Inteligentny kryty ogród ziołowy: 6 kroków (ze zdjęciami)

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

Projekty Fusion 360 »

W tej instrukcji pokażę, jak stworzyłem mój inteligentny ogród ziołowy! Miałem kilka inspiracji do tego projektu, a pierwszą z nich zainteresowałem się domowymi modelami Aerogarden. Dodatkowo miałem nieużywany Arduino Mega z ekranem dotykowym TFT, który od lat leżał w moim koszu z elektroniką. Pomyślałem, dlaczego nie spróbować stworzyć własnego Aerogarden jak ogród ziołowy za pomocą Arduino, korzystając z dodatkowego czasu, który mam podczas kwarantanny! Skończyło się na tym, że zrobiłem trochę więcej z projektem, dodając czujniki wilgotności do każdej porcji gleby, ale jak dotąd okazało się to przydatne. W sumie nie mogłem być bardziej zadowolony z tego, jak wszystko się potoczyło!

Właśnie skończyłem ten projekt i posadziłem trochę nasion bazylii i szczypiorku. Ta instrukcja została opublikowana w dniu 5/11/2020. Mam nadzieję, że rośliny zaczną kiełkować w nadchodzącym tygodniu i na pewno zaktualizuję ten Instruktaż zdjęciami postępu wzrostu

Oto krótki przegląd niektórych funkcji mojego inteligentnego ogrodu ziołowego:

- Ekran dotykowy wyświetlający godzinę, dzień tygodnia i datę.

- Cztery alikwoty 2,35" x 2,35" x 2,33" do sadzenia ziół. Taca na próbki jest wkładana do miski, która zbiera wodę spływającą i izoluje się od elektroniki.

- Ustawienie LED, które pozwala użytkownikowi ustawić żądany czas „włączenia” i czas trwania. Dodatkowo użytkownik może wyłączyć diody LED przed włączeniem, jeśli sobie tego życzy.

- Strona czujnika wilgotności, która wskazuje, które z 4 porcji ziół należy podlewać.

- Regulowane światło do wzrostu, które daje użytkownikowi ~6-8 centymetrów więcej wysokości, gdy rośliny zaczną rosnąć.

Jeśli chcesz zobaczyć, jak zrobiłem ten projekt lub chcesz zrobić go dla siebie, śledź dalej!

Kieszonkowe dzieci

Elektronika:

- Arduino Mega 2560

-Ekran dotykowy TFT o przekątnej 2,8 cala

- 4x czujniki wilgotności gleby

- 3x N-kanałowy MOSFET P30N06LE

-1x moduł RTC DS3231

- Pasek świetlny LED

-Zasilanie 5V 2A

- Bateria ogniwowa CR1220 3 V

- Rezystory 3x 220 Ohm

-Płyta perforowana

- Gniazdo baryłkowe DC

- Okablowanie

Sadzarka do ziół:

- Biało-czarny filament PLA do drukarki 3D (jeśli zdecydujesz się wydrukować własną bazę)

-Okleina z czerwonego dębu

- Cienka blacha aluminiowa (opcjonalnie)

- Błyszcząca metaliczna farba w sprayu i podkład

- Wykończenie drewna / bejca

- Jednowarstwowe wykończenie poliuretanowe

Produkty glebowe/ziołowe:

- Nasiona ziół do wyboru

- Cud rośnie wierzchnia warstwa gleby

Różnorodny:

-Taśma elektryczna/taśma malarska

- Pistolet na gorący klej

- drukarka 3D (opcja)

- Exacto Nóż

- papier ścierny (~220 + ziarnistość)

- Lutownica + lut

- Klej cyjanoakrylowy Superglue

- Narzędzia (przecinaki do drutu, nożyczki, szczypce igłowe)

