Έξυπνος Κήπος - Κάντε κλικ και μεγαλώστε: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Τι θα γινόταν αν μπορούσατε να καλλιεργήσετε τα δικά σας φυτά, λουλούδια, φρούτα ή λαχανικά με τη βοήθεια μιας εφαρμογής Smartphone που διασφαλίζει ότι τα φυτά σας έχουν τη βέλτιστη διαμόρφωση νερού, υγρασίας, φωτός και θερμοκρασίας και σας επιτρέπει να παρακολουθείτε πώς να μεγαλώσετε τα φυτά σας ΟΠΟΙΑΔΗΠΟΤΕ ΠΑΝΤΟΥ.

Smart Garden - Click and Grow θα φροντίσει τα φυτά σας ακόμα και όταν βρίσκεστε σε διακοπές, μίλια μακριά από το σπίτι, διασφαλίζοντας ότι έχουν αρκετό νερό, φως και τη σωστή θερμοκρασία ανά πάσα στιγμή.

Χρησιμοποιώντας προηγμένους αισθητήρες που παρακολουθούν την υγρασία, το φως και τη θερμοκρασία, η έξυπνη εφαρμογή μας γνωρίζει ακριβώς πότε πρέπει να ποτίζετε τον κήπο σας και ποια είναι η βέλτιστη ποσότητα νερού που χρειάζεται. Όλες οι σχετικές πληροφορίες σχετικά με τον κήπο σας παρακολουθούνται συνεχώς και εμφανίζονται στην οθόνη του smartphone σας ανά πάσα στιγμή.

Θα μπορείτε να επιλέξετε να αφήσετε την έξυπνη εφαρμογή να ποτίζει αυτόματα τον κήπο ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν στον κήπο, ή εναλλακτικά, μπορείτε να επιλέξετε να ποτίζετε χειροκίνητα τον κήπο όποτε το αποφασίσετε και στην ποσότητα νερού της επιλογής σας, πατώντας ένα κουμπί στο smartphone σας.

Ο Έξυπνος κήπος μας ταιριάζει στις τοπικές σας συνθήκες και μειώνει τη χρήση νερού και τους λογαριασμούς νερού έως και 60% αρδεύοντας τα φυτά σας με τον τέλειο χρόνο και συνθήκες.

Προχωρήστε στο μέλλον με τον έξυπνο κήπο μας και ξεκινήστε να καλλιεργείτε τον κήπο σας εύκολα, γρήγορα και όχι λιγότερο σημαντικά χωρίς να ξοδέψετε μια περιουσία.

Βήμα 1: Μέρη

Για αυτό το έργο θα χρειαστείτε:

Ηλεκτρονικές συσκευές και πίνακες:

1) NodeMCU.

2) αναλογικός πολυπλέκτης 2 (ή περισσότερων) καναλιών.

3) Τρανζίστορ

4) Αντλία νερού (χρησιμοποιήσαμε αντλία Blige 12V 350GPH)

5) Πηγή ενέργειας

Αισθητήρες:

6) Αισθητήρας φωτός (Αντίσταση εξαρτώμενης από το φως).

7) Αισθητήρας MPU-6050 (ή οποιοσδήποτε αισθητήρας θερμοκρασίας).

8) Χωρητικός αισθητήρας υγρασίας εδάφους.

Φυσικός

9) σωλήνας νερού 3/4"

10) Αντιστάσεις

11) Σύρματα και επεκτάσεις.

12) Smartphone

13) Εφαρμογή Blynk

Βήμα 2: Καλωδίωση - Πίνακας και Αισθητήρες

Δείτε παρακάτω λεπτομερείς οδηγίες σχετικά με τον τρόπο σύνδεσης των διαφορετικών εξαρτημάτων και συμβουλευτείτε το διάγραμμα καλωδίωσης που αναρτήθηκε παραπάνω.

Πίνακας και MultiPlexer

Τοποθετήστε το NodeMCU και τον πολυπλέκτη στον πίνακα ψωμιού όπως φαίνεται στο διάγραμμα.

Χρησιμοποιήστε δύο βραχυκυκλωτήρες για να συνδέσετε το 5V και το GND του NodeMCU στη στήλη "+" και "-" της breadBoard αντίστοιχα και συνδέστε τον πολυπλέκτη στο NodeMCU όπως φαίνεται παραπάνω.

Σύνδεση αισθητήρων

1) Αισθητήρας φωτός (Αντίσταση εξαρτώμενης από το φως) - Θα χρειαστείτε τρεις βραχυκυκλωτήρες και αντίσταση 100Κ.

