的には穀物流量とベアリング温度も追加予定です。その結果のデータストリームにより、建物の4フロアを手動で巡回検査する必要がなくなり、統計分析のための定量的メトリクスが提供されます。

ネットワークは、標準的なArduino駆動ノード、中央ベースノード、サーバー兼データインタープリターとして機能するRaspberry Piで構成されます。

ハードウェア概要

各ノードはArduino NanoとnRF24L01（RF24）モジュールをペアで使用。RF24モジュールは最適なパフォーマンスのため3.3Vで動作可能。電源ピン近くに10µF電解コンデンサを追加し、散発的な電力損失を防止。

Arduino Nano、RF24モジュール、コンデンサ、2つのインジケーターLED、micro-USBポートを統合したカスタムPCBを設計。組み立て済みボードを3Dプリントケースに収納し、壁面や表面への簡易取り付けを実現。

標準5-10フィートを超える範囲を拡張するため、RF24のアンテナトレースに7インチ18ゲージワイヤーをはんだ付けし、20-30フィートを達成。大量のホットグルーでアンテナを固定し、トレース変形を防止。

ノードとベースプログラミング

RF24Networkライブラリ（Tmrh20作）がメッシュをツリー構造化。各ノードのアドレスは8進数。ノードは最大5つの子ノードに分岐可能。例：ノード011と022は両方ともノード02から分岐。リピーターノード（例：01、011、0111、01111）がデータを転送、センサーノード（例：03、0211、0311）がベースノード（00）向けの測定値を生成。

ノードとベースプログラムは同一のC構造体をメッセージペイロードに共有し、ネットワーク全体でシームレスなシリアライゼーションとデシリアライゼーションを保証。

ノードへのセンサー取り付け

穀物ビンセンシング

穀物ビンの上部に配置した超音波センサーで深度を測定。3つのセンサーが単一のトリガーピンを共有し、明確なタイミング分離のために別々のエコーピンを使用。

温度と湿度センシング

DHT11モジュールが建物全体の温度と湿度データを提供。安定した環境条件の維持は粉の微粒度一貫性に不可欠。

詳細を見る : 18世紀製粉所向けセンサーネットワーク構築

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製造プロセス

3Dプリント

自動制御システム

産業技術