Слънчево управление на растенията на базата на тегло с ESP32: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Отглеждането на растения е забавно, а поливането и грижите за тях всъщност не са караница. Приложенията за микроконтролер за наблюдение на тяхното здраве са в цял интернет и вдъхновението за техния дизайн идва от статичния характер на растението и лекотата на наблюдение на нещо, което не тича наоколо и не се поти. Аз съм сравнително нов за растежа на растенията и ръководствата в интернет изглежда са написани от добронамерени, но не от инженерни типове. Приятел, когото попитах „колко да ги поливам …“отговори, че единственият начин е да нагреете растението и ако усетите леко, го поливате. Той е много добър в „отглеждането“. Забиването на пръст в почвата всъщност не помага много. Повечето от инструкторите използват евтина сонда за влажност на почвата, която е предразположена към различни повреди-най-очевидните от които са неточността и корозията.

Прегледът на литературата разкрива, че мръсотията може да бъде до 40% вода и измерването на това изисква доста скъпи инструменти. По -евтините сонди разчитат на проводимост на водата, която ще варира в зависимост от разтворените соли и други фактори. По -горе е графиката, която направих, на контейнер с мръсотия, претеглен в продължение на 2 седмици, последван от загряване на фурната до 300, за да се отстрани цялата незакрепена вода. Четиридесет процента от общата почва е вода и за десет горещи дни на пряко слънце тя загуби 75% от тази вода с относително линейна скорост. И така, какво е правилното ниво на влага? Зависи от различни фактори, но при изграждането на тази машина добра улика е внимателно да поливате растението си до нивото, което смятате за правилно и да го поставите на машината, която внимателно измерва теглото му и след това в рамките на зададената граница добавя вода, когато е необходимо. Дизайнът може да бъде модифициран за окачени кошници за растения и водни системи под налягане.

Машината трябваше да работи със слънчева енергия, да бъде автономна със собствено водоснабдяване, да следи водоснабдяването си чрез известия в мрежата, да спи, когато не се използва, за да сведе до минимум мощността и да запомни основното тегло и колко поливки и други данни между съня цикли. Новият ESP32 изглеждаше добър кандидат за мозъка.

Стъпка 1: Съберете вашите консумативи

Машината е направена от две 12 -инчови керамични плочки на BigBox, съхранявани в алуминиева рамка, в сандвич с резервоар за вода. Електрониката е закрепена в пластмасова електрическа кутия на гърба. Резервоарът за вода има изходен маркуч от затворена помпа и сензорен блок, залепен за дъното на резервоара, който захранва растението. Конзолите на товарните клетки от напречна греда в горната част на устройството.

1. Arrow Начало Продукти 00743 2 галона тънък контейнер за напитки в Clear

2. uxcell 5Pcs 5.5V 60mA Poly Mini слънчев клетъчен панел модул DIY

3. Превключватели за положение на разклащане с накланяне на метална топка Gikfun за Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 10 кг алуминиева сплав електронна везна товарна клетка

5. Adafruit HUZZAH32 - дъска от пера от ESP32

6. HX711 Тегло за претегляне на модул за преобразуване на натоварващи клетки Сензори Рекламен модул за Arduino

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. Литиево -клетъчен модул за зареждане TP4056 със защита на батерията

9. ECEEN USB помпа Мини потопяема водна помпа за аквариум с хидропонно захранване чрез USB DC 3.5-9V

10. 18650 Lipo батерия с държач за батерии

Стъпка 2: Изградете кутията

Рамката на кутията е изработена от BigBox 1 инчов алуминиев ъгъл. Получавате общата представа от снимките и не е твърде трудно да се сглоби. Рамките се основават на квадратни плочки, които образуват предната и задната страна на устройството. Плочките се придържат към лицата на алуминиевата рамка със силиконово лепило. Размерът на централната секция зависи от размера на резервоара за вода. Отворът на резервоара е проектиран така, че лесно можете да го извадите от устройството и да го напълните отгоре. Проводниците и тръбите, които закрепват резервоара, трябва да са достатъчно дълги и да се навиват отзад.

Разположението на слънчевия панел зависи от дизайна. Щях да използвам множество кръгли панели, за да му придам „зарове“, но се спрях на квадратите, защото те дадоха най -добрата комбинация от напрежение и ток. Няма да навлизам в подробности за свързването на множество слънчеви панели, но имате нужда от поне 5.5v, за да задейства веригата на зарядното устройство. Всички тези панели бяха закачени паралелно, за да увеличат силата на тока. Дупките в керамичната плочка са внимателно пробити с диамантен накрайник-уверете се, че използвате вода като охлаждаща течност, за да направите това, иначе ще развалите накрайника. Тези дупки трябва да отнемат само няколко минути всяка. Използвайте либерални количества силиконово лепило, за да държите панелите и проводниците от вътрешната страна на плочките на място.

Товарната клетка е много разумна и се предлага в различни тегла. Използвах сорта от 10 кг, но ако планирате съответно план за тежки сеялки. Подобно на другите ми инструктажи: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ тези натоварващи клетки трябва да бъдат конзолно изнесени от опорната им страна с техните 4 мм и 5 мм отвори за винтове. В този случай алуминиева напречна част между двете опори от керамични плочки държи единия край на тензодатчика. Другият поддържа платформа от плосък алуминиев прът, залепен към дренажната чаша на растението. Бъдете много внимателни с проводниците на тези момчета-те са много крехки и почти невъзможно да се поправят, ако се скъсат близо до техния произход. Попийте с много горещо лепило или силиций, за да поддържате целостта им.

