Pixie - ปล่อยให้พืชของคุณฉลาด: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

Pixie เป็นโครงการที่พัฒนาขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อทำให้ต้นไม้ที่เรามีที่บ้านมีปฏิสัมพันธ์มากขึ้น เนื่องจากสำหรับคนส่วนใหญ่ ความท้าทายประการหนึ่งในการมีต้นไม้ที่บ้านคือการรู้วิธีดูแลต้นไม้ รดน้ำบ่อยแค่ไหน เมื่อไร และ แสงอาทิตย์เพียงพอ ฯลฯ ในขณะที่เซ็นเซอร์ทำงานเพื่อรับข้อมูลพืช จอแสดงผล LED แสดงเป็นพิกเซลโดยเจตนา (จึงเรียกว่า Pixie) จะแสดงนิพจน์พื้นฐานที่บ่งบอกถึงสถานะของพืช เช่น ความปิติในขณะที่ถูกรดน้ำหรือความโศกเศร้า ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป แสดงว่าควรนำไปที่ที่เย็นกว่า เพื่อให้ประสบการณ์น่าสนใจยิ่งขึ้น เราได้เพิ่มเซ็นเซอร์อื่นๆ เช่น การมีอยู่ การสัมผัส และความส่องสว่าง แปลเป็นการแสดงออกอื่นๆ ที่ทำให้ดูเหมือนว่าตอนนี้คุณมีสัตว์เลี้ยงเสมือนจริงที่ต้องดูแล

โปรเจ็กต์นี้มีพารามิเตอร์หลายอย่างที่สามารถปรับแต่งขีดจำกัดและความต้องการของแต่ละกรณีได้ โดยพิจารณาจากความหลากหลายของโรงงานรวมถึงเซ็นเซอร์ของแบรนด์ต่างๆ อย่างที่เราทราบ มีพืชที่ต้องการแสงแดดหรือน้ำมากขึ้น ในขณะที่พืชอื่นๆ สามารถอยู่ได้ด้วยทรัพยากรน้อยลง เช่น กระบองเพชร ในกรณีเช่นนี้ การมีพารามิเตอร์เป็นสิ่งที่ต้องมี ตลอดบทความนี้ ผมจะนำเสนอการทำงานและภาพรวมเกี่ยวกับวิธีการสร้าง Pixie โดยใช้ความรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบที่หาได้ง่ายในตลาด และเคสที่พิมพ์ 3 มิติ

แม้ว่าจะเป็นโครงการที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ แต่ก็ยังมีความเป็นไปได้ในการปรับแต่งและการปรับปรุงที่จะนำเสนอที่ส่วนท้ายของบทความ ฉันยินดีที่จะตอบคำถามใด ๆ เกี่ยวกับโครงการที่นี่ในความคิดเห็นหรือโดยตรงไปยังอีเมลหรือบัญชี Twitter ของฉัน

เสบียง

ส่วนประกอบทั้งหมดหาได้ง่ายในร้านค้าหรือเว็บไซต์เฉพาะ

• 1 MCU ESP32 (สามารถใช้ ESP8266 หรือแม้แต่ Arduino Nano หากไม่ต้องการส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต)

  ฉันใช้โมเดลนี้สำหรับโครงการ

• 1 LDR 5 มม. GL5528
• 1 ชิ้น PIR D203S หรือใกล้เคียง (เป็นเซ็นเซอร์เดียวกับที่ใช้ในโมดูล SR501 หรือ SR505)
• 1 DHT11 เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

• 1 เซ็นเซอร์ความชื้นในดิน

  ต้องการใช้เซ็นเซอร์ดินแบบคาปาซิทีฟแทนตัวต้านทาน วิดีโอนี้อธิบายได้ดีว่าทำไม

• 1 Led Matrix 8x8 พร้อม MAX7219. ในตัว

  ฉันใช้โมเดลนี้ แต่มันอาจจะคล้ายกันก็ได้

• 1 ตัวต้านทาน 4.7 kΩ 1/4w
• 1 ตัวต้านทาน 47 kΩ 1/4w
• 1 ตัวต้านทาน 10 kΩ 1/4w

คนอื่น

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• หัวแร้ง
• คีมตัด
• สายไฟสำหรับต่อวงจร
• สาย USB สำหรับจ่ายไฟ

