Intelov automatizirani sustav vrtlarstva: 16 koraka (sa slikama)

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

[Reproduciraj video]

Pozdrav svima !!!

Ovo je moj prvi Instructabe na Intel Edisonu. Ovo uputstvo je vodič za izradu automatiziranog sustava navodnjavanja (navodnjavanje kapanjem) za male biljke ili bilje u saksiji pomoću Intel Edisona i drugih jeftinih elektroničkih senzora. Ovo je savršeno za uzgoj sobnih biljaka. Ali ova se ideja može provesti za veći sustav.

Pripadam selu i imamo vlastitu tvrtku. Tijekom boravka u svom selu dobivali smo dosta svježeg povrća/lišća začinskog bilja iz naše firme (vidi gornje slike). Ali sada je situacija drugačija, jer boravim u grad nema više svježeg povrća/lišća začinskog bilja. Moram kupiti ovo u trgovini koje nije nimalo svježe. Osim toga uzgajaju se korištenjem štetnih pesticida što nije dobro za zdravlje. Zato planiram učvršćivati bilje na svom balkon koji je potpuno svjež i bezopasan. No učvršćivanje je dugotrajan proces. Uvijek zaboravljam dati vodu u svoje cvjetnice. To dovodi do ideje o automatiziranom sustavu vrtlarstva.

Sustav je osmišljen tako da osjeti vlažnost tla, količinu svjetlosti koja pada na biljke i brzinu protoka vode. Kad je sadržaj vlage u tlu prenizak, sustav će dati naredbu za pokretanje pumpe i zalijevanje tla. Mjerač protoka prati potrošnju vode.

Osim toga, Intel Edison prenosit će informacije o razini vlage, svjetlosti okoline i protoku na web. Sve podatke sa svog pametnog telefona možete pratiti pomoću aplikacija Blynk. Zatim se twit može automatski poslati na vaš račun ako vlaga pada ispod zadane granične vrijednosti.

Briga za okoliš postala je vrlo važna posljednjih godina i sve je veća potražnja za „zelenim“aplikacijama koje mogu pomoći u smanjenju emisije CO2 ili učiniti učinkovitijim upravljanje potrošnjom energije. Kako bih projekt učinio pouzdanijim i ekološki prihvatljivijim, koristio sam solarne energije za napajanje cijelog sustava.

Korak 1: Potrebni dijelovi

1. Intel Edison ploča (Amazon)

2. Senzor vlage (Amazon)

3. Senzor protoka (Amazon)

4. DC pumpa (Amazon)

5. Fotoćelija /LDR (Amazon)

6. MOSFET (IRF540 ili IRL540) (Amazon)

7. Tranzistor (2N3904) (Amazon)

8. Dioda (1N4001) (Amazon)

9. Otpornici (10K x2, 1K x1, 330R x1)

10. Kondenzator -10uF (Amazon)

11. Zelena LED dioda

12. Dvostrana prototipna ploča (5 cm x 7 cm) (Amazon)

13. JST M/Ž konektori sa žicama (2 pinska x 3, 3 pinska x1) (eBay)

14. DC Jack- muški (Amazon)

15. Igle zaglavlja (Amazon)

16. Solarna ploča 10W (Voc = 20V-25V) (Amazon)

17. Kontroler solarnog punjenja (Amazon)

18. Zatvorena olovna baterija (Amazon)

Potrebni alati:

1. Lemilica (Amazon)

2. Rezač /skidač žice (Amazon)

3. Pištolj za vruće ljepilo (Amazon)

4. Bušilica (Amazon)

Korak 2: Kako sustav radi

Srce projekta je ploča Intel Edison. Priključena je na različite senzore (poput vlažnosti tla, svjetlosti, temperature, protoka vode itd.) I vodenu pumpu. Senzori nadziru različite parametre poput vlage tla, sunčeve svjetlosti i vode protok/ potrošnja zatim se šalje na Intel ploču. Zatim Intelova ploča obrađuje podatke koji dolaze sa senzora i daje naredbu vodenoj pumpi za zalijevanje biljke.

Različiti parametri se zatim šalju na web putem ugrađenog WiFi -a Intel Edison. Zatim se povezuje s aplikacijama Blynk za praćenje postrojenja sa vašeg pametnog telefona/tableta.

