Kontroler V2 - Smart Aquaponics: 49 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Lekarz zaleca, abyśmy codziennie spożywali co najmniej 7 porcji świeżych owoców lub warzyw.

Krok 1: Obieg wody

Energia słoneczna napędza obieg wody, w którym wody powierzchniowe na Ziemi wyparowują w chmury, opadają jako deszcz i wracają do Oceanu jako rzeki. Bakterie i inne żywe organizmy rozkładają odpady z oceanu i lądu, tworząc składniki odżywcze dla roślin w cyklu azotowym. Cykle tlenowe, cykle żelaza, cykle siarki, kręgi mitozy i inne cykle ewoluowały z czasem.

Krok 2: Mimikra

Systemy cyrkularne są z natury zrównoważone. Jeśli taki system może wytworzyć majestatyczne lasy sekwojowe, to taki system wydaje się dobrym pomysłem dla mojego ogrodu. Naśladując, funkcjonalnie odtwarzamy ocean, ziemię i obieg wody za pomocą pomp. Kolonizujące się mikroorganizmy rozpoczynają cykl azotowy, a wraz z dojrzewaniem systemu rozpoczynają się inne cykle.

Krok 3: Cykle człowieka

Wtedy do cyklu przybyli ludzie, a ich miłość do wszystkiego zmieniła środowisko. W podobny sposób wpływają na model ludzie, ryby są przekarmione miłością.

Krok 4: Inteligentne ogrodnictwo

Natura wydaje się radzić sobie lepiej z mniejszą liczbą interakcji z ludźmi, ludzie wydają się potrzebować tej interakcji z naturą. Wydaje się, że jest to problem odpowiedni dla technologii zautomatyzowanych i połączonych. Tak więc obwody elektroniczne i algebra Boole'a były naturalnym dopasowaniem.

Krok 5: Budowa ogrodu aquaponicznego

Budowanie zrównoważonego ogrodu zaczyna się od zrównoważonego projektowania, zrównoważonych materiałów i zrównoważonych procesów. Oznacza to zmniejszenie naszego śladu po plastiku. W tym projekcie drewniane nogi i belki ramy pochodzą prosto z drzewa, które boli.

Krok 6: Lista materiałów ogrodowych

Oczywiście za drewno o słojach pionowych trzeba zapłacić.

Krok 7: Staw osłaniający Twój ogród

Istnieje wiele możliwości impregnacji grządek uprawowych. Lubię materiały z recyklingu i tarcicę inżynieryjną ze sklejką, ponieważ jest wykonana z forniru. W tej instrukcji używamy Pond Shield, która jest bezpieczną dla ryb żywicą epoksydową.

Nałóż blask na krawędzie i wszelkie szorstkie powierzchnie, wyszlifuj blask na gładko. odkurzyć lub wymieść wszystkie cząsteczki kurzu. Pokrój arkusze z włókna szklanego na paski o szerokości 2 cali, wystarczająco długie, aby obejść każdą krawędź w grządce. Połącz swoją stację z włókna szklanego. Wymieszaj 1 szklankę farby, 1/2 szklanki utwardzacza, 2/3 szklanki denaturowanego alkoholu

Mieszaj powoli za pomocą wiertarki do mieszania farb przez mniej niż 2 minuty w odwrotnej kolejności. Za pomocą wałka (wlewać po trochu) pomaluj rogi, przymocuj włókno szklane, a następnie pomaluj włókno szklane. Pomysł polega na nasyceniu włókna szklanego, aby nie było kieszeni powietrznych. Pomaluj resztę grządki, gdy skończysz z włóknem szklanym.

Pozostaw do wyschnięcia, a następnie delikatnie przeszlifuj przez 4 godziny do wyschnięcia, a następnie nałóż kolejną warstwę farby w płynie. Ciemnozielone obrazy są po nałożeniu 3 warstw.

