IDC2018IOT savienota mājdzīvnieku barības, ūdens un monitoru sistēma: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Ievads

Neatkarīgi no tā, vai esat students zem spiediena, strādīgs cilvēks vai vienkārši prom no mājām vairāk nekā dažas stundas dienā. Būdami gādīgi mājdzīvnieku īpašnieki, mēs vēlamies pārliecināties, ka mūsu mīļie paliek veseli, paēduši un, protams, NELIEK uz dīvāna (tu nelietis!). Ir pienācis laiks pārstāt lūgt labvēlību vai pat maksāt par šādiem pakalpojumiem.

Ar šo foršo projektu mēs cenšamies nodrošināt jums iespēju pašiem to izdarīt (es dzirdēju, ka tas ir kaut kas tāds). Mēs radīsim risinājumu, lai labāk uzraudzītu savus mājdzīvniekus, un pat rīkosimies, atrodoties birojā, skolā vai vienkārši pavadot laiku kopā ar draugiem vai citiem nozīmīgiem cilvēkiem.

Šī sistēma ļaus jums barot savu mājdzīvnieku attālināti, vienlaikus kontrolējot pārtikas daudzumu, ko izlejat no konteinera, piepildiet ūdens bļodu ikreiz, kad tā paliek tukša. Turklāt tagad, izmantojot vienkāršu kameras moduli, mēs varam reālā laikā uzraudzīt bļodas ūdens līmeni, izmērīt pārtikas trauku saturu un, pats galvenais, vērot mājdzīvnieku tiešraidē.

Par mums

Tomer Maimon, Gilad Ram un Alon Shprung. Trīs kaislīgi IDC Herzeliya datorzinātņu studenti. Šis ir mūsu pirmais Instructables projekts IoT darbnīcas ietvaros - mēs ceram, ka jums būs interesanti un jautri veidot!

1. darbība: izpratne par arhitektūru:

Mēs varam sadalīt šo sistēmu divās galvenajās daļās:

1. Ienākošo datu kanāli:

   • Ūdens sensors - paraugu ņemšana no ūdens līmeņa mājdzīvnieku bļodā, dati tiek pārsūtīti no mezgla -MCU vienības uz Blynk serveri un visbeidzot tiek parādīti, izmantojot mājdzīvnieku informācijas paneli.
   • Sonāra sensors - paraugu ņemšana no pārtikas trauka satura, dati no Arduino vienības (ar Ethernet vairoga paplašinājumu) tiek pārsūtīti uz Blynk serveri un visbeidzot tiek parādīti, izmantojot Pet Dashboard.
   • Pi kameras modulis - pastāvīgi ņem paraugus no mājdzīvnieku zonas, Pi mitina savu serveri, kas nodrošina tiešo barību mājdzīvnieku informācijas panelim.

2. Komandu plūsma:

   • Padeves poga (informācijas panelis) - atjauninot virtuālo tapas vērtību, izmantojot Blynk, attiecīgā funkcija tiek aktivizēta uz Arduino tāfeles, pēc tam servo pārvietojas, lai ļautu pārtikai iziet cauri vākam.
   • Dodiet ūdeni (informācijas panelis) - aktīvi atjaunina virtuālo tapas vērtību caur Blynk, attiecīgā funkcija tiek aktivizēta Node -MCU panelī, relejs tiek ieslēgts ieslēgts, ūdens sūknis sāks straumēt ūdeni uz mājdzīvnieka bļodu.
   • Mājdzīvnieku tiešraide (informācijas panelis) - iebūvēta informācijas panelī un parāda tiešraides datus, izmantojot kolbas serveri, kas darbojas Pi ierīcē.

2. darbība. Daļu saraksts

Lai sāktu darbu pie šīs sistēmas, jums būs nepieciešamas šādas (vai līdzīgas) detaļas:

1. Fiziskā:

   • Pārtikas trauks: Mēs izmantojām rūpniecisku 45 cm divpusēju cauruli, kuru iegādājāmies mājas universālveikalā. Ir svarīgi, lai būtu 2 izejas. Viens - satura mērīšanai, otrs - atvēršanas/aizvēršanas mehānisma izejai.
   • Kanāla lente: lai lietas būtu kopā;)
   • Džemperu vadi: jo vairāk, jo jautrāk, vienmēr ir labi, ja ir papildu, ja kaut kas noiet greizi.
   • Ethernet kabelis: mūsu Arduino (ar Ethernet vairogu) savienošanai ar internetu.
   • Dārzkopības kārba: izmanto kā trauku ūdenim un ūdens sūknim.
   • Īsa ūdens caurule: savienota ar sūkni un ielej ūdeni mājdzīvnieka bļodā.

