Saules uz augu balstīta augu pārvaldība ar ESP32: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Augu audzēšana ir jautra, un laistīšana un kopšana nav īsti apgrūtinoša. Mikrokontrolleru lietojumprogrammas, lai uzraudzītu viņu veselību, ir pieejamas visā internetā, un to dizaina iedvesma nāk no auga statiskās dabas un viegluma uzraudzīt to, kas neskrien un nesvīst. Es esmu salīdzinoši jauns augu augšanas jautājumā, un šķiet, ka ceļveži internetā ir uzrakstīti pēc laba prāta, bet ne inženieru tipiem. Draugs, kuram es jautāju: “Cik daudz es viņus laistīšu…”, atbildēja, ka vienīgais veids ir augu sakult un, ja šķiet, ka tas ir viegls, to laistiet. Viņš ļoti labi prot "audzēt". Pirksta ieduršana augsnē patiesībā neko daudz nepalīdz. Lielākajā daļā instrukciju tiek izmantota lēta augsnes mitruma zonde, kas ir pakļauta dažādām neveiksmēm, no kurām acīmredzamākās ir neprecizitāte un korozija.

Pārskatot literatūru, atklājas, ka netīrumi var būt līdz 40% ūdens, un tā mērīšanai nepieciešami diezgan dārgi instrumenti. Lētākās zondes ir atkarīgas no ūdens vadītspējas, kas mainīsies atkarībā no izšķīdušajiem sāļiem un citiem faktoriem. Iepriekš redzamajā diagrammā es redzēju netīrumu trauku, kas tika nosvērts 2 nedēļu laikā, kam sekoja krāsns uzsildīšana līdz 300, lai noņemtu visu nepievienoto ūdeni. Četrdesmit procenti no visas augsnes ir ūdens, un vairāk nekā desmit karstās saules dienās tas zaudēja 75% šī ūdens samērā lineārā ātrumā. Tātad, kāds ir pareizais mitruma līmenis? Tas ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, bet, veidojot šo mašīnu, labs ieteikums ir rūpīgi laistīt augu līdz līmenim, kas, jūsuprāt, ir pareizs, un novietot to uz mašīnas, kas rūpīgi mēra tā svaru un pēc tam noteiktā robežās, ja nepieciešams, pievieno ūdeni. Dizainu var mainīt piekārtiem augu groziem un spiediena ūdens sistēmām.

Mašīnai bija jādarbojas ar saules enerģiju, tai jābūt autonomai ar savu ūdensapgādi, jāuzrauga ūdens padeve, saņemot paziņojumus tīmeklī, gulēt, kad tā netiek izmantota, lai samazinātu jaudu un atcerētos bāzes svaru un cik daudz laistīšanas un citu datu starp miegu cikli. Jaunais ESP32 šķita labs smadzeņu kandidāts.

1. darbība: savāciet savus piederumus

Mašīna ir izgatavota no divām BigBox veikala 12 collu keramikas flīzēm alumīnija kanāla rāmī, kas iepilda ūdens tvertni. Elektronika ir nostiprināta plastmasas elektriskajā kastē aizmugurē. Ūdens tvertnei ir izejas šļūtene no slēgta sūkņa, un sensora bloks ir pielīmēts tvertnes apakšā, kas baro iekārtu. Slodzes elementu konsoles no šķērssijas ierīces augšpusē.

1. Arrow Home Products 00743 2 Gallon Slimline dzērienu tvertne dzidrā krāsā

2. uxcell 5Gb 5.5V 60mA poli mini saules bateriju paneļa modulis DIY

3. Gikfun metāla lodīšu slīpuma kratīšanas stāvokļa slēdži Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 10 kg alumīnija sakausējuma elektroniskā mēroga slodzes šūna

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 spalvu dēlis

6. HX711 svara svēršanas slodzes šūnu pārveidošanas moduļa sensoru reklāmas modulis Arduino

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. TP4056 litija šūnu lādētāja modulis ar akumulatora aizsardzību

9. ECEEN USB sūknis Mini iegremdējamais ūdens sūknis akvārija hidroponiskajai darbībai, izmantojot USB DC 3.5-9V

10. 18650 Lipo akumulators ar akumulatora turētāju

2. darbība: izveidojiet kasti

Kastes rāmis ir izgatavots no BigBox 1 collu alumīnija leņķa. Jūs iegūstat vispārēju priekšstatu no attēliem, un to nav pārāk grūti salikt. Rāmju pamatā ir kvadrātpēdas flīzes, kas veido vienības priekšējo un aizmugurējo pusi. Flīzes tiek turētas pie alumīnija rāmja virsmām ar silīcija līmi. Centrālās sekcijas izmēri ir atkarīgi no jūsu ūdens tvertnes lieluma. Tvertnes atvere ir veidota tā, lai to varētu viegli izvilkt no iekārtas un uzpildīt no augšas. Vadiem un caurulēm, kas piestiprina tvertni, jābūt pietiekami gariem un salocītiem aizmugurē.

