Inteligentny ogród IoT: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Jeśli jesteś podobny do mnie, lubisz świeże owoce i warzywa na talerzu, ale nie masz wystarczająco dużo czasu na utrzymanie porządnego ogrodu. Ta instrukcja pokaże Ci, jak zbudować inteligentny ogród IoT (nazywam go: Zielona Straż), który podleje Twoje rośliny i ostrzega przed niebezpiecznymi sytuacjami, takimi jak: za dużo światła słonecznego, za mało światła słonecznego i brak wody.

Wszystko to osiąga się za pomocą kilku prostych czujników i siłownika sterowanego przez Raspberry Pi. Na stronie można przeglądać pomiary z tych czujników i przejąć kontrolę nad przepływem wody.

Krok 1: Materiały i narzędzia

Materiały:

• 1x Raspberry Pi 4
• Zawias fortepianowy 1m
• 1x uchwyt baterii 8x AA
• 8x baterie AA
• *1x elektrozawór 12V 1/2"
• Rura wodna 3m (plastik, nylon…) 12mm
• 1x końcówka w kształcie litery T
• 2x końcówka 1/2" 12mm
• 5x zacisk węża
• 1x kanister 5 litrów
• 4m drewnianych desek
• 1x panel drewniany 100cm / 50cm
• 1x folia stawowa 2m / 1m
• min. 50 śrub
• 1x płytka do krojenia chleba
• 2x zamknięcia magnetyczne
• 1x tranzystor npn
• 1x czujnik temperatury i wilgotności
• 1x czujnik światła LDR
• 1x czujnik wilgotności gleby
• 1x wyświetlacz LCD
• 2x 1/2" orurowanie w kształcie litery L

Ten dokument pokazuje, skąd mam te materiały.

*Ważne jest, aby zawór elektromagnetyczny nie miał minimalnego ciśnienia roboczego. Jeśli tak się stanie, woda będzie miała trudności z przedostaniem się.

Narzędzia:

• piła ukosowa (opcjonalnie: każdy inny rodzaj piły)
• wiertarka ręczna (opcjonalnie: śrubokręt)
• zszywacz (opcjonalnie: śruby)
• klej do drewna

Krok 2: Budowanie obwodu

Do Raspberry Pi zostaną podłączone następujące komponenty:

• MCP3008

  • Czujnik światła LDR
  • Czujnik wilgotności gleby
• Czujnik wilgotności i temperatury DHT11

• PCF8574

  wyświetlacz LCD

• Tranzystor TIP120

  zawór elektromagnetyczny

Dwa czujniki (LDR i wilgotność gleby) są podłączone do MCP3008, który umożliwia odczytywanie sygnałów analogowych przez Raspberry Pi. Używam PCF8574 do zapisywania danych na LCD, ponieważ oszczędza dużo pinów GPIO.

Możesz po prostu postępować zgodnie z powyższym obrazkiem podczas budowania obwodu.

Krok 3: Konfiguracja bazy danych

Aby naprawdę mieć pełną kontrolę nad swoim ogrodem, będziesz chciał zobaczyć oś czasu pokazującą wszystkie pomiary z twoich czujników. Używam bazy danych SQL, aby zapisać wszystkie te pomiary.

Przygotowałem samodzielny plik, który zawiera całą bazę danych potrzebną do tego projektu. Możesz go znaleźć w folderze eksportu bazy danych w moim repozytorium Git i zaimportować tę bazę danych do MySQL Workbench, otwierając serwer> import danych, a następnie wybierając samodzielny plik i tworząc nową bazę danych.

Ta baza danych zawiera cztery tabele: tblmeasurement, tbldevice, tblwarning i tblaction. Tbldevice zawiera wszystkie czujniki i siłownik. Komunikaty w tblwarning są w języku holenderskim, ale możesz je łatwo zmienić, klikając symbol wykonania na tabeli, zmieniając komunikaty i stosując zmiany. Tblaction zawiera akcje, które może wykonać program, o którym opowiem w następnym kroku. Czynności te to np.: pomiar temperatury, automatyczne uruchamianie elektrozaworu…

Krok 4: Programowanie

Cały potrzebny kod znajdziesz w moim repozytorium Git. Przód i tył.

Ten program wykonuje wszystkie techniczne rzeczy, takie jak: odczyt danych z czujnika, aktywacja siłownika…

Powyżej można zobaczyć kilka zdjęć serwisu. Jest po holendersku, ale ty

Krok 5: Budowanie podstawowego kształtu ogrodu

Pierwszym krokiem wykonania fizycznego projektu jest zbudowanie podstawowej obudowy ogrodu. Zacznij od przycięcia kilku desek w następujących wymiarach:

• a - 2x 100cm / 20cm
• b - 2x 46,4 cm / 20 cm
• c - 1x 46,4 cm / 18,2 cm
• d - 1x 46cm / 18cm
• e - 1x 15cm / 20cm
• f - 1x 31cm / 20cm

Najpierw przymocuj deski a po obu stronach drewnianego panelu. Najlepszy sposób na dołączenie tego odbywa się w czterech krokach:

1. wywierć otwory w panelu, przez które przejdą śruby
2. użyj wiertła z pogłębiaczem stożkowym, aby zrobić miejsce na łeb śruby;
3. umieść linię kleju do drewna w miejscu, w którym zostanie przymocowana deska
4. umieść deskę na kleju i przewierć śruby przez wywiercone wcześniej otwory

Do mocowania desek wystarczy 5 śrub. Następnie możesz zrobić to samo z deskami b, do których użyłem 3 śrub na dole i 2 z boku.

