Upravljanje postrojenjima na bazi solarne težine s ESP32: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Uzgoj biljaka je zabavan, a zalijevanje i briga o njima zapravo nisu gnjavaža. Aplikacije za mikrokontrolere za praćenje njihovog zdravlja prisutne su po cijelom internetu, a inspiracija za njihov dizajn dolazi od statične prirode biljke i lakoće praćenja nečega što ne trči uokolo i ne znoji se. Ja sam relativno nov u rastu biljaka i činilo se da su vodiči na internetu napisani dobronamjerno, ali ne i kao inženjeri. Prijatelj kojeg sam pitao "koliko ih zalijevam …" odgovorio je da je jedini način da biljku podignite i ako vam je lagano zalijevate je. Vrlo je dobar u "rastu". Zabadanje prsta u tlo zapravo ne pomaže puno. Većina instruktora koristi jeftinu sondu za vlagu u tlu koja je sklona raznim greškama, od kojih su najočitiji netočnost i korozija.

Pregledom literature otkriveno je da prljavština može biti i do 40% vode, a za mjerenje su potrebni prilično skupi instrumenti. Jeftinije sonde oslanjaju se na vodljivost koja će varirati s otopljenim solima i drugim čimbenicima. Iznad je grafikon koji sam napravio spremnika s prljavštinom vaganog 2 tjedna, nakon čega je pećnica zagrijana na 300 kako bi se uklonila sva nepovezana voda. Četrdeset posto ukupnog tla čini voda, a tijekom deset vrućih dana izravnog sunca izgubilo je 75% vode relativno linearnom brzinom. Koja je dakle ispravna razina vlage? Ovisi o raznim čimbenicima, ali pri izgradnji ovog stroja dobar je trag pažljivo zalijevati biljku do razine za koju mislite da je ispravna i postaviti je na stroj koji pažljivo mjeri njezinu težinu, a zatim unutar zadanog ograničenja dodaje vodu po potrebi. Dizajn se može izmijeniti za viseće košare za biljke i sustave vode pod tlakom.

Stroj je morao raditi na solarnoj energiji, biti autonoman sa vlastitim vodoopskrbom, nadzirati opskrbu vodom obavijestima na webu, spavati kada se ne koristi kako bi se smanjila snaga i zapamtiti osnovnu težinu i koliko zalijevanja i drugih podataka između sna ciklusa. Novi ESP32 činio se dobrim kandidatom za mozak.

Korak 1: Prikupite zalihe

Stroj je izrađen od dvije BigBox keramičke pločice od 12 inča u aluminijskom okviru kanala u spremniku za vodu. Elektronika je pričvršćena u plastičnu električnu kutiju sa stražnje strane. Spremnik za vodu ima izlazno crijevo iz zatvorene pumpe i senzorske jedinice zalijepljene na dno spremnika koji napaja biljku. Konzole konzole opterećenja s poprečne grede na vrhu jedinice.

1. Arrow Početna Proizvodi 00743 Tanki spremnik za piće od 2 galona u prozirnom

2. uxcell 5kom 5.5V 60mA Poly Mini modul solarnih ćelija DIY

3. Prekidači položaja Gibfun s metalnom kuglom za nagib za Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 10 kg teretna ćelija s elektroničkom vagom od aluminijske legure

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 ploča od perja

6. HX711 Modul oglasnog modula za pretvaranje mjernih jedinica opterećenja mjernih jedinica senzora težine za Arduino

7. Mini relej za zatvaranje Adafruit FeatherWing

8. TP4056 Modul za punjenje litijevih ćelija sa zaštitom baterije

9. ECEEN USB pumpa Mini uranjajuća pumpa za vodu za akvarijske hidroponske pogone putem USB-a DC 3,5-9 V

10. 18650 Lipo baterija s držačem baterije

Korak 2: Izgradite kutiju

Okvir kutije izrađen je od BigBox aluminijskog kuta od 1 inča. Opću ideju dobivate iz slika i nije ih previše teško sastaviti. Okviri se temelje na kvadratnim pločicama koje čine prednju i stražnju stranu jedinice. Pločice se drže na površinama aluminijskog okvira silikonskim ljepilom. Dimenzija središnjeg dijela ovisi o veličini vašeg spremnika za vodu. Otvor spremnika dizajniran je tako da ga možete jednostavno izvući iz jedinice i napuniti s vrha. Žice i cijevi koje pričvršćuju spremnik moraju biti dovoljno dugačke i savijati se straga.