Saules paneļa izvietojums ir atkarīgs no dizaina. Es grasījos izmantot vairākus apaļus paneļus, lai piešķirtu tai “kauliņu” izskatu, bet apmetos uz kvadrātiem, jo tie deva vislabāko sprieguma un strāvas kombināciju. Es neiedziļināšos vairāku saules paneļu pieslēgšanas detaļās, bet, lai lādētāja ķēde darbotos, jums ir nepieciešams vismaz 5,5 volts. Visi šie paneļi tika savienoti paralēli, lai palielinātu strāvas stiprumu. Caurumi keramikas flīzēs ir rūpīgi izurbti ar dimanta uzgali-lai to izdarītu, izmantojiet dzesēšanas šķidrumu, pretējā gadījumā jūs sabojāsit uzgali. Šiem caurumiem vajadzētu aizņemt tikai dažas minūtes. Izmantojiet daudz silīcija līmes, lai noturētu paneļus un vadus flīžu iekšpusē.

Slodzes sensors ir ļoti saprātīgs un ir novērtēts dažādos svaros. Es izmantoju 10 kg šķirni, bet, ja jūs gatavojaties sējmašīnai, tad attiecīgi plānojiet. Tāpat kā manas citas instrukcijas: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ šīm slodzes šūnām jābūt izbīdītām no atbalsta puses ar 4 mm un 5 mm skrūvju caurumiem. Šajā gadījumā alumīnija šķērsgriezums starp diviem keramikas flīžu balstiem satur vienu slodzes elementa galu. Otrs atbalsta plakana alumīnija stieņa silīcija platformu, kas pielīmēta pie augu drenāžas kausa. Esiet ļoti uzmanīgs ar šo puišu vadiem-tie ir ļoti trausli un gandrīz neiespējami salabot, ja tie ir salauzti to izcelsmes vietā. Goop ar daudz karstu līmi vai silīciju, lai saglabātu to integritāti.

3. darbība: izveidojiet sūkni/tukšu slēdža turētāju

Sūkni darbina relejs no Lipo akumulatora, un tas darbojas labi ar ierobežotu spriegumu, taču jūs nevarat pārsniegt aptuveni 2 pēdu augstumu, ja vien neizmantojat jaudas pastiprinātāju, lai paaugstinātu spriegumu. Sūknis patiesībā ir čempions, tam nav nepieciešama gruntēšana, tas ir ūdensnecaurlaidīgs, un tā vienā galā ir USB spraudnis. Tomēr neveicas ar žāvēšanu. Rezervuāra piepildīšanas/iztukšošanas slēdzis ir vienkārši slīpuma slēdzis, ko es notīrīju silikonā, lai tas būtu ūdensnecaurlaidīgs, un pēc tam piesiets pie alumīnija stieņa atbalsta sūknim un peldoša gumijas pīķa. Gumijas pīlim jābūt piesietam tieši pie alumīnija stieņa, lai noņemtu vilci no slīpuma slēdža vadiem. Kad rezervuārā ir ūdens, pīlītis peld un noliec slēdzi-īssavienojums ar zemi un ļauj komandām iedarbināt releju un sūkni. Tas arī nosūta šos datus tīmeklim un nosūtīs jums tvītu, ja jums būs nepieciešams ūdens. Sūknis ir silīcijs, kas pielīmēts pie šīs atbalsta konstrukcijas un pēc tam pielīmēts ūdens tvertnes apakšā.

4. solis: elektronikas veidošana

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board ir salīdzinoši jauns mikrokontrolleris un ļoti labi darbojas šajā prātīgajā augu palīgā. Šīs plates priekšrocība salīdzinājumā ar vecāko 8266 ir tās labākās miega spējas (domājams, gadi, nevis stundas …), spēja atcerēties to, ko tā iemācījusies starp iemigšanu (vecā 8266 atiestatīšana no nulles …) un zemāks enerģijas patēriņš guļot un vairāk tapas. Lieliskais Youtuber Andreas Spiess sīki izklāsta koda izmaiņas, lai ESP32 veiktu pareizu svēršanas darbu, un, ja vēlaties uzzināt vairāk par detaļu darbību, jums vajadzētu noskatīties viņa video. Šai programmatūrai tika izmantots un pārveidots arī miega piemērs no Arduino IDE.

