Aurinkopainopohjainen laitoksenhallinta ESP32: 7 askelta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Kasvien kasvattaminen on hauskaa, ja niiden kastelu ja hoito ei todellakaan ole vaivaa. Mikro -ohjainsovellukset terveyden seurantaan ovat kaikkialla Internetissä, ja niiden suunnittelun inspiraatio tulee laitoksen staattisesta luonteesta ja siitä, että on helppo seurata jotain, joka ei juokse ympäri ja hikoilee. Olen suhteellisen uusi kasvien kasvussa, ja Internetissä olevat oppaat näyttivät olevan kirjoitettu hyvää tarkoittavilla mutta ei insinöörityypeillä. Ystäväni, jolta kysyin "kuinka paljon minä kastan niitä …", vastasi, että ainoa tapa on kasata kasvi ja jos se tuntuu kevyeltä, kastele sitä. Hän on erittäin hyvä "kasvamaan". Sormen tarttuminen maaperään ei auta paljon. Suurin osa ohjeista käyttää halpaa maaperän kosteusanturia, joka on altis monille vikoille-räikeimpiä ovat epätarkkuus ja korroosio.

Kirjallisuutta tarkasteltaessa paljastuu, että lika voi olla jopa 40% vettä ja sen mittaaminen vaatii melko kalliita välineitä. Halvemmat koettimet perustuvat veden johtavuuteen, joka vaihtelee liuenneiden suolojen ja muiden tekijöiden mukaan. Yllä on kaavio, jonka tein lika -astiasta, joka punnittiin yli 2 viikon ajan ja jota seurasi uunin lämmitys 300 asteeseen kaiken kiinnittymättömän veden poistamiseksi. Neljäkymmentä prosenttia maaperästä on vettä, ja yli kymmenen kuuman suoran auringon päivän aikana se menetti 75% tästä vedestä suhteellisen lineaarisesti. Mikä on siis oikea kosteustaso? Riippuu monista tekijöistä, mutta tätä konetta rakennettaessa hyvä vihje on kastaa kasvi huolellisesti mielestäsi oikeaan tasoon ja asettaa se koneelle, joka mittaa sen painon huolellisesti ja lisää sitten asetetussa rajoissa vettä tarvittaessa. Suunnittelua voidaan muuttaa roikkuville kasveille ja painevesijärjestelmille.

Koneen oli käytettävä aurinkoenergiaa, oltava itsenäinen omalla vesihuollollaan, seurattava vesihuoltoaan verkkoilmoituksilla, nukuttava, kun sitä ei käytetä, minimoidaksesi tehon ja muistaa peruspaino sekä kuinka monta kastelua ja muuta tietoa unen välillä sykliä. Uusi ESP32 vaikutti hyvältä ehdokkaalta aivoille.

Vaihe 1: Kerää tarvikkeesi

Kone on valmistettu kahdesta BigBox -myymälän 12 tuuman keraamisesta laatasta alumiinikanavakehyksessä, jossa on vesisäiliö. Elektroniikka on kiinnitetty muoviseen sähkölaatikkoon takana. Vesisäiliössä on poistoletku suljetusta pumpusta ja anturiyksikkö liimattu säiliön pohjaan, joka syöttää laitosta. Kuormakennon ulokkeet yksikön yläosassa olevasta poikkipalkista.

1. Arrow Home Products 00743 2 Gallon Slimline juomasäiliö kirkkaana

2. uxcell 5kpl 5.5V 60mA Poly Mini aurinkokennomoduuli DIY

3. Gikfun -metallipallon kallistuksen ravistusasennon kytkimet Arduinolle

4. Uxcell a14071900ux0057 10 kg alumiiniseoksen elektroninen vaakakuormakenno

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board

6. HX711 -painon punnituskuormamuunnosmoduulin anturien mainosmoduuli Arduinolle

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. TP4056 -litium -kennolaturi, jossa on akkusuoja

9. ECEEN USB-pumppu mini-upotettava vesipumppu akvaarion vesiviljelylle Virtalähteenä USB DC 3.5-9V

10. 18650 Lipo -akku paristopidikkeellä

Vaihe 2: Rakenna laatikko

Laatikon runko on valmistettu BigBox 1 tuuman alumiinikulmasta. Saat yleisen idean kuvista, eikä sen kokoaminen ole liian vaikeaa. Kehykset perustuvat neliöjalkalevyihin, jotka muodostavat yksikön etu- ja takapuolen. Laatat kiinnitetään alumiinirungon pintoihin silikoniliimalla. Keskiosan mitat riippuvat vesisäiliön koosta. Säiliön aukko on suunniteltu siten, että voit helposti vetää sen ulos laitteesta ja täyttää sen ylhäältä. Säiliön kiinnittävien johtojen ja putkien on oltava riittävän pitkiä ja käpristymässä takana.

