Pixie - Anna kasvisi olla älykäs: 4 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Pixie oli projekti, jonka tarkoituksena oli tehdä kotona olevista kasveista vuorovaikutteisempi, koska useimmille ihmisille yksi kasvin kotona pitämisen haasteista on tietää, miten siitä huolehditaan, kuinka usein kastellaan, milloin ja kuinka paljon aurinkoa riittää jne. Vaikka anturit etsivät kasvien tietoja, tarkoituksellisesti pikselöity LED -näyttö (tästä johtuen nimi Pixie) näyttää perusilmeitä, jotka osoittavat kasvin tilan, kuten iloa kastelun aikana tai surua jos lämpötila on liian korkea, se osoittaa, että se on vietävä viileämpään paikkaan. Jotta kokemus olisi vieläkin mielenkiintoisempi, siihen on lisätty muita antureita, kuten läsnäolo, kosketus ja kirkkaus.

Projektissa on useita parametreja, joissa on mahdollista räätälöidä kunkin tapauksen rajat ja tarpeet ottaen huomioon kasvien monimuotoisuus sekä eri merkkien anturit. Kuten tiedämme, on kasveja, jotka tarvitsevat enemmän aurinkoa tai vettä, kun taas toiset voivat elää pienemmillä resursseilla, kuten esimerkiksi kaktukset. Tässä artikkelissa esitän toiminnon ja yleiskatsauksen Pixien rakentamiseen käyttämällä vähän elektroniikan tuntemusta, markkinoilla helposti löydettäviä komponentteja ja 3D -painettua koteloa.

Vaikka se on täysin toimiva projekti, on olemassa räätälöintimahdollisuuksia ja parannuksia, jotka esitetään artikkelin lopussa. Vastaan mielelläni kaikkiin hanketta koskeviin kysymyksiin täällä kommenteissa tai suoraan sähköposti- tai Twitter -tililleni.

Tarvikkeet

Kaikki komponentit löytyvät helposti erikoisliikkeistä tai verkkosivustoilta.

• 1 MCU ESP32 (ESP8266 voidaan käyttää tai jopa Arduino Nano, jos et halua lähettää tietoja Internetin kautta)

  Olen käyttänyt tätä mallia projektissa

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 PIR -elementti D203S tai vastaava (se on sama anturi, jota käytetään SR501- tai SR505 -moduuleissa)
• 1 DHT11 Lämpötila -anturi

• 1 Maaperän kosteusanturi

  Käytä mieluummin kapasitiivista maaperäanturia resistiivisen sijasta, tämä video selittää hyvin miksi

• 1 LED -matriisi 8x8, integroitu MAX7219

  Käytin tätä mallia, mutta se voisi olla mikä tahansa samanlainen

• 1 Vastus 4,7 kΩ 1/4w
• 1 Vastus 47 kΩ 1/4w
• 1 vastus 10 kΩ 1/4w

Muut

• 3D tulostin
• Juotin
• Leikkauspihdit
• Johdot piiriliitäntää varten
• USB -kaapeli virtalähteelle

Vaihe 1: Piiri

Piiri näkyy yllä olevassa kuvassa käyttämällä leipälautaa, mutta koteloon sijoittamiseksi liitännät on juotettava suoraan, jotta ne vievät vähemmän tilaa. Kysymys käytetystä tilasta oli tärkeä osa projektia, yritin pienentää mahdollisimman paljon Pixien miehittämää aluetta. Vaikka tapauksesta on tullut pieni, sitä on edelleen mahdollista pienentää edelleen, erityisesti kehittämällä tähän tarkoitukseen yksinomainen PCB.

Läsnäolotunnistus tehtiin käyttämällä vain yhtä PIR -elementtiä täydellisen moduulin, kuten SR501 tai SR505, sijaan, koska integroitua ajastinta ja laajaa toiminta -aluetta, joka ylitti viisi metriä, ei tarvittu. Pelkkää PIR -elementtiä käytettäessä herkkyys laski ja läsnäolotunnistus tehdään ohjelmiston avulla. Tarkemmat yhteydet näet täältä.

Toinen toistuva ongelma sähköisissä projekteissa on akku, tässä projektissa oli joitain mahdollisuuksia, kuten 9 voltin tai ladattava akku. Vaikka se oli käytännöllisempää, koteloon tarvittiin lisätilaa ja päädyin jättämään MCU: n USB -ulostulon näkyviin, jotta käyttäjä päättää, miten virtalähde tulee olemaan, ja helpottaa luonnoksen lataamista.

