Αυτόματο σύστημα κήπου που βασίζεται σε Raspberry Pi για εξωτερικούς ή εσωτερικούς χώρους - MudPi: 16 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σας αρέσει η κηπουρική αλλά δεν βρίσκετε χρόνο να τη συντηρήσετε; Perhapsσως έχετε κάποια φυτά εσωτερικού χώρου που ψάχνουν λίγο να διψάσουν ή ψάχνουν έναν τρόπο να αυτοματοποιήσουν την υδροπονία σας; Σε αυτό το έργο θα λύσουμε αυτά τα προβλήματα και θα μάθουμε τα βασικά του MudPi χτίζοντας ένα αυτοματοποιημένο σύστημα κήπου που θα σας βοηθήσει να φροντίσετε τα πράγματα. Το MudPi είναι ένα σύστημα κήπου ανοιχτού κώδικα που έφτιαξα για να διαχειρίζομαι και να διατηρώ τους πόρους του κήπου που βασίζονται σε ένα Raspberry Pi. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το MudPi τόσο για εσωτερικούς όσο και για εξωτερικούς χώρους κηπουρικής που προσαρμόζονται στις ανάγκες σας καθώς έχει σχεδιαστεί για προσαρμογή.

Σήμερα θα ξεκινήσουμε με μια βασική εγκατάσταση που χρησιμοποίησα στο σπίτι για να δούμε πώς μπορεί να αναπτυχθεί το MudPi για να διαχειριστεί έναν εξωτερικό κήπο και να ελέγξει την άρδευση. Σε αυτό το σεμινάριο θα μάθετε πώς να αναπτύξετε έναν κύριο ελεγκτή που εκτελεί MudPi. Στο τέλος θα υπάρχουν πρόσθετοι πόροι για όσους θέλουν να επεκτείνουν τις ρυθμίσεις τους πέρα από τα βασικά ή που θα ήθελαν να μάθουν περισσότερα για διαφορετικές ρυθμίσεις, όπως σε εσωτερικούς χώρους. Το MudPi μπορεί να διαμορφωθεί για διάφορες ρυθμίσεις και υπάρχει μια δέσμη τεκμηρίωσης στον ιστότοπο του έργου.

Προμήθειες

Μη διστάσετε να προσθέσετε/αφαιρέσετε τυχόν συγκεκριμένους αισθητήρες ή εξαρτήματα που μπορεί να χρειαστείτε για το δικό σας σύστημα καθώς οι απαιτήσεις σας ενδέχεται να διαφέρουν από τις δικές μου.

Γενικά Είδη

• Raspberry Pi με Wifi (χρησιμοποίησα το Pi 3 B)

  Debian 9/10

• Οθόνη/Πληκτρολόγιο/Ποντίκι (για ρύθμιση Pi)
• Κάρτα SD για Raspbian (8gb)
• Καλώδιο εξωτερικού χώρου (4 σύρματα)
• Αδιάβροχο κουτί διακλάδωσης για εξωτερικούς χώρους
• Καλώδιοι αδένες
• Din Rail (για τοποθέτηση διακοπτών και παροχή DC)
• Σωλήνες PVC
• Τρυπάνι με κομμάτια φτυάρι

Ηλεκτρονικά αναλώσιμα

• Αισθητήρας θερμοκρασίας / υγρασίας DHT11
• Αισθητήρας υγρού επιπέδου πλωτήρα x2
• Ρελέ 2 καναλιών

• Αντλία 12V (ή 120V εάν χρησιμοποιείτε τάση δικτύου)

  Μετατροπέας DC σε DC εάν χρησιμοποιείτε 12v

• Τροφοδοτικό 5v

  ή τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος (εάν τροφοδοτεί το pi από το δίκτυο)

• Αντίσταση 10k για έλξη προς τα πάνω/προς τα κάτω

Εργαλεία

• Κατσαβίδι
• Απογυμνωτής καλωδίων
• Πολύμετρο
• Συγκολλητικό σίδερο
• Κόλλα μετάλλων
• Βίδες (για τοποθέτηση κουτιών έξω)
• Σιλικόνη Calk