Стъпка 3: Изградете държача на превключвателя Помпа/празен

Помпата се захранва от реле от батерията Lipo и се справя добре с ограниченото напрежение, но не можете да надвишавате височината от около 2 фута, освен ако не използвате усилвател на мощността за повишаване на напрежението. Помпата всъщност е шампион, не се нуждае от грундиране, водоустойчива и има USB щепсел в единия край. Не се справя добре с изсушаването обаче. Превключвателят за пълен/празен резервоар е просто превключвател за накланяне, който намазах със силиций до водоустойчив и след това го привързах към алуминиева опора за помпата и плаваща гумена патица. Гуменото патенце трябва да бъде привързано директно към алуминиевата шина, за да свали сцеплението от кабелите на превключвателя за накланяне. Когато в резервоара има вода, патицата плува и накланя превключвателя-късо на земята и позволява команди за захранване на релето и помпата. Той също така изпраща тези данни в мрежата и ще ви изпрати туит, ако имате нужда от вода. Помпата е силиконово залепена към тази опорна конструкция и след това залепена за дъното на резервоара за вода.

Стъпка 4: Изграждане на електроника

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board е сравнително нов микроконтролер и работи много добре в този умен помощник на растенията. Предимството на тази дъска пред по -старата 8266 е в по -добрата й способност за сън (предполагаемо години вместо час или повече …) способността й да си спомня какво е научил между дрямките (старата 8266 нулирана от нула на земята …) и по -ниската консумация на енергия докато дреме и още щифтове. Големият Youtuber Андреас Спайс описва подробно промените в кода, за да накара ESP32 да свърши подходяща работа при претегляне и трябва да гледате видеото му, ако искате да научите повече за това как работят детайлите. Примерът за сън от Arduino IDE също беше използван и модифициран за този софтуер.

Диаграмата на Fritzing внимателно ви показва всички кабелни връзки. Компонентите бяха сглобени перф дъски и след това свързани заедно. Батерията Lipo е стандартната ви евтина 18650 на собствена шейна. Платката за зарядно устройство е TP4056, за която Андреас казва, че е много ефективна в тази роля на слънчево зареждане. Бутонът за включване/изключване с вграден светодиод изпраща захранване към цялата система, както и общата релейна връзка, която захранва помпата. Релейната платка е хубава релейна платка от Adafruit, която работи на 3 V. Усилвателят HX711 се захранва през Adafruit и е свързан до два щифта на дъската.

Всички компоненти са подредени в пластмасова външна електрическа кутия, отворена в долната част, за да позволи въздушен поток, но да блокира дъжда. Поставете ESP32 отгоре, за да позволите програмиране и сериен мониторинг с изключен капак.

Стъпка 5: Софтуер

"loading =" мързелив"

Устройството е лесно за използване. Когато се включи, светодиодът на превключвателя на захранването мига, докато на платформата се постави саксийно растение, което е било напоено до ниво, което искате да поддържате. След стабилизиране на теглото компютърът запомня това първоначално тегло и всеки час или зададен интервал сравнява новото тегло на растенията и или го коригира с допълнителна изпомпвана вода, или съобщава новото тегло и цялата друга информация на Thingspeak и след това заспива. Графиките по -горе отразяват продукцията за тридневен период от време за доматено растение с височина около 2 фута, растящо на пълно слънце. Растежът на растението с течение на времето очевидно ще повлияе на теглото на саксията и трябва да бъде компенсиран чрез повторно инициализиране след време, определено от натрупването на растежа на растенията. Допълнителните софтуерни адаптации биха позволили автоматизиран анализ на максималната и минималната толерантност на водата и изискванията на растенията чрез заливане на саксията, докато теглото вече не се промени, и след това измерване на наклона на загуба на тегло с течение на времето. Това ще зависи от вида на почвата, времето и структурата на растенията и корените. След това биха могли да бъдат адаптирани допълнителни алгоритми за поливане, базирани на оценки на данните на Thingspeak. Недостатъците на теглото вместо поддръжката на електропроводни сензорни инсталации е необходимостта от ограничена поливана зона за претегляне, но интелигентните сеялки като тази са евтини, лесно свързани в мрежа и контролирани и по странен начин за OCD забавно да се следват в интернет.

Стъпка 7: Повторете

Да, добре проектираната машина работи добре около седмица и след това ESP32 ще има тенденция да влиза в странен контур и да не се зарежда правилно и да изтощи батерията си за една нощ. Никаква промяна на софтуера не може да повлияе на това, затова се отказах и добавих Adafruit TPL5111, за да контролирам енергийния цикъл на ESP, но тъй като вече не можех да използвам паметта, както преди, написах, за да използвам EEPROM и промених от Thingspeak на Blynk, който аз намерете повече забавление на телефона си и наистина добра система. Промяната на хардуера е само въпрос на свързване на TPL 5111 към захранване и заземяване, завършен щифт към ESP и Enable out към щифта EN. Уверете се, че сте поставили превключвател между EN-изхода и EN на дъската, за да можете да променяте програми и да качвате. Зададох цикъла на сън на всеки два часа. За да изчистя EEPROM и да нулирам уреда за нова инсталация или за допълнително тегло, настроих превключвател в Blynk, за да изчистя паметта и да рестартирам процеса на претегляне. Програмата за новия софтуер е включена по -горе и програмата на Blynk е очевидна за настройка. Тази машина наистина работи чудесно и произвежда някои денди продукти. Всъщност съм впечатлен от това колко забавно се оказа това нещо-слънчевите клетки работят лесно и никога не изчерпват захранването.