Pametni unutarnji biljni vrt: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Fusion 360 projekti »

U ovom Instructable -u ću vam pokazati kako sam napravio svoj pametni zatvoreni biljni vrt! Imao sam nekoliko inspiracija za ovaj projekt, a prvi je bio taj da sam se zainteresirao za domaće modele Aerogarden. Osim toga, imao sam nekorišteni Arduino Mega sa TFT ekranom osjetljivim na dodir koji je upravo sjedio u mojoj kanti za elektroniku godinama. Shvatio sam zašto ne bih pokušao napraviti vlastiti Aerogarden poput biljnog vrta koristeći Arduino s nekim od ovog dodatnog vremena koje imam tijekom karantene! Završio sam s projektom jer sam svakom alikvotu tla dodao senzore vlage, no to se do sada pokazalo korisnim. Sve u svemu, ne mogu biti sretniji kako je sve ispalo!

Upravo sam završio ovaj projekt i 5.7.2020. Posadio sjemenke bosiljka i vlasca. Ovo uputstvo objavljeno je 11.5.2020. Nadam se da će biljke početi klijati ovaj nadolazeći tjedan i bit ću siguran da ću ovu Instructable ažurirati slikama napretka rasta

Evo kratkog pregleda nekih značajki mog pametnog zatvorenog biljnog vrta:

- Zaslon osjetljiv na dodir prikazuje vrijeme, dan u tjednu i datum.

- Četiri alikvota dimenzija 2,35 "x 2,35" x 2,33 "za sadnju bilja. Alikvotni pladanj umetnut je u posudu koja prikuplja svu odvodnju vode i izolira se od elektronike.

- LED postavka koja korisniku omogućuje postavljanje željenog vremena i trajanja uključivanja. Osim toga, korisnik može onemogućiti uključivanje LED dioda ako to žele.

- Stranica senzora vlage koja pokazuje koji od 4 alikvota biljaka treba zalijevati.

- Podesivo svjetlo za rast koje daje korisniku ~ 6-8 inča visine nakon što biljke počnu rasti.

Ako ste zainteresirani vidjeti kako sam napravio ovaj projekt ili želite napraviti jedan za sebe, pratite nas!

Pribor

Elektronika:

- Arduino Mega 2560

- 2.8 TFT zaslon osjetljiv na dodir

- 4x senzori za vlagu tla

- 3x N-kanalni P30N06LE MOSFET

- 1x RTC DS3231 modul

- LED svjetlosna traka

- Napajanje 5V 2A

- CR1220 3V ćelijska baterija

- 3x 220 Ohm otpornici

- Perfboard

- DC Barrel Jack

- Ožičenje

Sadilica biljnih vrtova:

- Bijelo -crni 3D pisač PLA filament (ako odlučite ispisati svoju bazu)

- Crveni hrastov furnir

- Tanki aluminijski lim (opcionalno)

- Sjajna metalna boja u spreju i temeljni premaz

- Drvena završna obrada/mrlja

- Poliuretanska završna obrada u jednom sloju

Proizvodi od tla/bilja:

- Sjemenke bilja po vašem izboru

- Čudo raste gornji sloj tla

Ostalo:

- Električna vrpca/Slikarska traka

- Pištolj za vruće ljepilo

- 3D pisač (opcionalno)

- Exacto nož

- brusni papir (~ 220 + zrna)

- lemilo + lemilo

- Superlijepilo cijanoakrilata

- Alati (rezači žice, škare, kliješta s iglastim nosem)

Korak 1: Postavljanje elektronike

Elektronički dio projekta u osnovi ima 4 glavne komponente, a mozak komponenti je Arduino Mega 2560. 1) TFT zaslon osjetljiv na dodir. 2) Modul sata RTC. 3) Senzori tla. 4) MOSFET tranzistori i LED traka. Koristio sam Mega za ovaj projekt jer mi je pružio dodatne igle nakon postavljanja štitnika zaslona osjetljivog na dodir na Mega. Postoji mnogo tutoriala za svaku od 4 glavne komponente koje sam gore naveo za ovaj projekt, a ja ću povezati neke od onih koje sam koristio, kao i pružiti neke dodatne informacije na koje sam naišao usput.

