Pixie - Pozwól swojej roślinie inteligentnie: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Pixie to projekt opracowany z myślą o tym, aby rośliny, które mamy w domu, były bardziej interaktywne, ponieważ dla większości ludzi jednym z wyzwań związanych z posiadaniem rośliny w domu jest wiedza, jak się nią opiekować, jak często podlewamy, kiedy i ile słońca wystarczy itp. Podczas gdy czujniki pracują, aby uzyskać dane o roślinie, wyświetlacz LED, celowo pikselowany (stąd nazwa Pixie), wyświetla podstawowe wyrażenia wskazujące na stan rośliny, takie jak radość podczas podlewania lub smutek jeśli temperatura jest zbyt wysoka, co oznacza, że należy go zabrać w chłodniejsze miejsce. Aby doświadczenie było jeszcze ciekawsze, dodano inne czujniki, takie jak obecność, dotyk i jasność, co przekłada się na inne wyrażenia, które sprawiają, że wydaje się, że masz teraz wirtualnego zwierzaka, którym możesz się zająć.

Projekt ma kilka parametrów, w których możliwe jest dostosowanie limitów i potrzeb każdego przypadku, biorąc pod uwagę różnorodność roślin, a także czujniki różnych marek. Jak wiemy, są rośliny, które potrzebują więcej słońca lub wody, podczas gdy inne mogą żyć z mniejszymi zasobami, jak na przykład kaktusy, w takich przypadkach posiadanie parametrów jest koniecznością. W całym tym artykule przedstawię działanie i przegląd, jak zbudować Pixie, korzystając z niewielkiej wiedzy o elektronice, podzespołach łatwo dostępnych na rynku i drukowanej w 3D obudowie.

Mimo, że jest to w pełni funkcjonalny projekt, istnieją możliwości personalizacji i ulepszeń, które zostaną przedstawione na końcu artykułu. Chętnie odpowiem na wszelkie pytania dotyczące projektu tutaj w komentarzach lub bezpośrednio na mój e-mail lub konto na Twitterze.

Kieszonkowe dzieci

Wszystkie komponenty można łatwo znaleźć w wyspecjalizowanych sklepach lub na stronach internetowych.

• 1 MCU ESP32 (można użyć ESP8266 lub nawet Arduino Nano, jeśli nie chcesz przesyłać danych przez Internet)

  Wykorzystałem ten model do projektu

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 element PIR D203S lub podobny (jest to ten sam czujnik stosowany w modułach SR501 lub SR505)
• 1 czujnik temperatury DHT11

• 1 czujnik wilgotności gleby

  Wolę używać pojemnościowego czujnika gleby zamiast rezystancyjnego, ten film dobrze wyjaśnia, dlaczego

• 1 matryca LED 8x8 ze zintegrowanym MAX7219

  Użyłem tego modelu, ale może być podobnie

• 1 rezystor 4,7 kΩ 1/4 w
• 1 rezystor 47 kΩ 1/4 w
• 1 rezystor 10kΩ 1/4w

Inni

• drukarka 3d
• Lutownica
• Szczypce do cięcia
• Przewody do podłączenia obwodu
• Kabel USB do zasilania

Krok 1: Obwód

Obwód można zobaczyć na powyższym obrazku za pomocą płytki stykowej, ale aby umieścić go w obudowie, połączenia muszą być lutowane bezpośrednio, aby zajmowały mniej miejsca. Kwestia wykorzystanej przestrzeni była ważnym punktem projektu, starałem się maksymalnie zmniejszyć obszar, który zajmie Pixie. Chociaż sprawa stała się niewielka, nadal można ją jeszcze bardziej zredukować, zwłaszcza opracowując w tym celu ekskluzywną płytkę drukowaną.

Wykrywanie obecności odbywało się przy użyciu tylko jednego elementu PIR zamiast kompletnego modułu, takiego jak SR501 lub SR505, ponieważ nie wymagał zintegrowanego timera i szerokiego zakresu zadziałania przekraczającego pięć metrów. Przy użyciu samego elementu PIR czułość zmniejszyła się, a wykrywanie obecności odbywa się za pomocą oprogramowania. Więcej szczegółów na temat połączenia można zobaczyć tutaj.

Kolejnym powracającym problemem w projektach elektronicznych jest bateria, istniały pewne możliwości dla tego projektu, jak bateria 9V lub akumulator. Chociaż było to bardziej praktyczne, potrzebna była dodatkowa przestrzeń w obudowie i skończyło się na tym, że pozostawiłem wyjście USB MCU odsłonięte, aby użytkownik mógł zdecydować, jaki będzie zasilacz i ułatwić wgranie szkicu.

