ตัวควบคุมไฮโดรโปนิกส์: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

องค์กรที่ดีชื่อ Seeds of Change ในเมืองแองเคอเรจ รัฐอะแลสกา ได้ช่วยเหลือคนหนุ่มสาวให้เริ่มต้นการค้าอย่างมีประสิทธิผล ดำเนินการระบบปลูกพืชไร้ดินแนวตั้งขนาดใหญ่ในโกดังที่ได้รับการดัดแปลง และเสนอการจ้างงานเพื่อเรียนรู้ธุรกิจการดูแลพืช พวกเขาสนใจระบบ IOT เพื่อช่วยควบคุมน้ำโดยอัตโนมัติ คำแนะนำนี้เป็นส่วนใหญ่เพื่อบันทึกความพยายามของอาสาสมัครของฉันในการสร้างระบบไมโครคอนโทรลเลอร์ราคาไม่แพงและขยายได้เพื่อช่วยเหลือในความพยายามของพวกเขา

การปลูกพืชแบบ Hydroponic ขนาดใหญ่เกิดขึ้นและหายไปในช่วงหลายปีที่ผ่านมา การรวมกิจการในธุรกิจนี้ถูกทำเครื่องหมายด้วยความยากลำบากในการทำกำไร คุณต้องทำให้ทุกบัญชีเป็นอัตโนมัติอย่างบ้าคลั่งเพื่อสร้างถุงผักกาดแฟนซีขายเพื่อผลกำไร หน่วยแนวตั้งเหล่านี้ไม่ได้ผลิตอะไรที่มีแคลอรีที่แท้จริง - โดยพื้นฐานแล้วคุณกำลังเติบโตน้ำบรรจุอย่างดี - ดังนั้นคุณต้องขายมันในราคาพิเศษ หน่วยปรับระดับการกันน้ำนี้สร้างขึ้นเพื่อควบคุมระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำหลักและวัดความลึก ค่า pH อุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง หน่วยหลักทำงานบน ESP32 Featherwing และรายงานสิ่งที่ค้นพบผ่านเว็บไปยังแอป blynk บนโทรศัพท์ของคุณเพื่อตรวจสอบและแจ้งเตือนทางอีเมลหรือข้อความหากมีสิ่งผิดปกติกับคุณ

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุของคุณ

การออกแบบนั้นใช้กล่องไฟฟ้ากันน้ำราคาถูกจาก Lowes และผู้ถือสองสามตัวที่พิมพ์ 3 มิติ ชิ้นส่วนอื่นๆ ค่อนข้างถูก ยกเว้นหน่วย pH จาก DF Robot และ ETape จาก Adafruit DF Robot ขายเซ็นเซอร์วัดค่า pH แบบอะนาล็อกเวอร์ชัน 3 โวลต์ใหม่พร้อมหัววัดค่า pH ที่ถูกกว่า และคุณอาจต้องลงทุนในเวอร์ชันราคาแพงของเซ็นเซอร์วัดค่า pH นี้เพื่อการแช่อย่างต่อเนื่อง ฉันยังไม่ได้รวมเครื่องทดสอบการนำไฟฟ้าไว้ด้วย แต่นี่อาจเป็นการอัพเกรดหลังจากเห็นว่าราคานี้เป็นอย่างไร

1. กล่องไฟฟ้ากันน้ำ 2 อันจาก Lowes พร้อมอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับยึดท่อแบบตรงและแบบงอ-$10

2. เซ็นเซอร์ระดับของเหลว eTape มาตรฐาน 12 นิ้วพร้อมปลอกพลาสติก Adafruit -- 59 ดอลลาร์ คุณจะซื้อได้โดยไม่ต้องใช้ตัวเรือนพลาสติกในราคาต่ำกว่า 20 ดอลลาร์…

3. Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Feather Board--กระดานที่ยอดเยี่ยม$20

