Բույսերի ավտոմատ կաթսա - Փոքրիկ այգի. 13 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Ես ուսանող եմ մուլտիմեդիա և հաղորդակցական տեխնոլոգիաներից Howest Kortrijk- ում: Մեր վերջին առաջադրանքի համար մենք պետք է մշակեինք մեր ընտրությամբ IoT նախագիծ:

Գաղափարներ փնտրելով ՝ ես որոշեցի օգտակար բան պատրաստել մայրիկիս համար, ով սիրում է աճող բույսեր և սկսեց աշխատել բույսերի ավտոմատացված կաթսայի վրա:

Այս ավտոմատացված բույսերի կաթսայի ՝ Little Garden- ի հիմնական խնդիրներն են.

• Չափել ՝

  • Ջերմաստիճանը
  • Լույսի ինտենսիվություն
  • Խոնավություն
  • Հողի խոնավություն

Պահպանեք չափումները տվյալների բազայում

Բարելավել պայմանները բույսի աճի համար, եթե որոշակի արժեքը չափազանց ցածր է

Թող սարքը վերահսկվի և կառավարվի վեբ կայքի միջոցով

Ամեն քայլ չէ, որ պետք է հետևել նշագծին: Այն, ինչ տեղի է ունենում, կարող է լինել ձեր անձնական նախասիրությունը կամ բարելավվել: Այս կառուցվածքը կատարվել է այնպես, որ հետագայում մասերը վերականգնվեն, ուստի գուցե ցանկանաք այլ կերպ մոտենալ ձեր կրկնությանը ՝ այն ավելի մշտական դարձնելու համար:

Քայլ 1: Պաշարներ

Այս նախագծի համար շատ պաշարներ ձեռք բերելը շատ դժվար չէ, չնայած իմ դեպքում ես աշխատել եմ շատ վերամշակված նյութերի հետ: Նաև պետք է համոզվեի, որ հետո կարող եմ վերականգնել որոշ նյութեր:

Հիմնական բաղադրիչներ.

• Raspberry Pi 4 մոդել B
• Raspberry Pi էլեկտրամատակարարում
• Ազնվամորի Pi T-cobbler
• 16 ԳԲ միկրո SD քարտ
• Breadboard- ի էլեկտրամատակարարում `3.3V և 5V- ով
• Breadboard
• 12 Վ էլեկտրամատակարարում

Սենսորներ.

• DHT11: Խոնավության և ջերմաստիճանի տվիչ
• BH1750: Լույսի ինտենսիվության տվիչ
• Հողի խոնավության ցուցիչ
• MCP3008

Գործող բաղադրիչներ.

• 220 Վ ջրի պոմպ
• 12V LED ժապավեն
• Ռելե մոդուլ Velleman
• ՀՈ TՇԱ 50ՈԹՅՈՆ 50. NPN տրանզիստոր
• 16X2 LCD- մոդուլային էկրան
• PCF8574a

Ռեզիստորներ.

• 3 x 330 Օմ ռեզիստորներ
• 1 x 5k Օմ դիմադրություն
• 2 x 10k Ohm ռեզիստորներ
• 1 x 1k Օմ դիմադրություն
• 1 x 10k Potentio ռեզիստոր

Նյութեր.

• Հավաքովի ջերմոցային/բուսական զամբյուղ
• Միացման տուփ
• Պլաստիկ ջրի շիշ
• Պտտվողներ
• Jumper լարեր + սովորական մետաղալար
• Պտուտակներ
• Tinոդման անագ + ջերմային նեղացման խողովակ
• Երկկողմանի բադի ժապավեն
• Ներկել

Գործիքներ.

• Սոսինձ ատրճանակ
• Գայլիկոն
• Սղոցաձող
• Sոդման երկաթ
• Տուփ կտրող սարք
• Ներկի խոզանակ

Այս նախագծի կոկիկն այն է, որ այն կարելի է ընդլայնել կամ պարզեցնել ՝ բաղադրիչներ ավելացնելով/հեռացնելով և ծածկագիրը փոքր -ինչ շտկելով: Օրինակ, 220 Վ պոմպը 12 Վ պոմպով փոխարինելով, կարող եք սարքից հանել հոսանքի ադապտեր:

Քայլ 2: Fritzing Schematic

Սարքի տախտակն ու էլեկտրական սխեմաները ներկայացված են վերևում: Այստեղ դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես են բոլոր բաղադրիչները միացված միասին:

Բաղադրիչների աշխատանքի ընդհանուր բացատրությունը.

