Raspberry Pi Powered IOT Garden: 18 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle projekti üks peamisi eesmärke oli säilitada aia heaolu, kasutades asjade Interneti (IoT) jõudu. Tänu praeguste tööriistade ja tarkvara mitmekülgsusele on meie istutusmasin integreeritud anduritega, mis jälgivad taimede reaalajas olekut. Ehitasime nutitelefonirakenduse, mis võimaldab andmetele juurde pääseda ja vajadusel vajalikke toiminguid teha.

Meie istutusmasina disain on skaleeritav, odav ja seda on lihtne ehitada, mistõttu on see ideaalne võimalus roheluse lisamiseks oma terrassile või tagaaeda. Nutikas aed on osutunud veetarbimisel tõhusamaks ning hõlbustab hooldamist ja jälgimist.

Jätkake, et õppida, kuidas luua oma andmebaasi ja rakendust, luues aia, mida saab ühe nupuvajutusega jälgida!

Samm: IOT -süsteemi ülevaade

Iot -süsteem toimib järgmiste protsesside kaudu. Raspberry Pi -d kasutatakse aia kohta kasuliku teabe, näiteks heleduse, niiskuse ja mulla niiskusesisalduse edastamiseks erinevatest anduritest pilveandmebaasi. Kui teave on pilves, saab sellele juurde pääseda kõikjal, kasutades meie loodud nutitelefonirakendust. See protsess on ka pöörduv, kasutaja saab saata juhised, näiteks veepumba oleku, tagasi aeda, mis täidab nõutud käske.

Siin on mõned meie aia põhijooned:

Aia erinevate andurite reaalajas tagasiside

Aia tervisliku seisundi andmebaas

Ülemaailmne jälgimis- ja tegevusvõime

Tilgukastmissüsteem

Rakendusega juhitav veesüsteem

Automaatne jootmise ajakava

Otsustasime kasutada oma IOT -süsteemi vahendajana Google'i Firebase'i, et luua oma tasuta pilveandmebaas. Seejärel lõime MIT App Inventori abil nutitelefonirakenduse, mis ühildub Firebase'i andmebaasi ja Raspberry Pi -ga. Samuti saab andmebaasiga suhelda tasuta Pythoni raamatukogu abil.

Samm: vajalikud materjalid:

Iot istutusmasina valmistamiseks vajalikud materjalid on hõlpsasti leitavad kohalikest või veebipoodidest. Järgmine loend kirjeldab kõiki vajalikke osi.

RIISTVARA:

1 "männipuidust plaat - mõõtmed; 300 cm x 10 cm (kuna puit on väljas, soovitame töödeldud puitu)

1/4 "vineer - mõõtmed; 120 cm x 80 cm

Presendileht - mõõtmed; Mõõdud 180 x 275 cm

PVC toru - mõõtmed; pikkus 30 cm, diameeter 2 cm

Kirurgiline toru - mõõtmed; 250 cm

Küünarliiges x 2

Puukruvi x 30

ELEKTROONIKA:

Rasberry Pi3 mudel B

Grove Pi + andurikilp

12V solenoidventiil

Niiskuse ja temperatuuri andur (dht11)

Niiskuse andur

Heleduse andur

Relee moodul

12V toide

Selle projekti kogumaksumus on umbes 50 USD

3. samm: 3D trükitud osad

Selle projekti jaoks kohandati mitmesuguseid komponente, mis valmistati 3D -printimise abil. Järgmine loend sisaldab osade täielikku loendit ja nende printimistingimusi. Kõik STL -failid on ülaltoodud kaustas, mis võimaldab vajadusel teha vajalikke muudatusi.

Toruühendus x 1, 30% täitematerjal

Düüsiadapter x 3, 30% täiteaine

Toru pistik x 3, 10% täitmine

Konks x 2, täide 30%

Anduri kinnitus x 1, 20% täitmine

Klapiadapter x 1, 20% täitematerjal

Juhtmekate x 1, 20% täitematerjal

Osade printimiseks kasutasime oma Creality Ender 3, mis võttis 12 osa jaoks aega umbes 8 tundi.