4. Aiskaer 2 ชิ้นด้านข้างติดตั้งตู้ปลาถังด้านข้างติดตั้งแนวนอน Liquid Float Switch ระดับน้ำ $4

5. Adafruit Non-Latching Mini Relay FeatherWing

6. Lipo - แบตเตอรี่ $5 (สำรองไฟ)

7. คู่ LED หลากสีสัน

8. กันน้ำ DS18B20 เซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิตอล + พิเศษ $10 Adafruit

9. แรงโน้มถ่วง: Analog pH Sensor/Meter Kit V2 DF Robot $39--Industrial pH probe will cost more $49

10 สวิตช์เปิด/ปิดโลหะที่ทนทานและกันน้ำพร้อมวงแหวน LED สีแดง - เปิด/ปิดสีแดง 16 มม. $5

11 โซลินอยด์วาล์วน้ำพลาสติก - 12V - 3/4 (อย่าได้ขนาด 1/2 นิ้ว -- ไม่พอดีอะไรเลย…)

12. Diymall 0.96 นิ้วสีเหลืองสีน้ำเงิน I2c IIC Serial Oled LCD LED Module $5

ขั้นตอนที่ 2: วางสาย

เพียงทำตามไดอะแกรม Fritzing สำหรับการเดินสาย esp32 ถูกติดตั้งบนโฟโต้บอร์ดโดยมีหน้าจอ OLED อยู่ฝั่งตรงข้าม โดยหันเข้าหารูเล็กๆ ตรงกลางด้านหลังกล่องแก๊งค์ LED เชื่อมต่อกับเอาต์พุตดิจิตอลสองช่องของ ESP อันหนึ่งบ่งบอกถึงการเชื่อมต่อ WiFi และอีกอันหนึ่งจะประกาศว่ารีเลย์เปิดอยู่ที่เอาต์พุตน้ำหรือไม่ แบตเตอรี่ Lipo ติดอยู่กับอินพุตแบตเตอรี่บนบอร์ด บอร์ดอื่นๆ ทั้งหมด (pH, รีเลย์, Etape, one-wire temp, OLED) ล้วนใช้พลังงานจาก 3 โวลต์บนบอร์ด การเปิด/ปิดเชื่อมต่อกับกราวด์โดยใช้พินเปิดใช้งานบนเมนบอร์ด - LED ใช้พลังงานจากการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มี eTape เป็นสิ่งที่ต้องตรวจสอบอย่างรอบคอบ - บนกระดานของฉันพลังงานและพื้นดินกลับกัน (RED/BLACK) และดูเหมือนว่าจะเป็นกรณีนี้กับผู้อื่นที่มีปัญหานี้ (ค้นหาเว็บไซต์ adafruits สำหรับปัญหานี้…) นอกจากนี้ควรวัดค่าความต้านทานที่รวมอยู่ในหัวอย่างระมัดระวัง - มันไม่เป็นไปตามที่เผยแพร่ บอร์ด DH Robot ใหม่ใช้งานได้กับ 3V ในขณะนี้และทำงานร่วมกับ ESP32 ได้ ไม่สามารถให้ A0 ทำงานได้ - ไม่ได้รับอินพุตก่อนการเชื่อมต่อ Wifi ดังนั้นฉันจึงใช้อินพุตแบบอะนาล็อกอื่น ๆ

