สวนในร่ม Arduino: 7 ขั้นตอน

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

การทำสวนในยุคสมัยใหม่หมายถึงการทำให้สิ่งต่างๆ ซับซ้อนและลำบากขึ้นด้วยอิเล็กตรอน บิต และไบต์ การรวมไมโครคอนโทรลเลอร์เข้ากับการทำสวนเป็นแนวคิดที่ได้รับความนิยมอย่างมาก ฉันคิดว่านั่นเป็นเพราะสวนมีอินพุตและเอาท์พุตที่ง่ายมากซึ่งง่ายต่อการคาดคะเน ฉันเดาว่าผู้คน (รวมถึงฉันด้วย) มักจะเห็นงานอดิเรกที่เรียบง่ายและผ่อนคลายอย่างฉาวโฉ่ และอดไม่ได้ที่จะรู้สึกว่าต้องทำมันให้ซับซ้อนเกินไป

ในโครงการนี้ ฉันจะแสดงวิธีสร้างสวนในร่มในเวอร์ชันที่ง่ายกว่าโดยใช้บอร์ด Arduino Dev

ฉันกำลังให้คำแนะนำทีละขั้นตอนแบบเต็มเพื่อแสดงวิธีทำสวนที่สวยงามของคุณเอง และฉันกำลังอธิบายรายละเอียดทั้งชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อเปลี่ยนคำแนะนำนี้ให้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่จะทำให้คุณลอง ทักษะของตัวเองในการทำอิเล็กทรอนิกส์ โปรเจ็กต์นี้สะดวกมากที่จะทำขึ้นเป็นพิเศษหลังจากได้รับ PCB แบบกำหนดเองที่เราสั่งจาก JLCPCB เพื่อปรับปรุงรูปลักษณ์ของรถของเรา และยังมีเอกสารและรหัสเพียงพอในคู่มือนี้ที่จะช่วยให้คุณสร้างระบบสวนอัตโนมัติได้

เราสร้างโปรเจ็กต์นี้ในเวลาเพียง 7 วันเท่านั้น เพียงสามวันในการทำฮาร์ดแวร์และการประกอบให้เสร็จ จากนั้น 4 วันเพื่อเตรียมโค้ดและแอป Android เพื่อที่จะควบคุมสวนให้ผ่านไปได้ ก่อนเริ่มดูกันก่อน

สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้จากบทช่วยสอนนี้:

• การเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมตามฟังก์ชันการทำงานของโครงการ
• ทำให้วงจรเชื่อมต่อส่วนประกอบที่เลือกทั้งหมด
• ประกอบชิ้นส่วนโครงการทั้งหมดและเริ่มการทดสอบ
• การใช้แอพ Android เพื่อเชื่อมต่อผ่านบลูทูธและเริ่มจัดการระบบ

ขั้นตอนที่ 1: สวนในร่มคืออะไร

พืชส่วนใหญ่มีความต้องการที่เรียบง่าย เมื่อแขกไปพวกเขาไม่ต้องการมาก มีเพียงสามสิ่งพื้นฐานที่คุณต้องเข้าใจก่อนตัดสินใจเชิญบ้านต้นไม้: แสง น้ำ และอากาศ หากคุณเชี่ยวชาญในองค์ประกอบทั้งสี่นี้ จากมุมมองของพืช คุณสามารถสร้างสวนในร่มได้ทุกที่ในโลกและในทุกฤดูกาลของปี