Krok 1: Konfiguracja elektroniki

Zasadniczo istnieją 4 główne komponenty części elektronicznej projektu, a mózg komponentów to Arduino Mega 2560. 1) Osłona ekranu dotykowego TFT. 2) Moduł zegara RTC. 3) Czujniki gleby. 4) Tranzystory MOSFET i taśma LED. Wykorzystałem Mega do tego projektu, ponieważ zapewnił mi dodatkowe szpilki po umieszczeniu osłony ekranu dotykowego na Mega. Istnieje wiele samouczków dla każdego z 4 głównych komponentów, które wymieniłem powyżej dla tego projektu. Połączę niektóre z tych, których użyłem, a także podam kilka dodatkowych informacji, na które natknąłem się po drodze.

Proszę odnieść się do mojej płytki prototypowej Fritzing i schematu podstawowego układu obwodu. UWAGA: Fritzing nie posiadał dokładnego czujnika gleby, którego używałem w swoim projekcie. Te, których użyłem, były również wyposażone w obwód porównawczy LM393 i starałem się jak najlepiej odtworzyć okablowanie na obrazach Fritzing. Zobacz poniżej, aby uzyskać więcej informacji na temat dokładnego okablowania, jeśli nadal jest mylące.

1) Arduino Mega i 2,8-calowy ekran dotykowy TFT

Przydatne linki:

Samouczek Adafruit: Podstawy podłączania osłony, instalowania odpowiednich bibliotek i uruchamiania przykładowych kodów.

Uważam, że kupiłem ekran dotykowy od Adafruit i zdecydowanie skorzystałem z ich samouczka, aby uzyskać pomoc w początkowej konfiguracji i uruchomieniu przykładowych kodów. Poza odpowiednim podłączeniem ekranu, tak naprawdę nie ma w tym nic więcej do czasu części kodowania w następnym kroku. Jednym ważnym krokiem jest jednak przycięcie pinu Vin na osłonie, która łączy się z pinem Arduino Vin. Przycięcie tego pinu umożliwia dostęp do pinu w celu dostarczenia zasilania arduino z zewnętrznego zasilacza, więc pamiętaj, aby to zrobić.

2) Moduł zegara RTC

Przydatne linki:

Adafruit Tutorial: Inna tabliczka zaciskowa niż użyłem w moim projekcie, ale ten sam układ DS3231.

Podłączenie modułu zegara czasu rzeczywistego do Mega jest również proste. Wszystko czego potrzebujesz to połączenia 5V, GND, SDA i SCL. W moim projekcie podłączyłem SDA i SCL z zegara do pinów 20 i 21 odpowiednio w Mega. Skorzystałem również z samouczka Adafruit na temat inicjalizacji zegara, ale więcej o tym w następnym kroku. Na razie wystarczy wykonać okablowanie zgodnie z rysunkiem.

3) Czujniki gleby

Przydatne linki:

Instructables Tutorial: Użytkownik mdabusaayed ma świetny i prosty samouczek na temat korzystania z tych czujników!

Właściwie zamówiłem te czujniki po uruchomieniu części elektronicznej projektu. W miejsce tych czujników podczas wstępnych testów użyłem zwykłych przełączników jako wejść cyfrowych, dlatego te są obecne w moim wczesnym układzie płytki prototypowej. Jak zauważył użytkownik, czujniki te mogą być używane jako wejścia cyfrowe LUB wejścia analogowe. Ponieważ chciałem tylko, aby te czujniki powiedziały mi, czy gleba jest sucha, czy nie, wykorzystałem tylko ich cyfrowe piny wyjściowe. Każdy potrzebuje połączenia pinów 5 V i GND, a do podłączenia ich wyjść cyfrowych użyłem pinów 23-26 w Mega

4) Tranzystory i pasek LED RGB

Przydatne linki:

Samouczek Arduino-LED Light Strip: Te linki dotyczą tego samego projektu Make, który pokazuje, jak wykorzystać MOSFETS i cyfrowe piny wyjściowe arduino do napędu i taśmy LED RGB