ขั้นตอนที่ 3: สร้างมัน

ทุกอย่างเข้ากันได้ดีกับกล่องหลัก ท่อร้อยสายไฟฟ้าสองขั้วพอดีกับจุกนมกันน้ำที่ด้านล่างพอดี สิ่งเหล่านี้รองรับเครื่องมือวัด สามารถปรับให้ยาวขึ้นหรือสั้นลงได้ตามอำเภอใจเพื่อระงับกล่องให้สูงขึ้นหรือต่ำลงจนถึงระดับน้ำ ข้อจำกัดเพียงอย่างเดียวของคุณคือความยาวของสายเชื่อมต่อที่ต้องเข้าไปในกล่อง ท่อเหล่านี้ควรปิดผนึกที่ด้านล่างด้วยซิลิกอน เครื่องมือถูกระงับจากขั้วต่อที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งสอดคล้องกับความโค้งของตัวเอทาปและท่อร้อยสาย สามารถปรับได้ง่ายด้วยน๊อตปีกนก พิมพ์ตัวยึดพิเศษสำหรับหัววัดค่า pH และหัววัดอุณหภูมิแบบสายเดียว กล่องรองรับสวิตซ์ควบคุมระดับ - น้ำ ยังพิมพ์ 3 มิติอีกด้วย สวิตช์เหล่านี้กันน้ำและออกแบบมาอย่างดีและราคาถูก ดูเหมือนว่าจะถูกปิดล้อมสวิตช์กก กล่องถูกเติมด้วยซิลิกอนหลังจากที่พวกเขาถูกยึดด้วยน็อตที่รวมอยู่ด้านใน ระยะห่างระหว่างสวิตช์เหล่านี้จะกำหนดปริมาณของเหลวที่อนุญาตก่อนปิดเครื่อง สายไฟทั้งหมดนำผ่านช่องเปิดด้านล่างแล้วปิดผนึกด้วยซิลิกอน ลวดโพรบวัดค่า pH ถูกป้อนเข้าทางช่องเปิดด้านบน เนื่องจากมักจะต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง สวิตช์เปิด/ปิดถูกติดกาวร้อนเข้าที่ ชั้นวางสำหรับติดตั้ง esp32 อย่างปลอดภัยด้วยหน้าจอถูกพิมพ์ 3 มิติ หน้าต่างพลาสติกกลมเล็ก ๆ ถูกซิลิโคนไว้เหนือช่องเปิดฝาหลังเพื่อป้องกันหน้าจอ OLED จากน้ำ

ขั้นตอนที่ 4: ไฟล์การพิมพ์ 3 มิติ

ไฟล์เหล่านี้เป็นไฟล์ STL สำหรับผู้ถือและการสนับสนุนที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ทั้งหมดนี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้เหมาะกับคุณสมบัติการสนับสนุน กล่องสำหรับโซลินอยด์จะต้องได้รับการแก้ไขหลังการพิมพ์สำหรับพอร์ตควบคุมพลังงาน/รีเลย์และรู LED ที่ด้านหน้า

ขั้นตอนที่ 5: การควบคุมน้ำ

โซลินอยด์ 12 โวลต์ถูกวางไว้ในตัวเรือนที่พิมพ์ 3 มิติแบบกำหนดเองซึ่งรวมถึงพอร์ตสำหรับการจ่ายไฟแยกและสายควบคุมจากบอร์ดรีเลย์แบบขนนกในตัวเรือนหลัก นอกจากนี้ยังมีไฟ LED สีแดงขนาดเล็กที่เปิดขึ้นเมื่อโซลินอยด์ทำงาน สายสวนทั่วไปสามารถเชื่อมต่อกับช่องเปิด 3/4 นิ้ว - อย่าใช้ขนาด 1/2 นิ้วนี้ - คุณจะหาตัวเชื่อมต่อได้ยาก….

