Smart Indoor Plant Monitor - รู้ว่าเมื่อใดที่พืชของคุณต้องการการรดน้ำ: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

สองสามเดือนที่ผ่านมา ฉันทำแท่งวัดความชื้นในดินที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และสามารถติดอยู่ในดินในกระถางต้นไม้ในร่มของคุณ เพื่อให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับระดับความชื้นในดินและไฟ LED แฟลชเพื่อบอกคุณว่าเมื่อใดควรรดน้ำ ปลูก.

มันใช้งานได้ดี แต่ติดอยู่ในหม้อค่อนข้างโดดเด่นและไม่ใช่อุปกรณ์ที่ดูดีที่สุด สิ่งนี้ทำให้ฉันคิดหาวิธีสร้างเครื่องตรวจสอบต้นไม้ในร่มที่ดูดีขึ้น ซึ่งสามารถให้ข้อมูลที่คุณต้องการได้อย่างรวดเร็ว

หากคุณชอบคำแนะนำนี้ โปรดโหวตให้ในการแข่งขันรีมิกซ์!

เสบียง

• Seeeduino XIAO - ซื้อที่นี่
• หรือ Seeeduino XIAO จาก Amazon - ซื้อที่นี่
• Capacitive Soil Moisture Sensor - ซื้อที่นี่
• ไฟ LED RGB 5 มม. - ซื้อที่นี่
• ตัวต้านทาน 100Ω - ซื้อที่นี่
• ตัวต้านทาน 200Ω - ซื้อที่นี่
• สายริบบิ้น - ซื้อที่นี่
• หมุดส่วนหัวหญิง - ซื้อที่นี่
• MDF 3 มม. - ซื้อที่นี่
• อะคริลิค 3 มม. - ซื้อที่นี่
• กาวอีพ็อกซี่ - ซื้อที่นี่

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบฐาน

หลังจากลองคิดดูสองสามข้อแล้ว ฉันคิดว่าจะทำฐานกลมแบบเรียบง่ายสำหรับต้นไม้ในร่มที่จะยืนได้ คล้ายกับที่รองแก้ว ฐานจะประกอบด้วยสามชั้น คือชั้นของ MDF จากนั้นชั้นตัวบ่งชี้ที่จะสว่างขึ้นเพื่อแสดงสถานะของโรงงาน และอีกชั้นของ MDF

ชั้นตัวบ่งชี้จะสว่างขึ้นโดยไฟ LED RGB ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวเมื่อพืชมีน้ำเพียงพอและเปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อพืชต้องการน้ำ ระดับความชื้นในระหว่างนั้นจะแตกต่างกันไปตามเฉดสีเหลือง/ส้มเมื่อ LED เปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีแดง ดังนั้นสีเขียวแกมเหลืองก็หมายความว่ายังมีน้ำอยู่พอสมควร และสีส้มอมเหลืองก็หมายความว่าคุณจะต้องรดน้ำต้นไม้ในไม่ช้า

ฉันยังต้องการใช้เซ็นเซอร์ตรวจสอบความชื้นในดินแบบ capacitive แบบเดียวกับที่ใช้ในโครงการแรก เนื่องจากมีอะไหล่สำรองอยู่สองสามชิ้น อย่างไรก็ตาม คราวนี้จะไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ติดอยู่โดยตรง การประมวลผลทั้งหมดจะทำในฐาน

ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ฉันตัดสินใจใช้คือ Seeeduino XIAO เพราะมันมีขนาดเล็กมาก เข้ากันได้กับ Arduino และมีราคาเพียง $5

ฉันเริ่มต้นด้วยการวัดฐานของหม้อเพื่อให้ฐานใหม่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย ฉันออกแบบส่วนประกอบใน Inkscape ให้ตัดด้วยเลเซอร์ เช่นเดียวกับในรูปแบบ PDF เพื่อพิมพ์และตัดด้วยมือ คุณสามารถดาวน์โหลดเทมเพลตได้ที่นี่

ขั้นตอนที่ 2: ตัดอะคริลิคและ MDF

ฉันตัดส่วนประกอบออกจาก MDF 3 มม. และอะคริลิคใส 3 มม. บนเครื่องตัดเลเซอร์ของฉัน หากคุณไม่มีเครื่องตัดเลเซอร์ คุณสามารถพิมพ์เทมเพลต PDF และตัดส่วนประกอบออกด้วยมือ ทั้ง MDF และอะคริลิคนั้นค่อนข้างใช้งานง่าย

เพื่อให้ RGB LED สว่างขึ้นที่ขอบของชั้นอะคริลิก คุณจะต้องทำให้หยาบขึ้นโดยใช้กระดาษทราย ฉันใช้กระดาษทรายเบอร์ 240 และขัดขอบอะคริลิกทั้งหมดจนเป็นสีขาวขุ่น ขอบหยาบจะกระจายแสงของ LED และทำให้อะคริลิกดูราวกับว่ากำลังส่องสว่าง