2. Sensori:

   • WINGONEER ūdens līmeņa sensors: izmēriet ūdens līmeni mājdzīvnieka bļodā.
   • Sonāra sensors - Izmēriet pārtikas līmeņa attālumu no augšējā vāka konteinera iekšpusē.
   • TONGLING relejs: ļauj ieslēgt/izslēgt ūdens sūkni, kas plūst ūdeni.
   • Pi kameras modulis: savienots ar aveņu Pi ierīci un straumē mājdzīvnieku zonas attēlus.
   • Vispārējais servo: bloķē un atslēdz pārtikas trauku.

3. Elektroniskās ierīces / dēļi:

   • Arduino Uno: kontrolē pārtikas konteineru vienības ieviešanu.
   • Arduino Ethernet vairogs: nodrošina interneta savienojumu ar mūsu plati.
   • NodeMCU (ESP-8266): kontrolē ūdens bloku gan ūdens mērīšanai, gan ielešanai. Šai plāksnei ir iespēja izveidot savienojumu, izmantojot WiFi.
   • Raspberry Pi 3 - kameras servera mitināšana un mājdzīvnieku informācijas paneļa tiešraide.
   • VicTsing 80 GPH iegremdējamais ūdens sūknis: kopā ar ūdens cauruli plūst ūdeni no dārza dārza uz bļodu.

3. solis: elektroinstalācija un lietu ievietošana kopā

Elektroinstalācija

Pirms sākam, ieteicams novietot Arduino / Node-MCU uz maizes dēļa, lai būtu vieglāk salikt visus vadus kopā un novietot jebkurā fiziskā vietā. Turklāt ir ieteicams izmantot garus vadus, lai novērstu kļūdas, ko rada kabeļa atdalīšana. Mēs sniedzām jums elektroinstalācijas shēmu Node-MCU (ūdens vienībai) un Arduino (pārtikas vienībai).

1. Pārtikas vienība (Arduino):

   • Sonāra sensors:

     • GND (melns) = GND
     • VCC (sarkans) = 5 V.
     • Trig (violets) = 3
     • Atbalss (zils) = 4

   • Servo:

     • GND (melns) = GND
     • VCC (sarkans) = 5 V.
     • Signāls (dzeltens) = 9

2. Ūdens vienība (mezgls):

   • Ūdens līmeņa sensors:

     • S (zils) = A0
     • + (Sarkans) = 3v3
     • - (melns) = GND

   • Relejs (elektriski savienots ar ūdens sūkni):

     • IN (dzeltens) = D1
     • VCC (sarkans) = Vin
     • GND (melns) = GND

3. Kameras bloks (Pi):

   • Kameras sensors:

     • Savienojiet ar Pi vienas kameras portu (plūsmas kabelis)
     • Ja vēlaties uzzināt vairāk par Pi ar kameras moduli - saite

Daļu salikšana kopā

Šajā daļā jūs esat laipni aicināti pielāgot un pārveidot šo projektu, lai "padarītu to par jums". Bet mēs nodrošināsim jums attēlus un aprakstu, lai rekonstruētu mūsu produkta versiju.

1. Pārtikas vienība (Arduino): konteiners ir diezgan taisni uz priekšu, mēs koncentrēsimies uz abu vāku izgatavošanu.

   • Augšējais vāks: izgrieziet vāciņā 2 caurumus, lai hidrolokatora sensors varētu ievietoties (skat. Pievienoto attēlu).
   • Apakšējais vāks + mehānisms: sāciet ar viena plastmasas stiprinājuma paņemšanu (komplektā ar servo sensoru) un izveidojiet "ragavas āmura" formu, izmantojot līmlenti / koka nūjas (mēs izmantojām tikai lenti). Tālāk pievienojiet to servo. Tagad mums ir vajadzīgi 2 caurumi uz paša vāka. Pirmajam vajadzētu ļaut servo ievietot s.t mehānismā, kuru mēs uzbūvējām, novietojot uz vāka "iekšējās puses". Izgrieziet vēl vienu caurumu, pamatojoties uz jūsu izveidotās "āmura galvas" malu. Tādā veidā, kad servo atveras, āmura aste slaucīs ēdienu izejas virzienā un neļaus lieliem gabaliņiem salipt kopā.
2. Ūdens bloks (mezgls-MCU): Vienkārši pievienojiet ūdens cauruli ūdens sūknim, tagad novietojiet to dārzkopības kannā (pārliecinieties, ka NELIKAT nepareizu daļu ar releju un elektrības vadiem ūdenī).
3. Kameras bloks: Viss, kas jums jādara, ir novietot Pi ar kameras moduli izvēlētajā vietā.