Molimo pogledajte moju ploču Fritzing i shemu za osnovni izgled kruga. NAPOMENA: Fritzing nije imao točan senzor tla koji sam koristio u svom projektu. Oni koje sam koristio također su dolazili sa usporednim krugom LM393 i pokušao sam što sam mogao bolje ponoviti ožičenje na slikama Fritzing. U nastavku pogledajte više informacija o točnom ožičenju ako je i dalje zbunjujuće.

1) Arduino Mega i 2,8 -inčni TFT zaslon osjetljiv na dodir

Korisni linkovi:

Vodič za Adafruit: Osnove povezivanja štita, instaliranja odgovarajućih knjižnica i izvođenja primjera kodova.

Vjerujem da sam kupio svoj štit za dodirni zaslon od Adafruit -a i definitivno koristio njihov vodič za pomoć pri početnom postavljanju i pokretanju primjera kodova. Osim odgovarajućeg povezivanja štita, doista nema mnogo više do kodiranja u sljedećem koraku. Jedan važan korak je izrezivanje Vin pin na štitu koji se spaja u Arduino Vin pin. Izrezivanje ovog pina omogućuje vam pristup pin -u kako biste napajali arduino iz vanjskog izvora napajanja, pa to svakako učinite.

2) Modul sata RTC

Korisni linkovi:

Vodič za Adafruit: Drugačija ploča za razbijanje od one koju sam koristio u svom projektu, ali isti čip DS3231.

Povezivanje modula sata u stvarnom vremenu s Megom također je jednostavno. Sve što trebate su 5V, GND, SDA i SCL veze. Za svoj projekt, spojio sam SDA i SCL sa sata na pinove 20 i 21 na Megi. Također sam koristio Adafruitov vodič za inicijalizaciju sata, ali o tome više u sljedećem koraku. Za sada samo dovršite ožičenje kako je prikazano.

3) Senzori tla

Korisni linkovi:

Instructables Vodič: Korisnik mdabusaayed ima sjajan i jednostavan vodič o tome kako koristiti ove senzore!

Zapravo sam naručio ove senzore nakon što sam započeo elektronički dio projekta. Umjesto ovih senzora tijekom početnog testiranja, koristio sam regularne prekidače kao digitalne ulaze, zbog čega su oni prisutni u mojoj ranoj shemi. Kao što je primijetio korisnik mdabusaayed, ti se senzori tla mogu koristiti kao digitalni ulazi ILI analogni ulazi. Budući da sam samo htio da mi ti senzori kažu je li tlo suho ili ne, koristio sam samo njihove digitalne izlazne pinove. Svakom je potrebna 5v i GND pin veza, a ja sam koristio pinove 23-26 na Megi za povezivanje svojih digitalnih izlaza

4) Tranzistori i RGB LED traka

Korisni linkovi:

Vodič za Arduino-LED svjetlosne trake: Ove veze su istog Make Projekta koje pokazuju kako koristiti MOSFET-ove i arduino digitalne izlazne pinove za pogon i RGB LED traku

Arduino-LED svjetlosni trak video:

Uzeo sam jeftinu RGB LED traku od FiveBelowa koja se može napajati iz 5V. Arduino izlazi za digitalni izlaz ne mogu opskrbiti dovoljno struje za traku na kojoj MOSFETI dolaze u igru. Povezani vodič objašnjava krug mnogo detaljnije nego što ja mogu pa provjerite ako vas zanima zašto sam to učinio. Slijedite ožičenje u mojoj shemi spojeva kako biste spojili traku i MOSFET -ove na arduino. Odricanje od odgovornosti: Sada shvaćam da postoji mnoštvo istraživanja o specifičnim biljnim LED diodama s X snagom na Y frekvencijama. Čisto sumnjam da moja jeftina traka od 5 USD zadovoljava većinu tih kriterija, ali zaključio sam da je malo svjetla bolje od nijednog i držim palčeve da ću ovdje u narednih nekoliko tjedana dobiti rast biljaka: p Kao što je spomenuto u uvodu, Nastavit ću ažurirati ovaj Instructable ako trebam koristiti robusnije LED svjetlo/traku.

Korak 2: Arduino program

Prilikom izrade svog programa imao sam na umu nekoliko ciljeva s onim što sam želio postići. Prvo sam htio da zaslon osjetljiv na dodir prikazuje trenutno vrijeme i datum. Drugo, htio sam nekoliko funkcionalnih slika na ekranu koje je korisnik mogao identificirati i pritisnuti ih da ih odvede na različite zaslone s dodatnim opcijama (kanta za zalijevanje do stranice senzora vlage i postavke na stranicu s postavkama LED -a.) Konačno, želio sam sliku na zaslonu kako biste obavijestili korisnika jesu li LED svjetla uključena ili ne (označena žaruljom).

