Smart IoT Garden: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Αν είστε κάτι σαν εμένα, σας αρέσουν τα φρέσκα φρούτα και λαχανικά στο πιάτο σας, αλλά δεν έχετε αρκετό χρόνο για να διατηρήσετε έναν αξιοπρεπή κήπο. Αυτό το διδακτικό θα σας δείξει πώς να φτιάξετε έναν έξυπνο κήπο IoT (το ονομάζω: Green Guard) που ποτίζει τα φυτά σας για εσάς και σας προειδοποιεί για επικίνδυνες καταστάσεις όπως: πολύ φως του ήλιου, όχι αρκετό ηλιακό φως και εκτός νερού.

Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση μερικών απλών αισθητήρων και ενός ενεργοποιητή που ελέγχεται από ένα Raspberry Pi. Στον ιστότοπο, μπορείτε να δείτε τις μετρήσεις από αυτούς τους αισθητήρες και να αναλάβετε τον έλεγχο της ροής του νερού.

Βήμα 1: Υλικά & Εργαλεία

Υλικά:

• 1x Raspberry Pi 4
• Μεντεσέ πιάνο 1μ
• 1x θήκη μπαταρίας 8x AA
• 8x μπαταρίες AA
• *1x ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα 12V 1/2"
• Σωλήνας νερού 3m (πλαστικός, νάιλον…) 12mm
• 1x σχήμα tailpiece T
• 2x tailpiece 1/2 "12mm
• 5x σφιγκτήρας σωλήνα
• 1x 5 λίτρα jerrycan
• Ξύλινες σανίδες 4μ
• 1x ξύλινο πάνελ 100cm / 50cm
• 1x φύλλο λιμνούλας 2m / 1m
• λ. 50 βίδες
• 1x breadboard
• 2x μαγνητικά κλείσματα
• 1x τρανζίστορ npn
• 1x αισθητήρας θερμοκρασίας & υγρασίας
• 1x αισθητήρας φωτός LDR
• 1x αισθητήρας υγρασίας εδάφους
• 1x οθόνη LCD
• 2x 1/2 "σωλήνωση σχήμα L

Αυτό το έγγραφο σας δείχνει από πού βρήκα αυτά τα υλικά.

*Είναι σημαντικό η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα να μην έχει ελάχιστη πίεση λειτουργίας. Αν το κάνει, το νερό θα δυσκολευτεί να περάσει.

Εργαλεία:

• πριόνι (προαιρετικό: οποιοδήποτε άλλο είδος πριονιού)
• τρυπάνι χειρός (προαιρετικό: κατσαβίδι)
• συρραπτικό πιστόλι (προαιρετικά: βίδες)
• ξυλόκολλα

Βήμα 2: Δημιουργία κυκλώματος

Τα ακόλουθα στοιχεία θα συνδεθούν με το Raspberry Pi:

• MCP3008

  • Αισθητήρας φωτός LDR
  • Αισθητήρας υγρασίας εδάφους
• Αισθητήρας υγρασίας & θερμοκρασίας DHT11

• PCF8574

  οθόνη LCD

• Τρανζίστορ TIP120

  ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

Δύο από τους αισθητήρες (LDR και Soil υγρασία) συνδέονται με ένα MCP3008 που επιτρέπει την ανάγνωση αναλογικών σημάτων από το Raspberry Pi. Χρησιμοποιώ το PCF8574 για να γράψω δεδομένα στην οθόνη LCD επειδή εξοικονομεί πολλές καρφίτσες GPIO.

Μπορείτε απλά να ακολουθήσετε την παραπάνω εικόνα κατά την κατασκευή του κυκλώματος.

Βήμα 3: Ρύθμιση της βάσης δεδομένων

Για να έχετε πραγματικά τον πλήρη έλεγχο στον κήπο σας, θα θέλετε να δείτε ένα χρονοδιάγραμμα που θα δείχνει όλες τις μετρήσεις από τους αισθητήρες σας. Χρησιμοποιώ μια βάση δεδομένων SQL για να αποθηκεύσω όλες αυτές τις μετρήσεις.

Έχω ετοιμάσει ένα αυτόνομο αρχείο που περιλαμβάνει ολόκληρη τη βάση δεδομένων που απαιτείται για αυτό το έργο. Μπορείτε να το βρείτε στο φάκελο εξαγωγής βάσης δεδομένων στο αποθετήριο Git μου και να εισαγάγετε αυτήν τη βάση δεδομένων στο MySQL Workbench ανοίγοντας διακομιστή> εισαγωγή δεδομένων και, στη συνέχεια, επιλέγοντας το αυτόνομο αρχείο και δημιουργώντας μια νέα βάση δεδομένων.

