ระบบชลประทาน IoT ขั้นสูง: 17 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

--โดย Maninder Bir Singh Gulshan, Bhawna Singh, Prerna Gupta

ขั้นตอนที่ 1:

การปฏิบัติงานประจำวันที่เกี่ยวข้องกับการรดน้ำต้นไม้ถือเป็นแนวทางปฏิบัติทางวัฒนธรรมที่สำคัญที่สุดและเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานมากที่สุด ไม่ว่าสภาพอากาศจะเป็นอย่างไร ร้อนและเย็นเกินไป หรือแห้งและเปียกเกินไป การควบคุมปริมาณน้ำที่ส่งถึงต้นไม้เป็นสิ่งสำคัญมาก ดังนั้น การใช้แนวคิดระบบรดน้ำต้นไม้อัตโนมัติจะมีประสิทธิภาพ แง่มุมที่สำคัญของโครงการนี้คือ "เมื่อไรและปริมาณน้ำ" วิธีนี้ใช้เพื่อติดตามระดับความชื้นในดินอย่างต่อเนื่องและตัดสินใจว่าจำเป็นต้องรดน้ำหรือไม่ และต้องการน้ำในดินพืชมากน้อยเพียงใด ในรูปแบบพื้นฐานที่สุด ระบบได้รับการตั้งโปรแกรมในลักษณะที่เซ็นเซอร์ความชื้นในดินจะตรวจจับระดับความชื้นจากพืชในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ หากระดับความชื้นของเซ็นเซอร์น้อยกว่าค่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ซึ่งกำหนดไว้ล่วงหน้าตาม พืชโดยเฉพาะกว่าปริมาณน้ำที่ต้องการจะถูกส่งไปยังพืชจนกว่าระดับความชื้นจะถึงค่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ระบบเกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ความชื้นและอุณหภูมิซึ่งติดตามบรรยากาศปัจจุบันของระบบและมีอิทธิพลเมื่อมีการรดน้ำ โซลินอยด์วาล์วจะควบคุมการไหลของน้ำในระบบ เมื่อ Arduino อ่านค่าจากเซ็นเซอร์ความชื้น จะกระตุ้นโซลินอยด์วาล์วตามสภาวะที่ต้องการ. นอกจากนี้ ระบบรายงานสถานะปัจจุบันและส่งข้อความเตือนเกี่ยวกับการรดน้ำต้นไม้และรับ SMS จากผู้รับ การแจ้งเตือนทั้งหมดนี้สามารถทำได้โดยใช้ SIM 800L

ขั้นตอนที่ 2: กรอบไดอะแกรม

ระบบนี้ต้องการ Arduino UNO ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมและเซิร์ฟเวอร์ของทั้งระบบ ในระบบชลประทานพืชนี้ เซ็นเซอร์ความชื้นในดินจะตรวจสอบระดับความชื้นในดินและหากระดับความชื้นต่ำ Arduino จะเปิดปั๊มน้ำเพื่อให้น้ำแก่พืช ปั๊มน้ำจะปิดโดยอัตโนมัติเมื่อระบบพบความชื้นในดินเพียงพอ เมื่อใดก็ตามที่ระบบเปิดหรือปิดปั๊ม ข้อความจะถูกส่งไปยังผู้ใช้ผ่านโมดูล GSM เพื่ออัปเดตสถานะของปั๊มน้ำและความชื้นในดิน ระบบนี้มีประโยชน์มากในฟาร์ม สวน บ้าน ฯลฯ ระบบนี้เป็นแบบอัตโนมัติทั้งหมดและไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงของมนุษย์

ขั้นตอนที่ 3: ฮาร์ดแวร์ที่ใช้: Arduino UNO

Arduino UNO เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์โอเพ่นซอร์สที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Microchip ATmega328P และพัฒนาโดย Arduino.cc บอร์ดนี้ติดตั้งชุดพินอินพุต/เอาต์พุต (I/O) แบบดิจิตอลและอนาล็อก ที่อาจเชื่อมต่อกับบอร์ดขยายต่างๆ (ชีลด์) และวงจรอื่นๆ บอร์ดมีพินดิจิตอล 14 พิน พินอนาล็อก 6 พิน และสามารถตั้งโปรแกรมด้วย Arduino IDE (Integrated Development Environment) ผ่านสายเคเบิล USB ชนิด B สามารถใช้พลังงานจากสาย USB หรือแบตเตอรี่ภายนอกขนาด 9 โวลต์ แม้ว่าจะยอมรับแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 7 ถึง 20 โวลต์ก็ตาม