Arduino-LED Light Strip wideo:

Kupiłem tanią taśmę LED RGB od FiveBelow, którą można zasilać z 5V. Cyfrowe piny wyjściowe Arduino nie mogą dostarczyć wystarczającego prądu dla paska, w którym wchodzą w grę MOSFETy. Połączony samouczek wyjaśnia obwód o wiele bardziej szczegółowo niż ja, więc sprawdź to, jeśli jesteś zainteresowany, dlaczego to zrobiłem. Postępuj zgodnie z okablowaniem na moim schemacie obwodu, aby podłączyć pasek i MOSFETS do arduino. Zastrzeżenie: Teraz zdaję sobie sprawę, że jest mnóstwo badań nad konkretnymi diodami LED do uprawy roślin o mocy X przy częstotliwościach Y. Szczerze wątpię, czy mój tani pasek za $5 spełnia wiele z tych kryteriów, ale stwierdziłem, że trochę światła jest lepsze niż żadne i trzymam kciuki, że w ciągu najbliższych kilku tygodni dostanę tu trochę ziół:p Jak wspomniano we wstępie, będę nadal aktualizować tę instrukcję, jeśli będę musiał użyć bardziej wytrzymałego światła / paska LED.

Krok 2: Program Arduino

Tworząc mój program, miałem na myśli kilka celów, które chciałem osiągnąć. Najpierw chciałem, aby ekran dotykowy wyświetlał aktualny czas i datę. Po drugie, chciałem kilka funkcjonalnych obrazów na ekranie, które użytkownik mógłby zidentyfikować i nacisnąć, aby przenieść je na różne ekrany z dodatkowymi opcjami (wiadro z wodą do strony czujnika wilgoci i ustawienia do strony ustawień LED). Na koniec chciałem obrazu na ekranie, aby poinformować użytkownika, czy diody LED są włączone, czy nie (wskazywane przez żarówkę).

Kod jest dość długi, więc nie będę się poruszał linijka po linijce, ale raczej podkreślę ogólne cechy tego, co robi kod. Może nie jest doskonały, ale osiąga to, czego chcę. Zapraszam do pobrania i dostosowania mojego kodu, jak chcesz! Było kilka świetnych filmów na Youtube, które pomogły mi w pisaniu kodu: How to Mechatronics i educ8s.tv miały kilka świetnych tutoriali. Chciałbym wspomnieć, że obrazy wiadra z wodą, żarówki i logo ustawienia zostały wydrukowane na ekranie z ich wartości bitmapowych. Image2cpp to świetne narzędzie, z którego korzystałem, które automatycznie konwertuje obrazy na bitmapy.

Jeśli nie jesteś zainteresowany moim procesem myślowym dotyczącym kodu, zignoruj to, co poniżej i pobierz mój program.ino oraz plik.c. Pamiętaj, aby umieścić oba w tym samym folderze. Podłącz swój Mega do komputera przez port USB i za pomocą Arduino IDE wgraj program do swojego Mega!

Podświetlenia kodu Indoor_Flower_Pot.ino

Wstępny

- Dołącz biblioteki Adafruit (GFX, TFTLCD, TouchScreen.h, RTClib.h)

- Zdefiniuj piny/zmienne ekranu dotykowego (wiele z nich skopiowałem i wkleiłem z przykładowego kodu Adafruit na ekranie dotykowym TFT

- Zdefiniuj zmienne używane w całym programie

Konfiguracja pustki

-Połącz z ekranem dotykowym TFT

- Skonfiguruj piny czujnika gleby i piny led za pomocą funkcji pinMode()

- Narysuj ekran główny (zrobiłem określone funkcje dla mojego programu, aby narysować każdy ekran. Możesz je znaleźć na dole mojego programu po void loop())