Radi lakšeg razumijevanja, podijelio sam projekte na manje dijelove kako slijedi

1. Početak rada s Edisonom

2. Napajanje za projekt

3. Spajanje i testiranje senzora

4. Izrada sklopa / štita

5. Povezivanje s aplikacijom Blynk

6. Softver

7. Priprema kućišta

8. Završno testiranje

Korak 3: Postavljanje Intel Edisona

Kupio sam ovu ploču za proširenje Intel Edison i Arduino od Amazona. Nisam imao sreće jer to nisam dobio iz instruktivne kampanje. Poznat mi je Arduino, ali ustajanje i rad s Intel Edisonom bilo mi je pomalo teško. U svakom slučaju, nakon nekoliko dana pokušaja, otkrio sam da je prilično jednostavan za korištenje. Vodit ću vas, slijedeći nekoliko koraka za brzi početak. Zato nemojte se plašiti:)

Samo slijedite sljedeće upute koje dobro pokrivaju kako započeti s Edisonom

Ako ste apsolutni početnik, slijedite ove upute

Apsolutni vodič za početnike za Intel Edison

Ako ste korisnik Mac računala, slijedite ove upute

PRAVI vodič za početnike za postavljanje Intel Edisona (s Mac OS -om)

Osim ovih Sparkfun i Intel imaju odlične upute za početak rada s Edisonom.

1. Vodič za Sparkfun

2. Intel Vodič

Preuzmite sav potreban softver s web stranice Intel

software.intel.com/en-us/iot/hardware/edison/downloads

Nakon preuzimanja softvera morate instalirati upravljačke programe, IDE i OS

Vozači:

1. FTDI upravljački program

2. Edison Driver

IDE:

Arduino IDE

Bljeskanje OS -a:

Edison s Yocto Linux slikom

Nakon instaliranja svega, morate postaviti WiFi vezu

Korak 4: Napajanje

Za ovaj projekt potrebna nam je snaga u dvije svrhe

1. Za napajanje Intel Edison (7-12V DC) i različitih senzora (5V DC)

2. Za pokretanje istosmjerne pumpe (9V DC)

Za napajanje cijelog projekta biram 12V zapečaćenu olovnu bateriju. Budući da sam je nabavio sa starog UPS računala. Tada sam mislio upotrijebiti solarnu energiju za punjenje baterije. Dakle, sada je moj projekt potpuno pouzdan i ekološki prihvatljiv.

Za pripremu izvora napajanja pogledajte gornje slike.

Sustav solarnog punjenja sastoji se od dvije glavne komponente

1. Solarni panel: Pretvara sunčevu svjetlost u električnu energiju

2. Solarni regulator punjenja: Za optimalno punjenje baterije i kontrolu opterećenja

Napisao sam 3 instrukcije o izradi kontrolera solarnog punjenja, pa ga možete slijediti kako biste napravili vlastiti.

ARDUINO-SOLARNI-UPRAVLJAČ PUNJENJA

Ako ne želite napraviti, onda ga samo kupite na eBayu ili Amazonu.

Priključak:

Većina kontrolera punjenja obično ima 3 terminala: solarni, akumulator i opterećenje.

Prvo spojite regulator punjenja na bateriju jer to omogućuje kalibriranje regulatora punjenja na odgovarajući napon sustava. Prvo spojite negativni terminal, a zatim pozitivni. Spojite solarnu ploču (prvo negativnu, a zatim pozitivnu) Na kraju se spojite na terminal istosmjernog opterećenja. U našem slučaju opterećenje je Intel Edison i istosmjerna pumpa.

Ali Intelova ploča i crpka trebaju stabilan napon. Dakle, DC-DC pretvarač napona spojen je na priključak istosmjernog opterećenja regulatora punjenja.

Korak 5: Senzor vlage

Rad senzora vlage temelji se na otpornosti vode za određivanje razine vlažnosti tla. Senzori mjere otpor između dvije odvojene dvije sonde slanjem struje kroz jednu od njih i očitanjem odgovarajućeg pada napona zbog poznate vrijednosti otpornika.