• DHT11- ը չափում է օդի խոնավությունը % -ով և ջերմաստիճանը ° C- ով: Նրա հետ հաղորդակցությունը կարգավորվում է I2C bu- ով:
• BH1750- ը չափում է լույսի ինտենսիվությունը լյուքսում: Հաղորդակցությունը կարգավորվում է I2C ավտոբուսով
• Հողի խոնավության տվիչը ստեղծում է թվային ազդանշան, որը MCP3008- ի կողմից վերածվում է Raspberry Pi- ի համար ընթեռնելի թվային ազդանշանի
• 16x2 LCD մոդուլը ցուցադրում է IP հասցեները Pi- ից մեկը մյուսի հետևից: Այն միացված է PCF8574a- ին, որը ազդանշան է ստանում Raspberry Pi- ից, որը այն կվերածի մի շարք ազդանշանների `դիսփլեյի էկրանների համար: LCD- ից E և RS կապումներն ուղղակիորեն միացված են Pi- ին: Ուժեղ դիմադրիչը որոշում է էկրանի պայծառությունը:
• Pumpրային պոմպը միացված է ռելեին, որը գտնվում է դրա միջև և ունի 220 Վ լարման/վարդակից: Raspberry Pi- ն կարող է ազդանշան փոխանցել ռելեին `էլեկտրական միացումը փակելու և պոմպը միացնելու համար:
• LED ժապավենը միացված է 12 Վ լարման աղբյուրին և TIP 50 (NPN տրանզիստոր), որոնք միացնում են էլեկտրական հոսանքը: 1k Ohm ռեզիստորն օգտագործվում է Raspberry Pi- ից վերցված հզորությունը սահմանափակելու համար, հակառակ դեպքում այն կփրթվի լրացուցիչ փխրուն:

Քայլ 3. Պատրաստեք ազնվամորի Pi- ն

Եթե դեռ չունեք մեկը, ապա ձեզ հարկավոր է տեղադրել Raspberry Pi OS- ի պատկերներից մեկը SD քարտի վրա: Ես խորհուրդ չեմ տալիս օգտագործել Lite- ը, քանի որ դա ինձ մոտ առաջացրեց խնդիրներ: Դրանից հետո դուք պետք է համոզվեք, որ ձեր Pi- ն արդիական է ՝ օգտագործելով հետևյալ հրամանները, երբ Pi- ն միացված է ինտերնետին.

1. sudo apt-get թարմացում
2. sudo apt-get բարելավում

Դրանից հետո դուք կարող եք միացնել կամ տեղադրել նախագծի աշխատանքի փաթեթները `raspi-config- ի կամ հրամանների միջոցով:

• SPI
• I2C
• MySQL: հաջորդ քայլը
• SocketIO: pip install flask-socketio

Կարգավորումից հետո կարող եք ավելացնել անհրաժեշտ ֆայլերը, որոնք գրված են html, CSS, Javascript և Python լեզուներով: Իմ ամբողջ ծածկագիրը կարելի է գտնել իմ github պահոցում:

Քայլ 4: Տվյալների բազայի մոդել - MySQL

Վերևում կարող եք տեսնել ERD դիագրամը, որը տեղակայված է MariaDB- ի միջոցով: Ես խորհուրդ եմ տալիս հետևել այս MariaDB տեղադրման ուղեցույցին ՝ ոչ միայն MariaDB- ի տեղադրման համար, այլև համոզվելու, որ ձեր Pi- ն պաշտպանված է:

Մարդկանց համար, ովքեր ցանկանում են հասկանալ, տվյալների բազան գործում է հետևյալ կերպ.