Krok 8: Nawadnianie i drenaż

Rury irygacyjne wykonane są z 1/2" PCV z otworami wywierconymi pod spodem co 6". Rura stojąca i rura drenażowa są większe i wynoszą 1". Jako łącznik używany jest zestaw przegrody 1". Chcemy, aby górna część grządki była sucha, aby rura pionowa znajdowała się 2 cale poniżej górnej części grządki.

Krok 9: Modelowanie

Modelowanie zachowania lub struktury obiegu wody nie jest tak proste, ponieważ są to ogromne systemy z licznymi zmiennymi. Budowane przez nas modele koncepcyjne są abstrakcyjne, aby ukryć złożone szczegóły.

Przy podejmowaniu decyzji, których czujników użyć, dobrym pytaniem może być, jakie są najbardziej podstawowe elementy obiegu wody - duży zbiornik wodny, ziemia, energia potrzebna do podniesienia wody na ląd, media nasycone do odpływu i grawitacja do powrót do źródła. Ustala to podstawowy poziom zbierania danych wymagany w takim ogrodzie, ponieważ są to ważne procesy, które wymagają monitorowania.

Kolejnym dobrym pytaniem może być to, jakie są podstawowe składniki cykli azotowych.

Krok 10: Podstawowy zestaw czujników Aquaponics

Podstawowy zestaw czujników można rozbudować i służy do monitorowania i wizualizacji obiegu wody oraz warunków środowiskowych.

Czujnik przepływu - czujnik Halla służący do pomiaru ruchu wody ze zbiornika. Monitoruje to również pompę pod kątem katastrofalnej awarii lub degradacji. Służy również do monitorowania linii irygacyjnych pod kątem zatorów

Temperatura 1-przewodowa - służy do pomiaru temperatury wody w akwarium, temperatury otoczenia lub mediów

Czujnik odległości IR - czujnik analogowy, który działa poprzez odbijanie sygnałów podczerwieni do obiektu. Służy do pomiaru głębokości wody w grządce. Służy również do monitorowania cykli zalewania i drenażu podłoża uprawowego.

Czujnik fotokomórki - czujnik analogowy, którego rezystancja zmienia się w zależności od natężenia światła. Służy do pomiaru poziomów oświetlenia wewnętrznego lub naturalnego

Czujnik cieczy - jest rezystancyjnym czujnikiem analogowym służącym do monitorowania wycieków wody.

Czujnik przepływu - jest czujnikiem cyfrowym opartym na magnetycznym wyłączniku kontaktronowym. Służył do monitorowania drenażu grządki.

Wyłącznik pływakowy - jest czujnikiem cyfrowym opartym na magnetycznym wyłączniku kontaktronowym. Służy do zapewnienia, że poziom wody w akwarium jest zawsze wystarczający.

Krok 11: Wejścia konsoli szeregowej Linux

Klawiatura i mysz są podłączone do konsoli szeregowej komputera z systemem Linux, aby umożliwić użytkownikom komunikację z jądrem systemu Linux i aplikacjami nawet na niskim poziomie.

Zamiast klawiatury i myszy podłączyliśmy mikrokontroler do wejścia konsoli szeregowej mikrokomputera linux na płycie kontrolera v2.

Pozwala to na bezproblemowe przesyłanie danych z czujników i elementów wykonawczych między światem zewnętrznym a aplikacjami mikrokontrolera Linux, bez potrzeby stosowania specjalnych sterowników lub konfiguracji Linux.

Wejście konsoli w komputerze z systemem Linux to interfejs szeregowy używany przez klawiaturę/mysz do wprowadzania danych przez użytkownika. Wyniki są następnie zwykle wyświetlane na ekranie monitora komputera.

Krok 12: Interfejs szeregowy kontrolera V2

Kontroler v2 to płyta komputerowa oparta na Linuksie z mikrokontrolerem podłączonym do wejścia konsoli szeregowej zamiast tradycyjnej klawiatury. Oznacza to, że może bezpośrednio pobierać odczyty z czujników. Stopień wyjściowy ma różne sterowniki sprzętowe dla monitora komputerowego.

