Managementul plantelor pe bază de greutate solară cu ESP32: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Cultivarea plantelor este distractiv, iar udarea și îngrijirea lor nu sunt de fapt o bătaie de cap. Aplicațiile cu microcontroler pentru a-și monitoriza starea de sănătate sunt peste tot pe internet și inspirația pentru designul lor vine din natura statică a plantei și din ușurința de a monitoriza ceva care nu circulă și nu transpira. Sunt relativ nou în ceea ce privește creșterea plantelor și ghidurile de pe internet păreau să fie scrise de tipuri bine intenționate, dar nu de tipul inginerilor. Un prieten căruia i-am întrebat „cât le ud …” mi-a răspuns că singura modalitate este de a ridica planta și, dacă se simte ușoară, o udă. Este foarte bun la „creștere”. A băga degetul în sol nu prea ajută prea mult. Majoritatea instrumentelor folosesc o sondă ieftină de umiditate a solului, care este predispusă la o varietate de defecțiuni - dintre care cele mai flagrante sunt inexactitatea și coroziunea.

Revizuirea literaturii relevă faptul că murdăria poate fi de până la 40% apă și măsurarea acesteia necesită instrumente destul de scumpe. Sondele mai ieftine se bazează pe conductanța apei, care va varia în funcție de sărurile dizolvate și de alți factori. Mai sus este un grafic pe care l-am făcut despre un recipient cu murdărie cântărit peste 2 săptămâni urmat de încălzirea cuptorului la 300 pentru a îndepărta toată apa care nu este atașată. Patruzeci la sută din totalul solului este apă și peste zece zile fierbinți de soare direct a pierdut 75% din această apă la o rată relativ liniară. Deci, care este nivelul corect de umiditate? Depinde de o varietate de factori, dar atunci când construiți această mașină, un indiciu bun este să vă udați cu grijă planta la nivelul pe care credeți că este corect și să o așezați pe mașină, care îi măsoară cu grijă greutatea și apoi, într-o limită stabilită, adaugă apă atunci când este necesar. Designul poate fi modificat pentru coșurile de plante suspendate și sistemele de apă sub presiune.

Mașina a trebuit să funcționeze cu energie solară, să fie autonomă cu propria sursă de apă, să-și monitorizeze alimentarea cu apă prin notificări către web, să doarmă când nu este utilizată pentru a minimiza puterea și să-și amintească greutatea de bază și câte udări și alte date între somn cicluri. Noul ESP32 părea un candidat bun pentru creier.

Pasul 1: Strângeți-vă consumabilele

Mașina este fabricată din două plăci ceramice de 12 inch BigBox, într-un cadru de canal din aluminiu, care împarte un rezervor de apă. Componentele electronice sunt fixate într-o cutie electrică din plastic pe spate. Rezervorul de apă are un furtun de ieșire dintr-o pompă închisă și un senzor lipit pe fundul rezervorului care alimentează instalația. Celulele de sarcină în consolă dintr-o grindă transversală din partea superioară a unității.

1. Arrow Home Products 00743 Recipient pentru băuturi slimline de 2 galoane în clar

2. uxcell 5Pcs 5.5V 60mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY

3. Gikfun Metal Ball Tilt Shaking Shake Switches pentru Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 Celulă de încărcare electronică de 10Kg din aliaj de aluminiu

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board

6. Senzorii modulului de conversie a celulelor de încărcare HX711 Modulul de anunțuri pentru Arduino

7. Adafruit Latching Mini Releu FeatherWing

8. Modulul încărcătorului de celule litiu TP4056 cu protecție a bateriei

9. Pompa ECEEN USB Mini pompare submersibilă a apei pentru acvariu hidroponic alimentat prin USB DC 3.5-9V

10. Baterie 18650 Lipo cu suport baterie

Pasul 2: Construiți cutia

Cadrul cutiei este realizat din unghi de aluminiu BigBox de 1 inch. Veți obține ideea generală din imagini și nu este prea dificil de asamblat. Cadrele se bazează pe plăcile de picior pătrat care formează părțile din față și din spate ale unității. Plăcile sunt ținute pe fețele cadrului din aluminiu cu lipici de siliciu. Dimensiunea secțiunii centrale depinde de dimensiunea rezervorului de apă. Deschiderea rezervorului este proiectată astfel încât să o puteți scoate cu ușurință din unitate și să o reumpleți de sus. Sârmele și tuburile care atașează rezervorul trebuie să fie suficient de lungi și să se îndoaie în spate.

Amplasarea panoului solar depinde de proiectare. Aveam de gând să folosesc mai multe panouri rotunde pentru a-i da un aspect de „zaruri”, dar m-am așezat pe pătrate pentru că au dat cea mai bună combinație de tensiune și curent. Nu am de gând să intru în detaliile conectării mai multor panouri solare, dar aveți nevoie de cel puțin 5,5 v pentru a face ca circuitul încărcătorului să funcționeze. Aceste panouri au fost agățate în paralel pentru a spori intensitatea. Găurile din faianța ceramică sunt găurite cu grijă cu un bit de diamant - asigurați-vă că utilizați apa ca agent de răcire pentru a face acest lucru sau veți distruge bitul. Aceste găuri ar trebui să dureze doar câteva minute fiecare. Folosiți cantități libere de adeziv de siliciu pentru a ține panourile și firele din interiorul plăcilor.

Celula de încărcare este foarte rezonabilă și este evaluată în diferite greutăți. Am folosit soiul de 10 kg, dar dacă intenționați să plantați greutatea în mod corespunzător. Ca și celelalte instrumente ale mele: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ aceste celule de încărcare trebuie să fie în consolă din partea lor de sprijin cu găurile lor de șurub de 4 mm și 5 mm. În acest caz, o piesă transversală din aluminiu între cele două suporturi de plăci ceramice deține un capăt al celulei de încărcare. Cealaltă sprijină o platformă din silicon plat din aluminiu, lipită de cupa de scurgere a plantei. Fii foarte atent cu firele de la acești tipi - sunt foarte fragile și aproape imposibil de reparat dacă sunt rupte în apropierea originii lor. Goop cu o mulțime de adeziv fierbinte sau siliciu pentru a-și menține integritatea.

Pasul 3: Construiți pompa / suportul comutatorului gol

Pompa este alimentată de un releu de la bateria Lipo și funcționează bine cu tensiunea limitată, dar nu puteți depăși înălțimea de aproximativ 2 picioare decât dacă utilizați un amplificator de putere pentru a crește tensiunea. Pompa este de fapt un campion, nu are nevoie de amorsare, rezistentă la apă și are o mufă USB la un capăt. Cu toate acestea, nu merge bine cu uscarea. Comutatorul plin / gol al rezervorului este pur și simplu un comutator de înclinare pe care l-am tamponat cu siliciu pentru a-l impermeabiliza și apoi legat de un suport de bară de aluminiu pentru pompă și de o rață plutitoare din cauciuc. Rucsula de cauciuc trebuie legată direct de bara de aluminiu pentru a scoate tracțiunea de pe cablurile comutatorului de înclinare. Când rezervorul are apă în el, rața plutește și înclină comutatorul - scurtcircuitat la masă și permite comenzilor să alimenteze releul și pompa. De asemenea, trimite aceste date pe web și vă va trimite un tweet dacă aveți nevoie de apă. Pompa este silicon lipită de această structură de sprijin și decât lipită de fundul rezervorului de apă.

Pasul 4: Construirea electronice

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board este un microcontroler relativ nou și funcționează foarte bine în acest ajutor pentru plante. Avantajul acestei plăci față de cea mai veche 8266 constă în abilitatea sa de a dormi mai bine (presupus ani, în loc de o oră cam așa …) capacitatea sa de a-și aminti ce a învățat între pui de somn (vechea 8266 resetată de la zero …) și consumul redus de energie în timp ce pui de somn și mai mulți ace. Marele Youtuber Andreas Spiess detaliază modificările în cod pentru a face ca ESP32 să facă o treabă corectă de cântărire și ar trebui să urmăriți videoclipul său dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care funcționează detaliile. Exemplul de somn din Arduino IDE a fost, de asemenea, utilizat și modificat pentru acest software.

Diagrama Fritzing vă arată cu atenție toate conexiunile de cablare. Componentele au fost asamblate plăci de perf și apoi cablate împreună. Bateria Lipo este standardul dvs. ieftin 18650 pe sanie. Placa de încărcare este un TP4056 despre care Andreas spune că este foarte eficient în acest rol de încărcare solară. Butonul Pornit / Oprit cu LED încorporat trimite energie către întregul sistem, precum și conexiunea comună a releului care alimentează pompa. Placa de releu este o placă de pene cu releu Adafruit care funcționează pe 3 V. Amplificatorul HX711 este alimentat prin Adafruit și este conectat până la doi pini pe placa sa.

Toate componentele sunt stivuite într-o cutie electrică din plastic deschisă în secțiunea inferioară pentru a permite fluxul de aer, dar pentru a bloca ploaia. Așezați ESP32 deasupra pentru a permite programarea și monitorizarea serială cu capacul oprit.

Pasul 5: Software

"încărcare =" leneș"

Dispozitivul este simplu de utilizat. Când este pornit, LED-ul de pe comutatorul de alimentare clipește până când o plantă în ghiveci care a fost udată la un nivel pe care doriți să o mențineți este plasată pe platformă. După stabilizarea greutății computerul își amintește această greutate inițială și la fiecare oră sau interval setat compară greutatea nouă a plantelor și fie o corectează cu apă pompată suplimentară, fie raportează greutatea nouă și toate celelalte informații către Thingspeak și apoi se culcă. Graficele de mai sus reflectă producția pe o perioadă de timp de trei zile pentru o plantă de tomate care are o înălțime de aproximativ 2 metri, care crește în plin soare. Creșterea plantei în timp va afecta în mod evident greutatea vasului și ar trebui compensată prin refacerea inițializării după un timp determinat de volumul creșterii plantei. Adaptările software suplimentare ar permite analiza automată a toleranței la apă și a cerințelor maxime și minime a plantelor prin inundarea vasului până când greutatea nu se mai modifică și apoi măsurarea pantei pierderii în greutate a apei în timp. Acest lucru va depinde de tipul de sol, de vreme și de structura plantelor și a rădăcinilor. Ar putea fi apoi adaptați algoritmi de udare suplimentari bazați pe evaluările datelor Thingspeak. Dezavantajele greutății în locul întreținerii conductoare a senzorilor sunt necesitatea unei zone cu apă îngustă pentru a cântări, dar plantatoarele inteligente ca aceasta sunt ieftine, ușor conectate în rețea și controlate și într-un mod ciudat OCD distractiv de urmat pe internet.

Pasul 7: Refaceți

Da, așa cum a fost proiectat, mașina a funcționat bine timp de aproximativ o săptămână și apoi ar avea tendința ca ESP32 să intre într-o buclă ciudată și să nu pornească corect și să-și golească bateria peste noapte. Nicio cantitate de schimbare a software-ului nu ar putea afecta acest lucru, așa că am renunțat și am adăugat un Adafruit TPL5111 pentru a controla ciclul energetic al ESP-ului, dar din moment ce nu mai puteam folosi memoria ca înainte am scris să folosesc EEPROM și am schimbat din Thingspeak în Blynk pe care l-am găsiți mai multă distracție pe telefon și un sistem foarte bun. Schimbarea hardware-ului este doar o chestiune de conectare a TPL 5111 la alimentare și împământare, un pin făcut la ESP și activarea la pinul EN. Asigurați-vă că ați plasat un comutator între EN-out și EN pe tablă, astfel încât să puteți schimba programele și să le încărcați. Am stabilit ciclul de somn la fiecare două ore. Pentru a șterge EEPROM și a reseta unitatea pentru o instalație nouă sau pentru o greutate suplimentară, am configurat un comutator în Blynk pentru a șterge memoria și a reporni procesul de greutate. Programul pentru noul software este inclus mai sus, iar programul de pe Blynk este evident de configurat. Această mașină funcționează foarte bine și produce unele produse dandy. De fapt, sunt impresionat de cât de distractiv s-a dovedit a fi --- celulele solare funcționează cu ușurință și nu se epuizează niciodată.