Σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου υδροπονικού θερμοκηπίου: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Σε αυτό το διδακτικό, θα σας δείξω πώς να φτιάξετε ένα σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου υδροπονικού θερμοκηπίου. Θα σας δείξω τα επιλεγμένα στοιχεία, ένα διάγραμμα συνδεσμολογίας για το πώς κατασκευάστηκε το κύκλωμα και το σκίτσο Arduino που χρησιμοποιήθηκε για τον προγραμματισμό του Seeeduino Mega 2560. Θα δημοσιεύσω επίσης μερικά βίντεο στο τέλος, ώστε να δείτε το τελικό αποτέλεσμα

Είσοδοι:

DHT11

Έξοδος:

• Αντλία νερού
• Αντλία αέρα
• 2 θαυμαστές
• Λωρίδα φωτισμού LED
• Οθόνη LCD 4x20

Λειτουργία:

• Η αντλία αέρα και νερού συνδέεται με μια εξωτερική λειτουργία διακοπής η οποία ελέγχεται από έναν διακόπτη SPDT. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να αλλάξει θρεπτικό διάλυμα ή να τσιμπήσει το σύστημα άρδευσης χωρίς να χρειαστεί να κλείσει ολόκληρο το κύκλωμα. Αυτό είναι σημαντικό γιατί όταν κλείνετε ολόκληρο το κύκλωμα, ο χρόνος για το φως επανέρχεται.
• Τα φώτα ελέγχονται από απλές μαθηματικές λειτουργίες που επιτρέπουν στο χρήστη να καθορίσει πόσο καιρό θα ήθελε να ανάβουν και να σβήνουν τα φώτα.
• Οι ανεμιστήρες ελέγχονται από τη θερμοκρασία. Έχω προγραμματίσει το ρελέ να ενεργοποιεί τους ανεμιστήρες ανά πάσα στιγμή, όταν ο αισθητήρας διαβάζει πάνω από 26 βαθμούς Κελσίου. Και να είναι OFF ανά πάσα στιγμή κάτω από 26 βαθμούς Κελσίου.

Νομίζω ότι πρέπει να αναφέρω ότι αυτό το έργο είναι ακόμα σε εξέλιξη. Μέχρι το τέλος του καλοκαιριού, σχεδιάζω να εγκαταστήσω έναν αισθητήρα pH, ηλεκτροαγωγιμότητας και DO (καθώς αυτά είναι απαραίτητα για τη σωστή παρακολούθηση ενός υδροπονικού συστήματος). Αν λοιπόν σας αρέσει αυτό που βλέπετε, ελέγξτε σποραδικά όλο το καλοκαίρι για να ελέγξετε την πρόοδό μου!

** Ενημέρωση (1/30/19) ** Ο κωδικός για αυτό το έργο είναι τώρα διαθέσιμος μέσω του αρχείου Greenhouse_Sketch.txt. (βρίσκεται στο κάτω μέρος της ενότητας 4

Βήμα 1: Επιλογή εξαρτήματος

Η φωτογραφία που εμφανίζεται για το Βήμα 1 δείχνει. Στοιχείο, μοντέλο, εταιρεία, λειτουργία και τιμή.

Πιθανότατα μπορείτε να βρείτε αυτά τα εξαρτήματα για φθηνότερες τιμές μέσω του Amazon ή άλλων πηγών. Μόλις συγκέντρωσα αυτές τις πληροφορίες από την πηγή κάθε στοιχείου, καθώς συνέλεγα επίσης φύλλα προδιαγραφών ταυτόχρονα.

***Επεξεργασία***

Μόλις συνειδητοποίησα ότι άφησα 2 φορές breadboard για τη λίστα με τα μέρη μου. Αυτά είναι μάλλον φθηνά και μπορούν να αγοραστούν μέσω του Amazon, ή σχεδόν από οποιοδήποτε λιανοπωλητή εξαρτημάτων.

Βήμα 2: Καλωδίωση του κυκλώματος

Στις φωτογραφίες που εμφανίζονται για το Βήμα 2, θα βρείτε το διάγραμμα καλωδίωσης καθώς και τη φυσική δομή του κυκλώματος. Σε αυτό το βήμα έγινε αρκετή συγκόλληση για να εξασφαλιστούν σταθερές συνδέσεις στο ρελέ, καθώς και ο διακόπτης διακοπής και τα φώτα.

Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα με την ενεργοποίηση ενός στοιχείου, θυμηθείτε ότι ένα DMM είναι ο ΚΑΛΥΤΕΡΟΣ φίλος σας σε αυτό το βήμα. Ελέγξτε την τάση σε ένα στοιχείο παράλληλα και ελέγξτε το ρεύμα μέσω ενός εξαρτήματος σε σειρά. Διαπίστωσα ότι ο έλεγχος των εξαρτημάτων από το DMM ήταν πολύ πιο γρήγορος από το να προσπαθήσω να επαναλάβω την καλωδίωσή μου για να αναζητήσω τον λόγο που κάτι δεν λειτουργούσε.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Θα παρατηρήσετε ότι χρησιμοποίησα μια ασπίδα MicroSD πάνω από το Seeeduino Mega 2560. Αυτό δεν είναι απαραίτητο για αυτό το έργο, εκτός εάν θέλετε να καταγράψετε δεδομένα (για τα οποία δεν έχω προγραμματίσει… ακόμη).

Βήμα 3: Κατασκευή του Υδροπονικού Θερμοκηπίου

Το μέγεθος του θερμοκηπίου σας εξαρτάται πραγματικά από εσάς. Το καλύτερο πράγμα για αυτό το έργο είναι ότι το μόνο που χρειάζεστε για να το κάνετε σε μεγαλύτερη κλίμακα είναι μεγαλύτερα καλώδια! (Και μια αντλία νερού με πάνω από 50 εκατοστά κεφαλής)

Το βασικό πλαίσιο του θερμοκηπίου κατασκευάστηκε από ξύλο LOWE και χρησιμοποίησα εύκαμπτο σωλήνα PVC και σύρμα κοτόπουλου για να δημιουργήσω την κουκούλα. (Φωτογραφία 1)

Ένα απλό πλαστικό φύλλο χρησιμοποιήθηκε για να καλύψει την κουκούλα και να δημιουργήσει ένα απομονωμένο οικοσύστημα για τα φυτά. Δύο ανεμιστήρες σε σειρά χρησιμοποιήθηκαν για να μεταφέρουν αέρα στο θερμοκήπιο. Ένα για να τραβήξει αέρα και ένα για να βγάλει αέρα. Αυτό έγινε για να κρυώσει το θερμοκήπιο όσο το δυνατόν γρηγορότερα και για να προσομοιωθεί ένα αεράκι. Οι ανεμιστήρες είναι προγραμματισμένοι να είναι απενεργοποιημένοι όταν το DHT11 μετρά τη θερμοκρασία ή = στους 26 *C. Αυτό θα εμφανιστεί στο τμήμα σκίτσων του εκπαιδευτικού. (Φωτογραφία 2)

Το σύστημα υδροπονίας αποτελείται από σωλήνα PVC 3 "O. D με δύο οπές 2" κομμένες από την κορυφή για τα δοχεία με πλέγμα. Απέχουν μεταξύ τους 3 "για να δώσουν σε κάθε φυτό αρκετό χώρο τόσο για ριζοβολία όσο και για ανάπτυξη. Ένα σύστημα στάγδην χρησιμοποιήθηκε για να παρέχει το θρεπτικό διάλυμα στα φυτά και μια τρύπα 1/4" κόπηκε από τον πυθμένα του PVC για να επιτρέψει την νερό για να επιστρέψετε στη δεξαμενή παρακάτω. Οι αντλίες αέρα και νερού συνδέονται και οι δύο σε διακόπτη διακοπής που τις ελέγχει από ένα δεύτερο κενό που τρέχει παράλληλα με τον κύριο βρόχο κενών. Αυτό έγινε για να μπορώ να απενεργοποιήσω τις αντλίες για να αλλάξω το θρεπτικό διάλυμα χωρίς να επηρεάσω το υπόλοιπο σύστημα. (Φωτογραφία 3, 4 και 5)

Μια λωρίδα φωτός LED συνδέθηκε στην εσωτερική κορυφή του απορροφητήρα και συνδέθηκε στο ρελέ μέσω του ενισχυτή RBG. Η λυχνία είναι αναμμένη σε ένα χρονόμετρο το οποίο ελέγχεται από τις δηλώσεις "Εάν" και "άλλο εάν". Στον προγραμματισμό μου θα βρείτε ότι έχουν προγραμματιστεί να ενεργοποιούνται και να απενεργοποιούνται κάθε 15 δευτερόλεπτα. Αυτό είναι καθαρά για σκοπούς επίδειξης και πρέπει να αλλάξει σύμφωνα με έναν κανονικό κύκλο φωτός για βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης. Επίσης, για πραγματικές συνθήκες καλλιέργειας, συνιστώ να χρησιμοποιείτε ένα πραγματικό φως ανάπτυξης και όχι την απλή λωρίδα LED που χρησιμοποίησα στο έργο της τάξης μου. (Φωτογραφία 6)