Pętla Pustki

- Narysuj ekran główny, jeśli to jest zaznaczone

- Sprawdź godzinę i zaktualizuj ekran, jeśli czas się zmienił

- Sprawdź czas i zobacz, czy mieści się między diodą LED „On Time” a diodą LED „Timer”

- Jeśli tak, włącz diody LED i narysuj żarówkę na ekranie

-Jeśli nie, wyłącz diody LED i wyjmij żarówkę z ekranu

- Narysuj stronę czujnika wilgoci, jeśli wybrano wiadro z wodą

- Odczytaj dane wejściowe czujnika gleby i wypełnij odpowiednie kółko, jeśli gleba jest sucha

- Jeśli gleba jest nadal wilgotna, nie wypełniaj okręgu

- Narysuj stronę ustawień LED, jeśli wybrany jest obraz ustawień

- Przeczytaj i zapisz na czas, AM lub PM oraz Timer.

- Jeśli wybrano opcję LED OFF, pozostaw diody LED wyłączone niezależnie od czasu włączenia lub timera

Krok 3: Projektowanie ogrodu ziołowego i drukowanie 3D

Przed zaprojektowaniem ogrodu ziołowego wiedziałem, że chcę owinąć podstawę fornirem. Z tego powodu musiałem stworzyć nieco kwadratowy wzór z ostrymi narożnikami, a nie bardziej zaokrąglony, ponieważ fornir prawdopodobnie nie przylegałby równie dobrze do czegoś bardziej eliptycznego. Kolejną cechą, której chciałem, był regulowany wałek dla diod LED, aby dostosować się do wzrostu roślin. Dodatkowo potrzebowałem miejsca na ekran dotykowy / elektronikę, a także oddzielnego basenu na rośliny, który zawierałby wodę i izolował ją od elektroniki. W końcu stworzyłem własną wkładkę do tacki na zioła, która miała 4 oddzielne porcje i idealnie pasowała do miski. Jestem zadowolony z tego, jak wyszedł projekt! Użyłem Fusion 360 do tego projektu i do wszystkiego dołączyłem moje pliki.stl i.gcode, więc nie krępuj się pobierać, dostosowywać i drukować!

Podstawa donicy była zbyt duża, aby zmieścić się w mojej drukarce, więc musiałem wydrukować to w dwóch częściach. Wszystko wydrukowałem z białego filamentu PLA z wyjątkiem wkładki do tacy, którą wydrukowałem w kolorze czarnym. Użyłem Cura jako mojego oprogramowania do krojenia, a moje szczegóły dotyczące drukowania znajdują się poniżej. Daj mi znać, jeśli chcesz zobaczyć więcej zdjęć każdej części w oprogramowaniu do krojenia.

Szczegóły oprogramowania do krojenia:

- Moja drukarka: Maker Select Printer V2 - Dysza: 0,4 mm - Filament: czarno-biały filament PLA 1,75 mm - Temp. drukowania/Temp. płyty roboczej: 210C / 60C - Prędkość drukowania: 60 mm/s - Wypełnienie: 25% - Włącz obsługę: Tak, wszędzie- Przyczepność płyty roboczej: brzeg 3 mm

Krok 4: Wykończenie ogrodu ziołowego

Ponieważ podstawa ogrodu ziołowego została wydrukowana w dwóch częściach, pierwszym krokiem było sklejenie ich ze sobą za pomocą szybkiego superkleju cyjanoakrylowego. Zdjęcia podkreślają niektóre z najważniejszych kroków i wymienię je poniżej na podstawie części.