Kôd je donekle dugačak pa neću ići redak po redak, već ću radije istaknuti opće značajke onoga što kôd radi. Možda nije savršeno, ali postiže ono što želim da postigne. Slobodno preuzmite i prilagodite moj kôd kako želite! Bilo je sjajnih Youtube videa koji su mi pomogli pri pisanju koda: How to Mechatronics i education8s.tv imali su nekoliko izvrsnih vodiča. Želim napomenuti da su slike kante za zalijevanje, žarulje i logotipa za postavljanje ispisane na ekranu iz njihovih bitmap vrijednosti. Image2cpp je izvrstan alat koji sam koristio za automatsko pretvaranje slika u bitmape.

Ako vas ne zanima moj proces razmišljanja o kodu, zanemarite ono što je dolje i preuzmite moj.ino program kao i.c datoteku. Obavezno stavite oboje u istu mapu. Povežite svoj Mega s računalom putem USB priključka i pomoću Arduino IDE -a prenesite program na svoj Mega!

Istaknuti kôd Indoor_Flower_Pot.ino

Početno

- Uključite knjižnice Adafruit (GFX, TFTLCD, TouchScreen.h, RTClib.h)

- Definirajte pinove/varijable zaslona osjetljivog na dodir (mnogo toga sam kopirao i zalijepio iz Adafruitovog primjera koda na TFT ekranu osjetljivom na dodir

- Definirajte varijable koje se koriste u cijelom programu

Postavljanje praznine

- Spojite se na TFT zaslon osjetljiv na dodir

- Konfigurirajte pinove osjetnika tla i LED pinove pomoću funkcije pinMode ()

- Nacrtajte početni zaslon (napravio sam posebne funkcije za svoj program kako bih nacrtao svaki zaslon. One možete pronaći pri dnu programa nakon petlje void ())

Void Loop

- Nacrtajte početni zaslon ako je to ono što je odabrano

- Provjerite vrijeme i ažurirajte zaslon ako se vrijeme promijenilo

- Provjerite vrijeme i provjerite da li pada između LED "Uključeno vrijeme" i LED "Tajmer"

- Ako je tako, uključite LED diode i nacrtajte žarulju na ekranu

- Ako nije, isključite LED diode i uklonite žarulju sa zaslona

- Nacrtajte stranicu senzora vlage ako je odabrana posuda za vodu

- Pročitajte ulaze osjetnika tla i ispunite odgovarajući krug ako je tlo suho

- Ako je tlo još uvijek vlažno, neka krug ne bude ispunjen

- Nacrtajte stranicu s postavkama LED -a ako je odabrana slika postavki

- Pročitajte i spremite On Time, AM ili PM i Timer.

- Ako je odabrano LED OFF, neka LED bude isključeno bez obzira na vrijeme uključivanja ili mjerač vremena

Korak 3: Dizajniranje biljnog vrta i 3D ispis

Prije projektiranja Herb Garden -a znao sam da želim podlogu obložiti furnirom. Zbog toga sam morao stvoriti pomalo četvrtast dizajn s oštrim kutovima, a ne zaobljenijim dizajnom jer se furnir vjerojatno neće tako dobro pridržavati nečeg više eliptičnog. Još jedna značajka koju sam želio bila je podesiva osovina za LED diode kako bi se prilagodio rastu biljaka. Osim toga, trebala mi je soba za smještaj zaslona osjetljivog na dodir/elektronike, kao i zasebnog bazena za biljke koji bi sadržavao svu vodu i izolirao je od elektronike. Konačno, stvorio sam vlastiti uložak za začinsko bilje koje je imalo 4 zasebna alikvota i savršeno se uklapalo u umivaonik. Zadovoljan sam kako je dizajn ispao! Koristio sam Fusion 360 za ovaj projekt i uključio sam svoje.stl datoteke i.gcode datoteke za sve pa slobodno preuzimajte, dotjerujte i ispišite!

Baza sadilica bila je prevelika da stane u moj pisač pa sam to morao ispisati u dva dijela. Ispisao sam sve bijelim PLA vlaknima, osim uloška koji sam ispisao crnom bojom. Koristio sam Cura kao softver za rezanje, a detalji o ispisu su ispod. Javite mi ako želite vidjeti više slika svakog dijela u softveru za rezanje.