Βήμα 1: Σχεδιασμός κήπου και άρδευσης

Βεβαιωθείτε ότι έχετε προγραμματίσει την άρδευση εάν δημιουργείτε ένα νέο σύστημα. Θα είναι σημαντικό να έχετε αυτά τα πράγματα στη θέση τους όταν πηγαίνετε να προετοιμάσετε το υλικό, ώστε να γνωρίζετε τις ανάγκες των εξαρτημάτων σας. Οι ανάγκες μπορεί να αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου, αλλά είναι καλή πρακτική η προετοιμασία για το μέλλον. Οι δύο κύριες επιλογές παροχής νερού είναι είτε χρησιμοποιώντας αντλία σε δεξαμενή νερού είτε εύκαμπτο σωλήνα με ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα για να ανοίξετε και να κλείσετε τη γραμμή. Η επιλογή εξαρτάται από εσάς ανάλογα με τις ανάγκες του κήπου σας. Ένα μεγαλύτερο, πιο πολύπλοκο σύστημα μπορεί να κάνει χρήση και των δύο (δηλαδή άντληση νερού μέσω ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων για πότισμα ζωνών). Εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε το MudPi σε εσωτερικούς χώρους, πιθανότατα θα χρησιμοποιήσετε αντλία αν μη τι άλλο. Το MudPi μπορεί να ελέγξει τα φώτα εσωτερικού χώρου σας χρησιμοποιώντας ένα ρελέ επίσης.

Συμβουλή δημιουργού: Λάβετε υπόψη ότι μπορείτε να δημιουργήσετε το έργο σας σε οποιαδήποτε κλίμακα. Αν θέλετε να δοκιμάσετε το MudPi για πρώτη φορά, δοκιμάστε κάτι σαν μπουκάλι νερό και αντλία 3,3v για να ποτίσετε ένα φυτό εσωτερικού χώρου!

Εξετάστε επίσης τις επιλογές παράδοσης νερού. Θα χρησιμοποιείτε γραμμές στάλαξης, μανίκι ή ψεκαστήρες; Ακολουθούν μερικές συνήθεις μέθοδοι:

• Ψεκαστήρας
• Μπουκέτο
• Γραμμές στάγδην
• Χειροκίνητο νερό

Για να μην μεγαλώσει το εύρος αυτού του σεμιναρίου ας υποθέσουμε ότι έχετε ήδη αρδευτικό και απλά θα θέλατε να το αυτοματοποιήσετε. Στην εγκατάστασή μου έχω μια δεξαμενή νερού με μια αντλία συνδεδεμένη σε μερικές γραμμές στάγδην. Ας μάθουμε πώς να αυτοματοποιήσουμε αυτήν την αντλία.

Βήμα 2: Αισθητήρες & Σχεδιασμός εξαρτημάτων

Η άλλη σημαντική πτυχή σχεδιασμού που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι ποια δεδομένα θέλετε να πάρετε από τον κήπο σας. Συνήθως η θερμοκρασία και η υγρασία είναι πάντα χρήσιμες. Η ανίχνευση υγρασίας και βροχής στο έδαφος είναι εξαιρετική, αλλά μπορεί να μην χρειάζεται για εσωτερική εγκατάσταση. Θα είναι η τελική σας απόφαση σχετικά με τις συνθήκες που είναι σημαντικό να παρακολουθείτε για τις ανάγκες σας. Για το βασικό μας σεμινάριο εξωτερικού χώρου θα παρακολουθήσουμε:

• Θερμοκρασία
• Υγρασία
• Επίπεδα νερού (διακόπτης πλωτήρα x2)

Χρησιμοποίησα 5 αισθητήρες στάθμης νερού για να προσδιορίσω επίπεδα 10%, 25%, 50%, 75%και 95%σε μια μεγάλη δεξαμενή. Σε αυτό το σεμινάριο θα κάνουμε 10% για κρίσιμα χαμηλά και 95% γεμάτα για λόγους απλότητας.