ขั้นตอนที่ 6: โปรแกรม It

รหัสค่อนข้างตรงไปตรงมา มันทะเลาะวิวาทรูทีนย่อยที่แตกต่างกันสองสามรายการและรายงานผ่านเครือข่าย Blynk หากคุณเคยร่วมงานกับ Blynk มาก่อน ก่อนที่คุณจะรู้จักการฝึกซ้อม คุณต้องรวมซอฟต์แวร์ Blynk ทั้งหมดและคีย์การเชื่อมต่อสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และสถานีรายงานเฉพาะของคุณ คุณต้องให้ข้อมูลประจำตัวสำหรับการเชื่อมต่อ Wifi ของคุณด้วย ทุกอย่างทำงานได้ค่อนข้างสวยงามและเป็นวิธีที่ง่ายมากในการรายงานข้อมูลที่ซับซ้อนโดยไม่ต้องทำงานมาก คุณต้องตั้งค่าตัวจับเวลาเป็นสื่อกลางของ Blynk สำหรับเซ็นเซอร์ที่วัดแต่ละตัว สิ่งเหล่านี้จะต้องเริ่มต้นและรันในรูทีนย่อยแยกต่างหาก ฉันแยกค่า pH อุณหภูมิ ความสูงของน้ำ และเวลาที่โซลินอยด์วาล์วยังคงเปิดอยู่ เพื่อตรวจสอบว่าน้ำเปิดนานเกินไปโดยไม่เติมถังหรือไม่ ซึ่งไม่ดี รูทีนย่อยความสูงของน้ำใช้ค่าเฉลี่ยของการอ่านค่าหลายค่าโดยเฉลี่ยจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าบน eTape (ดูหมายเหตุก่อนหน้า - เครื่องมือนี้ต่อสายผิดมาจากโรงงาน ….) แล้วแก้ไขการอ่านด้วยฟังก์ชันแผนที่และข้อจำกัดที่ทำกับการวัดในน้ำ ถังที่ขีด จำกัด สูงและต่ำของเทป รูทีนย่อยของ pH มีความซับซ้อนมากขึ้น DH Robot ได้รวมซอฟต์แวร์บางตัวสำหรับการเริ่มต้นใช้งาน แต่ฉันก็ไม่สามารถทำงานได้เลย คุณจะต้องอ่านค่าดิบจากพอร์ต A2 ด้วยบัฟเฟอร์ที่ 4.0 และ 7.0 (รวมอยู่ในชุดอุปกรณ์) และตั้งค่าเหล่านี้เป็น "ค่ากรด" และ "ค่าเป็นกลาง" ในส่วนบนของโปรแกรม จากนั้นจะระบุความชันและการสกัดกั้น y เพื่อคำนวณค่า pH ที่ตามมาทั้งหมดสำหรับคุณ ค่า pH จะต้องได้รับการปรับเทียบใหม่ในลักษณะเดียวกันทุกๆ 2 เดือนเพื่อตรวจสอบ รูทีนย่อย temp เป็นโปรแกรมแบบสายเดียวมาตรฐานของคุณ กิจกรรมเดียวในส่วนโมฆะลูปคือการตรวจสอบสถานะของสวิตช์ลูกลอยสองตัวเพื่อกำหนดว่าเมื่อใดควรเปิดน้ำและเริ่มจับเวลา

ขั้นตอนที่ 7: ใช้มัน

ในการทดลองครั้งแรก เครื่องจักรทำงานได้ดี โดยมีช่วงที่ปรับได้ง่ายสำหรับเครื่องมือ และตัวเครื่องที่กันน้ำได้เพื่อให้ติดตั้งได้ง่ายขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว จะต้องดูว่าระยะห่างระหว่างสวิตช์ระดับน้ำทั้งสองนั้นเพียงพอหรือไม่ สภาพแวดล้อม Blynk ทำให้การรายงานและการควบคุมด้วยโทรศัพท์มือถือทำได้อย่างง่ายดาย การควบคุมโดยตรงผ่านรีเลย์เอาต์พุตทางโทรศัพท์ทำให้สามารถแทนที่ระบบได้เมื่อเกิดสถานการณ์ระดับน้ำที่น่ากลัว ความสะดวกที่คุณสามารถให้เอาต์พุตแชนเนลไปยังอุปกรณ์ได้มากเท่าที่เป็นไปได้ทำให้การแบ่งปันข้อมูลกับคนหลาย ๆ คนเป็นไปอย่างราบรื่น ความสนใจในอนาคตจะอยู่ที่การจัดหาสารอาหารโดยอัตโนมัติ การทดสอบการนำไฟฟ้า (ปัญหาที่ทราบเกี่ยวกับการวัดค่า pH) และการสร้างเครือข่ายแบบเมชกับโหนดอื่นๆ เพื่อวัดสถานที่ห่างไกลในแหล่งปลูก