Pojedinosti o softveru za rezanje:

- Moj pisač: Maker Select Printer V2- Mlaznica: 0,4 mm- Žica: Crno-bijela PLA vlakna 1,75 mm- Temp. Ispisa/Temp. Ugrađene ploče: 210C/60C- Brzina ispisa: 60 mm/s- Ispuna: 25%- Omogući podršku: Da, svugdje- Prianjanje ploča za izradu ploča: Obod 3 mm

Korak 4: Dovršavanje biljnog vrta

Budući da je biljna podloga ispisana u dva dijela, prvi je korak bilo njihovo lijepljenje pomoću brzog ljepila s cijanoakrilatom. Slike ističu neke od najvažnijih koraka i navest ću ih u nastavku na temelju dijela.

Biljna bazna baza:

Nakon što sam spojio dva dijela, uzeo sam brusni papir srednje granulacije i malo hrapavio podlogu. Zatim sam položio furnir i ocrtao sve 4 strane baze, kao i vrh, na furnir. Nisam htio furnirati osovinu pa sam držao to golo. Za izrezivanje furnira upotrijebio sam egzaktni nož. Budite oprezni prilikom trasiranja i rezanja furnira kako biste bili sigurni da će zrna drveta nakon lijepljenja biti u odgovarajućem smjeru. Napravio sam ovu pogrešku, ali srećom to je bilo s leđa i teško je reći. Zatim sam na furnir nanio malu količinu ljepila, dovoljnu da pokrije cijelu površinu, i zalijepio ga na baštu s biljem. Radio sam dvije strane odjednom kako bih mogao dodati utege/stezaljke.

Nakon što je cijeli furnir zalijepljen i osušen, uzeo sam brusni papir od 220 zrnaca i ručno zagladio podlogu. Ovdje ćete htjeti biti oprezni i strpljivi kako ne biste slučajno uhvatili grubi kut furnira i otkinuli ga. Dio strpljenja važan je jer će trebati neko vrijeme da zaoblite rubove i učinite da sve izgleda glatko. Zaista sam na kraju upotrijebio malu količinu drvenog punila za neke veće pukotine koje nisam mogao zaobliti tijekom brušenja.

Nakon što je brušenje završeno, upotrijebio sam nekoliko slojeva drva Minwax i slijedio njihove upute prilikom nanošenja. Nakon što sam ostavio da odstoji ~ 24 sata, na podlogu sam nanio poliuretan u jednom sloju kako bih joj dao lijep glatki sjaj!

Slivnik za sadnju:

Ovaj korak vjerojatno nije potreban, ali bio sam paranoičan zbog potencijalnog curenja vode u elektroniku. Iako sumnjam da će se iz umetka ladice u umivaonik uopće iscuriti mnogo vode, ipak sam nastavio s dodavanjem male količine silikona u uglove umivaonika.

Podrška za LED svjetlo

Željela sam obojati vrh oslonca za svjetlo u metalni sjaj kako bih vrtnom vrtiću dala osjećaj svjetla. To sam učinio tako da sam trakom za slikanje zalijepio preko potporne osovine, a zatim nanosio temeljni premaz na izloženo područje. Nakon što se osušio, slijedio sam dva sloja boje u spreju sa metalnim sjajem. Začudo, nakon što sam slikao komad, našao sam tanak komad lima u svom radnom području i pomislio da bi to izgledalo još realnije i bolje od boje u spreju. Nacrtao sam područje vrha svjetlosnog oslonca, izrezao metal i upotrijebio hvataljku za savijanje metala. Zatim sam ga zalijepila na vrh. Koristio sam čeličnu vunu za čišćenje metala i dao mu lijep sjaj.

Korak 5: Dovršavanje elektronike i ožičenja

Sada kada je baza s biljnim vrtom završena i LED osvjetljenje oslikano, posljednji korak je bilo dovršenje ožičenja i dodavanje svih komponenti! U nastavku ću ponovno navesti svaki važan korak. Otkrio sam da mi je puno žice i vrućeg ljepila najbolji prijatelj.