Μπορεί επίσης να θέλετε να ελέγχετε συσκευές στον κήπο σας. Εάν σκοπεύετε να αλλάξετε μια αντλία ή φώτα που δεν λειτουργούν σε 3.3v (το όριο pi GPIO), τότε θα χρειαστείτε ρελέ. Ένα ρελέ σας επιτρέπει να ελέγχετε κυκλώματα υψηλότερης τάσης ενώ χρησιμοποιείτε χαμηλότερη τάση για να αλλάξετε το ρελέ. Για τους σκοπούς μας, έχουμε μια αντλία που λειτουργεί σε τάσεις υψηλότερες από 3,3V, οπότε θα χρειαστείτε ένα ρελέ για να αλλάξετε την αντλία. Απαιτείται μόνο ένα ρελέ για τον έλεγχο της αντλίας. Αν και για μελλοντικούς σκοπούς (και επειδή τα ρελέ είναι φθηνά) εγκατέστησα ένα ρελέ 2 καναλιών και άφησα τη θυρίδα προσθήκης διαθέσιμη για μεταγενέστερες αναβαθμίσεις.

Το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να προγραμματίσετε είναι η τροφοδοσία. Πώς θα τροφοδοτηθεί το Pi και από πού. Επίσης, θα πρέπει να σκεφτείτε τις συσκευές που χρησιμοποιείτε και πώς θα πάρουν την ισχύ τους. Συνήθως το Pi μπορεί να τροφοδοτηθεί από έναν προσαρμογέα τροφοδοσίας usb, αλλά αυτό απαιτεί πρίζα από μόνο του. Εάν τροφοδοτούμε άλλες συσκευές με υψηλότερες τάσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα τροφοδοτικό DC σε DC για να μειώσει τις τάσεις στα 5v για το Pi. Εάν σκοπεύετε να πάρετε ένα τροφοδοτικό για να μειώσετε τις τάσεις, συνιστώ να μην πάτε με τη φθηνότερη επιλογή.

Θυμηθείτε ότι το Raspberry Pi μπορεί να υποστηρίζει μόνο ψηφιακό GPIO από προεπιλογή. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε απλά να συνδέσετε έναν αισθητήρα εδάφους που μεταφέρει αναλογικές ενδείξεις στο Pi GPIO. Για να είστε συμβατοί με αναλογικά εξαρτήματα, πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα μικροελεγκτή με αναλογική υποστήριξη, όπως ένα Arduino ή ESP32 (ή ESP8266).

Ευτυχώς το MudPi έχει υποστήριξη για τον έλεγχο τέτοιων συσκευών όπως υποτελών κόμβων για την έκδοση εντολών για πολλές συσκευές από έναν κύριο ελεγκτή (το pi). Αυτό καθιστά δυνατή την ύπαρξη ενός κύριου ελεγκτή με πολλές μονάδες αισθητήρων που μπορεί να ελέγξει μαζί με τα προσαρτημένα αναλογικά τους στοιχεία. Χρησιμοποίησα έναν κύριο ελεγκτή για την παρακολούθηση της περιοχής της αντλίας και μια μονάδα αισθητήρα για κάθε υπερυψωμένο κρεβάτι κήπου. Σήμερα ας συνεχίσουμε να χτίζουμε τον κύριο ελεγκτή για εκκίνηση.

Βήμα 3: Συγκέντρωση προμηθειών

Ρθε η ώρα να συγκεντρώσουμε τα υλικά μας. Τα εξαρτήματα και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την κατασκευή είναι όλα εμπορικά διαθέσιμα από τα ράφια για να διευκολύνουν τους άλλους να φτιάξουν τα δικά τους στο σπίτι. Τα περισσότερα μπορούν να βρεθούν στο διαδίκτυο ή σε τοπικά καταστήματα υλικού. Ο ακριβής λογαριασμός υλικών θα εξαρτηθεί από τη συγκεκριμένη διάταξη του κήπου σας. Για χάρη αυτού του σεμιναρίου, θα κρατήσουμε τα πράγματα στα βασικά όπως έχει προγραμματιστεί για να αποκτήσουμε μια μονάδα λειτουργίας πριν προχωρήσουμε περαιτέρω.