Vaihe 2: 3D -suunnittelu ja tulostus

Piirin ohella kehitettiin Pixie -komponenttien kotelo, joka painettiin Ender 3 Prolle PLA: ta käyttäen. STL -tiedostot sisällytettiin tähän.

Jotkut käsitteet olivat läsnä tämän tapauksen suunnittelussa:

• Koska ruukku on tavallisesti pöydällä, näyttö on sijoitettu hieman kallistettuna, jotta katselualue ei menety
• Suunniteltu välttämään tulostustukien käyttöä
• Kannustaa osien vaihtamiseen muihin väreihin, jotta tuotteesta tulee yksilöllisempi, vaihdettavampi ja sopivampi
• Lämpötila -anturi, jossa on aukko ulkoiselle ympäristölle, jotta lukema olisi oikein
• Ottaen huomioon ruukkujen eri koot Pixien asennus laitokseen voidaan tehdä kahdella tavalla
  • Maahan kiinnitetyn sauvan läpi; tai
  • Käyttämällä hihnaa, joka kiertyy ruukun ympärille

Parannettavaa

Vaikka toiminnallisia, suunnittelussa on joitain kohtia, joita on muutettava, kuten määritettyjen seinien koko, jotta vältetään materiaalin menetys ja nopeutetaan tulostusta prototyyppien valmistuksen aikana 1 mm.

Varusteita on parannettava soveltamalla suunnittelumalleja 3D -tulostuksessa, luultavasti on tarpeen säätää tikun ja jalustan kokoa, jotta palaset napsautetaan oikein.

Vaihe 3: Koodi

Ohjelmoijana voin sanoa, että se oli hauskin osa työskentelyä, koodin rakenteen ja järjestelyn miettiminen, kesti muutaman tunnin suunnittelua ja tulos oli varsin tyydyttävä. Se tosiasia, että useimmat anturit käyttävät analogista tuloa, loivat koodin erillisen käsittelyn saadakseen tarkemman lukeman yrittäen jättää huomiotta vääriä positiivisia mahdollisuuksien mukaan. Yllä oleva kaavio on luotu koodin päälohkoista ja se havainnollistaa ydintoimintoja. Lisätietoja varten suosittelen vilkaisemaan koodia osoitteessa

Voit muuttaa Pixieä haluamallasi tavalla useissa kohdissa. Niistä voin korostaa:

• Anturin lukutaajuus
• Lausekkeiden aikakatkaisu
• Maksimi- ja minilämpötila, valaistus ja maarajat sekä antureiden kynnys
• Näytä kunkin lausekkeen valon voimakkuus
• Aika jokaisen lausekkeen kehysten välillä
• Animaatiot on erotettu koodista, joten voit muokata niitä halutessasi

Liipaisimet

Oli tarpeen ottaa käyttöön tapa havaita, milloin toiminto tapahtui reaaliajassa viimeisten lukemien perusteella. Tämä oli tarpeen kolmessa tunnetussa tapauksessa, kastelu, läsnäolo ja kosketus, nämä tapahtumat olisi käynnistettävä heti, kun havaitaan huomattava vaihtelu anturista ja tätä varten käytettiin eri toteutusta. Esimerkki tästä on läsnäolotunnistin, koska analogisessa tulossa käytettiin vain PIR -elementtiä, luetut arvot vaihtelevat usein ja tarvittiin logiikka sen ilmoittamiseksi, onko läsnäolo vai ei, kun lämpötila -anturi puolestaan on erittäin pieni vaihtelu ja vain sen arvojen normaali lukeminen riittää Pixien käyttäytymisen säätämiseen.

Vaihe 4: Projektin seuraavat vaiheet

• Ryhdy IoT -laitteeksi ja aloita tietojen lähettäminen alustalle MQTT: n kautta
• Sovellus parametrien ja ehkä lausekkeiden mukauttamiseen
• Tee kosketus toimivaksi koskettamalla kasvia. Löysin loistavan esimerkin Touche-kaltaisesta Instructables-projektista
• Mukana akku
• Suunnittele piirilevy
• Tulosta koko maljakko paitsi Pixien kotelo
• Sisällytä pietso projektiin soittamaan ääniä ilmaisujen mukaan
• Laajenna Pixien muistia historiallisilla tiedoilla (liian pitkä ilman läsnäolon havaitsemista voi tuottaa surullisen ilmeen)
• UV -anturi havaitsee auringonvalon tarkemmin