Χρησιμοποιήστε τους 3 βραχυκυκλωτήρες για να συνδέσετε τον αισθητήρα στα 5V, GND και στο Υ2 του πολυπλέκτη όπως φαίνεται παραπάνω.

2) Αισθητήρας MPU -6050 - Θα χρειαστείτε τέσσερις βραχυκυκλωτήρες για να συνδέσετε τον αισθητήρα στα 5V, GND και D3, D4 του NodeMCU όπως φαίνεται παραπάνω.

3) Capacitive Soil Moisture Sensor (CSMS) - Συνδέστε το CSMS με 3 βραχυκυκλωτήρες, στα 5V, GND και Y0 του πολυπλέκτη όπως φαίνεται παραπάνω.

Τώρα, συνδέστε το καλώδιο USB στο NodeMCU και συνεχίστε στο επόμενο βήμα.

Βήμα 3: Καλωδίωση - Τρανζίστορ και αντλία

Δείτε παρακάτω λεπτομερείς οδηγίες σχετικά με τον τρόπο σύνδεσης του Rely και της αντλίας νερού και συμβουλευτείτε τις εικόνες καλωδίωσης που αναρτήθηκαν παραπάνω.

Τρανζίστορ

Χρησιμοποιήστε 3 βραχυκυκλωτήρες για να συνδέσετε το τρανζίστορ ως εξής:

1. Μεσαίο πόδι στο '-' της αντλίας νερού.

2. Αριστερό πόδι στο '-' του τροφοδοτικού 12V.

3. Δεξί πόδι στο D0 του MCU.

Αντλία νερού

Συνδέστε το "+" της παροχής ρεύματος 12V στο "+" της αντλίας νερού.

Βήμα 4: Σύνδεση του συστήματος

Συνιστούμε να βάλετε το breadBoard μαζί με όλα τα άλλα εξαρτήματα εκτός από την αντλία σε ένα ωραίο κουτί.

Το πρέπει να είναι μέσα σε κάδο νερού.

Πάρτε ένα μακρύ σωλήνα 3/4 '. Κλείστε το ένα άκρο του σωλήνα και τοποθετήστε το άλλο άκρο στην αντλία νερού. κάνει μερικές τρύπες κατά μήκος του σωλήνα και αναπτύξτε τον κοντά στα φυτά.

βάλτε τον αισθητήρα χώματος στο χώμα. Σημειώστε ότι η γραμμή προειδοποίησης του αισθητήρα πρέπει να βρίσκεται έξω από το έδαφος.

Μπορείτε να ρίξετε μια ματιά στην παραπάνω εικόνα για να δείτε πώς τοποθετήσαμε το σύστημα.

Βήμα 5: Ο Κώδικας

Ανοίξτε το συνημμένο αρχείο.ino με τον επεξεργαστή arduino.

Πριν το ανεβάσετε στο NodeMCU, δώστε προσοχή στις ακόλουθες παραμέτρους που ίσως θέλετε να αλλάξετε:

1) const int AirValue = 900? Πρέπει να δοκιμάσετε αυτήν την τιμή με τον αισθητήρα υγρασίας του εδάφους σας.

Βγάλτε τον αισθητήρα από το χώμα και ελέγξτε την τιμή που παίρνετε. Μπορείτε να αλλάξετε την τιμή στον κωδικό σύμφωνα.

2) const int WaterValue = 380? Πρέπει να δοκιμάσετε αυτήν την τιμή με τον αισθητήρα σας.

Βγάλτε τον αισθητήρα από το χώμα και βάλτε τον σε ένα ποτήρι νερό. Ελέγξτε την τιμή που λαμβάνετε - Μπορείτε να αλλάξετε την τιμή στον κωδικό σύμφωνα.

Αφού κάνετε τα παραπάνω, απλώς ανεβάστε τον κωδικό το NodeMCU.

Βήμα 6: Εφαρμογές IFTTT

Εάν το σύστημα αποφασίσει να ποτίσει αυτόματα τον κήπο, θα σας στείλει ένα email, ώστε να γνωρίζετε ότι ο κήπος σας αρδεύτηκε, καθώς το χώμα ήταν πολύ ξηρό.

Σας συνιστούμε να διαμορφώσετε το σύστημα έτσι ώστε να ποτίζει μόνο τις νύχτες ή όταν το επίπεδο του ήλιου είναι χαμηλό.