Σημείωση: Θα ήθελα να σημειώσω σε αυτό το σημείο εάν σκοπεύετε να αλλάξετε εξαρτήματα που εξαντλούνται στην τάση του δικτύου σας, προσέξτε! Είναι σημαντικό να είστε ασφαλείς όταν κατασκευάζετε ηλεκτρονικά και να μην ασχολείστε με υψηλές τάσεις εάν δεν ξέρετε τι κάνετε. Με αυτό είπε ότι χρησιμοποίησα μια αντλία 120v στο σπίτι μου. Η διαδικασία είναι η ίδια για μια αντλία 12v με την κύρια διαφορά να χρειάζεται ρυθμιστή 12v. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ρελέ για εναλλαγή φώτων ή άλλων συσκευών.

Βήμα 4: Εγκαταστήστε το MudPi στο Raspberry Pi

Με ένα σχέδιο έτοιμο και προμήθειες στο χέρι, ήρθε η ώρα να προετοιμάσετε το υλικό. Για να ξεκινήσετε θα πρέπει να προετοιμάσετε το raspberry pi για να εγκαταστήσετε το MudPi. Θα χρειαστείτε ένα Raspberry Pi με δυνατότητες Wifi που εκτελεί Debian 9 ή νεότερη έκδοση. Εάν δεν έχετε ήδη εγκαταστήσει το Raspbian, θα πρέπει να κάνετε λήψη του Raspbian από τη σελίδα του εδώ.

Με το αρχείο εικόνας που κατεβάσατε, γράψτε το στην κάρτα SD χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα εγγραφής εικόνας της επιλογής σας. Το Raspberry pi διαθέτει έναν οδηγό για την εγγραφή των αρχείων σε μια κάρτα SD εάν χρειάζεστε βοήθεια.

Συνδέστε την κάρτα SD στο pi σας και ενεργοποιήστε την. Συνδέστε το Pi σας στο Wifi χρησιμοποιώντας το GUI εάν εγκαταστήσατε το Raspbian Desktop ή επεξεργαστείτε το αρχείο /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf μέσω του τερματικού στο Raspbian Lite.

Το επόμενο πράγμα που πρέπει να κάνετε μετά τη σύνδεση του Wifi είναι να εκτελέσετε ενημερώσεις και αναβαθμίσεις στο pi.

Για να ενημερώσετε τη σύνδεση Pi και από την εκτέλεση τερματικού:

sudo apt-get ενημέρωση

sudo apt-get αναβάθμιση

Μόλις ολοκληρωθεί η επανεκκίνηση

sudo επανεκκίνηση

Μετά την εκκίνηση του Pi, μπορούμε τώρα να εγκαταστήσουμε το MudPi. Μπορείτε να το κάνετε χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα εγκατάστασης MudPi με την ακόλουθη εντολή:

curl -sL https://install.mudpi.app | κτυπώ δυνατά

Ο εγκαταστάτης θα φροντίσει για όλα τα απαραίτητα πακέτα και ρυθμίσεις για το MudPi. Από προεπιλογή, το MudPi είναι εγκατεστημένο στον κατάλογο/home/mudpi με τον πυρήνα να βρίσκεται στο/home/mudpi/core.

Μπορείτε να εκτελέσετε το MudPi χειροκίνητα με την ακόλουθη εντολή:

cd /home /mudpi

mudpi -σφάλμα

Ωστόσο, το MudPi έχει μια δουλειά επόπτη που θα το εκτελέσει για εσάς. Επιπλέον, θα χρειαστείτε πρώτα ένα αρχείο διαμόρφωσης πριν εκτελέσετε το MudPi. Για να δημιουργήσετε ένα αρχείο ρύθμισης παραμέτρων, θα πρέπει να γνωρίζετε ποιες καρφίτσες συνδέσατε και ποια στοιχεία, κάτι που γίνεται στο επόμενο βήμα. Προς τα εμπρός!

