Kontroler hydroponiczny: 7 kroków (ze zdjęciami)

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

Sprytna organizacja o nazwie Seeds of Change w Anchorage na Alasce pomaga młodym ludziom rozpocząć produktywną działalność handlową. Prowadzi duży pionowy system uprawy hydroponicznej w przebudowanym magazynie i oferuje zatrudnienie, aby nauczyć się działalności związanej z pielęgnacją roślin. Byli zainteresowani systemem IOT, który pomógłby zautomatyzować kontrolę wody. Ta instrukcja ma na celu głównie udokumentowanie moich dobrowolnych wysiłków w celu zbudowania niedrogiego i rozszerzalnego systemu mikrokontrolera, aby pomóc w ich wysiłkach.

Duże operacje upraw hydroponicznych pojawiły się i zniknęły w ciągu ostatnich kilku lat. Konsolidacja w tym biznesie była naznaczona trudnościami w osiągnięciu jej rentowności. Musisz zautomatyzować jak szalony przez wszystkie konta, aby fantazyjne torby sałaty sprzedawały się z zyskiem. Te pionowe jednostki nie produkują niczego z prawdziwymi kaloriami – w zasadzie uprawiasz ładnie zapakowaną wodę – więc musisz ją sprzedawać z wyższą opłatą. Ta wodoodporna, regulowana jednostka ma za zadanie kontrolować poziom wody w głównym zbiorniku i stale mierzyć jej głębokość, ph, temperaturę. Jednostka główna działa na ESP32 Featherwing i zgłasza swoje wyniki przez Internet do aplikacji blynk w telefonie w celu monitorowania i ostrzegania e-mailem lub tekstem, jeśli coś się zepsuje.

Krok 1: Zbierz swoje materiały

Projekt oparto na tanich wodoodpornych skrzynkach elektrycznych firmy Lowes i kilku uchwytach, które zostały wydrukowane w 3D. Pozostałe części są stosunkowo tanie, z wyjątkiem jednostki pH firmy DF Robot i ETape firmy Adafruit. DF Robot sprzedaje swoją nową, 3-woltową wersję swojego analogowego czujnika pH z tańszą sondą pH i prawdopodobnie będziesz musiał zainwestować w kosztowną wersję tego czujnika do ciągłego zanurzenia. Nie dołączyłem jeszcze testera przewodności, ale prawdopodobnie będzie to aktualizacja po zobaczeniu, jak sobie radzi.

1. Dwie wodoodporne skrzynki elektryczne firmy Lowes - z różnymi mocowaniami do trzymania prostych i wygiętych rur - 10 USD

2. Standardowy 12-calowy czujnik poziomu cieczy eTape z plastikową obudową Adafruit – 59 USD można to uzyskać bez plastikowej obudowy za 20 USD mniej…

3. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board - świetna deska. 20 USD

4. Aiskaer 2 sztuki montowany z boku zbiornik akwariowy montowany z boku poziomy przełącznik pływakowy cieczy poziom wody $4

5. Adafruit Non-Latching Mini Relay FeatherWing

6. Lipo - bateria 5 USD (przywrócenie zasilania)

7. Para różnych kolorów LED

8. Wodoodporny cyfrowy czujnik temperatury DS18B20 + dodatki 10 USD Adafruit

9. Grawitacja: analogowy czujnik pH / zestaw miernika V2 DF Robot 39 USD -- przemysłowa sonda pH kosztuje 49 USD więcej

10 Wodoodporny, wytrzymały metalowy włącznik/wyłącznik z czerwonym pierścieniem LED - 16mm czerwony włącznik/wyłącznik

11 Zawór elektromagnetyczny wody z tworzywa sztucznego - 12 V - 3/4 (nie bierz 1/2 cala - do niczego nie pasuje…)

12. Diymall 0,96 calowy żółty niebieski I2c IIC szeregowy moduł LED Oled LCD 5 USD

Krok 2: Podłącz to

Po prostu postępuj zgodnie ze schematem Fritzing dla okablowania. Esp32 został zamontowany na tablicy fotograficznej z ekranem OLED po przeciwnej stronie, gdzie miałby być zwrócony w stronę małego otworu w środkowej tylnej części pudła. Diody LED zostały podłączone do dwóch wyjść cyfrowych ESP. Jeden wskazuje na połączenie Wi-Fi, a drugi informuje, czy przekaźnik jest włączony do wyjścia wody. Bateria Lipo jest podłączona do wejścia baterii na płytce. Wszystkie inne płyty (pH, przekaźnik, Etape, one-wire temp, OLED) są zasilane z 3 woltów na płycie. Włącznik/wyłącznik jest podłączony do uziemienia za pomocą styku zezwalającego na płycie głównej-dioda LED jest zasilana przez brak połączenia z zasilaniem. ETape jest zdecydowanie czymś, co należy dokładnie zbadać - na mojej płycie zasilanie i uziemienie zostały odwrócone (CZERWONY/CZARNY) i wydaje się, że tak jest w przypadku innych, którzy mieli ten problem (poszukaj tego na stronie internetowej adafruits…) również rezystor zawarty w głowicy należy dokładnie zmierzyć - nie jest zgodny z opublikowanym. Nowa płyta robota DH działa teraz z 3 V, a więc współpracuje z ESP32. Nie udało się zmusić A0 do pracy - nie pobiera danych wejściowych przed połączeniem Wi-Fi, więc użyłem innych wejść analogowych.

