Kryty ogród Arduino: 7 kroków

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

Ogrodnictwo w dzisiejszych czasach oznacza robienie rzeczy bardziej skomplikowanymi i żmudnymi za pomocą elektronów, bitów i bajtów. Połączenie mikrokontrolerów z ogrodnictwem to bardzo popularny pomysł. Myślę, że dzieje się tak dlatego, że ogrody mają bardzo proste wejścia i wyjścia, nad którymi łatwo się zastanowić. Sądzę, że ludzie (w tym ja) widzą niezwykle proste i zrelaksowane hobby i nie mogą nie czuć się zmuszeni do nadmiernego komplikowania go.

W tym projekcie pokażę jak zbudować prostszą wersję Indoor Garden z wykorzystaniem płytki Arduino Dev.

Przedstawiam pełne wskazówki, które krok po kroku pokazują, jak zrobić własny piękny ogród, i szczegółowo wyjaśniam zarówno części sprzętowe, jak i oprogramowanie, aby uczynić te wskazówki najprostszym sposobem, który prowadzi do wypróbowania swojego własne umiejętności w zakresie tworzenia elektroniki. Ten projekt jest tak przydatny do wykonania specjalnie po otrzymaniu spersonalizowanej płytki drukowanej, którą zamówiliśmy w JLCPCB, aby poprawić wygląd naszego samochodu, a także w tym przewodniku jest wystarczająco dużo dokumentów i kodów, aby umożliwić Ci stworzenie automatycznego systemu ogrodowego.

Zrobiliśmy ten projekt w zaledwie 7 dni, tylko 3 dni na dokończenie produkcji sprzętu i montażu, potem 4 dni na przygotowanie kodu i aplikacji na Androida. w celu kontrolowania ogrodu za jego pośrednictwem. Zanim zaczniemy, zobaczmy najpierw

Czego dowiesz się z tego samouczka:

• Dobór odpowiednich komponentów w zależności od funkcjonalności Twojego projektu
• Wykonanie obwodu, aby połączyć wszystkie wybrane komponenty
• Złóż wszystkie części projektu i rozpocznij testowanie
• Korzystanie z aplikacji na Androida. połączyć się przez Bluetooth i zacząć manipulować systemem;

Krok 1: Czym jest ogród wewnętrzny

Większość roślin ma proste potrzeby. Jak goście idą, są stosunkowo mało wymagający. Są tylko trzy podstawowe rzeczy, które musisz zrozumieć, zanim zdecydujesz się zaprosić roślinę do domu: światło, wodę i powietrze. Jeśli opanujesz te cztery elementy, z perspektywy rośliny, możesz stworzyć ogród wewnętrzny w dowolnym miejscu na świecie i o każdej porze roku.

• Światło – większość roślin ogrodowych potrzebuje co najmniej sześciu godzin światła dziennie. Ale to musi być dobre światło. Jeśli położysz rękę przed oknem i nie będzie ono rzucać cienia, prawdopodobnie światło nie będzie wystarczające, aby większość roślin mogła wieść szczęśliwe życie. Jednak zawsze możesz uzupełnić warunki słabego oświetlenia lampami do uprawy. Jeśli masz w domu skromne naturalne światło i nie chcesz zawracać sobie głowy specjalnym oświetleniem, trzymaj się roślin, które zwykle wymagają słabego oświetlenia, lub spróbuj przenieść swój ogród do słoneczny parapet.
• Woda - rośliny potrzebują warunków zbliżonych do warunków w ich naturalnym środowisku. Roślina, która nazywa pustynię domem, będzie wymagała rzadszego podlewania niż roślina żyjąca w torfowisku. Wiedza o tym, jakie warunki wodne preferuje roślina, jest dobrym pierwszym krokiem do utrzymania udanego ogrodu w pomieszczeniach. To łatwiejsze niż myślisz, ponieważ same rośliny często dają ci wskazówki. Rośliny o grubych gumowatych liściach zbierają wodę i zazwyczaj mogą przetrwać przy mniejszej ilości wody niż rośliny o cienkich, delikatnych liściach. Jeśli nie znosisz podlewać swoich roślin, wybierz odmiany, które mogą się rozwijać na mniej, lub wybierz doniczki z ukrytymi zbiornikami, aby ograniczyć swoje obowiązki związane z podlewaniem.
• Powietrze – jako produkt uboczny fotosyntezy rośliny wytwarzają tlen i filtrują nieprzyjemne gazy, takie jak formaldehyd, ze środowiska domowego poprzez liście. Aby rośliny były zdrowe, musisz utrzymywać ich liście w czystości, a powietrze wokół nich poruszające się i wilgotne. Aby to zrobić, możesz umieścić je w miejscu o dobrym przepływie powietrza lub zapewnić im mały wentylator.