Krok 2: Projektowanie i drukowanie 3D

Wraz z obwodem opracowano i wydrukowano etui na komponenty Pixie na Ender 3 Pro przy użyciu PLA. Tutaj dołączono pliki STL.

Podczas projektowania tego przypadku pojawiły się pewne koncepcje:

• Ponieważ doniczka jest zwykle na stole, wyświetlacz został lekko pochylony, aby nie stracić pola widzenia
• Zaprojektowany, aby uniknąć stosowania podpór drukarskich
• Zachęca do wymiany części na inne kolory, aby produkt był bardziej spersonalizowany, wymienny i dopasowany;
• Czujnik temperatury z otworem na środowisko zewnętrzne, aby umożliwić bardziej poprawny odczyt

• Biorąc pod uwagę różne rozmiary doniczek, instalację Pixie w roślinie można wykonać na dwa sposoby

  • Przez pręt przymocowany do ziemi; lub
  • Korzystanie z paska, który owija się wokół doniczki

Punkty poprawy

Mimo funkcjonalności, jest kilka punktów w projekcie, które należy zmodyfikować, takie jak wielkość ścian, które zostały określone w celu uniknięcia strat materiału i przyspieszenia drukowania podczas prototypowania o 1mm.

Okucia należy poprawić poprzez zastosowanie wzorców projektowych w druku 3d, prawdopodobnie konieczne będzie dostosowanie rozmiaru kija i mocowanie stojaka w celu prawidłowego zatrzaśnięcia elementów.

Krok 3: Kod

Jako programista mogę powiedzieć, że to była najfajniejsza część pracy, myślenie o tym, jak ustrukturyzować i zorganizować kod, zajęło kilka godzin planowania, a wynik był całkiem zadowalający. Fakt, że większość czujników korzysta z wejścia analogowego, generował oddzielne traktowanie kodu w celu uzyskania dokładniejszego odczytu, starając się w jak największym stopniu ignorować fałszywe alarmy. Powyższy diagram został stworzony z głównych bloków kodu i ilustruje podstawową funkcjonalność, po więcej szczegółów polecam zajrzeć do kodu na

Istnieje kilka punktów, które można modyfikować, które pozwalają dostosować Pixie według własnego uznania. Wśród nich mogę wyróżnić:

• Częstotliwość odczytu czujnika
• Limit czasu wyrażeń
• Maksymalna i minimalna temperatura, oświetlenie i granice gruntu oraz próg czujników
• Wyświetl intensywność światła każdego wyrażenia
• Czas między klatkami każdego wyrażenia
• Animacje są oddzielone od kodu, co pozwala na ich modyfikację, jeśli chcesz

Wyzwalacze

Niezbędne było zaimplementowanie sposobu wykrywania, kiedy akcja się dzieje w czasie rzeczywistym na podstawie ostatnich odczytów. Było to konieczne w trzech znanych przypadkach, podlewania, obecności i dotyku, zdarzenia te powinny być wyzwalane, gdy tylko zostanie wykryta znaczna zmiana czujnika i do tego zastosowano inną implementację. Przykładem jest czujnik obecności, ponieważ na wejściu analogowym zastosowano tylko element PIR, odczytywane wartości często się zmieniają i konieczna była logika, aby zadeklarować obecność lub brak, podczas gdy czujnik temperatury ma bardzo mała zmienność i tylko standardowy odczyt jej wartości wystarczy, aby dostosować zachowanie Pixie.

Krok 4: Kolejne kroki projektu

• Zostań urządzeniem IoT i zacznij wysyłać dane na platformę przez MQTT
• Aplikacja do dostosowywania parametrów, a może wyrażeń
• Spraw, by dotyk działał, dotykając rośliny. Znalazłem świetny przykład projektu podobnego do Touche na Instructables
• Dołącz baterię
• Zaprojektuj płytkę drukowaną
• Wydrukuj cały wazon nie tylko w przypadku Pixie
• Włącz do projektu piezo, aby odtwarzać dźwięki zgodnie z wyrażeniami
• Rozszerz „pamięć” Pixie o dane historyczne (zbyt długi czas bez wykrycia obecności może wywołać smutną minę)
• Czujnik UV do dokładniejszego wykrywania ekspozycji na słońce