Perfboard:

Uzeo sam malu ploču i na nju postavio MOSFET -ove, RTC modul i otpornike kako bih dobio približnu veličinu. Zatim sam ga izrezao i počeo lemiti komponente. Zaista možete dizajnirati svoju perfboard ploču kako god želite. Vidjet ćete na mojoj perfboard ploči da sam imao jednu glavnu (+5V) liniju kao i jednu glavnu (GND) liniju. Shvatite da će do kraja vaše perfboard ploče izgledati kao loš dan za kosu sa žicama posvuda. To je zato što će vam trebati 7 žica koje idu na vaš arduino (SDA, SCL iz RTC modula, Vin, GND i 3 digitalna pina spojena na vaš otpornik/pin na MOSFET -u.) Također će vam trebati dodatna 8 žica koje dolaze s njega do vaših senzora vlage (4 pozitivne žice idu do svakog 5v kontakta osjetnika tla i 4 žice uzemljenja idu do svakog uzemljenja osjetnika tla).

LED svjetlosna traka na nosaču svjetla:

Nakon što sam raspleo LED, otkrio sam da 2 dijela trake mogu odgovarati duljini oslonca prije nego što sam ga morao rezati. Nakon što sam nabavio sve trake, vrućim ih ljepilom zalijepio na mjesto dajući malo prostora između svake trake. Zatim sam upotrijebio fleksibilnu žicu promjera 28 za lemljenje i spajanje svakog (+)-(+), B-B, R-R i G-G na odgovarajuće jastučiće. Nakon što sam završio, testirao sam traku kako bih se uvjerio da su svi jastučići ispravno lemljeni prije prolaska žice kroz potporno vratilo.

Završna skupština:

Završnu montažu započeo sam vrućim lijepljenjem DC utičnice na mjesto. Zatim sam napajao 4 male fleksibilne žice promjera 28 od podnožja, kroz srednju osovinu, pa sve do oslonca za svjetlo. NAPOMENA: važno je odrezati žicu na duljinu koja će sezati do svjetla čak i kad su srednja osovina i svjetlo potpuno podignuti. Zatim sam svaku žicu lemio na odgovarajuće jastučiće na svjetlu. (+) Žica bila je spojena izravno u istosmjernu utičnicu.

S priključka (+) istosmjerne utičnice spojio sam žicu i lemio drugi kraj na 5V vod na ploči. Ponovio sam taj postupak od (-) priključka istosmjerne utičnice do uzemljenja.

Zatim sam upotrijebio mrvicu vrućeg ljepila i zalijepio perfboard na mjesto na dnu bašte s biljnim vrtom. Spojio sam odgovarajuće žice na arduino na temelju moje sheme i postavio zaslon osjetljiv na dodir kroz prozor na prednjoj strani baze. Ovisno o tome koliko dobro pristaje, možda ćete morati ili ne morate upotrijebiti dodir vrućeg ljepila da biste ga zalijepili na mjesto.

Konačno, vruće sam zalijepila četiri modula osjetnika tla na njihova mjesta na bočnim stijenkama osiguravajući da je svaki senzor prikladno postavljen za odgovarajuće očitavanje na stranici osjetnika vlage na zaslonu osjetljivom na dodir. Nakon toga, spojio sam četiri senzora tla, provukao žice kroz male utore i dodao posudu za biljke s ladicom!

I upravo tako ožičenje je završeno!

Korak 6: Tlo, sjeme i kompletno

Posljednji korak je dobivanje zemlje za sadnju i sjemena po vašem izboru! Napunio sam svaki alikvot uložnog pladnja zemljom za lončanicu do otprilike 0,5 inča od vrha. Napravio sam male utiske u središtu svake zemlje, svakom dodao po nekoliko sjemenki i prekrio ~ 0,25 zemlje.

Zatim sam dodao ladicu u posudu s biljkama i stavio je u baštu s biljem! Kad sam zalijevao, našao sam najbolji način da to učinim korištenjem purećeg tijesta i dodavanjem vode sve dok tlo ne postane vlažno. Nakon toga mogu potvrditi da je tlo dovoljno zalijevano nakon čekanja nekoliko minuta i provjere stranice senzora vlage. Ako su krugovi nepopunjeni, to znači da su biljke pravilno zalijevane!

Nadamo se da će bilje zaista rasti: P Nadam se da ste uživali u ovom Instructableu i radujem se vidjeti hoće li netko od vas napraviti svoj. Sretno u izradi!

Drugoplasirani na Arduino natjecanju 2020