Krok 13: Przegląd kontrolera V2

Kontroler v2 to wbudowany komputer z systemem Linux, który ma mikrokontroler Atmega 2560 podłączony do wejścia konsoli szeregowej. Oznacza to, że może akceptować dane w podobny sposób, jak użytkownicy piszący na klawiaturze, tylko dane pochodzą z Arduino Mega.

Informacje są następnie przetwarzane za pomocą narzędzi podobnych do danych wprowadzanych przez użytkownika na klawiaturze. Zamiast ekranu monitora, stopień wyjściowy kontrolera v2 ma tranzystory z otwartym kolektorem dla przekaźników i sterowniki dla innych elementów wykonawczych.

Kontroler v2 jest dostarczany z fabrycznie załadowanym całym oprogramowaniem wymaganym do korzystania z dowolnego z jego wbudowanych komponentów sprzętowych. Kontroler v2 ma ponadto platformę zaplecza i interfejs API, który umożliwia zdalny dostęp do wszystkich komponentów sprzętowych, a także rejestrowanie danych, wizualizację, alarmowanie i inne narzędzia przetwarzania.

Krótko mówiąc, płyta kontrolera v2 jest fizycznym interfejsem potężnej, łatwej w użyciu platformy IoT z pełnym stosem dla dowolnej fizycznej aplikacji

Krok 14: Płytka kontrolera V2

.była długa podróż do zaprojektowania i zbudowania tych tablic. Mogę podzielić się doświadczeniem w późniejszej instrukcji. Więcej informacji znajdziesz tutaj

Krok 15: PinOut kontrolera V2

Krok 16: Specyfikacje kontrolera V2

Krok 17: Narzędzia platformy kontrolera V2

Krok 18: Schemat blokowy kontrolera V2

Krok 19: Podłączanie czujników analogowych do kontrolera V2

Czujniki analogowe zazwyczaj mają pin sygnałowy, pin uziemiający i czasami trzeci pin zasilania. Kontroler v2 będzie współpracował z czujnikami analogowymi bez dodatkowego sprzętu.

Podłącz pin sygnału analogowego do dowolnego wolnego pinu analogowego na płycie i podłącz odpowiednie linie zasilania.

Jeśli wymagany jest potencjalny rezystor dzielnika, możesz użyć wewnętrznego oprogramowania podciągającego lub możesz przełączyć precyzyjny wbudowany, przesuwając odpowiedni przełącznik.

Krok 20: Podłączanie czujników cyfrowych do kontrolera V2

Podłącz linię czujnika cyfrowego do odpowiedniego styku cyfrowego na płycie i styków zasilania.

jeśli to konieczne, aktywuj programowy rezystor podciągający dla czujnika cyfrowego

Krok 21: Podłączanie czujników 1-Wire do sterownika V2

Niektóre czujniki mają mikrokontrolery, których warunki komputerowe zwracają wartości w postaci strumienia bitów. Czujniki 1-wire są typowymi czujnikami. Kontroler v2 ma różne wbudowane obwody dla takich urządzeń.

Aby podłączyć, powiedzmy, 1-przewodowy czujnik temperatury, podłącz linię sygnału danych do dowolnej z linii cyfrowych z 4k7

rezystor pasożytniczy i podłączyć sygnały zasilania. Przestaw rezystor 4k7 do pozycji ON

Krok 22: Podłączanie czujników ogrodowych do kontrolera V2

Krok 23: Podłączanie 8 podstawowych czujników do kontrolera V2

Krok 24: Podłączanie czujników do ogrodu

Pokazano typowe lokalizacje czujników.