Položaj solarnih ploča ovisi o dizajnu. Namjeravao sam upotrijebiti više okruglih ploča kako bih mu dao "kockice", ali smjestio sam se na kvadrate jer su dali najbolju kombinaciju napona i struje. Neću ulaziti u detalje spajanja više solarnih panela, ali potrebno vam je najmanje 5,5 V da bi krug punjača radio. Sve su ploče paralelno zakačene kako bi se povećala amperaža. Rupe u keramičkoj pločici pažljivo su izbušene dijamantskim nastavkom-pazite da za to upotrijebite vodu kao rashladno sredstvo, jer ćete inače pokvariti dio. Ove rupe trebale bi trajati samo nekoliko minuta. Upotrijebite velike količine silicijskog ljepila da biste držali ploče i žice s unutarnje strane pločica na mjestu.

Merna ćelija je vrlo razumna i ima različite težine. Koristio sam sortu od 10 kg, ali ako idete prema tome, planirajte tešku sadilicu. Kao i drugi moji instruktori: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ ove mjerne ćelije moraju biti konzolno izvađene sa svoje potporne strane s rupama za vijke od 4 mm i 5 mm. U tom slučaju aluminijski križni dio između dva nosača keramičkih pločica drži jedan kraj mjerne ćelije. Drugi podržava platformu od ravnog aluminijskog šipka silikona zalijepljenog na odvodnu čašu biljke. Budite vrlo oprezni sa žicama ovih ljudi-vrlo su krhki i gotovo ih je nemoguće popraviti ako se prekinu blizu njihovog podrijetla. Pokupite s puno vrućeg ljepila ili silicija kako biste održali njihov integritet.

Korak 3: Izgradite držač prekidača Pumpa/prazan

Crpku napaja relej iz Lipo baterije i radi dobro s ograničenim naponom, ali ne možete premašiti visinu od otprilike 2 stope ako ne koristite pojačivač snage za podizanje napona. Pumpa je zapravo prvak, ne treba punjenje, vodootporna je i ima USB utikač na jednom kraju. Međutim, ne ide dobro na sušenje. Prekidač za punu/praznu posudu jednostavno je prekidač za nagib koji sam obrisao silikonom u vodootporan, a zatim privezao na aluminijski nosač pumpe i plutajuću gumenu patku. Gumenu patku treba izravno privezati na aluminijsku šipku kako bi se uklonilo vuču s kabela prekidača za nagib. Kad u spremniku ima vode, patka pluta i naginje prekidač-kratki spoj na masu i dopuštanje naredbi za napajanje releja i pumpe. Također šalje te podatke na web i poslat će vam tweet ako vam zatreba vode. Pumpa je silikonski zalijepljena za ovu noseću strukturu, a zatim zalijepljena na dno spremnika za vodu.

Korak 4: Izgradnja elektronike

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board relativno je novi mikrokontroler i vrlo dobro radi u ovom pametnom pomoćniku za biljke. Prednost ove ploče u odnosu na stariju 8266 je u boljoj sposobnosti spavanja (navodno godinama umjesto sat vremena …) u sposobnosti da zapamti ono što je naučila između drijemanja (stari 8266 resetiran s nule …) i manju potrošnju energije dok drijema i više pribadača. Sjajni Youtuber Andreas Spiess detaljno opisuje promjene u kodu kako bi ESP32 napravio odgovarajući posao vaganja i trebali biste pogledati njegov video ako želite saznati više o tome kako detalji funkcioniraju. Primjer spavanja iz Arduino IDE -a također je korišten i modificiran za ovaj softver.