Aurinkopaneelin sijoitus riippuu suunnittelusta. Aioin käyttää useita pyöreitä paneeleja antamaan sille 'noppaa', mutta asettuin neliöihin, koska ne antoivat parhaan jännitteen ja virran yhdistelmän. En aio mennä yksityiskohtiin useiden aurinkopaneelien kytkemisestä, mutta tarvitset vähintään 5,5 volttia, jotta laturipiiri toimisi. Nämä paneelit kiinnitettiin kaikki rinnakkain tehon lisäämiseksi. Keraamisten laattojen reiät on porattu huolellisesti timanttikärjellä-varmista, että käytät vettä jäähdytysnesteenä, tai muuten pilaat terän. Näiden reikien pitäisi kestää vain pari minuuttia. Käytä vapaita määriä piiliimaa pitämään paneelit ja johdot sisäpuolella.

Punnituskenno on erittäin kohtuullinen ja se on mitoitettu eri painoilla. Käytin 10 kg: n lajiketta, mutta jos aiot raskaan istutuksen, suunnittele sen mukaisesti. Kuten muutkin ohjekirjat: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ nämä punnituskennot on ulotettava tukipuoleltaan 4 mm: n ja 5 mm: n teipatulla ruuvinreiällä. Tässä tapauksessa alumiininen ristikappale kahden keraamisen laatatukin välissä pitää punnituskennon toista päätä. Toinen tukee tasaista alumiinista valmistettua silikonialustaa, joka on liimattu kasvien tyhjennyskuppiin. Ole erittäin varovainen näiden kavereiden johtojen kanssa-ne ovat erittäin hauraita ja melkein mahdotonta korjata, jos ne katkaistaan lähellä alkuperäään. Goop, jossa on paljon kuumaa liimaa tai piitä niiden eheyden säilyttämiseksi.

Vaihe 3: Rakenna pumppu/tyhjä kytkimen pidike

Pumppu saa virtaa Lipo -akun releeltä ja toimii hyvin rajoitetulla jännitteellä, mutta et voi ylittää noin 2 jalan korkeutta, ellet käytä tehonlisäintä jännitteen nostamiseen. Pumppu on itse asiassa mestari, ei tarvitse esitäyttöä, vedenpitävä ja siinä on USB -liitin toisessa päässä. Ei kuitenkaan toimi hyvin kuivumisen kanssa. Säiliö täynnä/tyhjä -kytkin on yksinkertaisesti kallistuskytkin, jonka pyyhin silikoniin vedenpitäväksi ja kiinnitin sitten pumpun alumiinitankoon ja kelluvaan kumiseen. Kumiankka on kiinnitettävä suoraan alumiinitankoon kiinnityksen poistamiseksi kallistuskytkimen johdoista. Kun säiliössä on vettä, ankka kelluu ja kallistaa kytkintä-oikosulku maahan ja sallii komennot releen ja pumpun kytkemiseksi päälle. Se lähettää myös nämä tiedot verkkoon ja lähettää sinulle twiitin, jos tarvitset vettä. Pumppu on liimattu silikoniin tähän tukirakenteeseen ja liimattu vesisäiliön pohjaan.

Vaihe 4: Elektroniikan rakentaminen

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board on suhteellisen uusi mikrokontrolleri ja toimii erittäin hyvin tässä älykkäässä kasvien apulaisessa. Tämän levyn etuna vanhempiin 8266 -laitteisiin verrattuna on sen parempi nukkumismahdollisuus (oletettavasti vuosia tunnin sijaan) … sen kyky muistaa oppimansa päiväunien välillä (vanha 8266 nollaus nollasta…) ja pienempi virrankulutus nukkumisen aikana ja lisää nastoja. Hieno Youtuber Andreas Spiess kertoo koodin muutokset saadakseen ESP32: n tekemään oikean punnitustyön, ja sinun pitäisi katsoa hänen videonsa, jos haluat tietää enemmän yksityiskohtien toiminnasta. Arduino IDE: n lepotilan esimerkkiä käytettiin ja muutettiin myös tähän ohjelmistoon.