με αυτόν τον τρόπο θα εξοικονομήσετε σημαντική ποσότητα νερού κάθε μήνα !!

Στην εφαρμογή Blynk χρησιμοποιήσαμε ένα widget webhook. Το γραφικό στοιχείο webhook χρησιμοποιήθηκε για να ενεργοποιήσει ένα συμβάν σε εφαρμογές IFTTT. IFTTT μικροεφαρμογές Ημερομηνία/--ρα -> webhooks, μια εικονική καρφίτσα στο Blynk αλλάζει την τιμή του. Αυτό ενεργοποιεί μια λειτουργία που σας στέλνει ένα μήνυμα όταν το χώμα είναι πολύ στεγνό και έγινε αυτόματη άρδευση.

Βήμα 7: Έξυπνος Κήπος - Εφαρμογή BLYNK

Η εφαρμογή BLYNK μας περιέχει τις ακόλουθες δυνατότητες:

1) LCD - το LCD θα σας δώσει σχετικές πληροφορίες για το σύστημα. Θα σας ενημερώσει όταν το σύστημα λειτουργεί την αντλία νερού και ποτίζει τα φυτά.

2) Κλίμακα υγρασίας εδάφους - Σας παρέχει πληροφορίες σχετικά με την υγρασία του εδάφους.

Η κλίμακα δείχνει την υγρασία σε ποσοστό τέτοιο ώστε το μηδενικό ποσοστό αντιπροσωπεύει το μέσο επίπεδο υγρασίας του αέρα και το 100 τοις εκατό αντιπροσωπεύει την υγρασία του νερού.

Προσθέσαμε επίσης μια προφορική περιγραφή του επιπέδου υγρασίας που αντιπροσωπεύεται από πέντε επιλογές:

Α. Πολύ υγρό - όταν το χώμα επιπλέει με νερό.

Β. Υγρό - μεταξύ του κανονικού και του πλημμυρισμένου. Αυτή η κατάσταση αναμένεται να συμβεί για κάποιο χρονικό διάστημα αφού έχουμε αρδεύσει τη γη.

Γ. Ιδανικό - όταν το χώμα περιέχει ιδανική ποσότητα νερού για τα φυτά.

Δ. Ξηρό - Όταν το χώμα αρχίζει να στεγνώνει. Ωστόσο, στα περισσότερα φυτά δεν υπάρχει ακόμη ανάγκη για άρδευση.

Ε. Πολύ ξηρό - σε αυτήν την περίπτωση ποτίζετε το χώμα το συντομότερο δυνατό (Σημειώστε ότι εάν η λειτουργία αυτόματης άρδευσης είναι ενεργοποιημένη, το σύστημα θα ποτίζει αυτόματα τον κήπο όταν το χώμα είναι πολύ ξηρό).

* Φυσικά το ιδανικό επίπεδο υγρασίας του εδάφους εξαρτάται από τα φυτά που έχετε στον κήπο σας.

* Μπορείτε να αλλάξετε το επίπεδο υγρασίας νερού και το επίπεδο υγρασίας αέρα σύμφωνα με τα παραπάνω.

3) Ηλιόλουστη κλίμακα - Σας παρέχει πληροφορίες σχετικά με το επίπεδο φωτός στο οποίο εκτίθενται τα φυτά. Το ιδανικό επίπεδο φωτισμού που απαιτείται εξαρτάται από το είδος των φυτών που έχετε στον κήπο σας.

4) Temp - σας παρέχει τη θερμοκρασία στη γύρω περιοχή των φυτών σας.

5) Αυτόματο πότισμα - όταν αυτό το κουμπί είναι ενεργοποιημένο, το σύστημα θα ποτίζει αυτόματα τα φυτά όταν η υγρασία του εδάφους φτάσει στο «Πολύ στεγνό».

6) Ποσότητα - πατώντας '+' ή ' -' μπορείτε να επιλέξετε την ποσότητα νερού (σε λίτρα) για το πότισμα των φυτών.

Βήμα 8: Προσομοίωση του συστήματος σε δράση

Δείτε το σύστημα να λειτουργεί ζωντανά στο συνημμένο βίντεο !!:)

Σημειώστε ότι εάν ενεργοποιήσετε την αυτόματη άρδευση, το σύστημα θα ποτίσει αυτόματα τον κήπο σας μόλις το χώμα «στεγνώσει». το Σύστημα μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να ποτίζει μόνο όταν ο ήλιος δεν είναι πολύ δυνατός (για παράδειγμα μόνο αργά το βράδυ), ώστε το νερό να μην σπαταλάται !!!