4. solis: iestatiet Blynk

Visas šī projekta attālinātās iespējas ir balstītas uz Blynk. Šis pakalpojums būtībā nodrošina mums bezmaksas tīmekļa serveri un RESTful API saziņai ar mūsu Arduino/Node-MCU ierīcēm internetā, izmantojot HTTP protokolu. Blynk ļauj mums definēt virtuālās tapas, kuras tiks izmantotas kā adrese, lai izpildītu īpašas funkcijas, kas saistītas ar ūdens ielešanu, dažādu sensoru barošanu un paraugu ņemšanu (mēs to darījām jūsu vietā, viss, kas jums jādara, ir iegūt savu lietojumprogrammas marķieri, kas tiks paskaidrots turpmāk).

Kā iegūt savu Blynk autentifikācijas marķieri

1. Lejupielādējiet lietotni Blynk, izmantojot savu mobilo ierīci, izmantojot AppStore / PlayStore.
2. Reģistrējieties šim pakalpojumam (to var izmantot bez maksas).
3. Sāciet jaunu projektu, noteikti izvēlieties pareizo ierīci (mūsu gadījumā ESP8266).
4. Pēc izveides tiks nosūtīts e -pasts ar AUTHENTICATION TOKEN. Saglabājiet marķieri nākamajām darbībām.

Piezīme. Blynk var pilnībā izmantot, izmantojot lietotni, taču mēs nolēmām ieviest savu pielāgoto informācijas paneli.

Visbeidzot, lai pārietu uz nākamo soli, jums vajadzētu lejupielādēt un instalēt Blynk bibliotēku - saite (pārejiet uz 3. daļu)

5. darbība: konfigurējiet pārtikas trauku, ūdens sūkni un tiešraides kameru

Šajā brīdī mēs pabeidzām visu detaļu salikšanu un ieguvām savu blynkAuthAppToken (skat. 3. darbību).

Mēs nodrošinājām jūs ar visu kodu, kas nepieciešams šī projekta izpildei. Viss, kas jums jādara, ir mainīt dažus koda mainīgos, kas padarīs to par "savu" privāto sistēmu.

Vispirms sāciet ar Arduino IDE lejupielādi (ja vēl neesat to izdarījis) - saite

Arduino pārtikas konteiners

1. Iestatiet IDE uz Arduino tāfeles: Rīki -> Dēlis -> Arduino/Genuino Uno

2. Pārliecinieties, vai esat instalējis šīs bibliotēkas: Skice -> Iekļaut bibliotēku -> Pārvaldīt bibliotēkas

   Stafete (Rafaels)

3. Atveriet PetFeeder.ino skices failu, konfigurējiet šādus parametrus (skatiet pievienoto attēlu, lai saņemtu palīdzību):

   auth = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";

4. Apkopojiet un augšupielādējiet skici savā Arduino ierīcē.

Mezgls-MCU ūdens iekārta

1. Iestatiet IDE uz Node-MCU plati:

   Detalizētu skaidrojumu skatiet šīs pamācības pirmajā daļā

2. Pārliecinieties, vai esat instalējis šīs bibliotēkas: Skice -> Iekļaut bibliotēku -> Pārvaldīt bibliotēkas

   WiFi pārvaldnieks (pēc tzapu)

3. Atveriet PetFeeder.ino skices failu, konfigurējiet šādus parametrus (skatiet pievienoto attēlu, lai saņemtu palīdzību):

   • auth = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";
   • ssid = "YOUR_WIFI_SSID"; // Būtībā tas ir jūsu WiFi tīkla nosaukums
   • caurlaide = "TAVS_WIFI_PALĪDZĪBA"; // ja jums nav paroles, izmantojiet tukšu virkni ""
4. Apkopojiet un augšupielādējiet skici savā Node-MCU ierīcē.

