ZAAWANSOWANY SYSTEM NAWADNIANIA IoT: 17 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

--przez Maninder Bir Singh Gulshan, Bhawna Singh, Prerna Gupta

Krok 1:

W codziennej eksploatacji związane z podlewaniem roślin są najważniejszą praktyką kulturową i najbardziej pracochłonnym zadaniem. Bez względu na to, jaka jest pogoda, czy jest za gorąco i zimno, czy za sucho i wilgotno, bardzo ważne jest kontrolowanie ilości wody docierającej do roślin. Dlatego skuteczne będzie zastosowanie idei automatycznego systemu podlewania roślin, który podlewa rośliny wtedy, gdy tego potrzebują. Ważnym aspektem tego projektu jest: „kiedy i ile wody”. Ta metoda służy do ciągłego monitorowania poziomu wilgotności gleby i decydowania, czy podlewanie jest potrzebne, czy nie oraz ile wody jest potrzebne w glebie rośliny. W swojej najbardziej podstawowej postaci system jest zaprogramowany w taki sposób, aby czujnik wilgotności gleby wyczuwał poziom wilgotności z rośliny w określonym czasie, jeśli wilgotność czujnika jest mniejsza niż określona wartość progu, który jest predefiniowany zgodnie z daną roślinę dostarczana jest żądana ilość wody do rośliny, aż jej wilgotność osiągnie określoną wartość progową. System zawiera czujnik wilgotności i temperatury, który śledzi aktualną atmosferę systemu i ma wpływ na przebieg nawadniania. Elektrozawór steruje przepływem wody w układzie, gdy Arduino odczytuje wartość z czujnika wilgoci, uruchamia elektrozawór zgodnie z pożądanym stanem.. Dodatkowo system raportuje swój aktualny stan i wysyła wiadomość przypominającą o podlewaniu roślin oraz otrzymuje SMS od odbiorcy. Wszystkie te powiadomienia można wykonać za pomocą karty SIM 800L.

Krok 2: Diagram ramowy

System ten wymaga Arduino UNO, który pełni rolę kontrolera i serwera całego systemu. W systemie nawadniania This Plant, czujnik wilgotności gleby sprawdza poziom wilgoci w glebie, a jeśli poziom wilgoci jest niski, Arduino włącza pompę wodną, aby dostarczyć wodę do rośliny. Pompa wody wyłącza się automatycznie, gdy system znajdzie wystarczającą ilość wilgoci w glebie. Za każdym razem, gdy system włącza lub wyłącza pompę, poprzez moduł GSM wysyłany jest komunikat do użytkownika, aktualizujący stan pompy wodnej i wilgotność gleby. System ten jest bardzo przydatny w gospodarstwach, ogrodach, domach itp. System ten jest całkowicie zautomatyzowany i nie wymaga interwencji człowieka.

Krok 3: Używany sprzęt: Arduino UNO

Arduino UNO to płytka mikrokontrolera typu open source oparta na mikrokontrolerze Microchip ATmega328P i opracowana przez Arduino.cc. Płytka jest wyposażona w zestawy cyfrowych i analogowych pinów wejścia/wyjścia (I/O), które mogą być połączone z różnymi płytkami rozszerzeń (ekranami) i innymi obwodami. Płytka ma 14 pinów cyfrowych, 6 pinów analogowych i jest programowalna za pomocą Arduino IDE (zintegrowane środowisko programistyczne) za pomocą kabla USB typu B. Może być zasilany kablem USB lub zewnętrzną baterią 9 V, ale akceptuje napięcia od 7 do 20 V.

Krok 4: SIM 800L

SIM800L to miniaturowy moduł komórkowy umożliwiający transmisję GPRS, wysyłanie i odbieranie wiadomości SMS oraz wykonywanie i odbieranie połączeń głosowych. Niski koszt i niewielkie rozmiary oraz obsługa czterech pasm częstotliwości sprawiają, że ten moduł jest idealnym rozwiązaniem dla każdego projektu, który wymaga łączności o dużym zasięgu.

Krok 5: Czujnik wilgotności gleby

Czujniki wilgotności gleby mierzą objętościową zawartość wody w glebie. Ponieważ bezpośredni grawimetryczny pomiar wilgotności swobodnej gleby wymaga usunięcia, wysuszenia i zważenia próbki, czujniki wilgotności gleby mierzą objętościową zawartość wody pośrednio, wykorzystując inne właściwości gleby, takie jak opór elektryczny, stała dielektryczna lub interakcja z neutronami, jako wskaźnik zawartości wilgoci.

Krok 6: 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.