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบฐาน

ถัดไป กาวชั้นเข้าด้วยกันโดยใช้กาวอีพ็อกซี่

ใช้อีพ็อกซี่เพียงเล็กน้อย คุณไม่ต้องการให้มันซึมออกมาจากขอบและบนหน้าอะครีลิกที่คุณเพิ่งขัดหรือคุณจะต้องทรายอีกครั้ง

ใช้ที่หนีบเล็ก ๆ เพื่อยึดชั้นเข้าด้วยกันหรือวางไว้ใต้วัตถุหนักในขณะที่อีพ็อกซี่บ่ม

ขั้นตอนที่ 4: บัดกรีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ในขณะที่อีพ็อกซี่กำลังบ่ม คุณสามารถประสานส่วนประกอบของคุณเข้าด้วยกัน

วงจรนี้ค่อนข้างเรียบง่าย คุณเพิ่งมีเอาต์พุต PWM สองช่องเพื่อควบคุม RGB LED หนึ่งช่องสำหรับขาสีเขียว และอีกช่องสำหรับขาสีแดง และอินพุตอะนาล็อกเพียงช่องเดียวสำหรับอ่านในเอาต์พุตเซ็นเซอร์

คุณจะต้องมีตัวต้านทานจำกัดกระแสบนขา LED ทั้งสองข้าง แสงสีเขียวจาก LED เหล่านี้โดยทั่วไปจะสว่างกว่าสีแดงมาก ดังนั้นฉันจึงใช้ตัวต้านทาน220Ωบนขาสีเขียวและตัวต้านทาน100Ωบนขาสีแดงเพื่อให้สมดุลของสีดีขึ้นเล็กน้อย

เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบ capacitive เหล่านี้ควรจะสามารถทำงานได้ทั้ง 3.3V หรือ 5V แต่ฉันมีสองสามตัวที่ไม่ได้ส่งออกอะไรเลยเมื่อขับเคลื่อนด้วย 3.3V หากคุณพบว่าไม่มีเอาต์พุตจากเซ็นเซอร์ คุณอาจต้องใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ 5V บน Arduino - Vcc แทน เซ็นเซอร์จะลดแรงดันไฟฟ้าลง ดังนั้นคุณยังคงได้เอาต์พุตเพียง 3.3V เท่านั้น โปรดใช้ความระมัดระวังหากคุณใช้เซ็นเซอร์รุ่นอื่นเนื่องจาก Arduino เฉพาะนี้สามารถยอมรับได้ถึง 3.3V บนอินพุตแบบอะนาล็อกเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 5: การติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ต่อไป คุณจะต้องติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ลงในตัวเครื่องที่ด้านหลังของฐาน

เมื่อฉันพยายามประกอบส่วนประกอบในครั้งแรก ฉันเห็นว่าฉันมองโลกในแง่ดีเล็กน้อยเมื่อคิดว่าฉันจะนำส่วนประกอบทั้งหมดลงในพื้นที่สองชั้น ดังนั้นฉันจึงต้องตัดเลเยอร์ตัวเว้นวรรคเพิ่มเติม

ดัน LED ของคุณเข้าไปในรูในอะคริลิก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนที่สว่างที่สุดของ LED อยู่ภายในชั้นอะคริลิก ดังนั้นอย่าดันเข้าไปจนสุด

จากนั้นติดกาว Arduino ของคุณเข้ากับตัวเรือนและหมุดส่วนหัวบนฝาครอบด้านบน คุณสามารถใช้อีพ็อกซี่หรือปืนกาวสำหรับขั้นตอนนี้ ฉันใช้ปืนกาวเมื่อเซ็ตตัวเร็วขึ้น เป็นความคิดที่ดีที่จะปิดรอยต่อที่บัดกรีบนหมุดส่วนหัวด้วยกาว เพื่อไม่ให้ขา LED สั้นเมื่อคุณปิด

แค่นั้นแหละสำหรับแอสเซมบลี ตอนนี้คุณเพียงแค่ต้องตั้งโปรแกรม

ขั้นตอนที่ 6: การเขียนโปรแกรม Arduino

ร่างค่อนข้างง่าย เพียงแค่อ่านค่าจากเซ็นเซอร์ความชื้นในดิน แล้วจับคู่ค่าเหล่านี้ระหว่างขีดจำกัดเปียกและแห้ง จากนั้นจะใช้ค่าที่แมปเหล่านี้เพื่อขับเคลื่อนไฟ LED สองดวงตามสัดส่วน

ดังนั้นไฟ LED สีแดงจึงสว่างเต็มที่และสีเขียวจะดับสนิทเมื่อแห้งและในทางกลับกันหากเปียก ระดับกลางมีเอาต์พุต PWM ที่ปรับขนาดเพื่อให้เฉดสีเหลือง/ส้มแตกต่างกัน

ในสเก็ตช์เวอร์ชันแรกของฉัน ฉันเพิ่งอัปเดตไฟ LED โดยแต่ละค่าที่อ่านจากเซ็นเซอร์ ฉันสังเกตเห็นว่ามีความแตกต่างในการวัด และบ่อยครั้งก็มีค่าที่สูงกว่าหรือต่ำกว่าค่าอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ซึ่งทำให้สีกะพริบ/ผิดพลาด ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนรหัสเล็กน้อยเพื่อให้การอ่านสิบครั้งที่ผ่านมามีค่าเฉลี่ย และค่าเฉลี่ยนี้จะทำให้สีของ LED ดีขึ้น สิ่งนี้ทำให้การเปลี่ยนแปลงค่อยเป็นค่อยไปมากขึ้นและช่วยให้มีค่าผิดปกติบางอย่างโดยไม่ส่งผลต่อสีอย่างมีนัยสำคัญ