Krok 25: Przegląd połączonego ogrodu

Mikrokontroler 2560 Atmega uruchamia pierwszy i jedyny szkic Arduino, jaki kiedykolwiek napisałem. Ciągle odpytuje piny wejściowe pod kątem surowych wartości i wysyła je jako ciąg JSON do wyjścia szeregowego.

Krok 26: Wartości surowego czujnika szeregowego

Pokazane są ciągi szeregowe z surowymi odczytami pinów wysyłane z mikrokontrolera do mikrokomputera

Krok 27: Serializowany ciąg JSON

Skrypt Pythona na OpenWrt serializuje ciągi czujnika do obiektu JSON, dołącza dodatkowe elementy i wysyła dane przez sieć do API

Krok 28: Łączenie z kontrolerem V2

• Korzystając z sieci Ethernet, podłącz kontroler v2 do komputera
• W razie potrzeby użyj przejściówki USB na Ethernet
• Zasil kontroler v2 za pomocą zasilacza 9 VDC
• Twój komputer zostanie automatycznie przypisany do adresu IP 192.168.73.x przez kontroler v2, jeśli jest włączony dla automatycznej konfiguracji IP (włączone DHCP)

Krok 29: Topologia Garden API

Dane ogrodu są przesyłane do API v2 w celu rejestrowania, analizy, wizualizacji, alarmowania i zdalnego sterowania.

Krok 30: Zdalny dostęp do danych za pomocą Api

Wywołanie spoczynkowe HTTP do api z odpowiednimi danymi uwierzytelniającymi zwróci najnowsze dane, jak pokazano poniżej

curl

{ "szybkość transmisji": 38400, "name": "kj_v2_01", "uptime": "1:24:10.140000", "pins": { "D38": 0, "D39": 0, "D36": 0, "D37": 0,, "D33": 0, "D30": 0, "D31": 0, "A15": 422, "A14": 468, "A11": 624, "A10": 743, "A13": 475, "A12" ": 527, "relay8": 0, "UART3": 0, "A1": 933, "A0": 1023, "A3": 1022, "A2": 1023 "A9": 1023, "A8": 348, "D29": 0, "D28": 0, "nutrientTemp": 22.44, "D23": 1, "D22": 0, }, "wersja": "v2.0.0", "wlan0": "192.168. 1.2", "initialize": 0, "atmegaUptime": "00:00:34:52", "timestamp": 1473632348121, "day": 1472256000000, "time": "2016-09-11T22:19:08.121Z ", "_id": "57d5d85cd065ea4654009fce" }

Krok 31: Zaloguj się do interfejsu administratora

• Skieruj swoją przeglądarkę na
• Nazwa użytkownika: root
• Hasło: tempV2pwd (lub cokolwiek to zostało zmienione)

Krok 32: Skonfiguruj nową nazwę urządzenia

• Na pasku menu System kliknij „System” z listy rozwijanej
• Wpisz nową nazwę urządzenia w polu Nazwa hosta
• Kliknij „Zapisz i zastosuj”
• Naciśnij wyłącznik zasilania Wył./Wł. nowa nazwa hosta zacznie obowiązywać.

Krok 33: Konfiguracja Wifi na kontrolerze V2

• Wybierz opcję Wi-Fi z menu „Sieć”
• W menu Wifi kliknij przycisk „Skanuj”

Krok 34: Wybór sieci Wi-Fi

Wybierz swoją sieć Wi-Fi z listy za pomocą przycisku „Dołącz do sieci”

Krok 35: Logowanie do sieci WIFI

• Wprowadź poświadczenia bezpieczeństwa dla swojej sieci
• Wybierz „Prześlij” Ikona stanu sieci bezprzewodowej powinna zmienić kolor na niebieski i wskazywać siłę połączenia
• Kliknij „Zapisz i zastosuj”, aby zakończyć konfigurację Wi-Fi

Krok 36: Wyszukiwanie urządzenia

Jeśli połączenie sieciowe zostało nawiązane pomyślnie, urządzenie powinno automatycznie rozpocząć wysyłanie danych do zdalnego interfejsu API pod adresem

Wyszukaj nazwę swojego urządzenia na liście. Jeśli go nie ma, potwierdź nazwę hosta i konfigurację sieci WIFI w interfejsie statusu administratora.