ขั้นตอนที่ 4: ซิม 800L

SIM800L เป็นโมดูลเซลลูลาร์ขนาดเล็กที่ช่วยให้สามารถรับส่ง GPRS ส่งและรับ SMS และโทรออกและรับสายได้ ต้นทุนต่ำและขนาดเล็กและการสนับสนุนความถี่ควอดแบนด์ทำให้โมดูลนี้เป็นโซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบสำหรับโครงการใด ๆ ที่ต้องการการเชื่อมต่อระยะไกล

ขั้นตอนที่ 5: เซ็นเซอร์ความชื้นในดิน

เซ็นเซอร์ความชื้นในดินวัดปริมาณน้ำในดิน เนื่องจากการวัดความชื้นในดินอิสระโดยตรงนั้นจำเป็นต้องเอาออก ทำให้แห้ง และชั่งน้ำหนักตัวอย่าง เซ็นเซอร์ความชื้นในดินจะวัดปริมาณน้ำเชิงปริมาตรทางอ้อมโดยใช้คุณสมบัติอื่นของดิน เช่น ความต้านทานไฟฟ้า ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก หรือปฏิกิริยากับนิวตรอน เป็นตัวแทนความชื้น

ขั้นตอนที่ 6: เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น

DHT11 เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นแบบดิจิตอลพื้นฐานราคาประหยัดพิเศษ ใช้เซ็นเซอร์ความชื้นแบบคาปาซิทีฟและเทอร์มิสเตอร์เพื่อวัดอากาศโดยรอบ และแยกสัญญาณดิจิตอลบนขาข้อมูล (ไม่จำเป็นต้องใช้หมุดอินพุตแบบอะนาล็อก) ค่อนข้างใช้งานง่าย แต่ต้องใช้เวลาอย่างระมัดระวังในการดึงข้อมูล

ขั้นตอนที่ 7: เซ็นเซอร์วัดการไหลของน้ำ

เซ็นเซอร์การไหลของน้ำประกอบด้วยตัววาล์วพลาสติก โรเตอร์น้ำ และเซ็นเซอร์ Hall-effect เมื่อน้ำไหลผ่านโรเตอร์ โรเตอร์จะหมุน ความเร็วของมันเปลี่ยนแปลงไปตามอัตราการไหลที่แตกต่างกัน เซ็นเซอร์ Hall-Effect จะส่งสัญญาณพัลส์ที่สอดคล้องกัน เครื่องนี้เหมาะสำหรับตรวจจับการไหลของตู้น้ำ

ขั้นตอนที่ 8: รีเลย์

รีเลย์เป็นสวิตช์ควบคุมด้วยไฟฟ้า รีเลย์จำนวนมากใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อควบคุมสวิตช์แบบกลไก แต่ยังใช้หลักการทำงานอื่นๆ เช่น รีเลย์แบบโซลิดสเตต ใช้รีเลย์เมื่อจำเป็นต้องควบคุมวงจรโดยแยกสัญญาณพลังงานต่ำ หรือในกรณีที่ต้องควบคุมหลายวงจรด้วยสัญญาณเดียว

ขั้นตอนที่ 9: LCD (จอแสดงผลคริสตัลเหลว)

LCD ย่อมาจาก Liquid Crystal Display และช่วยให้คุณควบคุมจอ LCD ที่เข้ากันได้กับไดรเวอร์ Hitachi HD44780 มีอยู่มากมาย และคุณสามารถบอกได้โดยใช้อินเทอร์เฟซ 16 พิน

ขั้นตอนที่ 10: ปั๊มน้ำ

ปั๊มเป็นอุปกรณ์ที่เคลื่อนย้ายของเหลว (ของเหลวหรือก๊าซ) หรือบางครั้งเป็นของเหลวข้นโดยการกระทำทางกล ปั๊มสามารถจำแนกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ตามวิธีการที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายของเหลว ได้แก่ การยกโดยตรง การกระจัด และปั๊มแรงโน้มถ่วง