ข้อมูลนี้สามารถเห็นได้ในเอาต์พุตมอนิเตอร์แบบอนุกรม

คุณสามารถดาวน์โหลดภาพร่างได้ที่นี่พร้อมกับคำอธิบายแบบเต็มของรหัส

ขั้นตอนที่ 7: การปรับเทียบเซ็นเซอร์

สิ่งสุดท้ายที่ต้องทำก่อนที่คุณจะใช้จอภาพคือการปรับเทียบเซ็นเซอร์ คุณจะต้องทำเช่นนี้เพื่อให้ Arduino รู้ว่าพืชของคุณมีความชื้นในระดับใดและต้องการน้ำในระดับใด นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญเนื่องจากเอาต์พุตของเซ็นเซอร์แต่ละตัวจะแตกต่างกันเล็กน้อยตามตำแหน่งและประเภทของดิน และพืชแต่ละชนิดมีข้อกำหนดในการรดน้ำที่แตกต่างกัน

วิธีที่ดีที่สุดคือเริ่มจากต้นไม้ที่ "แห้ง" โดยให้ดินมีความชื้นในระดับที่คาดว่าจะรดน้ำได้

วางต้นไม้ของคุณลงบนฐาน ดันเซ็นเซอร์ลงไปในดิน (อย่าจุ่มส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ลงไป) จากนั้นเสียบเซ็นเซอร์เข้ากับหมุดส่วนหัวของฐาน

เชื่อมต่อ Arduino ของคุณกับคอมพิวเตอร์และเปิดจอภาพแบบอนุกรมของคุณ คุณจะต้องเพิ่ม Serial.print(""); ไปที่โค้ดเพื่อพิมพ์เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ของคุณไปยังจอภาพแบบอนุกรม เพื่อให้คุณสามารถดูค่าดิบได้ คุณต้องการให้ค่าใหม่แสดงทุกๆ 1-2 วินาที คุณสามารถเปลี่ยนค่านี้ได้โดยใช้การหน่วงเวลา คุณสามารถแสดงผลลัพธ์ของเส้นค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ได้เช่นกัน หากต้องการ คุณจะต้องรออีกสักครู่เพื่อให้ได้ค่าที่อ่านได้เสถียร

สังเกตค่าเฉลี่ยประมาณ 10-20 ค่าที่อ่านได้เมื่อค่าคงที่แล้ว นี่จะเป็นค่าที่ตั้งไว้ "แห้ง" ของคุณ

เมื่อคุณพอใจกับการอ่านแบบแห้งแล้ว ให้รดน้ำต้นไม้ตามปกติ ให้น้ำเพียงพอเพื่อดูดซึมเข้าสู่ดินได้เต็มที่ แต่อย่าจมน้ำตาย ตอนนี้ทำเหมือนเดิมแล้วได้ค่าเซ็ตพอยท์ "เปียก" โดยเฉลี่ย

อัปเดตจุดที่ตั้งไว้สองจุดในโค้ด จากนั้นอัปโหลดภาพร่างอีกครั้ง และคุณพร้อมที่จะเริ่มใช้ฐานอย่างถูกต้องแล้ว

ขั้นตอนที่ 8: การใช้ Smart Indoor Plant Monitor

เนื่องจากคุณเพิ่งรดน้ำต้นไม้เพื่อปรับเทียบ หน้าจอควรเป็นสีเขียว ดินจะค่อยๆ เริ่มเปลี่ยนเป็นสีเหลืองและสีแดงอีกครั้งในอีกไม่กี่วันข้างหน้าเมื่อดินแห้ง

เนื่องจากอาร์เรย์ค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่จึงมีความล่าช้าเล็กน้อยระหว่างเมื่อคุณรดน้ำต้นไม้และเมื่อเซ็นเซอร์เปลี่ยนเป็นสีเขียวอีกครั้ง ควรเปลี่ยนเป็นสีเขียวหลังจากผ่านไปประมาณ 20-30 วินาที

หากคุณกำลังจะใช้ฐานในที่ที่มีแสงแดดจ้ามาก คุณอาจต้องการเพิ่ม LED ที่สองหรือสามและชั้นอะคริลิกอีกชั้นหนึ่งเข้ากับฐานเพื่อให้มีขนาดใหญ่ขึ้นและสว่างขึ้นเล็กน้อย

แจ้งให้เราทราบว่าคุณคิดอย่างไรกับจอภาพนี้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง คุณชอบอะไรและจะเปลี่ยนอะไร

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ โปรดลงคะแนนให้กับโปรเจ็กต์นี้ในการประกวด Remix หากคุณชอบมัน!

ขอให้สนุกกับการสร้างของคุณเอง!