• แสง - พืชสวนส่วนใหญ่ต้องการแสงอย่างน้อยหกชั่วโมงต่อวัน แต่ต้องเป็นแสงที่ดี หากคุณเอามือไปวางที่หน้าต่างและไม่ทำให้เกิดเงา มีโอกาสที่แสงจะไม่เพียงพอสำหรับพืชส่วนใหญ่ที่จะใช้ชีวิตอย่างมีความสุข อย่างไรก็ตาม คุณสามารถเสริมสภาพแสงน้อยด้วยแสงไฟได้เสมอ หากคุณมีแสงธรรมชาติพอประมาณในบ้านและไม่ต้องการวุ่นวายกับแสงพิเศษ ให้ยึดติดกับต้นไม้ที่ปกติแล้วต้องมีสภาพแสงน้อย หรือลองย้ายสวนของคุณไปที่ ขอบหน้าต่างที่มีแดด
• น้ำ - พืชต้องการสภาวะที่ใกล้เคียงกับถิ่นที่อยู่ของมัน พืชที่เรียกว่าบ้านในทะเลทรายจะต้องรดน้ำน้อยกว่าต้นไม้ที่อาศัยอยู่ในบึง การรู้ว่าพืชต้องการสภาพน้ำแบบใดเป็นขั้นตอนแรกที่ดีในการรักษาสวนในร่มให้ประสบความสำเร็จ ง่ายกว่าที่คุณคิดเพราะต้นไม้มักจะให้เบาะแสกับคุณ พืชที่มีใบยางหนาเป็นตัวกักเก็บน้ำและโดยทั่วไปสามารถอยู่รอดได้โดยใช้น้ำน้อยกว่าพืชที่มีใบบางและบอบบาง หากคุณเกลียดการรดน้ำต้นไม้ ให้เลือกพันธุ์ที่สามารถเจริญเติบโตได้น้อยลง หรือเลือกกระถางต้นไม้ที่มีอ่างเก็บน้ำที่ซ่อนอยู่เพื่อลดงานบ้านในการรดน้ำของคุณ
• อากาศ - เป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์แสง พืชผลิตออกซิเจนและกรองก๊าซที่น่ารังเกียจ เช่น ฟอร์มัลดีไฮด์ จากสภาพแวดล้อมในบ้านของคุณผ่านทางใบของพวกมัน เพื่อให้พืชมีสุขภาพที่ดี คุณต้องรักษาใบของพวกมันให้สะอาดและให้อากาศรอบตัวมันเคลื่อนไหวและชุ่มชื้น ในการทำเช่นนี้ คุณสามารถวางไว้ในที่ที่มีอากาศถ่ายเทได้ดีหรือจัดหาพัดลมขนาดเล็ก

ฉันจะสร้างระบบที่ใช้ Arduino เพื่อควบคุมดูแลสถานะอุณหภูมิและความชื้นของโรงงานของฉัน และจัดหาความต้องการที่จำเป็นโดยอัตโนมัติ เช่น ความเข้มของแสง น้ำ และอากาศบริสุทธิ์ และเพื่อที่จะทำสิ่งนี้ ฉันต้องใช้เซ็นเซอร์เพื่อควบคุมแอคทูเอเตอร์บางตัว ตัวอย่างเช่น ฉันจะควบคุมความเข้มของแสงขึ้นอยู่กับสัญญาณที่ได้รับจากเซ็นเซอร์ความสว่างของแสงเช่นเดียวกันกับการรดน้ำ ฉันใช้เซ็นเซอร์ความชื้นเพื่อเปิดและปิดปั๊มน้ำ และเซ็นเซอร์อุณหภูมิ/ความชื้นสำหรับการเปิดและปิดการควบคุมพัดลม DC 12V.

ขั้นตอนที่ 2: เซนเซอร์และแอคทูเอเตอร์

การทำระบบนี้คือการประกอบเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์บางตัวเพื่อเข้าถึงข้อมูลทางกายภาพที่อยู่รอบ ๆ โรงงานและเพื่อค้นหาว่าโรงงานต้องการสิ่งใดและเมื่อใดที่คุณควรจัดหา

นี่คือเหตุผลที่คุณควรใช้เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์บางตัวที่เชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino ตัวเดียว:

เซนเซอร์

1. เซ็นเซอร์วัดแสง BH1750: BH1750FVI เป็นเซ็นเซอร์วัดแสงดิจิตอล ซึ่งเป็น IC เซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบแบบดิจิตอลสำหรับอินเทอร์เฟซบัส I2C IC นี้เหมาะสมที่สุดในการรับข้อมูลแสงแวดล้อมสำหรับปรับ LCD และไฟแบ็คไลท์ของปุ่มกดของโทรศัพท์มือถือ สามารถตรวจจับช่วงกว้างที่ความละเอียดสูงได้ (1 - 65535 lx)
2. เซ็นเซอร์ความชื้นในดิน: เซ็นเซอร์วัดความชื้นที่วัดความต้านทานหรือการนำไฟฟ้าทั่วเมทริกซ์ของดินระหว่างหน้าสัมผัสทั้งสองนั้นเป็นขยะ อย่างแรกเลย ความต้านทานไม่ใช่ตัวบ่งชี้ที่ดีของความชื้น เนื่องจากขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่อาจแตกต่างกันไปในแต่ละสวน รวมถึงค่า pH ของดิน ของแข็งที่ละลายในน้ำ และอุณหภูมิ ประการที่สอง ส่วนใหญ่มีคุณภาพต่ำและมีหน้าสัมผัสที่สึกกร่อนได้ง่าย ส่วนใหญ่คุณจะโชคดีที่ได้มันมาตลอดทั้งฤดูกาล
3. เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น: DHT11 เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นแบบดิจิตอลพื้นฐานราคาประหยัดพิเศษ ใช้เซ็นเซอร์ความชื้นแบบคาปาซิทีฟและเทอร์มิสเตอร์เพื่อวัดอากาศโดยรอบ และแยกสัญญาณดิจิตอลบนขาข้อมูล (ไม่จำเป็นต้องใช้หมุดอินพุตแบบอะนาล็อก) ค่อนข้างใช้งานง่าย แต่ต้องใช้เวลาในการดึงข้อมูลอย่างระมัดระวัง ข้อเสียเพียงอย่างเดียวของเซ็นเซอร์นี้คือ คุณสามารถรับข้อมูลใหม่จากเซ็นเซอร์ได้ทุกๆ 2 วินาทีเท่านั้น ดังนั้นเมื่อใช้ไลบรารีของเรา การอ่านเซ็นเซอร์อาจมีอายุไม่เกิน 2 วินาที

แอคทูเอเตอร์

1. ไฟ LED สีขาวอ่อน: ไดโอดเปล่งแสง (LED) เป็นแหล่งกำเนิดแสงเซมิคอนดักเตอร์สองสาย เป็นไดโอดแยก p–n ที่เปล่งแสงเมื่อเปิดใช้งาน[5] เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมกับลีด อิเล็กตรอนจะสามารถรวมตัวกับรูอิเล็กตรอนภายในอุปกรณ์ ปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน
2. ปั๊มน้ำ: ปั๊มเป็นอุปกรณ์ที่เคลื่อนย้ายของเหลว (ของเหลวหรือก๊าซ) หรือบางครั้งเป็นของเหลวข้นโดยการกระทำทางกล ปั๊มสามารถจำแนกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ตามวิธีการที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายของเหลว ได้แก่ ปั๊มแรงเหวี่ยง การเคลื่อนตัว และปั๊มแรงโน้มถ่วง ปั๊มทำงานโดยกลไกบางอย่าง (โดยทั่วไปคือลูกสูบหรือโรตารี) และใช้พลังงานเพื่อทำงานทางกลโดยการเคลื่อนย้าย ของเหลว ปั๊มทำงานผ่านแหล่งพลังงานมากมาย รวมถึงการทำงานแบบแมนนวล ไฟฟ้า เครื่องยนต์ หรือพลังงานลม มีหลายขนาด ตั้งแต่กล้องจุลทรรศน์สำหรับใช้ในงานทางการแพทย์ ไปจนถึงปั๊มอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
3. พัดลมระบายความร้อน DC 12V: สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจเทคนิคการทำความเย็นที่สามารถใช้เพื่อรักษาชีวิตของพืชของคุณโดยการเคลื่อนย้ายอากาศบริสุทธิ์ไปรอบ ๆ โรงงานเมื่อจำเป็นต้องรักษาพืชให้อยู่ในสภาพที่แข็งแรง

