Ελεγκτής υδροπονίας: 7 βήματα (με εικόνες)

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

Ένας έξυπνος οργανισμός που ονομάζεται Seeds of Change εδώ στο Anchorage, η Αλάσκα βοηθά τους νέους να ξεκινήσουν το παραγωγικό εμπόριο. Λειτουργεί ένα μεγάλο κάθετο σύστημα υδροπονικής καλλιέργειας σε μια μετατρεπόμενη αποθήκη και προσφέρει απασχόληση για να μάθει την επιχείρηση της φροντίδας των φυτών. Ενδιαφέρονταν για ένα σύστημα IOT που θα βοηθούσε στην αυτοματοποίηση του ελέγχου του νερού τους. Αυτό το διδακτικό είναι κυρίως για την τεκμηρίωση των εθελοντικών προσπαθειών μου για τη δημιουργία ενός οικονομικά προσιτού και επεκτάσιμου συστήματος μικροελεγκτών που θα βοηθήσει στις προσπάθειές τους.

Οι μεγάλες δραστηριότητες υδροπονικής ανάπτυξης έχουν έρθει και εξαφανιστούν τα τελευταία χρόνια. Η ενοποίηση σε αυτήν την επιχείρηση χαρακτηρίζεται από τη δυσκολία να την καταστήσει κερδοφόρα. Πρέπει να αυτοματοποιήσετε σαν τρελός από όλους τους λογαριασμούς για να κάνετε τις φανταχτερές σακούλες μαρουλιού να πωλούνται με κέρδος. Αυτές οι κατακόρυφες μονάδες δεν παράγουν τίποτα με πραγματικές θερμίδες-ουσιαστικά καλλιεργείτε όμορφα συσκευασμένο νερό-οπότε πρέπει να το πουλήσετε με premium. Αυτή η αδιάβροχη ρυθμιζόμενη μονάδα είναι κατασκευασμένη για να ελέγχει τη στάθμη του νερού στην κύρια δεξαμενή και να μετρά συνεχώς το βάθος, το ph, τη θερμοκρασία της. Η κύρια μονάδα λειτουργεί με ένα ESP32 Featherwing και αναφέρει τα ευρήματά του μέσω του ιστού σε μια εφαρμογή blynk στο τηλέφωνό σας για παρακολούθηση και προειδοποιήσεις μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου ή κειμένου εάν τα πράγματα σας γίνουν δυσάρεστα.

Βήμα 1: Συγκεντρώστε τα υλικά σας

Ο σχεδιασμός βασίστηκε σε φθηνά ηλεκτρικά κουτιά αδιάβροχα από τον Lowes και σε μερικές θήκες που εκτυπώθηκαν 3D. Τα υπόλοιπα μέρη είναι σχετικά φθηνά εκτός από τη μονάδα pH από το DF Robot και το ETape από το Adafruit. Το DF Robot πουλά τη νέα έκδοση 3 volt του αναλογικού του αισθητήρα pH με φθηνότερο αισθητήρα pH και πιθανότατα θα πρέπει να επενδύσετε σε μια ακριβή έκδοση αυτού για συνεχή εμβάπτιση. Δεν συμπεριέλαβα ακόμα έναν ελεγκτή αγωγιμότητας, αλλά αυτό πιθανότατα θα είναι σε αναβάθμιση αφού δούμε πώς περνάει αυτό.

1. Δύο ανθεκτικά στο νερό ηλεκτρικά κουτιά από το Lowes-με διάφορα εξαρτήματα για να συγκρατούν ίσια και λυγισμένα σωληνάρια-$ 10

2. Τυπικός αισθητήρας υγρού επιπέδου eTape με πλαστικό περίβλημα Adafruit -59 $ μπορείτε να το πάρετε χωρίς το πλαστικό περίβλημα με 20 $ λιγότερα …