Baza ogrodu ziołowego:

Po sklejeniu obu części wziąłem papier ścierny o średniej ziarnistości i trochę zszorstowałem podstawę. Następnie rozłożyłem okleinę i narysowałem wszystkie 4 boki podstawy, a także górę na okleinie. Nie chciałem licować wałka, więc trzymałem go gołym. Do wycięcia forniru użyłem noża dokładnego. Zachowaj ostrożność podczas śledzenia i przycinania forniru, aby upewnić się, że słoje drewna będą układać się we właściwym kierunku podczas klejenia. Skończyło się na tym, że popełniłem ten błąd, ale na szczęście był z tyłu i trudno powiedzieć. Następnie nałożyłem na fornir niewielką ilość kleju, wystarczającą do pokrycia całej powierzchni i przykleiłem do podstawy ogrodu ziołowego. Robiłem dwie strony na raz, aby móc dodać obciążniki/zaciski.

Po sklejeniu i wysuszeniu całego forniru wziąłem papier ścierny o ziarnistości 220 i ręcznie wygładziłem podstawę. Musisz być ostrożny i cierpliwy, aby przypadkowo nie złapać szorstkiego rogu forniru i go oderwać. Część dotycząca cierpliwości jest ważna, ponieważ zaokrąglenie krawędzi i sprawienie, by wszystko wyglądało gładko, zajmie trochę czasu. Skończyło się na użyciu niewielkiej ilości wypełniacza do drewna do niektórych większych pęknięć, których nie mogłem zaokrąglić podczas szlifowania.

Po zakończeniu szlifowania nałożyłem kilka warstw wykończenia drewna Minwax i przestrzegałem ich instrukcji podczas nakładania. Po pozostawieniu na ~24 godziny nałożyłem jedną warstwę poliuretanu na bazę, aby nadać jej ładny, gładki połysk!

Donica sadzarki:

Ten krok prawdopodobnie nie jest potrzebny, ale miałem paranoję, że woda może wyciekać na elektronikę. Mimo że wątpię, aby z wkładu tacki w ogóle spływało do umywalki, i tak poszedłem naprzód, dodając niewielką ilość silikonu do rogów umywalki.

Obsługa światła LED

Chciałem pomalować górną część lekkiego wspornika na metaliczny połysk, aby nadać mu wrażenie światła w ogrodowym pokoju dziecięcym. Zrobiłem to, przyklejając wał nośny taśmą malarską, a następnie nakładając warstwę podkładu na odsłoniętą powierzchnię. Po wyschnięciu nałożyłem dwie warstwy farby w sprayu z metalicznym połyskiem. Co dziwne, po pomalowaniu znalazłem cienki kawałek blachy w moim miejscu pracy i pomyślałem, że będzie wyglądał jeszcze bardziej realistycznie i lepiej niż farba w sprayu. Prześledziłem obszar górnej części lekkiego wspornika, wyciąłem metal i użyłem uchwytu imadła, aby zgiąć metal. Następnie przykleiłem go na wierzchu. Użyłem wełny stalowej do oczyszczenia metalu i nadania mu ładnego połysku.

Krok 5: Finalizowanie elektroniki i okablowania

Teraz, gdy podstawa ogrodu ziołowego została ukończona, a wspornik światła LED pomalowany, ostatnim krokiem było ukończenie okablowania i dodanie wszystkich komponentów! Ponownie wymienię każdy ważny krok poniżej. Odkryłem, że moim najlepszym przyjacielem było dużo drutu i gorącego kleju.

Płyta perforowana:

Dostałem małą płytkę perforowaną i ułożyłem na niej MOSFET, moduł RTC i rezystory, aby uzyskać przybliżony rozmiar. Następnie ściąłem go i zacząłem lutować komponenty. Możesz naprawdę zaprojektować swoją płytę perforowaną, jak tylko chcesz. Zobaczysz na mojej perfboard, że miałem jedną główną (+5V) linię, a także jedną główną (GND). Zdaj sobie sprawę, że pod koniec Twoja deska perf będzie wyglądała jak kiepski dzień z przewodami biegnącymi wszędzie. Dzieje się tak, ponieważ będziesz potrzebować 7 przewodów biegnących do twojego arduino (SDA, SCL z modułu RTC, Vin, GND i 3 cyfrowe piny podłączone do twojego rezystora/pinu bazowego na MOSFET-ach). 8 przewodów wychodzących z niego do czujników wilgoci (4 przewody dodatnie do każdego styku 5 V czujnika gleby i 4 przewody uziemiające do każdego styku uziemienia czujnika gleby).