ขั้นตอนที่ 3: การทำ PCB (ผลิตโดย JLCPCB)

เกี่ยวกับ JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) เป็นองค์กรต้นแบบ PCB ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนและเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้าน PCB ต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิต PCB ชุดเล็ก

ด้วยประสบการณ์ในการผลิต PCB มากกว่า 10 ปี JLCPCB มีลูกค้ามากกว่า 200,000 รายทั้งในและต่างประเทศ โดยมีคำสั่งซื้อออนไลน์มากกว่า 8,000 รายการสำหรับการสร้างต้นแบบ PCB และการผลิต PCB ปริมาณน้อยต่อวัน กำลังการผลิตประจำปีคือ 200,000 ตร.ม. สำหรับ PCB 1 ชั้น 2 ชั้นหรือหลายชั้นต่างๆ JLC เป็นผู้ผลิต PCB มืออาชีพที่มีอุปกรณ์ขนาดใหญ่ การจัดการที่เข้มงวด และคุณภาพที่เหนือกว่า

กลับไปที่โครงการของเรา

ในการผลิต PCB ฉันได้เปรียบเทียบราคาจากผู้ผลิต PCB หลายราย และฉันเลือก JLCPCB ซัพพลายเออร์ PCB ที่ดีที่สุดและผู้ให้บริการ PCB ที่ถูกที่สุดเพื่อสั่งซื้อวงจรนี้ สิ่งที่ฉันต้องทำคือเพียงแค่คลิกง่ายๆ เพื่ออัปโหลดไฟล์ gerber และตั้งค่าพารามิเตอร์บางอย่าง เช่น สีและปริมาณความหนาของ PCB จากนั้นฉันจ่ายเพียง 2 ดอลลาร์เพื่อรับ PCB ของฉันหลังจาก 3 วันเท่านั้น และฉันสังเกตว่ามี คือข้อเสนอการจัดส่งฟรีเป็นครั้งคราวในแพลตฟอร์มการสั่งซื้อออนไลน์นี้

คุณสามารถรับไฟล์ Circuit (PDF) ได้จากที่นี่

ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน PCB นั้นผลิตมาอย่างดี และฉันมีรูปร่างของ PCB แบบเดียวกับที่เราออกแบบไว้ และมีป้ายกำกับและโลโก้ทั้งหมดไว้คอยแนะนำฉันในระหว่างขั้นตอนการบัดกรี

ขั้นตอนที่ 4: ส่วนผสม

ตอนนี้ มาทบทวนส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้ และคุณจะพบลิงก์ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดสำหรับการสั่งซื้อออนไลน์ ดังนั้นเราจะต้อง:

• - PCB ที่เราสั่งมาจาก JLCPCB
• - Arduino นาโน:
• - โมดูล ESP01:
• - โมดูลบลูทูธ HC-05 หรือ HC-06:
• - เซ็นเซอร์วัดแสง BH1750:
• - เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น:
• - เซ็นเซอร์วัดความชื้น:
• - ปั้มน้ำ:
• - พัดลม DC 12V:
• - ไฟ LED สีขาว:
• - ตัวเชื่อมต่อส่วนหัวบางตัว:

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ

ตอนนี้เราพร้อมแล้ว มาเริ่มบัดกรีส่วนประกอบกัน และอย่าลืมปฏิบัติตามฉลากเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการบัดกรี เราเริ่มต้นด้วยการบัดกรีขั้วต่อ Arduino เพื่อทดสอบแหล่งจ่ายไฟ และคุณยังสามารถเขียนรหัสทดสอบพื้นฐานเพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อที่เหมาะสมสำหรับเซ็นเซอร์แต่ละตัว เช่น เซ็นเซอร์วัดแสง และเหมือนกันสำหรับ LED เนื่องจากทั้งหมดเชื่อมต่อโดยตรงกับบอร์ด (Arduino) เพื่อให้คุณเข้าถึงได้อย่างเต็มที่