Krok 7: Czujnik przepływu wody

Czujnik przepływu wody składa się z plastikowego korpusu zaworu, wirnika wodnego i czujnika Halla. Gdy woda przepływa przez wirnik, wirnik toczy się. Jego prędkość zmienia się wraz z różnym natężeniem przepływu. Czujnik z efektem Halla wysyła odpowiedni sygnał impulsowy. Ten jest odpowiedni do wykrywania przepływu w dystrybutorze wody.

Krok 8: Przekaźnik

Przekaźnik to przełącznik sterowany elektrycznie. Wiele przekaźników wykorzystuje elektromagnes do mechanicznego sterowania przełącznikiem, ale stosowane są również inne zasady działania, takie jak przekaźniki półprzewodnikowe. Przekaźniki są stosowane tam, gdzie konieczne jest sterowanie obwodem oddzielnym sygnałem małej mocy lub gdy kilka obwodów musi być sterowanych jednym sygnałem.

Krok 9: LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny)

LCD oznacza wyświetlacz ciekłokrystaliczny i umożliwia sterowanie wyświetlaczami LCD zgodnymi ze sterownikiem Hitachi HD44780. Jest ich wiele i zazwyczaj można je rozpoznać po 16-stykowym interfejsie.

Krok 10: Pompa wodna

Pompa to urządzenie, które przemieszcza płyny (ciecze lub gazy), a czasem szlam poprzez działanie mechaniczne. Pompy można podzielić na trzy główne grupy w zależności od metody używanej do przemieszczania płynu: pompy z bezpośrednim podnoszeniem, wyporowe i grawitacyjne.

Pompy działają na zasadzie pewnego mechanizmu (zwykle tłokowego lub obrotowego) i zużywają energię do wykonywania pracy mechanicznej poruszającej 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.

Krok 11: Zalety

1. Umiejętność oszczędzania wody i efektywność w dostarczaniu wody.

2. Planowanie i łączność.

(Ich harmonogram można aktualizować z dowolnego miejsca za pomocą połączenia internetowego.)

3. Oszczędzanie energii elektrycznej.

(Panel słoneczny służy również do wytwarzania energii elektrycznej w gospodarstwach rolnych.)

4. Rolnik może wiedzieć o przyrodzie polowej zawsze i wszędzie.

Krok 12: Aplikacje

1. Może być stosowany na polach rolniczych, trawnikach i jako system nawadniania kroplowego.

2. Może być używany do procesu uprawy.

3. Może być stosowany do dostarczania wody w obszarze nasadzeń szkółkarskich.

4. Może być stosowany do szerokiej gamy upraw, ponieważ można dostosować odniesienie wymagane dla różnych rodzajów upraw.

5. Może być stosowany do zarządzania wodą w stawie i transferu wody.

Na schemacie użyliśmy urządzenia IoT, tj. NodeMCU, a także pokazaliśmy płytkę drukowaną (PCB), można również użyć Arduino UNO.

Krok 13: Schemat obwodu

Krok 14: Projektowanie PCB dla ZAAWANSOWANEGO SYSTEMU NAWADNIANIA IoT

Krok 15: Zamawianie płytek drukowanych

Teraz mamy projekt PCB i czas na zamówienie PCB. W tym celu wystarczy wejść na JLCPCB.com i kliknąć przycisk „WYCENIAJ TERAZ”.

JLCPCB jest również sponsorem tego projektu. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics 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. Możesz zamówić minimum 5 płytek za jedyne 2 USD.

Krok 16:

Aby wyprodukować płytkę PCB, prześlij plik gerber, który pobrałeś w ostatnim kroku. Prześlij plik.zip lub przeciągnij i upuść pliki gerber.

Po przesłaniu pliku zip na dole zobaczysz komunikat o powodzeniu, jeśli plik zostanie pomyślnie przesłany.

Krok 17:

Możesz przejrzeć PCB w przeglądarce Gerber, aby upewnić się, że wszystko jest w porządku. Możesz zobaczyć zarówno górną, jak i dolną część PCB.

Po upewnieniu się, że nasza płytka drukowana wygląda dobrze, możemy teraz złożyć zamówienie w rozsądnej cenie. Możesz zamówić 5 płytek już za 2 USD, ale jeśli jest to Twoje pierwsze zamówienie, możesz otrzymać 10 płytek już za 2 USD. Aby złożyć zamówienie, kliknij przycisk „ZAPISZ DO KOSZYKA”.

Produkcja moich płytek PCB zajęła 2 dni i dotarła w ciągu tygodnia przy użyciu opcji dostawy DHL. Płytki drukowane były dobrze zapakowane, a ich jakość była naprawdę dobra.