Dijagram Fritzing pažljivo prikazuje sve spojeve ožičenja. Komponente su sastavljene na perf pločama, a zatim spojene zajedno. Lipo baterija je vaš standardni jeftini 18650 na vlastitim sanjkama. Ploča za punjenje je TP4056 za koju Andreas kaže da je vrlo učinkovita u ovoj ulozi solarnog punjenja. Gumb za uključivanje/isključivanje s ugrađenom LED diodom šalje napajanje cijelom sustavu, kao i zajednički relejni priključak koji napaja crpku. Relejna ploča je lijepa Adafruit ključna relejna ploča koja radi na 3 V. Pojačalo HX711 napaja se kroz Adafruit i spojeno je na dva pina na ploči.

Sve su komponente složene u plastičnu vanjsku električnu kutiju otvorenu na donjem dijelu kako bi omogućile protok zraka, ali blokirale kišu. Postavite ESP32 na vrh kako biste omogućili programiranje i serijski nadzor sa skinutim poklopcem.

Korak 5: Softver

"loading =" lijen"

Uređaj je jednostavan za korištenje. Kada se uključi LED na prekidaču za napajanje trepće sve dok se na platformu ne postavi biljka u saksiji koja je zalijevana do razine koju želite održavati. Nakon stabilizacije težine računalo pamti ovu početnu težinu i svaki sat ili postavljeni interval uspoređuje novu težinu biljaka i ili je ispravlja dodatnom ispumpanom vodom ili prijavljuje novu težinu i sve ostale informacije u Thingspeak, a zatim odlazi na spavanje. Gornji grafikoni prikazuju učinak tijekom trodnevnog vremenskog razdoblja za biljku rajčice koja je visoka oko 2 stope i raste na suncu. Rast biljke s vremenom će očito utjecati na težinu lonca i treba ga nadoknaditi ponovnom inicijalizacijom nakon vremena određenog povećanjem rasta biljke. Dodatne softverske prilagodbe omogućile bi automatiziranu analizu maksimalne i minimalne tolerancije i zahtjeva biljaka prema biljkama poplavljanjem lonca sve dok se težina više ne promijeni, a zatim mjerenjem nagiba gubitka težine vode tijekom vremena. To će ovisiti o vrsti tla, vremenu i strukturi biljaka i korijena. Tada bi se mogli prilagoditi dodatni algoritmi zalijevanja koji se temelje na procjeni podataka Thingspeak. Nedostaci težine umjesto održavanja postrojenja s vodljivim senzorima je potreba za vaganjem ograničenog zalijevanog područja, ali pametne sadilice poput ove su jeftine, lako se umrežavaju i kontroliraju te ih je na čudan način OCD zabavno pratiti na internetu.

Korak 7: Ponovite

Da, dobro dizajniran stroj je dobro radio tjedan dana, a zatim bi imao tendenciju da ESP32 uđe u čudnu petlju i da se ne pokrene ispravno i isprazni bateriju preko noći. Nikakva promjena softvera nije mogla utjecati na to pa sam odustao i dodao Adafruit TPL5111 za kontrolu energetskog ciklusa ESP -a, ali budući da više nisam mogao koristiti memoriju kao što sam prije napisao za korištenje EEPROM -a i promijenio sam iz Thingspeak u Blynk koji sam pronađite više zabave na svom telefonu i zaista dobrom sustavu. Promjena hardvera samo je pitanje povezivanja TPL 5111 na napajanje i uzemljenje, gotov pin na ESP i Enable out na EN pin. Svakako postavite prekidač između EN-izlaza i EN-a na ploči kako biste mogli mijenjati programe i učitavati. Ciklus spavanja postavljam svaka dva sata. Kako bih očistio EEPROM i resetirao jedinicu za novo postrojenje ili za dodatnu težinu, postavio sam prekidač u Blynku za brisanje memorije i ponovno pokretanje procesa težine. Program za novi softver je gore naveden, a program na Blynku očito je potrebno postaviti. Ovaj stroj zaista odlično radi i proizvodi neke dandy proizvode. Zapravo sam impresioniran koliko je stvar bila zabavna --- solarne ćelije rade lako i nikad joj ne nestaje energije.