Edistynyt IoT -kastelujärjestelmä: 17 vaihetta

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:42

-kirjoittanut Maninder Bir Singh Gulshan, Bhawna Singh, Prerna Gupta

Vaihe 1:

Kasvien kasteluun liittyvässä päivittäisessä toiminnassa kasvit ovat tärkein kulttuurikäytäntö ja työvoimavaltaisin tehtävä. Oli sää mikä tahansa, joko liian kuuma ja kylmä tai liian kuiva ja märkä, on erittäin tärkeää valvoa kasveihin saapuvan veden määrää. Joten on tehokasta käyttää ajatusta automaattisesta kasvien kastelujärjestelmästä, joka kastelee kasveja tarvittaessa. Tämän hankkeen tärkeä näkökohta on: "milloin ja kuinka paljon vettä". Tätä menetelmää käytetään seuraamaan maaperän kosteustasoa jatkuvasti ja päättämään, tarvitaanko kastelua vai ei ja kuinka paljon vettä tarvitaan kasvien maaperään. Perusmuodossaan järjestelmä on ohjelmoitu siten, että maaperän kosteusanturi, joka havaitsee laitoksen kosteustason tiettynä ajankohtana, jos anturin kosteustaso on pienempi kuin määritetty kynnysarvo, joka on ennalta määritetty laitokselle syötetään haluttu määrä vettä, kunnes sen kosteustaso saavuttaa ennalta määritetyn kynnysarvon. Järjestelmässä on kosteus- ja lämpötila -anturi, joka seuraa järjestelmän nykyistä ilmapiiriä ja vaikuttaa kasteluun. Magneettiventtiili ohjaa veden virtausta järjestelmässä, kun Arduino lukee arvon kosteusanturista, se laukaisee magneettiventtiilin halutun tilan mukaan.. Lisäksi järjestelmä raportoi sen hetkisistä tiloistaan ja lähettää muistutusviestin kasteista ja saa tekstiviestin vastaanottajalta. Kaikki tämä ilmoitus voidaan tehdä käyttämällä SIM 800L -laitetta.

Vaihe 2: Kehyskaavio

Tämä järjestelmä vaatii Arduino UNO: n, joka toimii koko järjestelmän ohjaimena ja palvelimena. Tässä kasvien kastelujärjestelmässä maaperän kosteusanturi tarkistaa maaperän kosteustason ja jos kosteustaso on alhainen, Arduino kytkee vesipumpun päälle toimittamaan vettä laitokselle. Vesipumppu sammuu automaattisesti, kun järjestelmä löytää riittävästi kosteutta maaperästä. Aina kun järjestelmä kytkee pumpun päälle tai pois, GSM -moduulin kautta lähetetään käyttäjälle viesti, joka päivittää vesipumpun tilan ja maaperän kosteuden. Tämä järjestelmä on erittäin hyödyllinen maatiloilla, puutarhoissa, kodeissa jne. Tämä järjestelmä on täysin automatisoitu eikä ihmisen väliintuloa tarvita.

Vaihe 3: Käytetty laitteisto: Arduino UNO

Arduino UNO on avoimen lähdekoodin mikrokortti, joka perustuu Microchip ATmega328P -mikro-ohjaimeen ja jonka on kehittänyt Arduino.cc. Kortti on varustettu digitaalisilla ja analogisilla tulo-/lähtö (I/O) nastoilla, jotka voidaan liittää erilaisiin laajennuskortteihin (suojat) ja muihin piireihin. Kortissa on 14 digitaalista nastaa, 6 analogista nastaa ja ohjelmoitava Arduino IDE: llä (integroitu kehitysympäristö) tyypin B USB -kaapelin kautta. Sitä voidaan käyttää USB-kaapelilla tai ulkoisella 9 voltin akulla, vaikka se hyväksyy 7-20 voltin jännitteet.

Vaihe 4: SIM 800L

SIM800L on pienikokoinen matkapuhelinmoduuli, joka mahdollistaa GPRS -lähetyksen, tekstiviestien lähettämisen ja vastaanottamisen sekä äänipuhelujen soittamisen ja vastaanottamisen. Alhaiset kustannukset ja pieni jalanjälki sekä nelikaistainen taajuustuki tekevät tästä moduulista täydellisen ratkaisun kaikkiin projekteihin, jotka vaativat pitkän kantaman yhteyksiä.

Vaihe 5: Maaperän kosteusanturi

Maaperän kosteusanturit mittaavat tilavuuden vesipitoisuutta maaperässä. Koska vapaan maaperän suoran gravimetrinen mittaus edellyttää näytteen poistamista, kuivaamista ja painottamista, maaperän kosteusanturit mittaavat tilavuuden vesipitoisuuden epäsuorasti käyttämällä jotain muuta maaperän ominaisuutta, kuten sähkövastusta, dielektrisyysvakiota tai vuorovaikutusta neutronien kanssa, kosteuspitoisuuden välittäjänä.

Vaihe 6: Lämpötila- ja kosteusanturi

DHT11 on perus, erittäin edullinen digitaalinen lämpötila- ja kosteusanturi. Se käyttää kapasitiivista kosteusanturia ja termistoria ympäröivän ilman mittaamiseen ja sylkee digitaalisen signaalin datanastalle (ei tarvita analogisia tulonappeja). Se on melko yksinkertainen käyttää, mutta vaatii huolellisen ajoituksen tietojen keräämiseen.