Krok 6: Zbuduj uchwyt na zbiornik na wodę

Przymocuj deskę w rogu widocznym na obrazku, korzystając z metody, którą wyjaśniłem w poprzednim kroku. Możesz to łatwo zrobić samodzielnie, używając kawałka drewna i małża (patrz drugie zdjęcie).

Aby wesprzeć tę deskę, wykonaj małą drewnianą belkę z bokami nachylonymi pod kątem 45 stopni na górze i na dole. Aby upewnić się, że dotyka podłogi podczas mocowania go do pionowej deski, narysuj linię, w której ma być przycięty górny bok, tak jak na trzecim zdjęciu.

Następnie użyj kawałka drewna, aby zbudować ramę pasującą do kanistrów, których używasz. Przymocuj ramę do platformy za pomocą kleju do drewna. Wykonana przeze mnie rama nie była do końca wypoziomowana, więc przykręciłem ją mocno dwoma małżami podczas klejenia i pozostawiłem na noc.

Na koniec musisz przymocować lamówkę w kształcie litery L do dna kanistra i zrobić otwór w desce podtrzymującej kanister, aby mógł przez nią przejść. Aby przymocować orurowanie, przyspawałem pasujący kawałek orurowania do metalowej płytki, którą przymocowałem do kanistry za pomocą kleju uniwersalnego Sikaflex. Alternatywnie możesz po prostu wcisnąć kawałek rurki w otwór zrobiony w kanistrze i nałożyć na niego tyle uniwersalnego kleju, aby pozostał na swoim miejscu. Możesz zrobić otwór pod kanistra za pomocą wiertła do wiertarki ręcznej.

Krok 7: Podłączanie orurowania i przewodów

Przed podłączeniem którejkolwiek z wężyków przymocuj folię do oczka od wewnętrznej strony części ogrodowej projektu. Naprawiłem go na zewnątrz projektu za pomocą zszywacza. Możesz zagiąć elementy narożne, aby dobrze pasowały i wyciąć części, w których jest za dużo folii.

Po wykonaniu tych czynności możesz rozpocząć wiercenie 2 otworów od części ogrodowej do części zarządzającej na wysokości około 15 cm, aby rura mogła dostać się do samego ogrodu. Możesz zmniejszyć ilość drzazg i przewiercić folię mocując 2 kawałki drewna na desce i przewiercając je jak na powyższym obrazku. Możesz przepchnąć dwie rurki przez otwory i połączyć je pośrodku za deską. Następnie możesz wywiercić w rurkach otwory o średnicy 2,5 mm, aby wypłynęła woda (i nie zapomnij wywiercić jednego otworu w górnej części rurki, aby woda mogła nadal płynąć, gdy zawór elektromagnetyczny jest zamknięty).

Wywierć dwa otwory (nie na wylot) na końcu ogrodu, aby przymocować do nich koniec rurek. Przyklej 2 cylindryczne kawałki metalu po wewnętrznej stronie otworów i nasuń na nie koniec rurek.

Następnie przymocuj kawałek drewna do panelu podłogowego obok zbiornika wodnego (jak na obrazku). W tym miejscu będzie spoczywał elektrozawór, więc sprawdź jego położenie, aby upewnić się, że elektrozawór pasuje do niego. Na wierzchu tego elementu przymocuj metalowy element w kształcie litery L, do którego zostanie przymocowany zawór elektromagnetyczny.

Krok 8: Integracja elektroniki

Zacznij od ukształtowania dwóch kawałków drewna. Jeden dla DHT11 i LDR, a drugi dla czujnika wilgotności gleby. Możesz zobaczyć te elementy na powyższych zdjęciach. Dołącz je jak pokazano na zdjęciach.

Możesz ukryć przewody DHT11 i LDR, zszywając na nich kawałek folii stawowej i przebijając je. Wywierć otwór, przez który mogą przejść przewody.

Następnie, aby wykonać otwór na wyświetlacz LCD, wywierć dwa otwory na ukośnych końcach miejsca na wyświetlacz LCD i za pomocą piły do metalu wytnij prostokąt.

Możesz umieścić płytkę stykową, Raspberry Pi i akumulator 12 V wewnątrz za wyświetlaczem LCD w rogu (i przytrzymywać je rzepami). Następnie użyj plastikowego pudełka, wytnij 2 boki i umieść je nad elektroniką, aby chronić je przed kapiącą wodą. Przyklejenie małego kawałka drewna do panelu podłogowego obok plastikowego pudełka utrzymuje go na miejscu.

Na koniec wywierć linię otworów tuż poniżej wysokości plastikowego pudełka, aby gorące powietrze z Raspberry Pi mogło uciec.

Krok 9: Mocowanie zawiasów

Jedyne, co pozostało do zrobienia, to przymocować dwie ostatnie deski, które przepiłowałeś na początku.

Najpierw odetnij prawy dolny róg deski z boku. Tutaj przejdzie kabel zasilający.

Następnie można przykręcić zawiasy do desek jak na powyższych zdjęciach.

Krok 10: Zamknięcie

Jeśli zdecydujesz się na samodzielne wykonanie tego projektu, daj mi znać w komentarzach (:

Dziękuje za przeczytanie.