Интелигентна вътрешна билкова градина: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Проекти на Fusion 360 »

В тази инструкция ще ви покажа как направих моята интелигентна билкова градина на закрито! Имах няколко вдъхновения за този проект, като първото беше, че имах известен интерес към домашните модели Aerogarden. Освен това имах неизползван Arduino Mega с TFT сензорен екран, който току -що седеше в кошчето ми за електроника от години. Реших защо не се опитам да направя свой собствен Aerogarden като билкова градина, използвайки Arduino с малко от това допълнително време, което имам по време на карантина! В крайна сметка отидох малко повече с проекта, тъй като добавих сензори за влага към всяка аликвотна част на почвата, но досега се оказа полезна. Като цяло не можех да бъда по -щастлив от това как всичко се оказа!

Току -що завърших този проект и на 5/7/2020 засадих семена от босилек и лук. Тази инструкция е публикувана на 5/11/2020. Надявам се, че растенията ще започнат да поникват през предстоящата седмица и със сигурност ще актуализирам този Instructable със снимки за напредък в растежа

Ето кратко описание на някои от характеристиките на моята интелигентна билкова градина на закрито:

- Дисплей със сензорен екран, който показва час, ден от седмицата и дата.

- Четири аликвотни части от 2,35 "x 2,35" x 2,33 "за засаждане на билки. Аликвотната тава се вкарва в леген, който събира всеки дренаж на вода и се изолира от електрониката.

- LED настройка, която позволява на потребителя да зададе желаното време за включване и продължителност. Освен това потребителят може да деактивира включването на светодиодите, ако решат.

- Страница със сензор за влага, която показва коя от 4 -те билкови аликвотни части трябва да се полива.

- Регулируема светлина за растеж, която дава на потребителя ~ 6-8 инча повече височина, след като растенията започнат да растат.

Ако се интересувате да видите как направих този проект или искате да направите такъв за себе си, моля, следвайте го!

Консумативи

Електроника:

- Arduino Mega 2560

- 2.8 TFT сензорен екран

- 4x сензори за влажност на почвата

- 3x N-Channel P30N06LE MOSFET

- 1x RTC DS3231 модул

- LED светлинна лента

- 5V 2A захранване

- CR1220 3V клетъчна батерия

- 3x 220 ома резистори

- Perfboard

- DC барел жак

- Електрически инсталации

Градина за билки:

- Бял и черен 3D принтер PLA нишка (ако решите да отпечатате своя собствена основа)

- Фурнир от червен дъб

- Тънка алуминиева ламарина (по избор)

- Блестяща метална спрей боя и грунд

- Дървено покритие/байц

- Полиуретаново покритие с едно покритие

Почвени/билкови продукти:

- Билкови семена по ваш избор

- Чудо отглеждат горния почвен слой

Разни:

- Лента за електрически ленти/художници

- Пистолет за горещо лепило

- 3D принтер (по избор)

- Екзакто нож

- шкурка (~ 220 + песъчинки)

- поялник + запояване

- Цианоакрилатно суперлепило

- Инструменти (ножове, ножици, клещи за иглени носове)

Стъпка 1: Настройка на електрониката

По същество има 4 основни компонента на електронната част на проекта, като мозъкът на компонентите е Arduino Mega 2560. 1) TFT сензорен екран. 2) Модулът за часовник RTC. 3) Датчиците за почвата. 4) MOSFET транзисторите и LED лентата. Използвах Mega за този проект, тъй като ми предостави допълнителни щифтове, след като поставих щита на сензорния екран върху Mega. Има много уроци за всеки от 4 -те основни компонента, които изброих по -горе за този проект и ще свържа някои от тези, които използвах, както и ще предоставя някои добавяне на допълнителна информация, която срещнах по пътя.

Моля, вижте моя Fritzing макет и схема за основното оформление на веригата. ЗАБЕЛЕЖКА: Фризирането нямаше точния сензор за почвата, който използвах в моя проект. Тези, които използвах, също идваха със сравнителна верига LM393 и се опитах, колкото можех, да възпроизведа окабеляването в изображенията на Fritzing. Вижте по -долу за повече информация относно точното окабеляване, ако то все още е объркващо.

1) Arduino Mega и 2.8 "TFT сензорен екран

Полезни връзки:

Урок за Adafruit: Основи за свързване на щита, инсталиране на подходящи библиотеки и стартиране на примерни кодове.

Вярвам, че закупих моя щит със сензорен екран от Adafruit и определено използвах техния урок за помощ при първоначалната настройка и изпълнението на примерните кодове. Освен свързването на щита по подходящ начин, наистина няма много повече за него до кодиращата част в следващата стъпка. Едната важна стъпка обаче е изрязването на щифта Vin на щита, който се свързва с щифта Arduino Vin. Изрязването на този щифт ви позволява да имате достъп до щифтове, за да осигурите захранването на arduino от външно захранване, така че не забравяйте да го направите.