Što je više vode, to je otpor manji, pa pomoću toga možemo odrediti granične vrijednosti za sadržaj vlage. Kad je tlo suho, otpor će biti visok, a LM-393 će pokazati visoku vrijednost na izlazu. Kad je tlo vlažno, pokazat će nisku vrijednost u izlazu.

LM -393 DRIVER (senzor vlage) -> Intel Edison

GND -> GND

5 V -> 5

IZLAZ -> A0

Kôd testa:

int vlažni_senzor_Pin = A0; // Senzor je spojen na analogni pin A0

int vlažni_senzor_Vrijednost = 0; // varijabla za spremanje vrijednosti koja dolazi iz senzora void setup () {Serial.begin (9600); } void loop () {// očitavanje vrijednosti sa senzora: moist_sensor_Value = analogRead (moist_sensor_Pin); kašnjenje (1000); Serial.print ("Očitavanje osjetnika vlage ="); Serial.println (moist_sensor_Value); }

Korak 6: Senzor svjetla

Za praćenje količine sunčeve svjetlosti koja pada na biljku potreban nam je svjetlosni senzor. Za njega možete kupiti gotov senzor. Ali ja radije izrađujem vlastiti pomoću fotoćelije/LDR -a. Vrlo je jeftin, lako ga je nabaviti u mnogim veličinama i specifikacijama.

Kako radi ?

Fotoćelija je u osnovi otpornik koji mijenja svoju otporničku vrijednost (u ohmima) ovisno o tome koliko svjetlosti sije na iskrivljeno lice. Veća količina svjetla koja pada na nju smanjuje otpor i obrnuto.

Za više informacija o fotoćeliji kliknite ovdje

Krug ploče za kruh:

Osjetnik svjetla može se izraditi krugom razdjelnika napona s gornjim otporom (R1) kao fotoćelijom/LDR i a i sa nižim otporom (R2) kao otpornik od 10 K. Pogledajte gore prikazani krug.

Da biste saznali više o tome, možete vidjeti vodič za adafruit.

Priključak:

LDR jedan pin - 5V

Spoj --- A1

10K otpornik jedan pin - GND

Opcijski krug filtra buke: Spojite 0,1uF kondenzator preko 10K otpornika kako biste filtrirali neželjenu buku.

Kôd testa:

Rezultat:

Očitavanje serijskog monitora pokazuje da je vrijednost senzora veća za jako sunčevo svjetlo i niža za vrijeme sjene.

int LDR = A1; // LDR je spojen na analogni pin A1

int LDRValue = 0; // to je varijabla za spremanje LDR vrijednosti void setup () {Serial.begin (9600); // pokretanje serijskog monitora s 9600 buad} void loop () {LDRValue = analogRead (LDR); // čita vrijednost ldr -a putem LDR Serial.print ("Vrijednost senzora svjetlosti:"); Serial.println (LDRValue); // ispisuje LDR vrijednosti na kašnjenje serijskog monitora (50); // Ovo je brzina kojom LDR šalje vrijednost arduinu}

Korak 7: Napravite senzor svjetla

Ako imate Seeedstudio senzor osvjetljenja utora, možete preskočiti ovaj korak. Ali ja nemam senzor utora, pa sam napravio svoj. Ako ćete bez sumnje naučiti više i osjećat ćete veliko zadovoljstvo nakon završetka.

Uzmite dva komada žica željene duljine i skinite izolaciju na krajevima. Priključite dvopolni JST konektor na kraju. Također možete kupiti konektor sa žicama.

Fotoćelija ima duge noge koje još uvijek treba izrezati na kratke stubove kako bi odgovarale olovnim žicama.

Izrežite dva kratka komada termoskupljajućeg materijala kako biste izolirali svaku nogu. Umetnite termoskupljajuću cijev u žice.

Zatim se fotoćelija lemi na kraj olovnih žica.

Sada je senzor spreman. Dakle, možete ga jednostavno privezati na željeno mjesto. 10K otpornik i 0,1uF kondenzator bit će lemljeni na glavnoj ploči, što ću objasniti kasnije.

Korak 8: Senzor protoka

Senzor protoka se koristi za mjerenje tekućine koja teče kroz cijev / spremnik. Možda mislite zašto nam je potreban ovaj senzor. Postoje dva glavna razloga

1. Za mjerenje količine vode koja se koristi za zalijevanje biljaka kako bi se spriječilo rasipanje

2. Isključite crpku kako biste izbjegli rad na suho.

Kako radi senzor?