Samm: plaanid

Üks ei piirdu mõõtmetega, mille valisime oma istutusmasina valmistamiseks, kuid ülal on lisatud kõik projekti tegemiseks vajalikud üksikasjad. Järgmistes sammudes saab puidu lõikamiseks neid pilte teha.

Samm: külgede ehitamine

Taimede hoidmiseks otsustasime teha puidust istutuskonstruktsiooni. Meie kasti sisemõõtmed on 70 cm x 50 cm ja kõrgus 10 cm. Külgede ehitamiseks kasutasime männipuidust laudu.

Ketassae abil lõikasime neli tükki pikkuseks (mõõtmed ülal). Puurisime märgitud kohtadesse katseaugud ja süvendasime augud nii, et kruvipead istusid ühtlaselt. Kui see on tehtud, sõitsime sisse 8 puidukruvi, veendudes samal ajal, et raami kinnitanud küljed olid ruudukujulised.

6. samm: alumise paneeli paigaldamine

Alumise paneeli valmistamiseks lõikasime ristkülikukujulise tüki 5 mm vineerist, mille seejärel kruvisime külgraami külge. Veenduge, et augud oleksid süvistatud, nii et kruvid oleksid alusega samal tasemel. Vajalikud mõõtmed leiate ülal.

Samm: toru augud

Meie istutusmasin on mahutatud kolme rida taimi. Seetõttu peab tilguti niisutussüsteemi üks külg hoidma torusid vee sissevoolu jaoks.

Alustuseks mõõtke pistikute läbimõõdud ja tõmmake need võrdselt raami lühemale küljele. Kuna meil ei olnud forstneri otsikut, puurisime 10 mm augu ja seejärel laiendasime seda mosaiigi abil. Karedate servade tasandamiseks võite kasutada Dremeli, kuni pistikud sobivad.

Samm: veetorude ühendamine

Vuukide ühendamiseks lõigake lihtsalt kaks 12 cm pikkust PVC -toru tükki. Kuivatage komplekt, et kontrollida, kas kõik sobib tihedalt.

Seejärel lükake 3D -trükitud ühendus keskavasse ja kaks PVC -küünarnuki pistikut vastassuunas, kuni need on ühtlased. Kinnitage paneel tagasi raami külge ja katke pistikud seestpoolt 3D -prinditud adapteritega. Kõik ühendused on hõõrdekindlad ja peaksid olema veekindlad, vastasel juhul võib vuugid tihendada kuuma liimi või teflonlindiga

Samm: solenoidventiil

Veevoolu juhtimiseks tilguti kastmissüsteemi kasutasime solenoidventiili. Ventiil toimib väravana, mis avaneb elektrisignaali saatmisel, muutes selle automaatselt juhitavaks. Selle ühendamiseks kinnitasime ühe otsa veeallika külge ja teise külviku vee sisendtorule, kasutades vaheadapterit. Oluline on ühendada klapp õiges asendis, mis on tavaliselt märgistatud kui "IN" vee sisselaskeava (kraan) ja "OUT" vee väljundi (istutusmasin) jaoks.

Samm: elektroonika juhtmestik

Allpool on tabel erinevate moodulite ja anduritega koos nende portidega grovepi+ kilbil.

• Temperatuuri ja niiskuse andur ==> port D4
• Relee moodul ==> port D3
• Niiskusandur ==> port A1
• Valgusandur ==> port A0

Kasutage viitena ülaltoodud ühendusskeemi.

11. samm: andurikamber

Ehitasime sektsioonkasti, mis mahutas kogu elektroonika koos vineerijäägiga. Lõikasime puidu elektroonika paigutuse järgi ja liimisime tükid kokku. Kui liim oli kuivanud, paigaldasime toiteploki ja Raspberry Pi sektsioonikarpi, andes andurite juhtmed läbi pilu. Pesade katmiseks lükkasime lünkade tihendamiseks trükitud kaaned.