Fritzing diagramma rūpīgi parāda visus elektroinstalācijas savienojumus. Sastāvdaļas tika samontētas ar plātnēm un pēc tam savienotas kopā. Lipo akumulators ir jūsu standarta lētais 18650 ar savām ragaviņām. Lādētāja dēlis ir TP4056, kas, pēc Andreasa teiktā, ir ļoti efektīvs šajā saules uzlādes lomā. Ieslēgšanas/izslēgšanas poga ar iebūvētu gaismas diodi nosūta enerģiju visai sistēmai, kā arī kopējo releja savienojumu, kas darbina sūkni. Releju dēlis ir jauka Adafruit fiksējošā releja spalvu plāksne, kas darbojas ar 3 V.

Visas sastāvdaļas ir sakrautas plastmasas āra elektriskajā kastē, kas atvērta apakšējā daļā, lai nodrošinātu gaisa plūsmu, bet bloķētu lietus. Novietojiet ESP32 uz augšu, lai varētu programmēt un sērijveidā uzraudzīt, kad vāks ir izslēgts.

5. solis: programmatūra

"iekraušana =" slinks"

Ierīce ir vienkārši lietojama. Ieslēdzot, gaismas diode uz strāvas slēdža mirgo, līdz uz platformas ir novietots augs, kas ir laistīts līdz līmenim, kuru vēlaties uzturēt. Pēc svara stabilizācijas dators atceras šo sākotnējo svaru un katru stundu vai noteikto intervālu salīdzina augu jauno svaru un vai nu izlabo to ar papildu sūknējamu ūdeni, vai ziņo par jauno svaru un visu pārējo informāciju Thingspeak un pēc tam iet gulēt. Iepriekš redzamie grafiki atspoguļo tomātu auga, kas ir aptuveni 2 pēdas garš, augšanu pilnā saulē, trīs dienu laikā. Auga pieaugums laika gaitā acīmredzami ietekmēs poda svaru, un tas ir jākompensē, veicot atkārtotu inicializāciju pēc laika, ko nosaka augu augšanas apjoms. Papildu programmatūras pielāgojumi ļautu automātiski analizēt augu maksimālo un minimālo ūdens toleranci un prasības, appludinot podu, līdz svars vairs nemainās, un pēc tam izmērot ūdens svara zuduma slīpumu laika gaitā. Tas būs atkarīgs no augsnes veida, laika apstākļiem un augu un sakņu struktūras. Pēc tam varētu pielāgot papildu laistīšanas algoritmus, kuru pamatā ir Thingspeak datu novērtējumi. Svara trūkumi vadītspējīgu sensoru iekārtu apkopes vietā ir nepieciešamība nosvērt ierobežotu laistāmu zonu, taču tādi gudri stādītāji kā šis ir lēti, viegli savienojami tīklā un kontrolējami un dīvainā OCD veidā ir jautri sekot līdzi internetā.

7. darbība: atkārtojiet darbību

Jā, labi izstrādāta mašīna apmēram nedēļu strādāja labi, un tad ESP32 būtu tendence ieiet dīvainā cilpā un neveikt pareizu sāknēšanu un iztukšot akumulatoru nakti. Neviena programmatūras maiņa to nevarēja ietekmēt, tāpēc es atteicos un pievienoju Adafruit TPL5111, lai kontrolētu ESP enerģijas ciklu, bet, tā kā es vairs nevarēju izmantot atmiņu, kā rakstīju, lai izmantotu EEPROM, un mainīju no Thingspeak uz Blynk, kuru es atrodiet vairāk jautrības savā tālrunī un patiešām labu sistēmu. Aparatūras maiņa ir saistīta tikai ar TPL 5111 pievienošanu strāvas avotam un zemei, pabeigtu tapu ESP un iespējošanas taustiņu EN. Noteikti ievietojiet pārslēgšanas slēdzi starp EN-out un EN uz tāfeles, lai varētu mainīt programmas un augšupielādēt. Es iestatīju miega ciklu ik pēc divām stundām. Lai notīrītu EEPROM un atiestatītu iekārtu jaunai iekārtai vai papildu svaram, es iestatīju slēdzi Blynk, lai notīrītu atmiņu un atsāktu svara procesu. Jaunās programmatūras programma ir iekļauta iepriekš, un programma Blynk ir acīmredzami iestatāma. Šī mašīna patiešām darbojas lieliski un ražo dažus dandy produktus. Es patiesībā esmu pārsteigts par to, cik jautri tas izrādījās-saules baterijas darbojas viegli, un tai nekad netrūkst jaudas.