Εάν το σύστημα αποφασίσει να ποτίσει αυτόματα τον κήπο, θα σας ενημερώσει στο LCD της εφαρμογής (εάν είναι ανοιχτό στο smartphone σας) και θα σας στείλει επίσης ένα Email!

Βήμα 9: Βελτιώσεις και μελλοντικά σχέδια

Η κύρια πρόκληση

Η κύρια πρόκλησή μας ήταν να καταλάβουμε ποιοι αισθητήρες πρέπει να χρησιμοποιήσουμε, πού να τους τοποθετήσουμε και ποιες τιμές τελικού σημείου πρέπει να χρησιμοποιήσουμε για να έχουμε τα καλύτερα αποτελέσματα.

Καθώς είχαμε πολλές πληροφορίες για εμφάνιση (υγρασία εδάφους, θερμοκρασία, επίπεδο φωτισμού, κατάσταση εδάφους κ.λπ.) Ξοδέψαμε πολύ χρόνο για να κάνουμε την εφαρμογή μας όσο το δυνατόν πιο σαφή και άνετη.

Στην αρχή, δουλέψαμε με ένα Rely, το οποίο έκανε τη ζωή μας πολύ δύσκολη, δοκιμάσαμε πολλές βασίσεις και καταλήξαμε ότι το NodeMCU και το βασίζεται μερικές φορές δεν είναι πολύ σταθερά, καθώς η Υ HIGHΗΛΗ αξία των ψηφιακών ακίδων του NodeMCU βγάζει μόνο 3 βολτ, όταν το στηρίγμα λειτουργεί με 5V, οπότε όταν θέλαμε να ενεργοποιήσουμε την αντλία και θέσαμε την έξοδο D1 στο HIGH, ο διακόπτης δεν λειτούργησε καθώς ο αναμενόμενος 5V θα περίμενε να αλλάξει την κατάσταση.

Μόλις αντικαταστήσαμε τη βάση με το τρανζίστορ, θα μπορούσαμε να ελέγξουμε την αντλία εύκολα.

Οι περιορισμοί του συστήματος

Ο κήπος μας είναι μικρός, δεν ήταν δυνατό να περιέχει μεγάλο αριθμό αισθητήρων για να λαμβάνουμε πληροφορίες από διάφορες περιοχές του κήπου μας. Με περισσότερους αισθητήρες και μεγαλύτερο κήπο, θα μπορούσαμε να μάθουμε περισσότερα για τις συνθήκες που επικρατούν σε κάθε περιοχή του κήπου και να χρησιμοποιήσουμε συγκεκριμένες ιδιότητες για κάθε περιοχή του κήπου, ώστε να έχει τις καλύτερες συνθήκες και θεραπεία για τις συγκεκριμένες ανάγκες του, και επίσης να το προσαρμόσουμε για αυτόματη άρδευση.

Future Vision

Οι μελλοντικές μας σκέψεις προκύπτουν κυρίως από τους περιορισμούς του συστήματος. Ο στόχος είναι να εφαρμοστεί το ίδιο σύστημα έξυπνου κήπου- μόνο ένα μεγάλο σε μεγαλύτερες κλίμακες.

Πιστεύουμε ότι ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να προσαρμοστεί σε οποιοδήποτε τύπο πλατφόρμας ξεκινώντας από ιδιωτικούς κήπους, καθώς και δημόσιους κήπους μέχρι τη γεωργική βιομηχανία, όπως τα μεγάλα θερμοκήπια και τα γεωργικά χωράφια.

Για κάθε σύστημα (ανάλογα με το μέγεθός του), θα χρησιμοποιήσουμε περισσότερους αισθητήρες. Για παράδειγμα:

1. Μεγάλος αριθμός αισθητήρων υγρασίας εδάφους: Με μεγάλο αριθμό αισθητήρων μπορούμε να γνωρίζουμε το επίπεδο υγρασίας σε οποιοδήποτε συγκεκριμένο μέρος της γης/εδάφους.

2. Μεγάλος αριθμός αισθητήρων φωτός: παρόμοιος με τον παραπάνω λόγο ακόμη και εδώ μπορούμε να αποκτήσουμε κάτι παραπάνω από συγκεκριμένο σε διαφορετικές περιοχές του κήπου.

Προσθέτοντας αυτούς τους αισθητήρες, μπορούμε να συγκεντρώσουμε μια συγκεκριμένη θεραπεία για κάθε τύπο φυτού στον κήπο μας.

