Smart Buoy Project: Bouw, Elektronica, 3D-print & Dashboard

Onderdelen en benodigdheden

Over dit project

Samenvatting

Dit is een overzicht van ons Smart Buoy-project. We splitsen de technische opbouw in aparte tutorials: elektronica, 3D-print en dashboard.

Benodigdheden (complete lijst)

• Arduino Nano, Raspberry Pi Zero
• 18650-batterij, zonnepanelen, blokkeerdiodes, laadcontroller, buck-booster
• GPS-module, GY-86 (versnellingsmeter, gyroscoop, barometer, kompas)
• Watertemperatuursensor, stroommonitor, RTC-module, radiomodules
• I²C-multiplexer, 3D-printer, PETG-filament, epoxy, primer
• Touw, drijvers, lijm

Alle code: GitLab repository.

Wat meet de boei?

Golven: hoogte, periode, vermogen. Water- en lucht temperatuur, luchtdruk, spanning, stroomverbruik, GPS-locatie. Golfrichting bleek te complex (ook in onderzoek een groot probleem). Tips welkom!

Data wordt via radio naar basistatie (Raspberry Pi) gestuurd. Dashboard gemaakt met Vue.js.

Bouw

Behuizing

Moeilijkste 3D-print tot nu toe: holle bol in twee helften. Bovenhelft: sleuven voor zonnepanelen, gat voor radio-antenne. Onderhelft: gat voor temperatuursensor, handgreep voor touw.

Na printen (PETG): schuren, primer-spray, meerdere lagen epoxy. Elektronica erin, sensoren/antenne/panelen afdichten met lijmpistool. Helves met StixAll lijm dichtlijmen. En hopen dat het waterdicht is…

Elektronica boei

Veel sensoren op een Arduino. Alleen RTC constant onder spanning. RTC-output pin schakelt transistor voor rest van systeem. Systeem meet sensoren (inclusief spanning via power monitor), bepaalt slaaptijd, stelt alarm in, zet zich uit.

Communicatie: GY-86, RTC, Power Monitor, I²C-multiplexer via I²C (multiplexer nodig omdat GY-86 en RTC hetzelfde adres hebben). Radio via SPI. SD-kaartmodule geschrapt door geheugenproblemen.

Code is modulair opgebouwd met main-file. Details in diepere tutorials.

Basistatie elektronica

Raspberry Pi Zero met radiomodule. Behuizing van Thingiverse. Code op Arduino draaiend → data ontvangen met receive.py.

Onze webdeveloper bouwde een mooi Vue.js-dashboard.

Dashboard

Volledige dashboard-uitleg is een apart project. Code op Pi zetten → server draaien → data zien. Er zit een fake-data-generator in voor testen.

Versie 2? Verbeterpunten

• Code wijzigen na afdichten: USB-poort met rubberafdichting had dit opgelost, maar complexiteit verhoogd.
• Algoritmen: Golfeigenschappen berekening was ruw. Sensorfusie (magnetometer/accelerometer/gyroscoop) lastig. Interessante video gevonden – hulp welkom!
• Sensoren: Watertemperatuursensor afwijkend (tot 10°C). Mogelijk defecte sensor of verhit door omgeving.

Verbeterideeën

• Krachtigere MCU (Arduino Mega, Teensy, extra Pi Zero) voor SD-kaart backup – maar meer stroom/kosten.
• Langere bereik radio: LoRa, GSM, mesh-netwerken (veel boeien rond eiland). Mesh network voorbeeld.

Onderzoekstoepassing

Getest in Grenada (Caribisch). Regering ziet nut in geautomatiseerde waterkwaliteitsmetingen (minder menselijke fouten). Windmetingen gewenst – ideeën welkom. Technologie nog in kinderschoenen voor kustonderzoek.

Volgende blogpost: Golf- en temperatuurmeteringen. Steun ons via Patreon!

Code

Repository: https://gitlab.com/t3chflicks/smart-buoy

Schema's