Krok 3: Zbuduj to

Całość mieści się dość ładnie w głównym pudełku. Dwa bieguny przewodu elektrycznego ładnie pasują do wodoodpornych złączek na dole. Wspierają one przyrządy pomiarowe. Mogą być dowolnie dłuższe lub krótsze, aby zawiesić skrzynkę wyżej lub niżej do poziomu wody – jedynymi ograniczeniami są długość przewodów łączących, które muszą wejść do skrzynki. Rurki te należy uszczelnić od spodu silikonem. Przyrządy są zawieszone na wydrukowanych w 3D złączach, które odpowiadają krzywiźnie bryły etapu i przewodu. Można je łatwo regulować za pomocą nakrętek motylkowych. Wydrukowano również specjalne uchwyty dla sondy pH i sondy temperatury One-wire. W 3D wydrukowano również skrzynkową podporę przełączników poziomu - nawadniania. Te przełączniki są wodoodporne, dobrze zaprojektowane i tanie. Wyglądają na zamknięte kontaktrony. Pudełko zostało wypełnione silikonem po zabezpieczeniu od wewnątrz dołączoną nakrętką. Odległość między tymi przełącznikami określi, ile płynu zostanie dopuszczone przed wyłączeniem. Wszystkie przewody przechodzą przez dolny otwór, a następnie są uszczelniane silikonem. Przewód sondy pH został wprowadzony przez górny otwór, ponieważ najprawdopodobniej będzie często wymieniany. Przełącznik wł./wył. został przyklejony na gorąco. Stelaż do bezpiecznego montażu esp32 z ekranem został wydrukowany w 3D. Małe okrągłe plastikowe okienko zostało pokryte silikonem nad otworem tylnej pokrywy, aby chronić ekran OLED przed wodą.

Krok 4: Pliki do druku 3D

Są to pliki STL dla wszystkich powiązanych posiadaczy i podpór. Wszystkie zostały zaprojektowane tak, aby pasowały do funkcji wsparcia. Pudełko na solenoid musi zostać zmodyfikowane po wydrukowaniu dla portów sterowania zasilaniem/przekaźnikami i otworu LED z przodu.

Krok 5: Kontrola wody

Elektrozawór 12 V został umieszczony we własnej, wydrukowanej w 3D obudowie, która zawierała również port do oddzielnego zasilania i linii sterującej z płytki przekaźnika piórkowego w głównej obudowie. Zawierał również małą czerwoną diodę LED, która włączała się po aktywacji elektrozaworu. Zwykły wąż ogrodowy może łączyć się z otworami 3/4 cala - nie bierz tego 1/2 cala - będziesz miał trudności ze znalezieniem złączy….

Krok 6: Zaprogramuj to

Kod jest dość prosty. Omawia kilka różnych podprogramów i zgłasza je przez sieć Blynk. Jeśli pracowałeś z Blynk, zanim poznałeś ćwiczenie. Musisz dołączyć całe oprogramowanie Blynk i klucz połączenia dla konkretnego mikrokontrolera i stacji raportującej. Musisz również podać dane uwierzytelniające do połączenia Wi-Fi. Wszystko to działa całkiem ładnie i zapewnia naprawdę łatwy sposób raportowania skomplikowanych danych bez wykonywania dużej pracy. Musisz skonfigurować serię timerów za pośrednictwem Blynk dla każdego mierzonego czujnika. Należy je uruchomić i uruchomić w oddzielnym podprogramie. Mam osobne dla pH, temp, wysokości wody i czasu, w którym elektrozawór pozostaje otwarty - to jest sprawdzenie, czy woda jest za długo bez napełnienia zbiornika - nie jest dobre. Podprogram dotyczący wysokości wody po prostu pobiera średnią wielokrotnych odczytów z dzielnika napięcia na eTape (patrz poprzednia uwaga--ten instrument został źle podłączony w fabryce….), a następnie koryguje odczyt za pomocą funkcji map i ograniczeń wykonanych przy pomiarach w wodzie zbiornik na górnej i dolnej granicy taśmy. Podprogram pH był bardziej skomplikowany. DH Robot dołączył oprogramowanie do inicjalizacji, ale nie mogłem go w ogóle uruchomić. Będziesz musiał pobrać surowe odczyty z portu A2 z buforami 4.0 i 7.0 (zawarte w zestawie) i ustawić je na "wartość kwasową" i "wartość neutralną" w górnej części programu. Następnie zidentyfikuje nachylenie i punkt przecięcia y, aby obliczyć dla Ciebie wszystkie kolejne wartości pH. pH będzie musiało być ponownie kalibrowane w ten sam sposób co około 2 miesiące, aby to sprawdzić. Podprogram temp to standardowy program jednoprzewodowy. Jedyną czynnością w sekcji void loop jest sprawdzenie stanu dwóch przełączników pływakowych, aby określić, kiedy włączyć wodę i uruchomić timer.

Krok 7: Użyj go

W początkowych próbach maszyna działała dobrze - mając łatwo regulowany zakres instrumentów i wodoodporną obudowę, która ułatwia konfigurację w szybko zmieniającym się środowisku. Trzeba będzie sprawdzić, czy odległość między dwoma przełącznikami poziomu wody okaże się wystarczająca. Środowisko Blynk ułatwiło raportowanie i kontrolę za pomocą telefonu komórkowego. Bezpośrednie sterowanie przekaźnikiem wyjściowym przez telefon umożliwia nadpisanie systemu w przypadku wystąpienia niepokojących sytuacji poziomu wody. Łatwość, z jaką możesz natychmiast dostarczyć kanałowe dane wyjściowe do jak największej liczby urządzeń, sprawia, że udostępnianie danych wielu osobom jest bezproblemowe. Przyszłe zainteresowania będą dotyczyć automatyzacji dostarczania składników odżywczych, testowania przewodności (znane problemy z pomiarami pH) oraz tworzenia sieci mesh z innymi węzłami w celu pomiaru odległych lokalizacji w kompleksie upraw.