2) Модулът за часовник RTC

Полезни връзки:

Урок за Adafruit: Различна дъска за разбиване, отколкото използвах в моя проект, но същия чип DS3231.

Свързването на модула за часовник в реално време към Mega също е лесно. Всичко, от което се нуждаете, е 5V, GND, SDA и SCL връзки. За моя проект свързах SDA и SCL от часовника към пинове 20 и 21 съответно на Mega. Използвах и урока на Adafruit за инициализиране на часовника, но повече за това в следващата стъпка. Засега просто завършете окабеляването, както е показано.

3) Датчиците за почвата

Полезни връзки:

Instructables Урок: Потребителят mdabusaayed има страхотен и прост урок как да използва тези сензори!

Всъщност поръчах тези сензори, след като стартирах частта от електрониката на проекта. На мястото на тези сензори по време на първоначалното тестване използвах обикновени ключове като цифрови входове, поради което те присъстват в моята ранна схема. Както отбелязва потребителят mdabusaayed, тези почвени сензори могат да се използват като цифрови входове ИЛИ аналогови входове. Тъй като просто исках тези сензори да ми кажат дали почвата е суха или не, използвах само техните цифрови изходни щифтове. Всеки се нуждае от 5v и GND пинова връзка и използвах щифтове 23-26 на Mega за свързване на техните цифрови изходи

4) Транзисторите и RGB LED лентата

Полезни връзки:

Arduino-LED Light Strip Урок: Тези връзки са от същия Make Project, който показва как да се използват MOSFETS и arduino цифрови изходни щифтове за задвижване и RGB LED лента

Arduino-LED светлина лента видео:

Взех евтина RGB LED лента от FiveBelow, която може да се захранва от 5V. Цифровите изходни щифтове на Arduino не могат да доставят достатъчно ток за лентата, където MOSFETS влизат в игра. Свързаният урок обяснява схемата много по -подробно, отколкото мога, така че проверете това, ако се интересувате защо направих това. Следвайте окабеляването в моята електрическа схема, за да свържете лентата и MOSFETS към arduino. Отказ от отговорност: Сега осъзнавам, че има много изследвания върху специфични за растениевъдството светодиоди с X количество мощност при Y честоти. Силно се съмнявам, че моята евтина лента от 5 долара отговаря на голяма част от тези критерии, но реших, че малко светлина е по -добра от никоя и стискам палци, че ще постигна растеж на билките тук през следващите няколко седмици: p Както бе споменато във въведението, Ще продължа да актуализирам тази инструкция, ако трябва да използвам по -здрава LED светлина/лента.

Стъпка 2: Програма Arduino

Когато създавах програмата си, имах предвид няколко цели с онова, което исках да постигне. Първо исках сензорният екран да показва текущия час и дата. Второ, исках няколко функционални изображения на екрана, които потребителят да може да идентифицира и да ги натисне, за да ги отведе до различни екрани с допълнителни опции (кофа за поливане до страницата със сензора за влага и настройките към страницата с LED настройки.) И накрая, исках изображение на екрана, за да уведомите потребителя дали LED светлините са включени или не (обозначени с крушката).

Кодът е малко дълъг, така че няма да отида ред по ред, а по -скоро ще подчертая общите характеристики на това, което кодът прави. Може да не е перфектен, но постига това, което искам да постигна. Чувствайте се свободни да изтеглите и ощипвате моя код, както желаете! Имаше някои страхотни видеоклипове в Youtube, които ми помогнаха при писането на кода: How to Mechatronics и edu8s.tv имаха няколко страхотни урока. Искам да спомена, че изображенията на поливната кофа, крушката и логото за настройка бяха отпечатани на екрана от техните растерни стойности. Image2cpp е чудесен инструмент, който използвах, който автоматично преобразува изображения в растерни изображения.

Ако не се интересувате от моя процес на мислене за кода, игнорирайте това, което е по -долу, и изтеглете моята.ino програма, както и.c файла. Не забравяйте да поставите и двете в една и съща папка. Свържете вашата Mega към компютъра чрез USB порта и използвайки Arduino IDE, качете програмата на вашата Mega!