Radi na principu “Hall učinka”. Razlika napona inducira se u vodiču okomitom na električnu struju i magnetskom polju okomitom na njega. Mali rotor ventilatora/elise postavljen je na putu protoka tekućine, kada tekućina teče rotor se okreće. Vratilo rotora spojeno je s Hall -ovim senzorom. To je raspored zavojnice koja teče strujom i magneta spojenog na vratilo rotora. Tako se pri rotiranju rotora inducira napon/impuls. U ovom mjeraču protoka za svaku litru tekućine koja prođe kroz njega u minuti izlazi oko nekoliko impulsa. Brzina protoka u L/h može se izračunati brojenjem impulsa s izlaza senzora. Intel Edison će obaviti posao brojanja.

Senzori protoka dolaze s tri žice:

1. Crveno/VCC (5-24V DC ulaz)

2. Crna/GND (0V)

3. Žuta/OUT (pulsni izlaz)

Priprema priključka pumpe: Crpka dolazi s JST konektorom i žicama. Ali ženski konektor u mojoj zalihi nije mu odgovarao, a duljina žice je također mala. Stoga sam izrezao originalni konektor i lemio novi konektor odgovarajuće veličine.

Priključak:

Senzor ---- Intel

Vcc - 5V

GND-- GND

IZLAZ - D2

Kôd testa:

Izlazni pin osjetnika protoka spojen je na digitalni pin 2. Pin-2 služi kao vanjski prekidni pin.

Ovo se koristi za očitavanje izlaznih impulsa koji dolaze s osjetnika protoka vode. Kad Intelova ploča detektira puls, odmah pokreće funkciju.

Da biste saznali više o Prekidu, možete vidjeti stranicu Arduino Reference.

Testni kôd je uzet iz SeeedStudio. Za više detalja možete vidjeti ovdje

Napomena: Za izračun protoka morate promijeniti jednadžbu prema podacima u vašoj pumpi.

// očitavanje brzine protoka tekućine pomoću Seeeduina i senzora protoka vode sa stranice Seeedstudio.com// Kod prilagođen Charles Gantt iz RPM koda ventilatora računala koji je napisao Crenn @thebestcasescenario.com // http: /themakersworkbench.com https://thebestcasescenario.com https://seeedstudio.com volatile int NbTopsFan; // mjerenje rastućih rubova signala int Calc; int Hallsensor = 2; // Mjesto pina senzora void rpm () // Ovo je funkcija koju prekid poziva {NbTopsFan ++; // Ova funkcija mjeri rastući i padajući rub signala senzora Hall efekta} // Metoda setup () se izvodi jednom, kada skica započne void setup () // {pinMode (hallsensor, INPUT); // inicijalizira digitalni pin 2 kao ulazni Serial.begin (9600); // Ovo je funkcija postavljanja gdje se serijski port inicijalizira, attachInterrupt (0, o/min, RISING); // i prekid je spojen} // metoda loop () radi uvijek iznova, // sve dok Arduino ima power void loop () {NbTopsFan = 0; // NbTops postavite na 0 spremno za izračune sei (); // Omogućuje odgodu prekida (1000); // Pričekajte 1 sekundu cli (); // Onemogući prekide Calc = (NbTopsFan * 60 /73); // (Pulsna frekvencija x 60)/73Q, = brzina protoka u L/sat Serijski ispis (Calc, DEC); // Ispisuje broj izračunat iznad Serial.print ("L/sat / r / n"); // Ispisuje "L/sat" i vraća novi redak}

Korak 9: DC pumpa

Pumpa je u osnovi reducirani istosmjerni motor, pa ima veliki okretni moment. Unutar crpke nalazi se uzorak valjaka 'djeteline'. Dok se motor okreće, djetelina pritišće cijev kako bi pritisnula tekućinu. Crpku nije potrebno napuniti vodom i može se s lakoćom sam napuniti vodom pola metra.

Crpka nije uronjiva. Stoga nikada ne dodiruje tekućinu pa je ovo izvrstan izbor za male vrtlare.