Αυτή η βάση δεδομένων περιέχει τέσσερις πίνακες: tblmeasurement, tbldevice, tblwarning και tblaction. Το Tbldevice περιέχει όλους τους αισθητήρες και τον ενεργοποιητή. Τα μηνύματα στο tblwarning είναι στα ολλανδικά, αλλά μπορείτε εύκολα να τα αλλάξετε κάνοντας κλικ στο σύμβολο εκτέλεσης στον πίνακα, αλλάζοντας τα μηνύματα και εφαρμόζοντας τις αλλαγές. Το Tblaction περιέχει ενέργειες που μπορούν να εκτελεστούν από το πρόγραμμα για το οποίο θα μιλήσω στο επόμενο βήμα. Αυτές οι ενέργειες είναι π.χ.: μέτρηση θερμοκρασίας, ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα αυτόματης ενεργοποίησης…

Βήμα 4: Προγραμματισμός

Μπορείτε να βρείτε όλο τον απαραίτητο κώδικα στο αποθετήριο Git μου. Μπροστινό άκρο και πίσω άκρο.

Αυτό το πρόγραμμα κάνει όλα τα τεχνικά πράγματα όπως: διαβάζει δεδομένα αισθητήρων, ενεργοποιεί τον ενεργοποιητή…

Πάνω, μπορείτε να δείτε μερικές φωτογραφίες της ιστοσελίδας. Είναι στα ολλανδικά αλλά εσύ

Βήμα 5: Χτίζοντας το βασικό σχήμα του κήπου

Το πρώτο βήμα για την κατασκευή του φυσικού έργου είναι η κατασκευή του βασικού περιβλήματος του κήπου. Ξεκινήστε με το πριόνισμα μερικών σανίδων στις ακόλουθες διαστάσεις:

• α - 2x 100cm / 20cm
• β - 2x 46,4 εκ. / 20 εκ
• c - 1x 46,4cm / 18,2cm
• d - 1x 46cm / 18cm
• e - 1x 15cm / 20cm
• f - 1x 31cm / 20cm

Αρχικά, συνδέστε σανίδες α και στις δύο πλευρές του ξύλινου πάνελ. Ο καλύτερος τρόπος σύνδεσής του γίνεται σε τέσσερα βήματα:

1. ανοίξτε τρύπες στον πίνακα από όπου θα περάσουν οι βίδες
2. χρησιμοποιήστε ένα τρυπάνι για νεροχύτη για να τοποθετήσετε το κεφάλι της βίδας για να μπει
3. βάλτε μια γραμμή κόλλας ξύλου όπου θα στερεωθεί η σανίδα
4. τοποθετήστε τη σανίδα πάνω στην κόλλα και τρυπήστε τις βίδες μέσα από τις τρύπες που ανοίξατε νωρίτερα

5 βίδες θα είναι αρκετές για να συγκρατούν σανίδες α. Στη συνέχεια, μπορείτε να κάνετε το ίδιο με τις σανίδες b, για τις οποίες χρησιμοποίησα 3 βίδες στο κάτω μέρος και 2 στο πλάι.

Βήμα 6: Κατασκευάστε την υποδοχή δεξαμενής νερού

Συνδέστε τη σανίδα e στη γωνία που μπορείτε να δείτε στην εικόνα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που εξήγησα στο προηγούμενο βήμα. Μπορείτε εύκολα να το κάνετε μόνοι σας χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι ξύλο και ένα μύδι (δείτε τη δεύτερη εικόνα).

Για να στηρίξετε αυτήν την σανίδα, φτιάξτε μια μικρή ξύλινη δοκό με γωνιακές πλευρές 45 μοιρών στο πάνω και κάτω μέρος. Για να βεβαιωθείτε ότι αγγίζει το πάτωμα όταν το συνδέετε με την όρθια σανίδα, σχεδιάστε μια γραμμή όπου μπορείτε να δείτε την επάνω πλευρά όπως κάνω στην τρίτη εικόνα.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε λίγο παλιοσίδερα για να δημιουργήσετε ένα πλαίσιο κατάλληλο για το jerrycan που χρησιμοποιείτε. Συνδέστε το πλαίσιο στην πλατφόρμα χρησιμοποιώντας κόλλα ξύλου. Το πλαίσιο που έφτιαξα δεν ήταν εντελώς επίπεδο, οπότε το βίδωσα σφιχτά με δύο μύδια ενώ ήταν κολλημένο και το άφησα να σταθεροποιηθεί για μια νύχτα.

Τέλος, θα χρειαστεί να συνδέσετε τη σωλήνωση σχήματος L στο κάτω μέρος του jerrycan και να κάνετε μια τρύπα στη σανίδα που στηρίζει το jerrycan, ώστε να μπορέσουν να περάσουν οι σωληνώσεις. Για να στερεώσω τις σωληνώσεις, συγκολλούσα ένα κατάλληλο κομμάτι σωληνώσεων σε μια μεταλλική πλάκα την οποία στερέωσα στο jerrycan χρησιμοποιώντας κόλλα Sikaflex γενικής χρήσης. Εναλλακτικά, μπορείτε απλά να σπρώξετε ένα κομμάτι σωλήνα στην τρύπα που κάνετε στο jerrycan και να βάλετε αρκετή κόλλα γενικής χρήσης σε αυτό, ώστε να παραμείνει στη θέση του. Μπορείτε να κάνετε την τρύπα κάτω από το jerrycan με ένα τρυπάνι για το τρυπάνι χειρός σας.