Pasek świetlny LED na wsporniku świetlnym:

Po rozwinięciu diody LED stwierdziłem, że 2 odcinki paska mogą zmieścić się na długość wspornika, zanim musiałem go przyciąć. Kiedy już miałem wszystkie paski, użyłem gorącego kleju, aby przykleić je na miejscu, dając trochę miejsca między każdym paskiem. Następnie użyłem elastycznego przewodu 28G do lutowania i podłączenia każdego (+)-(+), B-B, R-R i G-G do odpowiednich padów. Po zakończeniu przetestowałem pasek, aby upewnić się, że wszystkie podkładki zostały prawidłowo przylutowane przed wprowadzeniem drutu przez wał nośny.

Montaż końcowy:

Ostateczny montaż rozpocząłem od przyklejenia na gorąco gniazda DC. Następnie poprowadziłem 4 małe elastyczne przewody o średnicy 28 z podstawy, przez środkowy wał i aż do lekkiego wspornika. UWAGA: ważne jest, aby przyciąć przewód na długość, która będzie sięgać do świateł, nawet gdy środkowy wał i światło są całkowicie podniesione. Następnie przylutowałem każdy przewód do odpowiednich padów na lampie. Przewód (+) został podłączony bezpośrednio do gniazda DC.

Z zacisku (+) DC jack podłączyłem przewód i przylutowałem drugi koniec do linii 5V na płytce perforowanej. Powtórzyłem ten proces od zacisku (-) gniazda DC do linii uziemienia.

Następnie użyłem odrobiny gorącego kleju i przykleiłem płytę perforowaną na miejsce na spodzie podstawy ogrodu ziołowego. Podłączyłem odpowiednie przewody do arduino na podstawie mojego schematu i wpasowałem ekran dotykowy przez okienko z przodu podstawy. W zależności od tego, jak ciasne jest dopasowanie, może być konieczne użycie odrobiny gorącego kleju, aby uszczelnić go na miejscu.

Na koniec przykleiłem na gorąco cztery moduły czujników gleby na bocznych ścianach, upewniając się, że każdy czujnik został odpowiednio umieszczony dla odpowiedniego odczytu na stronie czujnika wilgotności na ekranie dotykowym. Następnie podłączyłem cztery czujniki gleby, przepuściłem przewody przez maleńkie szczeliny i dodałem doniczkę z tacą!

I tak po prostu okablowanie jest gotowe!

Krok 6: Gleba, nasiona i kompletne

Ostatnim krokiem jest zdobycie ziemi doniczkowej i wybranych nasion! Każdą porcję wkładu do tacy wypełniłem ziemią doniczkową do około 0,5 cala od góry. Stworzyłem małe odciski w środku każdej gleby, dodałem do każdego po kilka nasion i przykryłem ~0,25 cala ziemi.

Następnie dodałem tacę do miski na rośliny i umieściłem ją w bazie ogrodu ziołowego! Podczas podlewania znalazłem najlepszy sposób, aby to zrobić, używając polewy z indyka i dodając wodę, aż gleba będzie wydawała się wilgotna. Po odczekaniu kilku minut i sprawdzeniu strony czujnika wilgotności mogę potwierdzić, że gleba jest wystarczająco nawodniona. Jeśli kółka są niewypełnione, oznacza to, że rośliny są odpowiednio podlewane!

Teraz mam nadzieję, że zioła rzeczywiście rosną:P Mam nadzieję, że podobał ci się ten Instruktaż i nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, czy ktoś z was stworzy własne. Miłego robienia!

Drugie miejsce w konkursie Arduino 2020