Krug vozača:

Ne možemo napajati crpku izravno s Edisionovih pinova jer Edisonovi pinovi mogu napajati samo malu količinu struje. Dakle, za pogon pumpe potreban nam je zasebni pogonski krug. Upravljački program može se napraviti pomoću n -kanalnog MOSFET -a.

Možete vidjeti sklop upravljačkog programa prikazan na gornjoj slici.

Crpka ima dva priključka. Terminal označen crvenom točkom je pozitivan. Pogledajte sliku.

Preporučuje se da DC pumpa radi na 3V do 9V. Ali naš izvor napajanja je baterija od 12 V. Da bismo postigli željeni napon, moramo smanjiti napon. To čini DC Buck pretvarač. Izlazni izlaz podešen je na 9 V podešavanjem potenciometra na ploči.

Napomena: Ako koristite IRL540 MOSFET, nema potrebe za postavljanjem upravljačkog sklopa jer je to logička razina.

Priprema priključka pumpe:

Uzmite dvopolni JST konektor s žicom. Zatim lemite crvenu žicu prema polaritetu s oznakom točke i crnom žicom na drugi priključak.

Napomena: Molimo ne testirajte dugo bez opterećenja, unutra je s plastičnim listovima, ne može usisati nečistoću.

Korak 10: Pripremite oklop

Kako nisam imao utor za spajanje senzora. Da bih olakšao povezivanje, napravio sam svoj.

Za izradu sam upotrijebio dvostranu prototipnu ploču (5 cm x 7 cm).

Izrežite 3 trake ravnog muškog zaglavlja kao što je prikazano na slici.

Umetnite zaglavlje u Intel ženska zaglavlja.

Postavite prototipnu ploču neposredno iznad nje i označite položaj markerom.

Zatim zalemite sva zaglavlja.

Korak 11: Napravite Cicrcuit

Štit se sastoji od:

1. Priključak za napajanje (2 pina)

2. Priključak crpke (2 pina) i njegov upravljački krug (IRF540 MOSFET, 2N3904 tranzistor, 10K i 1K otpornici i 1N4001 anti paralelna dioda)

3. Priključci senzora:

• Senzor vlage - Priključak za osjetnik vlage izrađen je s 3 pinska ravna muška zaglavlja.
• Senzor svjetla - Konektor svjetlosnog osjetnika je 2 -pinski ženski konektor JST, pridruženi krug (10K otpornik i 0,1uF kondenzator) izrađen je na štitu
• Senzor protoka: Konektor osjetnika protoka je 3 -polni ženski JST konektor.

4. LED crpke: Zelena LED dioda koristi se za poznavanje statusa crpke. (Zelena LED i otpornik 330R)

Lemite sve konektore i ostale komponente prema gore prikazanoj shemi.

Korak 12: Instalirajte aplikaciju i biblioteku Blynk

Budući da Intel Edision ima ugrađen WiFi, mislio sam ga povezati sa usmjerivačem i nadzirati biljke sa svog pametnog telefona. Ali za izradu odgovarajućih aplikacija potrebno je neka vrsta kodiranja. Tražio sam jednostavnu opciju kako bi je uspio svatko s malo iskustva. Najbolja opcija koju sam pronašao je korištenje aplikacije Blynk.

Blynk je aplikacija koja omogućuje potpunu kontrolu nad Arduinom, Rasberryjem, Intel Edisionom i mnogim drugim hardverom. Kompatibilna je i za Android i za iPhone. Trenutno je aplikacija Blynk dostupna besplatno.

Aplikaciju možete preuzeti sa sljedeće veze

1. Za Android

2. Za Iphone

Nakon preuzimanja aplikacije, instalirajte je na svoj pametni telefon.

Zatim morate uvesti knjižnicu na svoj Arduino IDE.

Preuzmite Knjižnicu

Prilikom prvog pokretanja aplikacije morate se prijaviti - stoga unesite adresu e -pošte i lozinku.

Pritisnite "+" u gornjem desnom kutu zaslona za stvaranje novog projekta. Zatim ga dajte imenu. Nazvao sam ga "Automatizirani vrt".