Krok 37: Rejestracja konta i urządzenia

Zarejestruj konto tutaj

Wyślij swoją nazwę użytkownika i nazwę urządzenia na adres [email protected]

Zaloguj się po otrzymaniu e-maila potwierdzającego przypisanie urządzenia do Ciebie.

Krok 38: Mapowanie czujników urządzenia

Zwykle sprzęt mikrokontrolera wygląda na skomplikowany, ponieważ nawet najprostszy czujnik wymaga obwodów interfejsu elektronicznego - płytki stykowej, osłon, czapek, nakładek itp.

Oprogramowanie wydaje się skomplikowane, ponieważ zwykle robi zbyt wiele - sprzęga sygnały z czujników, interpretuje dane, przedstawia czytelne wartości, podejmuje decyzje, podejmuje działania itp.

Na przykład podłączenie termistora (rezystora zależnego od temperatury) do styku analogowego zwykle wymaga obwodu potencjalnego dzielnika z rezystorem podciągającym połączonym z Vcc. Program do wyświetlania tej wartości w stopniach Celsjusza zajmie kilka nieanglojęzycznych linii kodu. Sprzęt i oprogramowanie będą wyglądały na skomplikowane z 8 czujnikami. Zmiana pinów lub dodanie nowych czujników będzie wymagało nowego oprogramowania. Komplikuje się to jeszcze bardziej, jeśli wszystko musi działać zdalnie.

Kontroler v2 ma wbudowane obwody do podłączenia prawie każdego czujnika bez komponentów zewnętrznych. Oprogramowanie układowe kontrolera v2 odpytuje wszystkie piny wejściowe i zwraca surowe wartości. Surowe wartości są bezpiecznie przesyłane do API, gdzie są mapowane do odpowiednich czujników w celu wizualizacji, analizy, zdalnego sterowania i ostrzegania.

Mapowanie odbywa się za pomocą biblioteki kj2arduino, która umożliwia bezproblemową wymianę czujników lub pinów na płytce kontrolera v2 bez nowego oprogramowania lub sprzętu. Wybierasz nazwę swojego pinu i czujnik podłączony do ogrodu (lub fizycznej aplikacji), jak pokazano na obrazku.

Krok 39: Szczegóły mapowanego czujnika

Po zmapowaniu czujnika jego szczegóły i metadane można uzyskać, klikając typ czujnika.

Tutaj można określić typ czujnika, jednostki, nastawy, komunikaty, ikony, powiadomienia i kod konwersji dla czujnika. Kod konwersji (np. pokazany ldr2lumens) to wywołanie funkcji do biblioteki kj2arduino. Konwertuje nieprzetworzone wartości czujnika wysyłane na dane czytelne dla człowieka w celu prezentacji.

Krok 40: Zmapowane ikony czujników

Zmapowane wartości czujników są wyświetlane jako dynamiczne ikony w opcji karty Czujnik urządzenia.

Ikony będą się zmieniać w zależności od wartości skonfigurowanych w interfejsie szczegółów czujnika urządzenia

Krok 41: Animacja ogrodu

Wartości czujników można również zobaczyć jako dynamiczną animację ogrodu na karcie Animacja ogrodu. Kolory i kształty będą się zmieniać w zależności od wartości zadanych czujnika.

Krok 42: Trendy

Dane czujnika urządzenia mogą być również wizualizowane jako wykresy do chodzenia.

Krok 43: Alerty czujnika Twittera

Alerty są wysyłane na podstawie urządzenia, szczegółów czujnika i wartości zadanych.