Zrobię system oparty na Arduino, aby nadzorować stan temperatury i wilgotności mojej instalacji i automatycznie zapewniać jej niezbędne potrzeby, takie jak natężenie światła, woda i czyste świeże powietrze. Aby to zrobić, potrzebuję czujników do sterowania niektórymi siłownikami. Np. będę kontrolował natężenie światła w zależności od sygnałów otrzymywanych z czujnika jasności światła tak samo do podlewania zastosowałem czujnik wilgoci do włączania i wyłączania pompy wody oraz czujnik temperatury/wilgotności do włączania i wyłączania wentylatorów 12V DC.

Krok 2: Czujniki i siłowniki

Tworzenie tego systemu polega na zmontowaniu niektórych czujników i siłowników w celu uzyskania dostępu do danych fizycznych w całym zakładzie i znalezienia tego, czego żąda zakład i kiedy należy to dostarczyć.

To jest powód, dla którego powinieneś użyć niektórych czujników i elementów wykonawczych podłączonych do jednej płytki Arduino:

Czujniki

1. Czujnik światła BH1750: BH1750FVI to cyfrowy czujnik światła, który jest cyfrowym układem czujnika światła otoczenia dla interfejsu magistrali I2C. Ten układ scalony jest najbardziej odpowiedni do uzyskania danych o świetle otoczenia w celu regulacji mocy podświetlenia wyświetlacza LCD i klawiatury telefonu komórkowego. Możliwe jest wykrywanie szerokiego zakresu w wysokiej rozdzielczości (1 - 65535 lx).
2. Czujnik wilgotności gleby: czujniki wilgoci, które mierzą opór lub przewodność w matrycy gleby między dwoma stykami, są zasadniczo śmieciami. Po pierwsze, odporność nie jest dobrym wskaźnikiem zawartości wilgoci, ponieważ w dużym stopniu zależy od wielu czynników, które mogą się różnić w zależności od ogrodu, w tym od pH gleby, rozpuszczonych w wodzie ciał stałych i temperatury. Po drugie, większość z nich jest złej jakości, a styki łatwo korodują. W większości przypadków będziesz miał szczęście, jeśli masz taki, który przetrwa cały sezon.
3. Czujnik temperatury i wilgotności: DHT11 to podstawowy, bardzo tani cyfrowy czujnik temperatury i wilgotności. Wykorzystuje pojemnościowy czujnik wilgotności i termistor do pomiaru otaczającego powietrza i wypuszcza sygnał cyfrowy na pin danych (nie są potrzebne analogowe piny wejściowe). Jest dość prosty w użyciu, ale wymaga starannego czasu, aby pobrać dane. Jedyną wadą tego czujnika jest to, że nowe dane można z niego pobierać tylko raz na 2 sekundy, więc przy korzystaniu z naszej biblioteki odczyty czujnika mogą mieć nawet 2 sekundy.

Siłowniki

1. Biała dioda LED: dioda elektroluminescencyjna (LED) to dwuprzewodowe półprzewodnikowe źródło światła. Jest to dioda złącza p–n, która po aktywacji emituje światło.[5] Po przyłożeniu odpowiedniego napięcia do wyprowadzeń elektrony mogą rekombinować z dziurami elektronowymi w urządzeniu, uwalniając energię w postaci fotonów.
2. Pompa wodna: Pompa to urządzenie, które przemieszcza płyny (ciecze lub gazy) lub czasami szlam poprzez działanie mechaniczne. Pompy można podzielić na trzy główne grupy w zależności od metody, której używają do przemieszczania płynu: pompy z bezpośrednim podnoszeniem, wyporowe i grawitacyjne. płyn. Pompy działają z wykorzystaniem wielu źródeł energii, w tym obsługi ręcznej, elektryczności, silników lub energii wiatrowej, występują w wielu rozmiarach, od mikroskopijnych do zastosowań medycznych po duże pompy przemysłowe.
3. Wentylator chłodzący DC 12 V: Ważne jest, aby zrozumieć techniki chłodzenia, które można wykorzystać do zachowania życia rośliny poprzez przemieszczanie świeżego powietrza wokół rośliny, gdy jest to wymagane do utrzymania rośliny w zdrowych warunkach.

Krok 3: Produkcja PCB (produkowane przez JLCPCB)

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) jest największym przedsiębiorstwem produkującym prototypy PCB w Chinach i producentem high-tech specjalizującym się w szybkim prototypie PCB i produkcji małych partii PCB.

Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w produkcji PCB, JLCPCB ma ponad 200 000 klientów w kraju i za granicą, z ponad 8 000 zamówień online na prototypowanie PCB i produkcję małych ilości PCB dziennie. Roczna zdolność produkcyjna wynosi 200 000 mkw. do różnych jednowarstwowych, dwuwarstwowych lub wielowarstwowych płytek drukowanych. JLC jest profesjonalnym producentem PCB, charakteryzującym się dużą skalą, sprzętem do studni, ścisłym zarządzaniem i najwyższą jakością.