Βήμα 7: Σύνδεση σωληνώσεων και σωληνώσεων

Πριν συνδέσετε οποιαδήποτε από τις σωληνώσεις, συνδέστε το φύλλο της λίμνης στο εσωτερικό του κήπου του έργου. Το στερέωσα στο εξωτερικό του έργου με ένα πιστόλι συρραφής. Μπορείτε να διπλώσετε γωνιακά κομμάτια ώστε να ταιριάζουν όμορφα και να κόβετε μέρη όπου υπάρχει πολύ φύλλο.

Με αυτό, μπορείτε να αρχίσετε να ανοίγετε 2 τρύπες από το μέρος του κήπου στο τμήμα διαχείρισης ύψους περίπου 15 cm για να φτάσει ο σωλήνας στον ίδιο τον κήπο. Μπορείτε να μειώσετε την ποσότητα των θραυσμάτων και να τρυπήσετε το φύλλο στερεώνοντας 2 κομμάτια ξύλου στη σανίδα και τρυπώντας τα όπως στην παραπάνω εικόνα. Μπορείτε να σπρώξετε δύο σωλήνες μέσα από τις τρύπες και να τους συνδέσετε στη μέση πίσω από τη σανίδα. Στη συνέχεια, μπορείτε να κάνετε μερικές τρύπες 2,5 χιλιοστών στους σωλήνες για να βγει το νερό (και μην ξεχάσετε να κάνετε μια τρύπα στην επάνω πλευρά του σωλήνα, ώστε το νερό να συνεχίσει να ρέει ενώ η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι κλειστή).

Τρυπήστε δύο τρύπες (όχι μέχρι το τέλος) στο τέλος του κήπου για να συνδέσετε το άκρο των σωλήνων. Κολλήστε 2 κυλινδρικά μεταλλικά κομμάτια στο εσωτερικό των οπών και σπρώξτε το άκρο των σωλήνων πάνω τους.

Στη συνέχεια, στερεώστε ένα κομμάτι ξύλου στο πάτωμα δίπλα στη δεξαμενή νερού (όπως στην εικόνα). Εδώ θα στηρίζεται η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, οπότε δοκιμάστε τη θέση της για να βεβαιωθείτε ότι η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα σας ταιριάζει πάνω της. Πάνω από αυτό το κομμάτι, στερεώστε ένα μεταλλικό σχήμα L, στο οποίο θα στερεωθεί η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

Βήμα 8: Ενσωμάτωση ηλεκτρονικών

Ξεκινήστε διαμορφώνοντας δύο κομμάτια ξύλου. Ένα για τα DHT11 και LDR και ένα για τον αισθητήρα υγρασίας του εδάφους. Μπορείτε να δείτε αυτά τα κομμάτια στις παραπάνω εικόνες. Συνδέστε τα όπως φαίνεται στις εικόνες.

Μπορείτε να κρύψετε τα καλώδια των DHT11 και LDR συρραπτικά ένα κομμάτι φύλλου λιμνούλας πάνω τους και τρυπώντας τα. Τρυπήστε μια τρύπα όπου μπορούν να περάσουν τα καλώδια.

Στη συνέχεια, για να κάνετε την τρύπα για την οθόνη LCD, ανοίξτε δύο οπές στα διαγώνια άκρα του χώρου για την οθόνη LCD και χρησιμοποιήστε ένα πριόνι για να δείτε ένα ορθογώνιο.

Μπορείτε να τοποθετήσετε το breadboard, το Raspberry Pi και τη μπαταρία 12V στο εσωτερικό πίσω από το LCD στη γωνία (και χρησιμοποιήστε το Velcro για να τα κρατήσετε πατημένα). Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ένα πλαστικό κουτί, κόψτε τις 2 πλευρές και τοποθετήστε το πάνω από τα ηλεκτρονικά για να τα προστατέψετε από τυχόν νερό που στάζει. Το να κολλήσετε ένα μικρό κομμάτι ξύλου στο πάτωμα δίπλα στο πλαστικό κουτί το κρατάει στη θέση του.

Τέλος, ανοίξτε μια σειρά από τρύπες ακριβώς κάτω από το ύψος του πλαστικού κουτιού, έτσι ώστε ο ζεστός αέρας του Raspberry Pi να μπορεί να διαφύγει.

Βήμα 9: Προσάρτηση μεντεσέδων

Το μόνο που μένει να κάνετε τώρα είναι να στερεώσετε τις δύο τελευταίες σανίδες που πριονίσατε στην αρχή.

Αρχικά, είδα την κάτω δεξιά γωνία της σανίδας στο πλάι. Εδώ θα περάσει το καλώδιο τροφοδοσίας.

Στη συνέχεια, μπορείτε να βιδώσετε τους μεντεσέδες στις σανίδες όπως στις παραπάνω εικόνες.

Βήμα 10: Κλείσιμο

Εάν αποφασίσετε να κάνετε αυτό το έργο μόνοι σας, ενημερώστε με στα σχόλια (:

Ευχαριστώ για την ανάγνωση.