3. Adafruit HUZZAH32-ESP32 Feather Board-υπέροχος πίνακας. 20 $

4. Aiskaer 2 Pieces Side mounted Aquarium Tank Side mounted Horizontal Liquid Float Switch Water Level 4 $

5. Adafruit Non-Latching Mini Relay FeatherWing

6. Lipo-μπαταρία 5 $ (τροφοδοσία ισχύος)

7. Τα διάφορα χρώματα LED ζεύγους

8. Αδιάβροχος DS18B20 Digitalηφιακός αισθητήρας θερμοκρασίας + επιπλέον $ 10 Adafruit

9. Gravity: Analog pH Sensor/Meter Kit V2 DF Robot 39 $-Ο βιομηχανικός ανιχνευτής pH θα κοστίσει 49 $ περισσότερα

10 Αδιάβροχος ανθεκτικός μεταλλικός διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης με κόκκινο δαχτυλίδι LED - 16mm κόκκινο On/Off 5 $

11 Πλαστική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα νερού - 12V - 3/4 (Μην πάρετε την 1/2 ίντσα - δεν ταιριάζει σε τίποτα …)

12. Diymall 0.96 Κίτρινο μπλε I2c IIC Serial Oled LCD LED Module 5 $

Βήμα 2: Σύρμα

Απλώς ακολουθήστε το διάγραμμα Fritzing για την καλωδίωση. Το esp32 ήταν τοποθετημένο σε έναν πίνακα φωτογραφιών με την οθόνη OLED στην απέναντι πλευρά, όπου θα έβλεπε τη μικρή τρύπα στο κεντρικό πίσω μέρος του κουτιού. Τα LED συνδέθηκαν με δύο ψηφιακές εξόδους του ESP. Το ένα είναι ενδεικτικό σύνδεσης WiFi και το άλλο ανακοινώνει εάν το ρελέ είναι ενεργοποιημένο στην έξοδο νερού. Η μπαταρία Lipo είναι προσαρτημένη στην είσοδο της μπαταρίας στον πίνακα. Όλες οι άλλες πλακέτες (pH, ρελέ, Etape, θερμοκρασία ενός καλωδίου, OLED) τροφοδοτούνται από τα 3 βολτ της πλακέτας. Η ενεργοποίηση/απενεργοποίηση συνδέεται με τη γείωση μέσω του πείρου ενεργοποίησης στην κύρια πλακέτα-η λυχνία LED τροφοδοτείται με σύνδεση NO στην τροφοδοσία. Το eTape είναι σίγουρα κάτι που πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά - στον πίνακά μου η δύναμη και το έδαφος αντιστράφηκαν (ΚΟΚΚΙΝΟ/ΜΑΥΡΟ) και αυτό φαίνεται να συμβαίνει με άλλους που είχαν αυτό το πρόβλημα (ψάξτε στην ιστοσελίδα adafruits για αυτό το πρόβλημα …) επίσης η αντίσταση που περιλαμβάνεται στην κεφαλή πρέπει να μετρηθεί προσεκτικά-δεν είναι όπως δημοσιεύτηκε. Ο νέος πίνακας DH Robot λειτουργεί με 3V τώρα και έτσι λειτουργεί με το ESP32. Δεν ήταν δυνατή η λειτουργία του A0 - δεν λαμβάνει εισόδους πριν από τη σύνδεση Wifi, οπότε χρησιμοποίησα άλλες αναλογικές εισόδους.

Βήμα 3: Δημιουργήστε το

Τα πάντα ταιριάζουν αρκετά στο κεντρικό κουτί. Δύο πόλοι ηλεκτρικού αγωγού ταιριάζουν όμορφα από τις αδιάβροχες θηλές στο κάτω μέρος. Αυτά υποστηρίζουν τα όργανα μέτρησης. Μπορούν να γίνουν αυθαίρετα μεγαλύτερα ή μικρότερα για να ανασταλούν το κιβώτιο ψηλότερα ή χαμηλότερα στην στάθμη του νερού-τα μόνα όριά σας είναι το μήκος των καλωδίων σύνδεσης που πρέπει να μπουν στο κουτί. Αυτοί οι σωλήνες πρέπει να σφραγιστούν στον πυθμένα με πυρίτιο. Τα όργανα είναι αναρτημένα από τρισδιάστατα τυπωμένα βύσματα που αντιστοιχούν στην καμπυλότητα του σώματος και της αγωγού. Ρυθμίζονται εύκολα με παξιμάδια φτερού. Εκτυπώθηκαν επίσης ειδικοί κάτοχοι για τον ανιχνευτή pH και τον καθετήρα θερμοκρασίας One-wire. Η υποστήριξη κουτιού για τους διακόπτες ελέγχου στάθμης - νερού εκτυπώθηκε επίσης 3D. Αυτοί οι διακόπτες είναι αδιάβροχοι και καλά σχεδιασμένοι και φθηνοί. Φαίνεται ότι είναι κλειστοί διακόπτες καλαμιών. Το κουτί ήταν γεμάτο με πυρίτιο αφού στερεώθηκαν με το περικόχλιο στο εσωτερικό. Η απόσταση μεταξύ αυτών των διακοπτών θα καθορίσει πόση ποσότητα υγρού επιτρέπεται πριν από το κλείσιμο. Όλα τα καλώδια οδηγούνται μέσω ενός κάτω ανοίγματος και στη συνέχεια σφραγίζονται με πυρίτιο. Το σύρμα του ανιχνευτή pH τροφοδοτήθηκε μέσω του άνω ανοίγματος καθώς πιθανότατα θα αλλάζει συχνά. Ο διακόπτης on/off ήταν κολλημένος εν θερμώ στη θέση του. Ένα ράφι για ασφαλή τοποθέτηση του esp32 με οθόνη εκτυπώθηκε 3D. Ένα μικροσκοπικό στρογγυλό πλαστικό παράθυρο είχε σιλικόνη στο άνοιγμα του πίσω καλύμματος για να προστατεύσει την οθόνη OLED από το νερό.

Βήμα 4: Αρχεία τρισδιάστατης εκτύπωσης

Αυτά είναι τα αρχεία STL για όλους τους σχετικούς κατόχους και υποστηρίγματα. Όλα αυτά σχεδιάστηκαν για να ταιριάζουν στις δυνατότητες υποστήριξης. Το κουτί για την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα πρέπει να τροποποιηθεί μετά την εκτύπωση για τις θύρες ελέγχου ισχύος/ρελέ και την οπή LED στο μπροστινό μέρος.

Βήμα 5: Έλεγχος νερού

Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα 12 βολτ τοποθετήθηκε στο δικό της προσαρμοσμένο περίβλημα 3D εκτύπωσης που περιλάμβανε επίσης μια θύρα για ξεχωριστή τροφοδοσία και μια γραμμή ελέγχου από την πλακέτα ρελέ φτερού στο κύριο περίβλημα. Περιλάμβανε επίσης ένα μικρό κόκκινο led που ενεργοποιήθηκε όταν ενεργοποιήθηκε η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Ο κανονικός σωλήνας κήπου μπορεί να συνδεθεί με τα ανοίγματα 3/4 ιντσών-μην πάρετε την ποικιλία 1/2 ιντσών αυτού-θα δυσκολευτείτε να βρείτε συνδέσμους….

Βήμα 6: Προγραμματίστε το

Ο κώδικας είναι αρκετά απλός. Διαφωνεί με δύο διαφορετικές υπορουτίνες και τις αναφέρει μέσω του δικτύου Blynk. Εάν έχετε συνεργαστεί με τον Blynk πριν γνωρίζετε το τρυπάνι. Πρέπει να συμπεριλάβετε όλο το λογισμικό Blynk και το κλειδί σύνδεσης για τον συγκεκριμένο μικροελεγκτή και σταθμό αναφοράς. Πρέπει επίσης να δώσετε διαπιστευτήρια στη σύνδεση Wifi. Όλα λειτουργούν αρκετά όμορφα και παρέχουν έναν πραγματικά εύκολο τρόπο για να αναφέρετε περίπλοκα δεδομένα χωρίς να κάνετε πολλή δουλειά. Πρέπει να ρυθμίσετε μια σειρά χρονομετρητών με μεσολάβηση Blynk για κάθε μετρημένο αισθητήρα. Αυτά πρέπει να ξεκινήσουν και να εκτελεστούν σε ξεχωριστή υπορουτίνα. Έχω ξεχωριστά για το pH, τη θερμοκρασία, το ύψος του νερού και το χρόνο που η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα παραμένει ανοιχτή-για να ελέγξετε εάν το νερό είναι πολύ μεγάλο χωρίς να γεμίσετε τη δεξαμενή-δεν είναι καλό. Η υπορουτίνα ύψους νερού παίρνει κατά μέσο όρο πολλαπλή ανάγνωση από το διαχωριστή τάσης στο eTape (βλ. Προηγούμενη σημείωση-αυτό το όργανο συνδέθηκε λάθος από το εργοστάσιο …) και στη συνέχεια διορθώστε την ανάγνωση με χάρτη και περιορίστε τις λειτουργίες που έγιναν με μετρήσεις σε νερό δεξαμενή στα υψηλά και χαμηλά όρια της ταινίας. Η υπορουτίνα του pH ήταν πιο περίπλοκη. Το DH Robot περιλάμβανε κάποιο λογισμικό για την προετοιμασία, αλλά δεν μπόρεσα να το κάνω να λειτουργήσει καθόλου. Θα πρέπει να λάβετε πρώτες αναγνώσεις από τη θύρα A2 με ρυθμιστικά στα 4.0 και 7.0 (περιλαμβάνονται στο κιτ) και να τα ορίσετε σε "τιμή οξέος" και "ουδέτερη τιμή" στο επάνω τμήμα του προγράμματος. Στη συνέχεια, θα προσδιορίσει την κλίση και τη διακοπή y για να υπολογίσει όλες τις επόμενες τιμές pH για εσάς. Το pH θα πρέπει να αναβαθμολογείται με τον ίδιο τρόπο περίπου κάθε 2 μήνες για να ελέγχεται. Η υπορουτίνα temp είναι το τυπικό πρόγραμμα ενός καλωδίου. Η μόνη δραστηριότητα στην ενότητα κενό βρόχο είναι να ελέγξετε την κατάσταση των δύο διακοπτών πλωτήρα για να καθορίσετε πότε πρέπει να ενεργοποιήσετε το νερό και να ξεκινήσετε ένα χρονόμετρο.

Βήμα 7: Χρησιμοποιήστε το

Στις αρχικές δοκιμές το μηχάνημα λειτούργησε καλά-έχοντας εύκολα ρυθμιζόμενη εμβέλεια για τα όργανα και ένα αδιάβροχο περίβλημα για ευκολότερη εγκατάσταση σε ένα περιβάλλον που αλλάζει γρήγορα. Θα πρέπει να φανεί εάν η απόσταση μεταξύ των δύο διακοπτών στάθμης νερού αποδειχθεί επαρκής. Το περιβάλλον Blynk έκανε την αναφορά και τον έλεγχο με το κινητό τηλέφωνο εύκολα. Ο άμεσος έλεγχος του ρελέ εξόδου μέσω τηλεφώνου καθιστά δυνατές τις παρακάμψεις του συστήματος όταν προκύψουν τρομακτικές καταστάσεις στάθμης νερού. Η ευκολία με την οποία μπορείτε να παρέχετε αμέσως διοχετευμένη έξοδο σε όσο το δυνατόν περισσότερες συσκευές καθιστά την κοινή χρήση δεδομένων με πολλά άτομα απρόσκοπτη. Τα μελλοντικά ενδιαφέροντα θα είναι με την αυτοματοποίηση της παροχής θρεπτικών συστατικών, τη δοκιμή αγωγιμότητας (γνωστά ζητήματα με τη μέτρηση του pH) και τη δικτύωση πλέγματος με άλλους κόμβους για τη μέτρηση απομακρυσμένων τοποθεσιών στο συγκρότημα ανάπτυξης.