ปั๊มทำงานโดยกลไกบางอย่าง (โดยทั่วไปคือลูกสูบหรือโรตารี) และใช้พลังงานเพื่อทำงานเชิงกลในการเคลื่อนย้ายของเหลว ปั๊มทำงานผ่านแหล่งพลังงานมากมาย รวมถึงการทำงานแบบแมนนวล ไฟฟ้า เครื่องยนต์ หรือพลังงานลม มีหลายขนาด ตั้งแต่กล้องจุลทรรศน์สำหรับใช้ในงานทางการแพทย์ ไปจนถึงปั๊มอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ขั้นตอนที่ 11: ข้อดี

1. ความสามารถในการประหยัดน้ำและประสิทธิภาพในการส่งน้ำ

2. การตั้งเวลาและการเชื่อมต่อ

(ตารางเวลาของพวกเขาสามารถอัปเดตได้จากทุกที่ที่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต)

3. ประหยัดไฟ.

(แผงโซลาร์เซลล์ใช้ผลิตไฟฟ้าในฟาร์มเกษตรด้วย)

4. ชาวนาสามารถรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของทุ่งได้ทุกที่ทุกเวลา

ขั้นตอนที่ 12: แอปพลิเคชัน

1. สามารถใช้ในการเกษตร สนามหญ้า และระบบน้ำหยด.

2. สามารถนำไปใช้ในการเพาะปลูกได้

3. ใช้ในการจัดหาน้ำในพื้นที่ปลูกเรือนเพาะชำ

4. สามารถใช้สำหรับพืชผลได้หลากหลายเนื่องจากสามารถปรับแต่งข้อมูลอ้างอิงที่จำเป็นสำหรับพืชประเภทต่างๆ

5. สามารถใช้สำหรับการจัดการน้ำในบ่อและการถ่ายโอนน้ำ

เราใช้อุปกรณ์ IoT เช่น NodeMCU ในแผนภาพวงจรและแสดงแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เหมือนกัน คุณสามารถใช้ Arduino UNO ได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 13: แผนภาพวงจร

ขั้นตอนที่ 14: การออกแบบ PCB สำหรับระบบชลประทาน IoT ขั้นสูง

ขั้นตอนที่ 15: การสั่งซื้อ PCBs

ตอนนี้เรามีการออกแบบ PCB และถึงเวลาสั่งซื้อ PCB เพื่อที่คุณจะต้องไปที่ JLCPCB.com และคลิกที่ปุ่ม "QUOTE NOW"

JLCPCB เป็นผู้สนับสนุนโครงการนี้ด้วย JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) เป็นองค์กรต้นแบบ PCB ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนและเป็นผู้ผลิตไฮเทคที่เชี่ยวชาญด้าน PCB ต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิต PCB แบบกลุ่มเล็ก คุณสามารถสั่งซื้อ PCB ขั้นต่ำ 5 ชิ้นในราคาเพียง $2

ขั้นตอนที่ 16:

หากต้องการผลิต PCB ให้อัปโหลดไฟล์ gerber ที่คุณดาวน์โหลดในขั้นตอนสุดท้าย อัปโหลดไฟล์.zip หรือคุณสามารถลากและวางไฟล์เกอร์เบอร์

หลังจากอัปโหลดไฟล์ zip แล้ว คุณจะเห็นข้อความแสดงความสำเร็จที่ด้านล่างหากอัปโหลดไฟล์สำเร็จ

ขั้นตอนที่ 17:

คุณสามารถตรวจสอบ PCB ในตัวแสดง Gerber เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างดี คุณสามารถดูทั้งด้านบนและด้านล่างของ PCB

หลังจากตรวจดูให้แน่ใจว่า PCB ของเราดูดีแล้ว ตอนนี้เราสามารถสั่งซื้อได้ในราคาที่เหมาะสม คุณสามารถสั่งซื้อ PCB ได้ 5 ชิ้นในราคาเพียง $2 แต่ถ้าเป็นการสั่งซื้อครั้งแรก คุณจะได้รับ 10 PCB ในราคา $2 หากต้องการสั่งซื้อ ให้คลิกที่ปุ่ม “SAVE TO CART”

PCB ของฉันใช้เวลา 2 วันในการผลิตและมาถึงภายในหนึ่งสัปดาห์โดยใช้ตัวเลือกการจัดส่งของ DHL PCB ถูกบรรจุมาอย่างดีและคุณภาพดีจริงๆ