Βήμα 4: Προγραμματισμός στο Arduino

Φωτογραφία 1: Ρύθμιση βιβλιοθηκών και ορισμών

• ανυπόγραφο long timer_off_lights = 15000

  εδώ καθορίζουμε πότε θα σβήσουμε τα φώτα LED. Τα φώτα είναι προγραμματισμένα να είναι αναμμένα μέχρι να συμπληρωθεί αυτή η ώρα. Για πραγματική χρήση, συνιστώ να ελέγξετε τον επιθυμητό κύκλο φωτός για το φυτό που θέλετε να αναπτυχθεί. Π.χ.: εάν θέλετε τα φώτα σας να είναι αναμμένα για 12 ώρες, αλλάξτε αυτήν τη φορά από 15000 σε 43200000

Δεν χρειάζονται άλλες αλλαγές σε αυτήν την ενότητα του προγράμματος

Φωτογραφία 2: void setup

Δεν χρειάζονται αλλαγές σε αυτήν την ενότητα

Φωτογραφία 3: κενός βρόχος

• αλλιώς αν (time_diff <30000)

  Δεδομένου ότι τα φώτα είναι προγραμματισμένα να είναι αναμμένα στην αρχή και σβήνουν 15 δευτερόλεπτα στο πρόγραμμα. 30000 λειτουργεί ως όριο του μετρημένου χρόνου. Τα φώτα παραμένουν σβηστά μέχρι ο χρόνος να φτάσει τα 30000 και στη συνέχεια επαναφέρεται στο 0, ανάβοντας έτσι τα φώτα ξανά μέχρι να φτάσουν ξανά τα 15000. Το 30000 πρέπει να αλλάξει σε 86400000 για να αντιπροσωπεύει έναν κύκλο 24 ωρών

• αν (t <26)

  εδώ είναι που το πρόγραμμα λέει στους θαυμαστές να παραμείνουν OFF. Εάν τα φυτά σας απαιτούν διαφορετικές θερμοκρασίες, αλλάξτε 26 για να ταιριάζουν στις ανάγκες σας

• αλλιώς αν (t> = 26)

  εδώ είναι που το πρόγραμμα λέει στους θαυμαστές να παραμείνουν ενεργοποιημένοι. Αλλάξτε αυτό το 26 στον ίδιο αριθμό στον οποίο αλλάξατε την προηγούμενη πρόταση

Φωτογραφία 4: άκυρα StopPumps

αυτό είναι το δευτερεύον κενό που αναφέρεται στην αρχή αυτού του διδάσκοντος. Δεν χρειάζονται αλλαγές, απλώς λέει στις συνδεδεμένες ακίδες τι πρέπει να κάνετε όταν ο διακόπτης SPDT αναποδογυριστεί από την αρχική του θέση.

Βήμα 5: Βίντεο που δείχνουν τη λειτουργία του συστήματος

Βίντεο 1:

Δείχνει ότι η αντλία αέρα και νερού ελέγχεται από το διακόπτη. Μπορείτε επίσης να δείτε πώς αλλάζουν οι λυχνίες LED στο ρελέ καθώς πετάγεται ο διακόπτης.

Βίντεο 2:

Με την προβολή του Serial Monitor, μπορούμε να δούμε ότι τα φώτα ανάβουν μόλις ξεκινήσει το πρόγραμμα. Καθώς η διαφορά χρόνου υπερβαίνει το όριο των 15000 ms, τα φώτα σβήνουν. Επίσης, καθώς το time_diff ξεπερνά το όριο των 30000 ms μπορούμε να δούμε το time_diff να μηδενίζεται και τα φώτα να ανάβουν ξανά.

Βίντεο 3:

Μπορούμε να δούμε σε αυτό το βίντεο ότι η θερμοκρασία ελέγχει τους ανεμιστήρες.

Βίντεο 4:

Μια βόλτα στο θερμοκήπιο

Μεγάλο Βραβείο στον Διαγωνισμό Αισθητήρων 2016