Չափումներն ու շարժիչային անջատիչները պահվում են որպես տողեր Metingen աղյուսակում:

• metingId = չափման/միացման տողի ID
• deviceId = աղյուսակում այս տողի համար պատասխանատու սարքի ID- ն

• waarde = տվիչի չափման կամ գործարկիչի անջատիչի արժեքը

  • սենսոր `չափման արժեքը համապատասխան միավորներում
  • գործարկիչներ ՝ 0 = անջատված և 1 = միացված
• commentaar = մեկնաբանություններ, որոնք օգտագործվում են լրացուցիչ տեղեկություններ ավելացնելու համար, օրինակ ՝ սխալներ
• datum = ամսաթիվը և ժամը, երբ տեղի է ունեցել չափումը/անջատումը

Սարքի կարգավորումները պահվում են Պարամետրերում:

• settingId = Այս տողի ID- ն և կարգավորման արժեքը
• deviceID = համապատասխան սարքի/սենսորի ID
• waarde = պարամետրերի արժեքը
• տեսակը = նստվածքի տեսակը, դա առավելագույնն է, թե նվազագույնը:

Վերջին, բայց ոչ պակաս կարևոր, Սարքերի աղյուսակը պարունակում է տեղեկատվություն տվիչների և գործարկիչների մասին:

• deviceId = սարքի ID- ն այս աղյուսակում
• naam = սարքի/բաղադրիչի անվանումը
• merk = ապրանքանիշ
• prijs = բաղադրիչի գինը
• beschrijving = բաղադրիչի ամփոփում
• eenheid = չափված արժեքների միավոր
• typeDevice = սահմանում է ՝ բաղադրիչը սենսոր է, թե ակտիվացնող

Քայլ 5: Frontend. Վեբ սերվերի տեղադրում

Pi- ն կպահանջի տեղադրել Apache վեբ սերվերը `այս սարքի վեբ սերվերը գործարկելու համար: Դա կարելի է անել հետևյալ հրամանով.

sudo apt-get տեղադրել apache2.

Երբ դա արվի, կարող եք նավարկել դեպի թղթապանակ ՝/var/www/html: Այստեղ դուք պետք է տեղադրեք առջևի ամբողջ ծածկագիրը: Այնուհետև կարող եք մուտք գործել կայք ՝ դիտելով IP հասցեն:

Քայլ 6: Հետնապահ

Հետագա ծրագիրը գործարկելու համար հարկավոր է գործարկել app.py ֆայլը ՝ ձեռքով կամ դրա համար ծառայություն ստեղծելով Pi- ով, որպեսզի այն ինքնաբերաբար սկսվի:

Ինչպես կարող եք նկատել, բավականին շատ ֆայլեր կան: Ես հնարավորինս առանձնացրել եմ ծածկագիրը, որպեսզի ունենամ կոդի հստակ ակնարկ և կազմակերպում:

Հակիրճ բացատրություն.

app.py: Հիմնական ֆայլ, որտեղ միացված են տվյալների բազան, ապարատային ծածկագիրը և հետևի ծածկագիրը:

config.py: Կազմաձևման ֆայլ databaseRepositories- ի համար:

Պահեստներ. Տվյալների շտեմարան մուտք գործելու համար

• Օգնական

  • devices_id: դասեր, որոնք կօգնեն բացահայտել տվյալների բազայում սարքի տվյալները
  • LCD: գործարկել PCF և LCD
  • Ակտիվատորներ. Ակտիվացուցիչներ վարելու դասեր
  • Սենսորներ. Սենսորների գործարկման դասեր

Քայլ 7: LED շերտի տեղադրում

Ես կտրեցի LED շերտի մի կտոր և սոսնձեցի այն ջերմոցի տուփի վերևին: Իմ օգտագործած ժապավենը կարող էր կտրվել բազմաթիվ դիրքերում և նորից միացվել, այնպես որ կարող եք տեղադրել բազմաթիվ շերտեր և դրանք նորից միացնել լարերի միջոցով ՝ թույլ տալով ավելի շատ տարածք լուսավորվել:

Քայլ 8: Խողովակների տեղադրում:

Խողովակները կարող են տեղադրվել մի շարք եղանակներով, բայց իմ դեպքում ես դրանք կցեցի ներքևի կողմին ՝ դրանք հնարավորինս հեռու պահելով մյուս էլեկտրոնիկայից և թույլ տալով, որ ջուրը պարզապես հոսի կեղտի մեջ:

Քայլ 9: LCD- ի տեղադրում

Ես սղոցով մի ամբողջություն կտրեցի միացման տուփի կափարիչի մեջ ՝ բացվածք ստեղծելով բավականաչափ մեծ, որպեսզի էկրանն անցնի, բայց բավական փոքր, որպեսզի PCB- ն մնա դրա հետևում: Այնուհետև այն թեքության միջոցով ամրացվել է կափարիչին:

LCD- ը ցուցադրում է Raspberry Pi- ի IP հասցեները ՝ հնարավորություն տալով իմանալ, թե ինչ հասցեով կարող եք օգտվել վեբ կայք այցելելու համար:

Քայլ 10. Սենսորների տեղադրում և LED շերտի միացում

Օգտագործելով ցրտահարության սխեմաները, ես միացրեցի լարերի միջև եղած կապերը և ռեզիստորները տեղադրեցի լարերի ներսում ՝ ջերմամեկուսիչ խողովակների միջոցով դրանք մեկուսացնելու համար:

Պտտվող պտուտակները ամրացնելու համար ջերմոցի կափարիչի և ներքևի մասերում անցքեր էին կտրված, որոնց միջոցով ես քաշեցի տվիչների և LED շերտի լարերը:

Ես լարերը խմբավորել եմ ըստ գործառույթի: Հաղորդալարերի և նեղացող խողովակների լարվածությունն ինքնին բարձրացրեց սենսորները: Ես միայն պետք է սոսինձ օգտագործեի լարերի վրա DHT11- ի համար, քանի որ դա ավելի երկարաձգվեց:

Քայլ 11: Pi- ի միացում

Ես միակցիչ տուփի կողքին անցքեր եմ կտրում, որպեսզի թույլ տամ, որ լարերը հետագայում անցնեն:

Դրանից հետո ես տեղադրեցի հացահատիկը (T-cobbler, PCF8574a, MCP3008, կարգավորելի դիմադրություն և TIP50), ռելե և Raspberry Pi միացման տուփի ներքևում, որը ծածկված էր երկկողմանի բադի ժապավենով: Էներգամատակարարումը չի տեղավորվում հացահատիկի վրա, այնպես որ ես ստիպված էի այն դնել կողքի վրա և օգտագործել թռիչքային լարեր `այն հացահատիկին միացնելու համար:

Ի վերջո, ես քաշեցի ադապտորը, սենսորը և գործարկիչի լարերը անցքերի միջով, որոնք լարերը միացրեցին տախտակին, Raspberry Pi- ին և այլ բաղադրիչներին: Պոմպի մետաղալարը կտրված էր, որպեսզի ես ծայրերը տեղադրեմ ռելեի ներսում, որպեսզի այն օգտագործվի որպես անջատիչ:

Քայլ 12: forրի համար տարա պատրաստելը

1 լ պլաստիկ ջրի շշից պատրաստեցի ջրի տարա ՝ տուփի կտրիչով կտրելով դրա վերևը և ներկելով այն ավելի լավ տեսքի համար: Pumpրի պոմպը դրվեց ներսում: Անոթների հաղորդակցության կանոնների պատճառով ջուրը կարող է ինքնուրույն հոսել խողովակների միջով, սակայն խողովակի վերև պահելը լուծում է խնդիրը:

Քայլ 13: Վերջնական արդյունք

Այն պահը, որին երկար սպասել էիք: Այժմ դուք կարող եք կեղտը և սերմերը տեղադրել ջերմոցի արկղի ներսում և թողնել, որ սարքը տիրի: Դուք կարող եք վերահսկել սարքի կարգավիճակը կայքից և սահմանել լուսավորության և հողի պայմանների օպտիմալ արժեքներ:

Խորհուրդ եմ տալիս սկզբում հողը ջրել ձեռքով, քանի որ որոշ կեղտներ սկզբում կարող են բավականին չորանալ: Թվում է, թե որոշ պոմպեր բավականին դանդաղ են ջրում, բայց դուք պետք է շատ զգույշ լինեք, քանի որ այն ավելի արագ կլցվի, քան սպասում էիք: 80% -ից բարձր հագեցվածությունը կարող է հողը շատ թաց դարձնել: Եվ համոզվեք, որ հողի խոնավության տվիչը բավականաչափ խորն է: