สารบัญ:
2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-13 06:58
การปลูกพืชเป็นเรื่องสนุก การรดน้ำ และการดูแลต้นไม้นั้นไม่ใช่เรื่องยุ่งยากเลย แอปพลิเคชันไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับตรวจสอบสุขภาพมีอยู่ทั่วอินเทอร์เน็ต และแรงบันดาลใจสำหรับการออกแบบมาจากลักษณะคงที่ของพืชและความสะดวกในการตรวจสอบบางสิ่งที่ไม่วิ่งไปมาและมีเหงื่อออก ฉันค่อนข้างใหม่ต่อการเจริญเติบโตของพืชและคำแนะนำบนอินเทอร์เน็ตดูเหมือนจะเขียนด้วยความหมายที่ดี แต่ไม่ใช่ประเภทวิศวกร เพื่อนคนหนึ่งที่ฉันถามว่า "ฉันรดน้ำพวกเขาเท่าไหร่ … " คำตอบคือวิธีเดียวที่จะยกต้นไม้และถ้ารู้สึกว่าเบาคุณก็รดน้ำ เขาเก่งเรื่อง "การเติบโต" การเอานิ้วจิ้มดินไม่ได้ช่วยอะไรมาก คำแนะนำส่วนใหญ่ใช้หัววัดความชื้นในดินราคาถูกซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวหลายอย่าง - ที่โจ่งแจ้งที่สุดคือความไม่ถูกต้องและการกัดกร่อน
การทบทวนวรรณกรรมพบว่าสิ่งสกปรกอาจมีน้ำมากถึง 40% และการวัดนี้ต้องใช้เครื่องมือที่มีราคาแพงพอสมควร โพรบที่ถูกกว่านั้นอาศัยการนำน้ำซึ่งจะแปรผันตามเกลือที่ละลายน้ำและปัจจัยอื่นๆ ด้านบนเป็นกราฟที่ฉันทำเกี่ยวกับภาชนะใส่สิ่งสกปรกที่มีน้ำหนักเกิน 2 สัปดาห์ ตามด้วยความร้อนจากเตาอบที่ 300 เพื่อขจัดน้ำที่ไม่ติดมาทั้งหมด สี่สิบเปอร์เซ็นต์ของดินทั้งหมดเป็นน้ำ และในช่วงสิบวันที่อากาศร้อนจัดทำให้สูญเสียน้ำไป 75% ในอัตราที่ค่อนข้างเป็นเส้นตรง แล้วระดับความชื้นที่ถูกต้องคืออะไร? ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ แต่เมื่อสร้างเครื่องจักรนี้ คำแนะนำที่ดีคือการรดน้ำต้นไม้ของคุณอย่างระมัดระวังจนถึงระดับที่คุณคิดว่าถูกต้อง และตั้งค่าบนเครื่องที่ชั่งน้ำหนักอย่างระมัดระวัง จากนั้นภายในขอบเขตที่กำหนด จะเพิ่มน้ำเมื่อจำเป็น การออกแบบสามารถปรับเปลี่ยนสำหรับกระเช้าต้นไม้แขวนและระบบน้ำแรงดัน
เครื่องต้องทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ควบคุมการจ่ายน้ำอัตโนมัติ ตรวจสอบการจ่ายน้ำโดยการแจ้งเตือนทางเว็บ พักเครื่องเมื่อไม่ได้ใช้งานเพื่อลดการใช้พลังงานให้เหลือน้อยที่สุด และจดจำน้ำหนักพื้นฐาน และจำนวนการรดน้ำและข้อมูลอื่นๆ ระหว่างการนอนหลับ รอบ ESP32 ใหม่ดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับสมอง
ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมอุปกรณ์ของคุณ
ตัวเครื่องทำจากกระเบื้องเซรามิค BigBox ขนาด 12 นิ้ว จำนวน 2 แผ่น ในกรอบช่องอลูมิเนียมประกบแทงค์น้ำ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกยึดไว้ในกล่องไฟฟ้าพลาสติกที่ด้านหลัง ถังเก็บน้ำมีท่อทางออกจากปั๊มและชุดเซ็นเซอร์แบบปิดที่ติดกาวที่ด้านล่างของถังที่ป้อนโรงงาน คานขวางของโหลดเซลล์จากคานขวางที่ด้านบนของตัวเครื่อง
1. Arrow Home Products 00743 ภาชนะบรรจุเครื่องดื่มสลิมไลน์ 2 แกลลอน สีใส
2. uxcell 5Pcs 5.5V 60mA โมดูลแผงเซลล์แสงอาทิตย์โพลีมินิ DIY
3. Gikfun Metal Ball Tilt Shaking Position Switches สำหรับ Arduino
4. Uxcell a14071900ux0057 10Kg อลูมิเนียมอัลลอยด์อิเล็กทรอนิกส์ขนาด โหลดเซลล์
5. Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Feather Board
6. HX711 การชั่งน้ำหนักโมดูลการแปลงเซลล์โหลดเซนเซอร์โมดูลโฆษณาสำหรับ Arduino
7. Adafruit Latching มินิรีเลย์ FeatherWing
8. TP4056 โมดูลเครื่องชาร์จเซลล์ลิเธียมพร้อมระบบป้องกันแบตเตอรี่
9. ECEEN USB เครื่องสูบน้ำ เครื่องสูบน้ำแบบจุ่มใต้น้ำขนาดเล็กสำหรับ Aquarium Hydroponic Powered ผ่าน USB DC 3.5-9V
10. แบตเตอรี่ Lipo 18650 พร้อมที่ใส่แบตเตอรี่
ขั้นตอนที่ 2: สร้างกล่อง
โครงกล่องทำจากอลูมิเนียม BigBox ขนาด 1 นิ้ว เข้ามุม คุณได้แนวคิดทั่วไปจากรูปภาพและประกอบไม่ยากเกินไป เฟรมจะขึ้นอยู่กับกระเบื้องตารางฟุตที่สร้างด้านหน้าและด้านหลังของยูนิต กระเบื้องยึดติดกับใบหน้าของโครงอลูมิเนียมด้วยกาวซิลิกอน ขนาดของส่วนตรงกลางจะขึ้นอยู่กับขนาดของถังเก็บน้ำของคุณ ช่องเปิดของถังได้รับการออกแบบเพื่อให้คุณสามารถดึงออกจากตัวเครื่องและเติมจากด้านบนได้อย่างง่ายดาย สายไฟและท่อที่ยึดถังต้องยาวเพียงพอและม้วนงอที่ด้านหลัง
การจัดวางแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ฉันจะใช้แผงกลมหลายแผ่นเพื่อให้ดูเป็น 'ลูกเต๋า' แต่ตัดสินที่ช่องสี่เหลี่ยมเพราะมันให้แรงดันและกระแสรวมกันได้ดีที่สุด ฉันจะไม่ลงรายละเอียดเกี่ยวกับการต่อแผงโซลาร์เซลล์หลายแผง แต่คุณต้องมีอย่างน้อย 5.5v เพื่อให้วงจรเครื่องชาร์จทำงานได้ แผงเหล่านี้ติดตั้งแบบขนานเพื่อเพิ่มค่าแอมแปร์ รูในกระเบื้องเซรามิกได้รับการเจาะอย่างระมัดระวังด้วยดอกสว่าน - อย่าลืมใช้น้ำเป็นสารหล่อเย็นในการทำเช่นนี้ ไม่เช่นนั้นคุณจะทำลายดอกสว่าน หลุมเหล่านี้ควรใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีในแต่ละครั้ง ใช้กาวซิลิกอนจำนวนหนึ่งเพื่อยึดแผงและสายไฟที่ด้านในของกระเบื้องให้เข้าที่
โหลดเซลล์มีความสมเหตุสมผลและจัดอยู่ในตุ้มน้ำหนักต่างๆ ฉันใช้พันธุ์ 10 กก. แต่ถ้าคุณจะวางแผนชาวไร่หนักตามนั้น เช่นเดียวกับ Instructables อื่น ๆ ของฉัน: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ โหลดเซลล์เหล่านี้จะต้องยื่นออกมาจากด้านรองรับด้วยรูสกรูเทป 4 มม. และ 5 มม. ในกรณีนี้ ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมขวางระหว่างแผ่นรองรับกระเบื้องเซรามิกสองแผ่นจะยึดปลายด้านหนึ่งของโหลดเซลล์ไว้ อีกอันรองรับแท่นทำจากอะลูมิเนียมแท่งแบนซิลิคอนติดกาวที่ถ้วยระบายน้ำของโรงงาน ระวังสายไฟจากพวกนี้ให้มาก เพราะสายไฟเหล่านี้เปราะบางมากและแทบจะซ่อมไม่ได้หากขาดใกล้จุดกำเนิด ใช้กาวร้อนหรือซิลิกอนจำนวนมากเพื่อรักษาความสมบูรณ์
ขั้นตอนที่ 3: สร้างปั๊ม/ที่วางสวิตช์เปล่า