Indoor_Flower_Pot.ino кодове акценти

Първоначално

- Включете библиотеки Adafruit (GFX, TFTLCD, TouchScreen.h, RTClib.h)

- Определете щифтове/променливи на сензорен екран (голяма част от това копирах и поставих от примерния код на Adafruit на TFT сензорния екран

- Определете променливи, използвани в цялата програма

Настройка на празнотата

- Свържете се с TFT сензорен екран

- Конфигурирайте щифтовете на сензора за почвата и светодиодните щифтове, като използвате функцията pinMode ()

- Начертайте началния екран (направих специфични функции за моята програма, за да нарисувам всеки екран. Можете да ги намерите в долната част на програмата ми след void loop ())

Void Loop

- Начертайте началния екран, ако това е избрано

- Проверете часа и актуализирайте екрана, ако времето се е променило

- Проверете часа и вижте дали попада между светодиода "On Time" и LED "Timer"

- Ако е така, включете светодиодите и изтеглете крушката на екрана

- Ако не, изключете светодиодите и извадете крушката от екрана

- Начертайте страницата на сензора за влага, ако е избрана кофата за вода

- Прочетете входовете на сензора за почвата и попълнете съответния кръг, ако почвата е суха

- Ако почвата е все още влажна, дръжте кръга незапълнен

- Начертайте страницата с настройки на LED, ако е избрано изображението за настройки

- Прочетете и запазете On Time, AM или PM и таймера.

- Ако е избран LED OFF, дръжте LED изключен, независимо от времето на включване или таймера

Стъпка 3: Проектиране на билковата градина и 3D печат

Знаех, преди да проектирам Herb Garden, че искам да увия основата с фурнир. Поради това трябваше да създам донякъде квадратен дизайн с остри ъгли, а не по -заоблен дизайн, тъй като фурнирът вероятно няма да се придържа също към нещо по -елипсовидно. Друга характеристика, която исках, беше регулируем вал за светодиодите, за да се приспособи растежа на растенията. Освен това ми трябваше място за настаняване на сензорния екран/електрониката, както и отделен басейн за растения, който да съдържа вода и да го изолира от електрониката. Накрая създадох моя собствена вложка за билки, която имаше 4 отделни аликвотни части и пасна идеално в басейна. Доволен съм от дизайна! Използвах Fusion 360 за този проект и включих моите.stl файлове и.gcode файлове за всичко, така че не се колебайте да изтеглите, ощипвате и отпечатвате!

Базата за сеялки беше твърде голяма, за да се побере в моя принтер, така че трябваше да я отпечатам на две части. Отпечатах всичко с бяла PLA нишка, с изключение на вложката на тавата, която отпечатах в черно. Използвах Cura като софтуер за нарязване и подробностите за печат са по -долу. Кажете ми, ако искате да видите повече снимки на всяка част в софтуера за нарязване.

Подробности за софтуера за нарязване:

- Моят принтер: Maker Select Printer V2- Дюза: 0,4 мм- Нишка: Черно-бяла PLA нишка 1,75 мм- Температура на печат/Температура на плочата: 210C/60C- Скорост на печат: 60 mm/s- Попълване: 25%- Активиране на поддръжката: Да, навсякъде- Адхезия на плочата: 3 мм периферия

Стъпка 4: Довършване на билковата градина

Тъй като градинската билкова основа е отпечатана на две части, първата стъпка беше да ги залепите заедно с помощта на бързо лепило с цианоакрилат. Снимките подчертават някои от най -важните стъпки и ще ги изброя по -долу въз основа на част.

Билкова градинска основа:

След като залепихме двете части, взех шкурка със среден пясък и загрубявах малко основата. След това изложих фурнира си и очертах всичките 4 страни на основата, както и горната част върху фурнира. Не исках да фурнирам вала, затова го запазих гола. Използвах точен нож за изрязване на фурнира. Бъдете внимателни, когато проследявате и режете фурнира, за да сте сигурни, че дървесното зърно ще бъде в правилната посока при залепването. В крайна сметка направих тази грешка, но за щастие беше отзад и е трудно да се каже. След това нанесох малко количество лепило върху фурнира, достатъчно, за да покрие цялата повърхност, и го залепих върху билковата градинска основа. Правих две страни едновременно, за да мога да добавя тежести/скоби.

След като целият фурнир беше залепен и изсушен, взех шкурка от 220 зърна и ръчно загладих основата. Тук ще искате да бъдете внимателни и търпеливи, за да не хванете случайно груб ъгъл на фурнира си и да го откъснете. Частта на търпението е важна, тъй като ще отнеме известно време, за да заоблите ръбовете и всичко да изглежда гладко. В крайна сметка използвах малко количество дървен пълнител за някои от по -големите пукнатини, които не можах да закръгля по време на шлайфане.

След като шлайфането завърши, използвах няколко слоя покритие от дърво Minwax и следвах инструкциите им при нанасяне. След като оставих да престои около 24 часа, нанесох еднослоен полиуретан върху основата, за да придаде приятен гладък блясък!

Басейн за плантатори:

Тази стъпка вероятно не е необходима, но бях параноичен относно потенциално изтичане на вода в електрониката. Въпреки че се съмнявам, че изцяло водата ще изтече от тавата в таза, все пак продължих да добавя малко количество силикон към ъглите на мивката.