Vaihe 7: Vesivirtausanturi

Vesivirtausanturi koostuu muoviventtiilirungosta, vesiroottorista ja hallivaikutteisesta anturista. Kun vesi virtaa roottorin läpi, roottori pyörii. Sen nopeus muuttuu eri virtausnopeuden mukaan. Hall-efekti-anturi lähettää vastaavan pulssisignaalin. Tämä sopii havaitsemaan virtauksen vesiannostelijasta.

Vaihe 8: Rele

Rele on sähkökäyttöinen kytkin. Monet releet käyttävät sähkömagneettia kytkimen mekaaniseen käyttöön, mutta käytetään myös muita toimintaperiaatteita, kuten puolijohdereleitä. Releitä käytetään silloin, kun on tarpeen ohjata piiriä erillisellä pienitehoisella signaalilla tai kun useita piirejä on ohjattava yhdellä signaalilla.

Vaihe 9: Nestekidenäyttö (nestekidenäyttö)

Nestekidenäyttö tarkoittaa nestekidenäyttöä ja sen avulla voit ohjata Hitachi HD44780 -ohjaimen kanssa yhteensopivia LCD -näyttöjä. Niitä on monia siellä, ja voit yleensä kertoa heille 16-nastaisen käyttöliittymän avulla.

Vaihe 10: Vesipumppu

Pumppu on laite, joka liikuttaa nesteitä (nesteitä tai kaasuja) tai joskus lietettä mekaanisesti. Pumput voidaan luokitella kolmeen suureen ryhmään nesteen siirtomenetelmän mukaan: suora nosto-, siirtymä- ja painovoimapumput.

Pumput toimivat jollakin mekanismilla (tyypillisesti edestakaisin tai pyörivällä) ja kuluttavat energiaa nesteen liikuttamiseen. Pumppuja käytetään monien energialähteiden kautta, mukaan lukien käsikäyttö, sähkö, moottorit tai tuulivoima.

Vaihe 11: Edut

1. Kyky säästää vettä ja vedenjakelun tehokkuus.

2. Ajoitus ja yhteydet.

(Heidän aikataulunsa voidaan päivittää mistä tahansa Internet -yhteydellä.)

3. Sähkön säästäminen.

(Aurinkopaneelia käytetään myös sähkön tuottamiseen maatiloilla.)

4. Viljelijä voi tietää kenttäluonnosta milloin ja missä tahansa.

Vaihe 12: Sovellukset

1. Sitä voidaan käyttää maatalousalueilla, nurmikoilla ja tippakastelujärjestelmänä.

2. Sitä voidaan käyttää viljelyprosessiin.

3. Sitä voidaan käyttää veden tarjoamiseen taimitarhan istutusalueella.

4. Sitä voidaan käyttää monenlaisille viljelykasveille, koska voidaan räätälöidä eri viljelykasveille tarvittava viite.

5. Sitä voidaan käyttää lammen vedenhallintaan ja veden siirtoon.

Olimme käyttäneet IoT -laitetta eli NodeMCU: ta piirikaaviossa ja näyttäneet myös piirilevyn (PCB), voit käyttää myös Arduino UNO: ta.

Vaihe 13: Piirikaavio

Vaihe 14: PCB -suunnittelu edistyneeseen IoT -kastelujärjestelmään

Vaihe 15: Piirilevyjen tilaaminen

Nyt meillä on piirilevyn suunnittelu ja on aika tilata piirilevyt. Tätä varten sinun täytyy vain mennä JLCPCB.com -sivustoon ja napsauttaa "QUOTE NOW" -painiketta.

JLCPCB on myös tämän hankkeen sponsori. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) on Kiinan suurin PCB-prototyyppiyritys ja korkean teknologian valmistaja, joka on erikoistunut nopeaan PCB-prototyyppiin ja pieneräiseen PCB-tuotantoon. Voit tilata vähintään 5 piirilevyä vain 2 dollarilla.

Vaihe 16:

Jos haluat saada piirilevyn valmiiksi, lataa viimeisessä vaiheessa lataamasi gerber -tiedosto. Lataa.zip -tiedosto tai voit myös vetää ja pudottaa gerber -tiedostoja.

Kun olet ladannut zip -tiedoston, alareunassa näkyy onnistumisviesti, jos tiedosto on ladattu onnistuneesti.

Vaihe 17:

Voit tarkistaa piirilevyn Gerber -katseluohjelmassa varmistaaksesi, että kaikki on kunnossa. Voit tarkastella sekä piirilevyn ylä- että alaosaa.

Kun olemme varmistaneet, että piirilevymme näyttää hyvältä, voimme nyt tehdä tilauksen kohtuulliseen hintaan. Voit tilata 5 PCB: tä vain 2 dollarilla, mutta jos se on ensimmäinen tilauksesi, voit saada 10 PCB: tä 2 dollarilla. Tee tilaus napsauttamalla "TALLENNA OSTOSKORIIN" -painiketta.

Piirilevyjen valmistus kesti 2 päivää ja ne saapuivat viikossa DHL -toimitusvaihtoehdon avulla. Piirilevyt olivat hyvin pakattuja ja laatu oli todella hyvä.