ปั๊มใช้พลังงานจากรีเลย์จากแบตเตอรี่ Lipo และใช้ได้กับแรงดันไฟฟ้าที่จำกัด แต่คุณไม่สามารถเกินความสูงได้ประมาณ 2 ฟุต เว้นแต่คุณจะใช้เครื่องเพิ่มกำลังเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ที่จริงแล้วปั๊มเป็นแชมป์ ไม่ต้องการรองพื้น กันน้ำได้ และมีปลั๊ก USB ที่ปลายด้านหนึ่ง ทำได้ไม่ดีกับการแห้งอย่างไรก็ตาม สวิตช์เต็ม/ว่างเปล่าของอ่างเก็บน้ำเป็นเพียงสวิตช์เอียงที่ฉันใช้เช็ดด้วยซิลิโคนเพื่อกันน้ำ จากนั้นผูกติดกับแถบอลูมิเนียมที่รองรับปั๊มและยางที่รัก ควรผูกลูกยางไว้กับแท่งอลูมิเนียมโดยตรงเพื่อดึงออกจากสายสวิตช์เอียง เมื่ออ่างเก็บน้ำมีน้ำอยู่ในนั้น เป็ดน้อยจะลอยและเอียงสวิตช์ - ลัดวงจรไปที่พื้นและปล่อยให้คำสั่งจ่ายไฟให้กับรีเลย์และปั๊ม นอกจากนี้ยังส่งข้อมูลนี้ไปยังเว็บและจะส่งทวีตถึงคุณหากคุณต้องการน้ำ ตัวปั๊มติดซิลิโคนไว้กับโครงสร้างรองรับนี้ และติดกาวที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำ
ขั้นตอนที่ 4: การสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Feather Board เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ค่อนข้างใหม่และทำงานได้ดีในตัวช่วยเรื่องพืชที่ฉลาดนี้ ข้อดีของบอร์ดนี้มากกว่า 8266 รุ่นเก่าคือความสามารถในการนอนหลับที่ดีขึ้น (น่าจะเป็นปีแทนที่จะเป็นชั่วโมง…) ความสามารถในการจดจำสิ่งที่เรียนรู้ระหว่างงีบหลับ (8266 เก่ารีเซ็ตจากศูนย์กราวด์…) และใช้พลังงานน้อยลง ขณะงีบหลับและหมุดเพิ่มเติม Youtuber ที่ยอดเยี่ยม Andreas Spiess ให้รายละเอียดการเปลี่ยนแปลงโค้ดเพื่อให้ ESP32 สามารถชั่งน้ำหนักได้อย่างเหมาะสม และคุณควรดูวิดีโอของเขาหากต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของรายละเอียด ตัวอย่างการนอนหลับจาก Arduino IDE ยังใช้และแก้ไขสำหรับซอฟต์แวร์นี้ด้วย
แผนภาพ Fritzing แสดงการเชื่อมต่อสายไฟทั้งหมดอย่างละเอียด ส่วนประกอบต่างๆ ถูกประกอบขึ้นเป็นบอร์ดสำเร็จรูปแล้วต่อสายเข้าด้วยกัน แบตเตอรี่ Lipo เป็นมาตรฐาน 18650 ราคาถูกของคุณบนรางเลื่อนของตัวเอง บอร์ดชาร์จคือ TP4056 ซึ่ง Andreas กล่าวว่ามีประสิทธิภาพมากในบทบาทการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์นี้ ปุ่มเปิด/ปิดพร้อมไฟ LED ในตัวจะส่งพลังงานไปยังทั้งระบบ รวมถึงการเชื่อมต่อรีเลย์ทั่วไปซึ่งจ่ายไฟให้กับปั๊ม บอร์ดรีเลย์เป็นบอร์ดรีเลย์แบบรีเลย์แบบล็อคของ Adafruit ซึ่งทำงานบน 3 V แอมป์ HX711 นั้นจ่ายไฟผ่าน Adafruit และเชื่อมต่อได้มากถึงสองพินบนบอร์ด
ส่วนประกอบทั้งหมดวางซ้อนกันในกล่องไฟฟ้าภายนอกอาคารแบบพลาสติกที่เปิดอยู่ที่ส่วนล่างเพื่อให้อากาศถ่ายเทแต่กันฝน วาง ESP32 ไว้ด้านบนเพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมและตรวจสอบแบบอนุกรมโดยปิดฝาครอบได้
ขั้นตอนที่ 5: ซอฟต์แวร์
"กำลังโหลด="ขี้เกียจ"