Krok 44: Elementy inteligentnego kontrolera

Większość komponentów jest łatwo dostępna w serwisie eBay lub Amazon i większość odmian. Kontroler v2 jest dostarczany z całym wstępnie zainstalowanym oprogramowaniem. Możesz dostać kontroler v2 ode mnie w Kijani Grows. Jeśli używasz przełącznika przepływu, zdobądź taki o niskim natężeniu przepływu, aby uniknąć przepływów wstecznych.

Krok 45: Podłączanie obciążeń napięcia sieciowego

Ten etap jest opcjonalny i konieczny tylko wtedy, gdy chcesz sterować swoim ogrodem autonomicznie lub zdalnie.

W grę wchodzą niebezpieczne wysokie napięcia elektryczne. Postępuj zgodnie z instrukcjami na własne ryzyko

Przerwij połączenie pod napięciem lub przewód neutralny z kabla zasilającego. Cynuj to za pomocą lutownicy. Podłącz dwa końce kabla zasilającego do złącza normalnie otwartego (NO) przekaźnika. Podłącz obciążenie, które ma być zasilane, jednym końcem kabla zasilającego, a drugim włóż do gniazdka sieciowego, jak pokazano poniżej. Zasil tranzystor z otwartym kolektorem, aby włączyć obciążenie za pośrednictwem przekaźnika. Powtórz dla drugiego przełączanego wyjścia sieciowego

Piny IO idą do złącza Linux J19 na kontrolerze v2:

• Vcc - Vcc
• Gnd - Gnd
• IO20 - Przekaźnik 1
• IO19 - Przekaźnik 2
• IO18 - Przekaźnik 3
• IO22 - Przekaźnik 4

Odpowiednio dla pompy, pompy zbiornika, świateł i podajnika. (naprawdę nie ma znaczenia, że wszystko jest mapowane programowo)

Krok 46: Obudowa

Za pomocą ołówka, narzędzia Dremel i wiertarki wycinam wszystko tak, aby pasowało do obudów.

Możesz dostać to jako zestaw Jimmy'ego, który ułatwi ci życie.

Krok 47: Rozpoczęcie inteligentnego ogrodu

Sterownik sprawdzi się w każdym ogrodzie.

Jeśli zbudujesz taki jak mój, wszystko, czego potrzebujesz, to media filtrujące w grządce do uprawy i bezpieczna woda dla ryb w zbiorniku. Większość mediów hydroponicznych sprawdzi się świetnie, do ogrodu wewnętrznego używam lekkiej keramzytu.

Podłącz pompę, oświetlenie wewnętrzne, kabel zasilający. Wciśnij przycisk zasilania, odsuń się… ciesz się - niech kontroler v2 stanie się częścią Twojego ekosystemu.

Kiedy wszystko wydaje się w porządku, dodaj rybę. W moim akwarium mam około 12 złotych rybek. Proponuję zaopatrzenie się w zestaw do badania jakości wody w akwarium, aby monitorować ogród pod kątem jego cyklu biologicznego.

Uprawiam mikrozielony i kiełki, rozsiewając je na glinianym podłożu. Generalnie moja zasada z roślinami, które uprawiam, jest taka, że lepiej będę mógł zacząć je jeść w ciągu tygodnia, albo lepiej, żeby miały jakieś właściwości lecznicze.

Krok 48: Lekarz zaleca 7 porcji świeżych owoców lub warzyw

.. te z mojego inteligentnego ogrodu to moje ulubione…

Krok 49: Linki na żywo do inteligentnego ogrodu

Oto kilka linków na żywo do mojego ogrodu biurowego i innych. Odśwież, jeśli na początku nic się nie ładuje. Bądź miły.

trendy -

ikony -

animacja -

alarmowanie -

wideo -

kontroler v2 obsługuje również wideo dla strumieni timelapse

zobacz także, ndovu, themurphy (kamera powyżej), głupiChickenCoop, ekowioska i inne z publicznym dostępem.

II Nagroda w Konkursie Wodnym