Powrót do naszego projektu

Aby wyprodukować PCB, porównałem ceny wielu producentów PCB i wybrałem JLCPCB najlepszych dostawców PCB i najtańszych dostawców PCB do zamówienia tego obwodu. Wystarczy kilka prostych kliknięć, aby wgrać plik gerber i ustawić kilka parametrów, takich jak grubość PCB, kolor i ilość, potem zapłaciłem tylko 2 dolary, aby dostać moją PCB po zaledwie 3 dniach i zauważyłem, że tam to niektóre oferty bezpłatnej wysyłki od czasu do czasu na tej platformie zamówień online.

Tutaj możesz pobrać plik obwodu (PDF).

Jak widać na powyższych zdjęciach, płytka drukowana jest bardzo dobrze wykonana i mam ten sam kształt listka, który zaprojektowaliśmy, a wszystkie etykiety i logo są po to, aby prowadzić mnie podczas lutowania.

Krok 4: Składniki

Przyjrzyjmy się teraz niezbędnym komponentom dla tego projektu i możesz znaleźć wszystkie powiązane linki do zamówienia online, więc będziemy potrzebować:

• - Płytka drukowana, którą zamówiliśmy w JLCPCB
• - Arduino Nano:
• - Moduł ESP01:
• - Moduł Bluetooth HC-05 lub HC-06:
• - Czujnik światła BH1750:
• - Czujnik temperatury i wilgotności:
• - Czujnik wilgotności:
• - Pompa wody:
• - Wentylator 12 V DC:
• - białe diody LED:
• - Niektóre złącza nagłówkowe:

Krok 5: Montaż

Jesteśmy już gotowi, więc zacznijmy lutować komponenty i nie zapomnij śledzić etykiet, aby uniknąć błędów lutowniczych. Zaczynamy od wlutowania złącza Arduino w celu przetestowania zasilania, a także można napisać podstawowy kod testowy, aby zweryfikować prawidłowe połączenie dla każdego czujnika, takiego jak czujnik światła i to samo dla diod LED, ponieważ wszystkie są podłączone bezpośrednio do płytki (Arduino), dzięki czemu masz do nich pełny dostęp.

Uwaga: musisz utrzymywać lutownicę ładną i czystą. Oznacza to wycieranie go o gąbkę za każdym razem, gdy go używasz. Końcówka lutownicy powinna być czysta i błyszcząca. Ilekroć zauważysz, że końcówka brudzi się topnikiem lub utlenia się, co oznacza utratę jej połysku, powinieneś ją wyczyścić. Nawet jeśli jesteś w trakcie lutowania. Mając czystą końcówkę lutowniczą, DUŻO łatwiej jest przenosić ciepło do celu lutowniczego.

Płytka PCB, którą zamówiliśmy w JLCPCB, poprowadzi Cię we właściwym miejscu, więc nie wahaj się odwiedzić tego linku, jeśli chcesz zobaczyć płytkę PCB, którą wykonaliśmy i złożyć zamówienie online.

Jak widać, używanie tej płytki jest bardzo wygodne ze względu na jej jakość i na pewno wszystkie etykiety są dla Ciebie najlepszą wskazówką, dzięki czemu będziesz w 100% pewien, że nie popełnisz żadnych błędów lutowniczych.

Przylutowałem każdy element do jego umiejscowienia i możesz użyć obu stron PCB do przylutowania części elektronicznych.

Teraz mamy już gotową płytkę drukowaną i wszystkie elementy bardzo dobrze zlutowane, po czym przygotowałem ten projekt do wykonania cięcia laserem CNC w celu włożenia części elektronicznej i instalacji w jedną podporę, więc jeśli chcesz wykonać taki sam projekt jak mój znaleźć pliki (DXF) tutaj

Krok 6: Aplikacja na Androida

Ta aplikacja pozwoli Ci połączyć się z Arduino przez Bluetooth, a korzystając z trybu ręcznego możesz mieć dostęp do wentylatorów i świateł, a także pompy wodnej do sterowania włączaniem i wyłączaniem, nie zapominając o czujnikach, za pomocą których możesz odczytać ich dane. naciśnięcie przycisku „pobierz dane”, a wszystkie odpowiednie dane zostaną wyświetlone na ekranie smartfona.

Możesz pobrać tę aplikację na Androida za darmo z tego linku

Krok 7: Kod Arduino i weryfikacja testów

kod jest dostępny i jak zwykle możesz go pobrać z tego linku. A jak widać na zdjęciach, kod jest tak prosty i bardzo dobrze skomentowany, że można go zrozumieć.

Jak widzicie, każdy przycisk ma funkcjonalność z systemem, ale to, co naprawdę doceniam, to automatyczny tryb sterowania jasnością światła Umieściłem czujnik światła na dolnej podstawie, a po wybraniu tego trybu system będzie kontrolował jasność frontu świecące diody LED w zależności od sygnałów czujnika. Możemy również odczytać wartości temperatury i wilgotności bezpośrednio na ekranie smartfona, co jest naprawdę imponujące.