Andurikinnitusel on avad tihvtide kinnitamiseks, millele saate andureid kinnitada. Kinnitage heleduse ja niiskuse andur ülaosale ning niiskusandur reguleeritavale pesale. Lahtrikarbi kergesti eemaldatavaks kruvimiseks keerasime 3D -prinditud konksud ja anduri kinnituse, mis võimaldas karbil põhistruktuuri külge kinnitada. Nii saab elektroonilise ja iot -süsteemiüksuse hõlpsasti integreerida iga külvikuga.

12. samm: andmebaasi loomine

Esimene samm on luua süsteemile andmebaas. Klõpsake järgmisel lingil (Google firebase), mis viib teid Firebase'i veebisaidile (peate sisse logima oma Google'i kontoga). Klõpsake nuppu „Alusta“, mis viib teid Firebase'i konsooli. Seejärel looge uus projekt, klõpsates nuppu "Lisa projekt", täitke nõuded (nimi, andmed jne) ja lõpetage nupu "Loo projekt" klõpsamine.

Vajame lihtsalt Firebase'i andmebaasitööriistu, seega valige vasakpoolsest menüüst "andmebaas". Järgmisena klõpsake nuppu "Loo andmebaas", valige suvand "testimisrežiim" ja klõpsake nuppu "Luba". Järgmisena määrake andmebaas pilve tuletoite asemel reaalajas andmebaasiks, klõpsates ülaosas rippmenüül. Valige vahekaart "reeglid" ja muutke kaks "vale" väärtuseks "tõene", lõpuks klõpsake vahekaarti "andmed" ja kopeerige andmebaasi URL, seda nõutakse hiljem.

Viimane asi, mida peate tegema, on klõpsata projektiülevaate kõrval oleval hammasrattaikoonil, seejärel valikul „projekti seaded”, seejärel valida vahekaart „teenusekontod”, lõpuks klõpsata „Andmebaasi saladused” ja märkida üles turvakood oma andmebaasist. Selle sammu lõpuleviimisel olete edukalt loonud oma pilveandmebaasi, millele pääseb juurde oma nutitelefonist ja Raspberry Pi -st. (Kasutage teatud kahtluste korral ülaltoodud pilte või lisage kommentaaride sektsiooni küsimus või kommentaar)

13. samm: rakenduse seadistamine

IoT -süsteemi järgmine osa on nutitelefoni rakendus. Otsustasime kasutada oma kohandatud rakenduse loomiseks rakendust MIT App Inventor. Meie loodud rakenduse kasutamiseks avage järgmine link (MIT App Inventor), mis viib teid nende veebisaidile. Järgmisena klõpsake ekraani ülaosas nuppu „Loo rakendused” ja logige sisse oma Google'i kontoga.

Laadige alla lingitud.aia fail. Avage vahekaart "projektid" ja klõpsake "Impordi projekt (.aia) minu arvutist", seejärel valige äsja alla laaditud fail ja klõpsake "OK". Kerige komponentide aknas kõik alla, kuni näete teksti "FirebaseDB1", klõpsake seda ja muutke "FirebaseToken", "FirebaseURL" väärtusteks, mille olete eelmises etapis märkinud.

Kui need toimingud on lõpule viidud, olete valmis rakenduse alla laadima ja installima. Rakenduse saate alla laadida otse oma telefoni, klõpsates vahekaardil „Ehita” ja klõpsates valikul „Rakendus (esitage.apk jaoks QR -kood)”, seejärel skannides nutitelefoniga QR -koodi või klõpsates valikul „Rakendus (salvesta.apk minu arvutisse”).) laadite oma arvutisse alla apk -faili, mille installimiseks peate nutitelefonile üle minema.

14. samm: Raspberry Pi programmeerimine

Raspberry Pi tuleb välgutada Raspbiani (Raspbian) uusima versiooniga. Juhul, kui plaanite GrovePi+ kilpi kasutada nagu meie, välgutage oma Raspberry Pi -d, kasutades uusimat versiooni "Raspbian for Robots" (Raspbian for Robots). Kui olete oma Raspberry Pi vilgutanud, peate installima täiendava pythoni kogu. Avage terminal ja kleepige järgmised käsud:

1. sudo pip installipäringud == 1.1.0
2. sudo pip install python-firebase

Kui see on tehtud, laadige alla allolev fail ja salvestage see oma Raspberry Pi kataloogi. Avage fail ja kerige alla reale 32. Sellel real asendage osa, mis ütleb "kleepige oma URL siia", oma andmebaasi URL -iga, mille olete varem märkinud, kleepige kindlasti URL -i vahele. Sellega olete valmis, avage terminal ja käivitage pythoni skript käsu "python" abil.

Samm: rakenduse kasutamine

Meie rakenduse liides on üsna iseenesestmõistetav. Ülemises neljas kastis kuvatakse reaalajas heleduse, temperatuuri, niiskuse ja mulla niiskusesisalduse väärtused protsentides. Neid väärtusi saab värskendada, klõpsates nupul „Hangi väärtused”, mis annab Raspberry Pi -le juhise pilveandmebaasi värskendada, millele järgneb nupp „Värskenda”, mis värskendab ekraani pärast andmebaasi värskendamist.

Ekraani alumine osa on tilguti niisutussüsteemi jaoks. Nupp "sees" lülitab veepumba sisse, samal ajal kui nupp "välja" lülitab selle välja. Nupp "auto" kasutab iga päev vajaliku vee arvutamiseks erinevaid anduri väärtusi ja jootab taimi kaks korda päevas kell 8.00 ja 16.00.

16. samm: presendivooder

Kuna mulla niiskus võib aja jooksul puitu mädaneda, lõikasime presendilehe parajaks ja vooderdasime selle külviku sisepinnale. Tõmmake see kindlasti üle külgede ja seejärel lõpuks liimiga paigal. Kui see tehtud, täitsime mulla, mille saime kohalikust talust. Laotage muld ühtlaselt ülaosani ja kinnitage seejärel tilguti niisutussüsteemi kolm rida.

Veetorude lähedal oleval nurgal paigaldage elektrooniline kast ja kinnitage niiskusandur pinnasesse. See muudab juhtmestiku töö lihtsamaks, kuna solenoidventiil on elektroonika lähedal ja seda saab hõlpsasti ühendada.

17. samm: tilguti niisutussüsteem

Lõika kolm kirurgilise toru tükki, mis venivad kogu külviku pikkuses (umbes 70 cm), see toimib taimede peamise tilgutusjoonena. Seetõttu planeerige taimede vahel vajalik vahekaugus ning puurige 1 mm auk ja intervallid. Kontrollige, kas vesi tilgub kergesti, ja vajadusel suurendage auke. Kasutage kolme pistikut otsade sulgemiseks, veendudes, et vesi ei pääseks välja ainult tilgaaukudest.

Pange torud veidi mulda ja olete valmis oma taimi kastma!

18. samm: istutamise tulemused

Ülaltoodud pildid on kuu aega töötanud iot aia tulemused. Taimed on terved ja meil õnnestus kasvatada selliseid ürte nagu piparmünt ja koriander.

Katsetades oleme märganud, et automaatrežiim säästab päevas ligi 12% vett. Kui taimi kastetakse tilguti abil, kasvavad nende juured sirgelt, andes rohkem ruumi istutusmasinas rohkemate taimede kasvatamiseks. Ainus puudus, mida me täheldasime, oli see, et suuremad taimed vajavad rohkem mulla sügavust. See tähendab, et tänu moodulkonstruktsioonile saab nende nõuetele kergesti lisada sügavama aluse.

Kokkuvõtteks võib öelda, et see süsteem mitte ainult ei muuda teie aeda tõhusamaks, vaid tagab ka teie taimede heaolu, kuna reaalajas andmete tagasiside pakub tugevat meetodit õige koguse vee ja päikesevalguse andmiseks. Loodame, et juhendatavast oli kasu ja see aitab teil kasvatada oma aia.

Head tegemist!

IoT Challenge esimene auhind