ขั้นตอนที่ 1: วงจร

วงจรสามารถเห็นได้ในภาพด้านบนโดยใช้เขียงหั่นขนม แต่หากต้องการใส่ไว้ในเคส การเชื่อมต่อจะต้องบัดกรีโดยตรงเพื่อใช้พื้นที่น้อยลง คำถามเกี่ยวกับพื้นที่ที่ใช้เป็นจุดสำคัญของโครงการ ฉันพยายามลดพื้นที่ที่ Pixie จะครอบครองให้มากที่สุด แม้ว่าเคสจะมีขนาดเล็ก แต่ก็ยังสามารถลดได้อีก โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยการพัฒนา PCB เฉพาะเพื่อการนี้

การตรวจจับการแสดงตนทำได้โดยใช้องค์ประกอบ PIR เพียงชิ้นเดียวแทนโมดูลทั้งหมด เช่น SR501 หรือ SR505 เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ตัวจับเวลาในตัวและช่วงการสั่งงานกว้างเกินห้าเมตร การใช้เฉพาะองค์ประกอบ PIR ความไวจะลดลงและการตรวจจับการมีอยู่ทำได้ผ่านซอฟต์แวร์ รายละเอียดเพิ่มเติมของการเชื่อมต่อสามารถดูได้ที่นี่

ปัญหาที่เกิดซ้ำอีกประการหนึ่งในโครงการอิเล็กทรอนิกส์คือแบตเตอรี่ มีความเป็นไปได้บางอย่างสำหรับโครงการนี้ เช่น แบตเตอรี่ 9v หรือแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ แม้ว่าจะใช้งานได้จริง แต่จำเป็นต้องมีพื้นที่เพิ่มเติมในกรณีนี้ และสุดท้ายฉันก็ปล่อยให้เอาท์พุต USB ของ MCU เปิดเผย เพื่อให้ผู้ใช้ตัดสินใจว่าแหล่งจ่ายไฟจะเป็นอย่างไร และทำให้อัปโหลดภาพร่างได้ง่ายขึ้น

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบและการพิมพ์ 3 มิติ

นอกจากวงจรแล้ว เคสเพื่อรองรับส่วนประกอบ Pixie ได้รับการพัฒนาและพิมพ์บน Ender 3 Pro โดยใช้ PLA ไฟล์ STL ถูกรวมไว้ที่นี่

มีแนวคิดบางอย่างในระหว่างการออกแบบกรณีนี้:

• เนื่องจากปกติกระถางต้นไม้จะอยู่บนโต๊ะ จอแสดงผลจึงเอียงเล็กน้อยเพื่อไม่ให้สูญเสียพื้นที่ในการรับชม
• ออกแบบมาเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ตัวรองรับการพิมพ์
• ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนสำหรับสีอื่น ๆ เพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีความเฉพาะตัว เปลี่ยนและออกแบบให้เหมาะสมยิ่งขึ้น
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิพร้อมช่องเปิดสำหรับสภาพแวดล้อมภายนอกเพื่อให้สามารถอ่านค่าได้ถูกต้องมากขึ้น

• เมื่อพิจารณาจากขนาดกระถางที่แตกต่างกัน การติดตั้ง Pixie ในโรงงานสามารถทำได้ 2 วิธี

  • ผ่านไม้เรียวที่ยึดติดกับดิน หรือ
  • ใช้สายรัดพันรอบกระถางต้นไม้

จุดปรับปรุง

แม้ว่าจะใช้งานได้จริง แต่ก็มีบางจุดในการออกแบบที่ต้องปรับเปลี่ยน เช่น ขนาดของผนังที่กำหนดไว้เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียวัสดุและเพิ่มความเร็วในการพิมพ์ระหว่างการสร้างต้นแบบ 1 มม.