อุปกรณ์ใช้งานง่าย เมื่อเปิดเครื่อง ไฟ LED บนสวิตช์ไฟจะกะพริบจนกระทั่งต้นไม้ในกระถางที่ได้รับการรดน้ำถึงระดับที่คุณต้องการรักษาไว้บนแท่น หลังจากการรักษาน้ำหนักให้คงที่แล้ว คอมพิวเตอร์จะจดจำน้ำหนักเริ่มต้นนี้ และทุกๆ ชั่วโมงหรือช่วงเวลาที่กำหนดจะเปรียบเทียบน้ำหนักใหม่ของต้นไม้ และแก้ไขด้วยการเติมน้ำที่สูบเข้าไป หรือรายงานน้ำหนักใหม่และข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมดไปยัง Thingspeak จากนั้นจึงเข้าสู่โหมดสลีป กราฟด้านบนแสดงผลผลิตในช่วงระยะเวลาสามวันสำหรับต้นมะเขือเทศที่มีความสูงประมาณ 2 ฟุตที่เติบโตท่ามกลางแสงแดด การเจริญเติบโตของพืชเมื่อเวลาผ่านไปจะส่งผลต่อน้ำหนักของหม้ออย่างเห็นได้ชัดและควรได้รับการชดเชยโดยการเริ่มต้นใหม่อีกครั้งหลังจากเวลาที่กำหนดโดยการเจริญเติบโตของพืชที่เพิ่มขึ้น การปรับซอฟต์แวร์เพิ่มเติมจะช่วยให้สามารถวิเคราะห์อัตโนมัติของความทนทานต่อน้ำสูงสุดและต่ำสุดและความต้องการ โดยทำให้น้ำท่วมหม้อจนกว่าน้ำหนักจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป จากนั้นจึงวัดความชันของการสูญเสียน้ำหนักของน้ำเมื่อเวลาผ่านไป ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับชนิดของดิน สภาพอากาศ และโครงสร้างของพืชและราก อัลกอริทึมการรดน้ำเพิ่มเติมตามการประเมินข้อมูล Thingspeak สามารถปรับเปลี่ยนได้ ข้อเสียของน้ำหนักแทนการบำรุงรักษาโรงงานเซ็นเซอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าคือความจำเป็นในการชั่งน้ำหนักในพื้นที่จำกัดที่มีน้ำขัง แต่ผู้ปลูกที่ชาญฉลาดเช่นนี้มีราคาถูก เชื่อมต่อเครือข่ายได้ง่าย และควบคุมได้ และในรูปแบบ OCD ที่แปลกน่าติดตามบนอินเทอร์เน็ต
ขั้นตอนที่ 7: ทำซ้ำ
ใช่ เช่นเดียวกับที่ออกแบบให้เครื่องทำงานได้ดีเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์หรือมากกว่านั้น และมีแนวโน้มว่า ESP32 จะเข้าสู่วงจรแปลก ๆ และไม่สามารถบู๊ตได้อย่างถูกต้องและทำให้แบตเตอรี่หมดในชั่วข้ามคืน ไม่มีการเปลี่ยนแปลงซอฟต์แวร์จำนวนมากที่สามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งนี้ ดังนั้นฉันจึงเลิกและเพิ่ม Adafruit TPL5111 เพื่อควบคุมวงจรพลังงานของ ESP แต่เนื่องจากฉันไม่สามารถใช้หน่วยความจำได้อีกต่อไปเหมือนเมื่อก่อนฉันเขียนเพื่อใช้ EEPROM และเปลี่ยนจาก Thingspeak เป็น Blynk ซึ่งฉัน พบกับความสนุกบนโทรศัพท์และระบบที่ดีจริงๆ การเปลี่ยนแปลงฮาร์ดแวร์เป็นเพียงเรื่องของการเชื่อมต่อ TPL 5111 กับพลังงานและกราวด์ พินที่เสร็จแล้วกับ ESP และเปิดใช้งานออกกับพิน EN ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ใส่สวิตช์สลับระหว่าง EN-out และ EN บนกระดาน เพื่อให้คุณสามารถเปลี่ยนโปรแกรมและอัปโหลดได้ ฉันตั้งค่ารอบการนอนหลับทุกสองชั่วโมง เพื่อล้าง EEPROM และรีเซ็ตหน่วยสำหรับโรงงานใหม่หรือสำหรับน้ำหนักเพิ่มเติม ฉันตั้งค่าสวิตช์ใน Blynk เพื่อล้างหน่วยความจำและเริ่มต้นกระบวนการน้ำหนักใหม่ โปรแกรมสำหรับซอฟต์แวร์ใหม่นั้นรวมอยู่ด้านบนและโปรแกรมบน Blynk นั้นชัดเจนที่จะตั้งค่า เครื่องนี้ใช้งานได้ดีจริง ๆ และให้ผลผลิตที่สวยงาม ฉันรู้สึกประทับใจจริง ๆ กับความสนุกที่มันกลายเป็น---โซลาร์เซลล์ทำงานได้อย่างง่ายดายและพลังงานไม่เคยหมด