Поддръжка на LED светлина

Исках да нарисувам горната част на светлинната опора в метален блясък, за да й придам леко усещане за градинска детска стая. Направих това, като залепвах носещия вал с бояджийска лента и след това нанасях слой грунд върху откритата зона. След като изсъхне, последвах с два слоя спрей боя с метален блясък. Колкото и да е странно, намерих тънко парче ламарина в работната си зона, след като нарисувах парчето и си помислих, че ще изглежда още по -реалистично и по -добре от спрей боята. Проследих зоната на горната част на светлинната опора, изрязах метала и използвах хватка, за да огъна метала. След това го залепих отгоре. Използвах стоманена вълна, за да почистя метала и да му придам приятен блясък.

Стъпка 5: Завършване на електрониката и окабеляването

Сега, когато основата на билковата градина беше завършена и LED лампата беше боядисана, последната стъпка беше завършването на окабеляването и добавянето на всички компоненти! Ще изброя отново всяка важна стъпка по -долу. Открих, че много тел и горещо лепило са най -добрият ми приятел.

Perfboard:

Взех малка перфорирана дъска и поставих върху нея MOSFET, RTC модул и резистори, за да получа приблизителен размер. След това го отрязах и започнах да запоявам компонентите. Наистина можете да проектирате вашия перфборд, както искате. Ще видите на моя perfboard, че имах една основна (+5V) линия, както и една основна (GND) линия. Осъзнайте, че в края на краищата вашата перфорирана дъска ще изглежда като лош ден за коса с проводници, които преминават навсякъде. Това е така, защото ще ви трябват 7 проводника към вашия arduino (SDA, SCL от RTC модула, Vin, GND и 3 -те цифрови пина, свързани към вашия резистор/основен щифт на MOSFET.) Ще ви трябват и допълнителни 8 проводника, идващи от него към вашите сензори за влага (4 положителни проводника към всеки 5v щифт на сензора за почва, и 4 заземяващи проводника към всеки заземяващ щифт на сензора за почва).

LED светлинна лента на светлинна опора:

След като разнищях светодиода, открих, че 2 участъка от лентата могат да отговарят на дължината на опората, преди да се наложи да я отрежа. След като имах всички ленти, използвах горещо лепило, за да ги залепя на място, давайки малко място между всяка лента. След това използвах гъвкав проводник с 28 габарити за запояване и свързвам всеки (+)-(+), B-B, R-R и G-G към съответните им подложки. След като приключих, тествах лентата, за да се уверя, че всички подложки са запоени правилно, преди да прокарам тел през опорния вал.

Окончателно сглобяване:

Започнах окончателното сглобяване чрез горещо залепване на DC жака на място. След това подадох 4 малки гъвкави проводника от 28 габарита от основата, през средния вал и нагоре до светлинната опора. ЗАБЕЛЕЖКА: Важно е да отрежете проводника на дължина, която да достига до светлините, дори когато средният вал и светлината са напълно повдигнати. След това запоявах всеки проводник към съответните им подложки на светлината. (+) Проводникът е свързан директно към DC жака.

От терминала (+) DC жак, свързах проводник и запоявам другия край към 5V линията на перфоратора. Повторих този процес от терминала (-) DC жак към заземяващата линия.

След това използвах парче горещо лепило и залепих перфорирания плот на мястото му в долната част на билковата градинска основа. Свързах подходящите проводници към arduino въз основа на моята схема и поставих сензорния екран през прозореца в предната част на основата. В зависимост от това колко плътно прилепва, може да се наложи или да не се наложи да използвате докосване на горещо лепило, за да го запечатате на място.

И накрая, горещо залепих четирите модула на сензора за почвата на място върху страничните стени, като се уверих, че всеки сензор е поставен подходящо за съответното четене на страницата на сензора за влага със сензорен екран. След това свързах четирите сензора за почва, подадох проводниците през малките прорези и добавих басейна за растения с таблата!

И точно така окабеляването е завършено!

Стъпка 6: Почва, семена и завършете

Последната стъпка е получаването на почва за саксия и семена по ваш избор! Напълних всяка аликвотна част от тавата с почвата за саксия до около 0,5 инча отгоре. Създадох малки впечатления в центъра на всяка почва, добавих няколко семена към всяка и покрих с ~ 0,25 почва.

След това добавих тавата към съда с растения и я поставих в градинската билкова основа! При поливането открих, че най -добрият начин да направя това е да използвам пуешко месо и да добавям вода, докато почвата изглежда влажна. След това мога да потвърдя, че почвата е достатъчно напоена, след като изчака няколко минути и провери страницата на сензора за влага. Ако кръговете са незапълнени, това показва, че растенията се поливат по подходящ начин!

Сега се надяваме, че билките наистина ще растат: P Надявам се, че ви е харесал този Instructable и очаквам с нетърпение да видя дали някой от вас ще направи свой собствен. Приятно правене!

Вицешампион в Arduino Contest 2020