Pi Live kameras modulis

1. Pievienojiet pi kameras moduli
2. Palaidiet "sudo raspi-config" un iestatiet opciju "kamera".

3. Lai uzņemtu attēlu, pārbaudiet kameru, izmantojot komandu "raspistill"

   r aspistill -o attēls.jpg

4. Iestatīt kolbas tīmekļa kameru serveri:

   • Instalējiet visas prasības, izmantojot pip install -r prasības.txt
   • Izmantojiet python, lai palaistu camera_server.py
   • Pārbaudiet to vietnē 127.0.0.1:5000/video_feed

5. Iestatiet kolbas tīmekļa serveri, lai tas darbotos sāknēšanas laikā:

   • Pievienojiet /etc/rc.local (pirms izejas rindas) šādu rindu:

     python /camera_server.py

6. darbība. Kā izmantot vadības paneli

Uzstādīt

Šī daļa ir diezgan vienkārša, viss, kas jums jādara, ir ievietot "blynk app token" failā "index.js" šādi:

const blynkToken = "YOUR_BLYNK_APP_TOKEN" // izmantojiet to pašu marķieri no iepriekšējām darbībām.

Lietošana

1. Atveriet informācijas paneli, veicot dubultklikšķi uz faila "index.html".
2. Informācijas panelis automātiski ņems sistēmas paraugu ik pēc 10 minūtēm.
3. Ūdens un pārtikas tvertnes mērījumus var veikt manuāli.
4. Pogas "Dot ūdeni" un "Barot" tiek izmantotas, lai aktīvi piegādātu mājdzīvniekam barību un ūdeni.
5. Informācijas paneļa apakšējā daļā tiks parādīta tiešraides plūsma no kameras moduļa, ja rūpīgi ievērosit iepriekšējās darbības norādījumus.

Piezīme. Ja vēlaties pielāgot pārtikas trauka atvēršanas reižu skaitu barošanas laikā, atveriet failu "index.js" un mainiet "vērtību" nākamajā rindā no "3" uz jebkuru jūsu izvēlēto numuru:

ielādēt (baseURL + '/update/V1? value = 3');

7. solis: izaicinājumi, ierobežojumi un nākotnes plāni

Izaicinājumi

Mūsu galvenie izaicinājumi šajā projektā bija saistīti ar pārtikas trauka atvēršanas/aizvēršanas mehānisma izstrādi un stabila vienlaicīga koda izveidi pārtikas vienības kontrolei un mērīšanai. Es uzskatu, ka mēs izmēģinājām vismaz 4 dažādas versijas, līdz bijām apmierināti. Galvenās bažas radīja pārtika, kas bloķēja izeju. Lai to novērstu, mēs izvēlējāmies Sledge-Hammer dizainu, šādā veidā ikreiz, kad atveram konteineru, "āmura" aste slauka ēdienu izejas virzienā. Turklāt divu sānu caurules izmantošana padarīja mūsu dzīvi daudz vienkāršāku, veidojot pārtikas trauku. Šāds priekšmets ir ideāls, lai vienā pusē novietotu izejas mehānismu, bet otrā - attāluma sensoru tā satura mērīšanai.

Ierobežojumi

Šajā projekta posmā sistēmai ir daži ierobežojumi:

1. Tas nav pilnībā automatizēts, un tas nozīmē, ka ūdens padeve un ielešana tiek veikta manuāli, izmantojot uzraudzības informācijas paneli, bez gudriem plānotājiem (kurus varētu pievienot nākotnē vai īstenot jūs!).
2. Informācijas panelis darbojas lokāli no jūsu klēpjdatora, lai to padarītu pieejamāku, to var mitināt populārās platformās, piemēram, "Heroku".
3. Mēs izmantojām ļoti vienkāršu kameras moduli, kuru var aizstāt ar daudz sarežģītāku moduli, lai nodrošinātu labāku attēla kvalitāti un iespējamo saziņas kanāla pievienošanu ar savu mājdzīvnieku (izmantojot skaļruni).

Nākotnes plāni

Ja mums būtu laiks un budžets, lai turpinātu šīs sistēmas izstrādi, mums bija prātā dažas idejas un iespējamais grafiks:

1. Automātiskās plānošanas sistēmas pievienošana mājdzīvnieku barošanai - 2-3 darba dienas.
2. Vietnes izveide, lai mūsu sistēmas lietotāji varētu izveidot pielāgotu informācijas paneli, kas tiek mitināts tiešsaistē un ir pieejams no jebkuras pievienotās ierīces - 1-2 mēneši darba.
3. Strādājot pie šīs sistēmas rūpnieciskās versijas, ļaujot vairākiem mājdzīvnieku īpašniekiem labāk kontrolēt un sazināties ar saviem mājdzīvniekiem tiešsaistē, mums bija liela interese no draugiem, kuri redzēja šīs pamācības rezultātu. Tātad, ja jums ir laika aizraušanās, lai pārceltu projektu uz nākamo līmeni - jums ir pilns atbalsts!

Mēs ceram, ka jums patika lasīt (un, cerams, veidot) šo projektu:)