Odaberite ciljni hardver Intel Edision

Zatim kliknite “E-pošta” da biste sebi poslali autorizacijski token-trebat će vam u kodu

Korak 13: Izrada nadzorne ploče

Nadzorna ploča sastoji se od različitih widgeta. Za dodavanje widgeta slijedite korake u nastavku:

Pritisnite “Create” za ulazak na glavni zaslon nadzorne ploče.

Zatim ponovno pritisnite “+” da biste dobili “Widget Box”

Zatim povucite 2 grafikona.

Kliknite na grafikone, pojavit će se izbornik postavki kao što je prikazano gore.

Morate promijeniti naziv "Vlaga", Odaberite Virtualni pin V1, a zatim promijeniti raspon od 0 -100.

Promijenite položaj klizača za različite uzorke grafikona. Kao traka ili linija.

Boju možete promijeniti i klikom na ikonu kruga s desne strane naziva.

Zatim dodajte dva mjerača, 1 prikaz vrijednosti i Twiter.

Slijedite isti postupak za postavljanje. Možete pogledati gore prikazane slike.

Korak 14: Programiranje:

U prethodnim ste koracima testirali sav kod senzora. Sada je vrijeme da ih spojite.

Kôd možete preuzeti sa donje veze.

Otvorite Arduino IDE i odaberite naziv ploče "Intel Edison" i PORT No.

Učitajte kôd. Kliknite ikonu trokuta u gornjem desnom kutu aplikacije Blynk. Sada biste trebali vizualizirati grafikone i druge parametre.

Ažuriranja o bilježenju WiFi podataka (27. 10. 2015): Rad aplikacije Blynk testiran na senzor vlage i svjetla. Radim na senzoru protoka i Twiteru.

Zato se obratite za ažuriranja.

Korak 15: Priprema kućišta

Kako bi sustav bio kompaktan i prenosiv, sve sam dijelove stavio u plastično kućište.

Prvo postavite sve komponente i označite ih za izradu rupa (za cijev, vezicu za pričvršćivanje crpke i žice)

Povežite pumpu pomoću vezice za kabel.

Izrežite malu silikonsku cijev i spojite je između ispusta pumpe i osjetnika protoka.

Umetnite dugu silikonsku cijev u rupe blizu usisa crpke.

Umetnite drugu silikonsku cijev i spojite je sa senzorom protoka.

Instalirajte pretvarač dolara na jednu bočnu stijenku kućišta. Možete nanijeti ljepilo ili 3M podlogu poput mene.

Nanesite vruće ljepilo na podnožje osjetnika protoka.

Postavite Intelovu ploču s pripremljenim štitom. Primijenio sam 3M montažne kvadrate za lijepljenje na kućište.

Na kraju spojite sve senzore s odgovarajućim zaglavljima na štitu.

Korak 16: Završno testiranje

Otvorite aplikaciju Blynk i pritisnite gumb za reprodukciju (ikona oblika trokuta) da biste pokrenuli projekt. Nakon što pričekate nekoliko sekundi, grafikoni i mjerači bi trebali biti aktivni. To znači da je vaš Intel Edison spojen na usmjerivač.

Test senzora vlage:

Uzeo je posudu sa suhim tlom i umetnuo senzor vlage. Zatim postupno ulijte vodu i promatrajte očitanja na svom pametnom telefonu. Trebalo bi je povećati.

Svijetli senzor:

Senzor svjetla može se provjeriti tako da se svjetlosni senzor pokaže prema svjetlu i dalje od njega. Promjene bi se trebale odraziti na grafikonu i mjeračima vašeg pametnog telefona.

DC pumpa:

Kad razina vlage padne ispod 40%, crpka će se pokrenuti i zasvijetlit će zelena LED dioda. Možete ukloniti sondu iz mokrog tla kako biste simulirali situaciju.

Senzor protoka:

Kod senzora protoka radi na Arduinu, ali daje grešku na Intel Edisonu. Radim na tome.

Twiter twit:

Još nije testirano. Učinit ću to što je prije moguće. Pratite ažuriranja.

Također možete vidjeti demo video

Ako vam se svidio ovaj članak, ne zaboravite ga proslijediti! Pratite me za više DIY projekata i ideja. Hvala vam !!!

Prva nagrada na Intel® IoT Invitational