ข้อต่อต้องได้รับการปรับปรุงโดยการใช้รูปแบบการออกแบบในการพิมพ์ 3 มิติ อาจจำเป็นต้องปรับขนาดของไม้และฐานตั้งเพื่อให้ยึดชิ้นงานได้ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 3: รหัส

ในฐานะโปรแกรมเมอร์ ฉันสามารถพูดได้ว่ามันเป็นส่วนที่สนุกที่สุดของการทำงาน คิดเกี่ยวกับวิธีจัดโครงสร้างและจัดระเบียบโค้ด ใช้เวลาสองสามชั่วโมงในการวางแผน และผลลัพธ์ก็ค่อนข้างน่าพอใจ ความจริงที่ว่าเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ใช้อินพุตแบบอะนาล็อกทำให้เกิดการประมวลผลโค้ดแยกกัน เพื่อให้ได้ค่าการอ่านที่แม่นยำยิ่งขึ้น โดยพยายามเพิกเฉยต่อผลบวกที่ผิดพลาดให้มากที่สุด ไดอะแกรมด้านบนสร้างด้วยกลุ่มโค้ดหลักและแสดงฟังก์ชันการทำงานหลัก สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม ผมขอแนะนำให้ดูโค้ดที่

มีหลายจุดที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ซึ่งช่วยให้คุณปรับแต่ง Pixie ได้ตามที่คุณต้องการ ในหมู่พวกเขาฉันสามารถเน้น:

• ความถี่ในการอ่านเซ็นเซอร์
• หมดเวลาของนิพจน์
• อุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุด ขีด จำกัด ของแสงและพื้นดินตลอดจนธรณีประตูของเซ็นเซอร์
• แสดงความเข้มแสงของแต่ละนิพจน์
• เวลาระหว่างเฟรมของแต่ละนิพจน์
• แอนิเมชั่นแยกออกจากโค้ดเพื่อให้คุณแก้ไขได้หากต้องการ

ทริกเกอร์

จำเป็นต้องใช้วิธีการตรวจจับเมื่อมีการกระทำเกิดขึ้นแบบเรียลไทม์โดยอิงจากการอ่านครั้งล่าสุด สิ่งนี้จำเป็นในสามกรณีที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่ การรดน้ำ การมีอยู่ และการสัมผัส เหตุการณ์เหล่านี้ควรถูกกระตุ้นทันทีที่ตรวจพบการแปรผันอย่างมากของเซ็นเซอร์ และสำหรับสิ่งนี้ การใช้งานที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้ ตัวอย่างของสิ่งนี้คือเซ็นเซอร์การมีอยู่ เนื่องจากมีเพียงองค์ประกอบ PIR เท่านั้นที่ใช้ในอินพุตแบบอะนาล็อก ค่าที่อ่านมักจะแปรผันและจำเป็นต้องมีตรรกะในการประกาศว่ามีอยู่หรือไม่ในขณะที่เซ็นเซอร์อุณหภูมิมีค่ามาก ความแปรปรวนต่ำและการอ่านค่ามาตรฐานเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอแล้วที่จะปรับพฤติกรรมของ Pixie

ขั้นตอนที่ 4: โครงการขั้นตอนต่อไป

• มาเป็นอุปกรณ์ IoT และเริ่มส่งข้อมูลไปยังแพลตฟอร์มผ่าน MQTT
• แอพสำหรับปรับแต่งพารามิเตอร์และอาจเป็นนิพจน์
• ทำให้การสัมผัสทำงานโดยการสัมผัสพืช ฉันพบตัวอย่างที่ดีของโครงการที่เหมือน Touche บน Instructables
• รวมแบตเตอรี่
• ออกแบบ PCB
• พิมพ์แจกันทั้งใบ ไม่ใช่แค่เคสของ Pixie
• รวม piezo ในโครงการเพื่อเล่นเสียงตามนิพจน์
• ขยาย "ความทรงจำ" ของ Pixie ด้วยข้อมูลในอดีต (นานเกินไปโดยที่ตรวจไม่พบการมีอยู่อาจทำให้เกิดการแสดงออกที่น่าเศร้า)
• เซ็นเซอร์ UV เพื่อตรวจจับการสัมผัสกับแสงแดดได้แม่นยำยิ่งขึ้น