Fritzing -kaavio näyttää huolellisesti kaikki johdotusliitännät. Komponentit koottiin ja levitettiin yhteen. Lipo -akku on tavallinen halpa 18650 omalla kelkallaan. Laturikortti on TP4056, jonka Andreas sanoo olevan erittäin tehokas tässä aurinkolatausroolissa. On/Off-painike, jossa on sisäänrakennettu LED, lähettää virtaa koko järjestelmään sekä yhteisen releliitännän, joka käyttää pumppua. Relelevy on mukava Adafruit -lukitusreleen höyhenlevy, joka toimii 3 V.

Kaikki komponentit on pinottu muoviseen ulkokäyttöön tarkoitettuun sähkölaatikkoon, joka on auki alaosassa, jotta ilma pääsee virtaamaan, mutta sade estetään. Aseta ESP32 päälle, jotta ohjelmointi ja sarjavalvonta voidaan tehdä kannen ollessa pois päältä.

Vaihe 5: Ohjelmisto

"lastaus =" laiska"

Laite on helppokäyttöinen. Kun virta kytketään, virtakytkimen LED vilkkuu, kunnes lavalle asetetaan ruukkukasvi, joka on kasteltu haluamallesi tasolle. Painon vakauttamisen jälkeen tietokone muistaa tämän alkupainon ja joka tunti tai asetettu aikaväli vertaa kasvien uutta painoa ja joko korjaa sen lisäämällä pumpattua vettä tai ilmoittaa uuden painon ja kaikki muut tiedot Thingspeakille ja menee sitten nukkumaan. Yllä olevat kaaviot heijastavat tuotantoa kolmen päivän aikana tomaattikasvilla, joka on noin 2 metriä pitkä ja kasvaa auringossa. Kasvin kasvu ajan mittaan vaikuttaa luonnollisesti ruukun painoon, ja se on kompensoitava tekemällä alustus uudelleen kasvin täyteaineiston määräämän ajan kuluttua. Lisäohjelmistosovellukset mahdollistaisivat automaattisen kasvien enimmäis- ja vähimmäistoleranssin ja -vaatimusten analysoinnin tulvimalla potin, kunnes paino ei enää muutu, ja mittaamaan sitten veden painonlaskun kaltevuus ajan mittaan. Tämä riippuu maaperän tyypistä, säästä ja kasvien ja juurien rakenteesta. Tällöin voitaisiin mukauttaa muita kastelualgoritmeja, jotka perustuvat Thingspeakin tietojen arviointeihin. Painon haitat johtavan anturilaitoksen ylläpidon sijasta ovat rajoitetun kastelualueen punnitsemisen tarve, mutta tämän kaltaiset älykkäät istutuskoneet ovat halpoja, helposti verkottuneita ja hallittavia ja oudolla OCD -tavalla hauska seurata Internetissä.

Vaihe 7: Tee uudelleen

Joo, hyvin suunniteltu kone toimi hyvin noin viikon ajan ja sitten ESP32: lla olisi taipumus mennä outoon silmukkaan eikä käynnisty oikein ja tyhjentää akun yön yli. Mikään ohjelmiston vaihtaminen ei voi vaikuttaa tähän, joten luovuin ja lisäsin Adafruit TPL5111: n ESP: n energiakierron hallintaan, mutta koska en voinut enää käyttää muistia kuten aiemmin kirjoitin käyttämään EEPROMia ja muutin Thingspeakista Blynkiksi löytää enemmän hauskaa puhelimestasi ja todella hyvästä järjestelmästä. Laitteiston muutos on vain TPL 5111: n kytkeminen virtalähteeseen ja maadoitukseen, valmis nasta ESP: hen ja Enable out EN -nastaan. Varmista, että asetat taululla olevan EN-out- ja EN-välikytkimen, jotta voit vaihtaa ohjelmia ja ladata. Asetin unisyklin kahden tunnin välein. Tyhjentääksesi EEPROMin ja nollataksesi laitteen uudelle laitokselle tai saadaksesi lisäpainon, asensin Blynkiin kytkimen muistin tyhjentämiseksi ja painoprosessin käynnistämiseksi uudelleen. Uuden ohjelmiston ohjelma on edellä ja Blynk -ohjelman asennus on ilmeistä. Tämä kone toimii todella hyvin ja tuottaa hienoja tuotteita. Olen todella vaikuttunut siitä, kuinka hauskaa asia osoittautui --- aurinkokennot toimivat helposti, eikä virta koskaan lopu.