Δεδομένου ότι διαφορετικοί τύποι φυτών απαιτούν διαφορετική επεξεργασία, μπορούμε να προσαρμόσουμε κάθε περιοχή του κήπου μας σε άλλο τύπο φυτών και με μεγάλο αριθμό αισθητήρων ταιριάζουμε με το συγκεκριμένο φυτό την ακριβή κατάσταση που χρειάζεται. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να καλλιεργήσουμε ποικιλία φυτών σε μικρότερα εδάφη.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα ενός μεγάλου αριθμού αισθητήρων είναι η ικανότητα προσδιορισμού του επιπέδου υγρασίας στο έδαφος και της θερμοκρασίας, κλειδώνοντας για να γνωρίζουμε πότε είναι απαραίτητο να ποτίσουμε οποιοδήποτε μέρος της Γης και μπορούμε να ελέγξουμε την άρδευση έτσι ώστε να έχει ως αποτέλεσμα μέγιστη εξοικονόμηση νερού. Πρέπει να ποτίζουμε ολόκληρο τον κήπο μόνο αν ένα μικρό μέρος του είναι στεγνό, μπορούμε να αλλάξουμε μόνο αυτήν την περιοχή.

3. Συνδέοντας το σύστημα στην κύρια βρύση νερού - με αυτόν τον τρόπο δεν χρειάζεται να γεμίζουμε νερό στο δοχείο. Το μεγάλο πλεονέκτημα μιας τέτοιας σύνδεσης είναι ο μέγιστος έλεγχος στην άρδευση και η ποσότητα νερού που λαμβάνει κάθε περιοχή του εδάφους, χωρίς να ανησυχείτε για το νερό στη δεξαμενή που τελειώνει.

4. Αφιερωμένη εφαρμογή για το σύστημα - Γράψτε μια νέα εφαρμογή που είναι συμβατή με το σύστημα. Με όλη μας την αγάπη application εφαρμογή Blynk, δεν μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως την κύρια εφαρμογή συστήματος. Θα θέλαμε να γράψουμε μια μοναδική εφαρμογή στο σύστημα που ταιριάζει με τον ελεγκτή και τους αισθητήρες με τους οποίους θέλουμε να συνεργαστούμε για να προσφέρουμε μια τέλεια εμπειρία στον χρήστη.

Η σύνταξη μιας τέτοιας εφαρμογής θα μας δώσει την επιλογή να προσθέσουμε περισσότερες δυνατότητες, στη συνέχεια αυτές που μπορούμε να βρούμε στο Blynk. Για παράδειγμα, δημιουργώντας ένα προφίλ χρήστη για τον πελάτη, συλλέγοντας πληροφορίες για κάθε πελάτη και συμβουλεύοντάς τον για τις καλύτερες και αποδοτικότερες ιδιότητες που ταιριάζει στις ανάγκες του.

Θα θέλαμε να φτιάξουμε έναν αλγόριθμο που να μαθαίνει όλες τις πληροφορίες που λαμβάνουμε από την ποικιλία των αισθητήρων και να τον χρησιμοποιεί για να φέρει τις καλύτερες συνθήκες στα φυτά.

Στη συνέχεια, μπορούμε να δημιουργήσουμε έναν διαδικτυακό κύκλο πελατών που ενημερώνεται με συστάσεις και λαμβάνει ηλεκτρονική βοήθεια σε περίπτωση προβλήματος στο σύστημα.

Πραγματικά πιστεύουμε ότι ένα τέτοιο έργο έχει μεγάλες δυνατότητες να εξυπηρετήσει ένα ευρύ φάσμα πελατών: από ιδιώτες που έχουν μικρούς κήπους μέσω διακοσμητικών κήπων σε επιχειρήσεις που θα ήθελαν να καλλιεργήσουν τους κήπους τους εύκολα, εξοικονομώντας νερό και πόρους, και μέχρι αγρότες και μεγάλες εταιρείες που κατέχουν μεγάλα χωράφια και θερμοκήπια και αναζητούν μια αποτελεσματική και σχετικά φθηνή λύση που θα τους δώσει τις πιο σχετικές πληροφορίες για τα προϊόντα τους, έτσι θα τους δώσει πλεονεκτήματα έναντι των αντιπάλων τους ως προς την ποιότητα των προϊόντων τους και εξοικονόμηση δαπανών, τόσο για νερό όσο και για ελαττωματικά αγαθά που δεν έχουν γίνει σωστά (για παράδειγμα, πήραν πάρα πολύ νερό).