หมายเหตุ: คุณต้องรักษาหัวแร้งของคุณให้ดีและสะอาด นั่นหมายถึงการเช็ดบนฟองน้ำทุกครั้งที่ใช้ ปลายหัวแร้งของคุณควรสะอาดและเป็นมันเงา เมื่อใดก็ตามที่คุณเห็นว่าทิปสกปรกด้วยฟลักซ์หรือออกซิไดซ์ นั่นหมายถึงการสูญเสียความมันวาว คุณควรทำความสะอาด แม้ว่าคุณจะอยู่ท่ามกลางการบัดกรี การมีหัวแร้งที่สะอาดช่วยให้ถ่ายเทความร้อนไปยังเป้าหมายการบัดกรีได้ง่ายขึ้นมาก

PCB ที่เราสั่งซื้อจาก JLCPCB จะแนะนำให้คุณเก็บทุกอย่างไว้ในตำแหน่งที่ถูกต้อง ดังนั้นอย่าลังเลที่จะไปที่ลิงก์นี้ หากคุณต้องการดู PCB ที่เราได้ทำและสั่งซื้อทางออนไลน์

อย่างที่คุณเห็น การใช้ PCB นี้สะดวกมากเพราะมีคุณภาพและแน่นอนว่าฉลากทั้งหมดจะให้คำแนะนำที่ดีที่สุดสำหรับคุณ ดังนั้นคุณจึงมั่นใจได้ 100% ว่าคุณจะไม่ทำผิดพลาดในการบัดกรี

ฉันได้บัดกรีแต่ละส่วนประกอบไปยังตำแหน่งและคุณสามารถใช้ PCB ทั้งสองด้านเพื่อประสานชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

ตอนนี้เรามี PCB พร้อมแล้วและส่วนประกอบทั้งหมดบัดกรีอย่างดี หลังจากนั้นฉันเตรียมการออกแบบนี้เพื่อทำการตัดด้วยเลเซอร์ CNC เพื่อใส่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และโรงงานในการสนับสนุนเดียว ดังนั้นหากคุณต้องการออกแบบเหมือนกัน ฉันหาไฟล์ (DXF) ที่นี่

ขั้นตอนที่ 6: แอป Android

แอพนี้จะให้คุณเชื่อมต่อกับ Arduino ของคุณผ่านบลูทูธ และใช้โหมดแมนนวล คุณสามารถเข้าถึงพัดลม ไฟ และปั๊มน้ำสำหรับการควบคุมเปิดและปิด โดยไม่ลืมเซ็นเซอร์ที่คุณสามารถอ่านข้อมูลได้ กดปุ่ม "รับข้อมูล" และข้อมูลที่เหมาะสมทั้งหมดจะแสดงบนหน้าจอสมาร์ทโฟนของคุณ

คุณสามารถรับแอพ Android นี้ได้ฟรีจากลิงค์นี้

ขั้นตอนที่ 7: รหัส Arduino และการตรวจสอบการทดสอบ

รหัสสามารถใช้ได้และตามปกติคุณสามารถดาวน์โหลดได้จากลิงค์นี้ และอย่างที่คุณเห็นในรูปภาพ โค้ดนั้นเรียบง่ายและมีความคิดเห็นที่ดีมาก คุณจึงสามารถเข้าใจรหัสที่คุณเป็นเจ้าของได้

อย่างที่คุณเห็นผู้ชายแต่ละปุ่มมีฟังก์ชันการทำงานกับระบบ แต่สิ่งที่ฉันประทับใจมากคือโหมดอัตโนมัติสำหรับการควบคุมความสว่างของแสง ฉันวางเซ็นเซอร์วัดแสงไว้ที่ฐานด้านล่าง จากนั้นเมื่อเราเลือกโหมดนี้ ระบบจะควบคุมความสว่างของด้านหน้า ไฟ LEDs ขึ้นอยู่กับสัญญาณเซ็นเซอร์ นอกจากนี้เรายังสามารถอ่านค่าอุณหภูมิและความชื้นได้โดยตรงบนหน้าจอของสมาร์ทโฟนซึ่งน่าประทับใจมาก