Βήμα 5: Συνδέστε αισθητήρες και εξαρτήματα στο Pi για δοκιμή

Το επόμενο βήμα είναι να συνδέσουμε τα στοιχεία μας στο Pi. (Σημειώστε ότι δοκίμαζα πρόσθετα εξαρτήματα στη φωτογραφία) testingσως χρησιμοποιείτε καλώδια και ψαλίδια για δοκιμές που είναι εντάξει, απλώς θυμηθείτε να αναβαθμίσετε σε κάτι πιο αξιόπιστο όταν κατασκευάζετε μια τελική μονάδα για το πεδίο.

Συνδέστε τον πείρο DATA του αισθητήρα DHT11/22 στον ακροδέκτη GPIO 25.

Συνδέστε το DHT11/22 τροφοδοσίας και γείωσης.

Συνδέστε το ένα άκρο του καθενός από τους 2 αισθητήρες υγρού πλωτήρα στις καρφίτσες GPIO 17 & 27 αντίστοιχα με αντιστάσεις έλξης 10k προς τα κάτω.

Συνδέστε τα άλλα άκρα των αισθητήρων πλωτήρα σε 3.3v, έτσι ώστε το GPIO να τραβιέται κανονικά ΧΑΜΗΛΑ, αλλά να είναι Υ HIGHΗ όταν κλείσει ο διακόπτης πλωτήρα.

Συνδέστε τις καρφίτσες εναλλαγής ρελέ 2 καναλιών στις καρφίτσες GPIO 13 & 16.

Συνδέστε το ρελέ 5V στη δύναμη και τη γείωση στη γείωση.

Θα ανησυχήσουμε για τις συνδέσεις υψηλής τάσης του ρελέ σε μεταγενέστερο βήμα όταν συνδέσουμε τα βύσματα. Προς το παρόν θα πρέπει να είμαστε έτοιμοι να δημιουργήσουμε το αρχείο διαμόρφωσης MudPi και να δοκιμάσουμε τα εξαρτήματα.

Βήμα 6: Διαμόρφωση MudPi

Με τους αισθητήρες και τα εξαρτήματα που είναι προσαρτημένα μπορείτε να δημιουργήσετε το αρχείο διαμόρφωσης MudPi και να ελέγξετε ότι όλα λειτουργούν πριν τελειώσετε τη διάταξη της μονάδας. Για να διαμορφώσετε το MudPi θα ενημερώσετε το αρχείο mudpi.config που βρίσκεται στον κατάλογο/home/mudpi/core/mudpi. Αυτό είναι ένα αρχείο μορφοποιημένο JSON που μπορείτε να ενημερώσετε ώστε να ταιριάζει στις ανάγκες του στοιχείου σας. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ελέγξει τη σωστή μορφοποίηση εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα.

Εάν ακολουθείτε το παρακάτω αρχείο διαμόρφωσης θα λειτουργήσει για τα στοιχεία που συνδέσαμε:

Πολλά συμβαίνουν στην παραπάνω διαμόρφωση. Προτείνω να ψάξετε στα έγγραφα διαμόρφωσης για πιο εμπεριστατωμένες πληροφορίες. Ρυθμίζουμε το DHT11 και επιπλέει στη συστοιχία αισθητήρων και βάζουμε τις ρυθμίσεις ρελέ στον πίνακα εναλλαγής. Ο αυτοματισμός πραγματοποιείται με τη ρύθμιση ενεργοποίησης και ενεργειών. Η σκανδάλη είναι ένας τρόπος για να πείτε στο MudPi να ακούσει ορισμένες συνθήκες στις οποίες θέλουμε να αναλάβουμε δράση, όπως η υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία. Ένας κανόνας ετικέτας δεν είναι πολύ χρήσιμος έως ότου του δώσουμε μια ενέργεια ενεργοποίησης. Στο παραπάνω config υπάρχουν δύο ενεργοποιητές χρόνου. Ένας χρόνος ενεργοποίησης παίρνει μια συμβολοσειρά διαμορφωμένη για εργασία cron για να καθορίσει πότε πρέπει να ενεργοποιηθεί. Οι παραπάνω ενεργοποιητές ώρας ορίζονται για κάθε 12 ώρες (άρα δύο φορές την ημέρα). Θα ενεργοποιήσουν τις δύο ενέργειες που διαμορφώσαμε, οι οποίες απλώς θα ενεργοποιήσουν/απενεργοποιήσουν το ρελέ μας με ένα συμβάν που εκπέμπεται από το MudPi. Η δεύτερη σκανδάλη αντισταθμίζεται κατά 15 λεπτά, έτσι ώστε η αντλία μας να ανάβει και να ποτίζεται για 15 λεπτά προτού κλείσει ξανά. Αυτό θα συμβαίνει δύο φορές την ημέρα κάθε μέρα.

Τώρα μπορείτε να επανεκκινήσετε το MudPi λέγοντας στον επόπτη να κάνει επανεκκίνηση του προγράμματος:

sudo supervisorctl επανεκκίνηση mudpi

Το MudPi θα πρέπει τώρα να φορτώσει ξανά τις διαμορφώσεις και να εκτελείται στο παρασκήνιο λαμβάνοντας ανάγνωση αισθητήρων και ακούγοντας συμβάντα για την εναλλαγή των ρελέ. Μπορείτε να ελέγξετε ότι το MudPi εκτελείται με:

sudo supervisorctl status mudpi

Το MudPi θα αποθηκεύσει επίσης αρχεία καταγραφής στον κατάλογο/home/mudpi/logs. Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα, είναι καλό μέρος για να το ελέγξετε πρώτα.

Εάν έχετε επαληθεύσει ότι το MudPi λειτουργούσε, ήρθε η ώρα να ξεκινήσετε την τελική συναρμολόγηση της μονάδας. Κλείστε το Raspberry Pi και αφήστε να ολοκληρωθεί η συναρμολόγηση του υλικού.

Βήμα 7: Συσκευές συγκόλλησης στο Prototype Board

Τώρα που έχει ρυθμιστεί το MudPi, μπορείτε να συνεχίσετε να εργάζεστε στο υλικό. Τα εξαρτήματα που παραμένουν στο κουτί πρέπει να συγκολληθούν σε έναν πίνακα πρωτοτύπων για μεγαλύτερη σταθερότητα από τα καλώδια βραχυκυκλωτήρων. Δεν είναι τόσο ωραίο όσο μια προσαρμοσμένη πλακέτα κυκλώματος, αλλά θα λειτουργήσει προς το παρόν. Ο αισθητήρας DHT11 που χρησιμοποιούμε θα είναι εξωτερικός, αλλά προαιρετικά θα μπορούσατε να συμπεριλάβετε έναν άλλο εσωτερικό για τις εσωτερικές θερμοκρασίες του κουτιού.

Κόλλησα ένα καλώδιο διαρροής pi σε μια πλακέτα μαζί με ορισμένους ακροδέκτες για ευκολότερες συνδέσεις GPIO μόλις επανασυνδέσουμε τους αισθητήρες και το ρελέ. Το καλώδιο διαρροής έκανε ωραίο να μπορείς να αποσυνδέσεις το pi χωρίς να χρειαστεί να βγάλεις ολόκληρη τη μονάδα. Συμπεριέλαβα επίσης τις απαιτούμενες αντιστάσεις έλξης προς τα κάτω για τους πλωτήρες επίσης. Με αυτό το ολοκληρωμένο μπορούμε να βάλουμε τα πάντα μέσα σε ένα ωραίο εξωτερικό κουτί διακλάδωσης για να το προστατεύσουμε.

Βήμα 8: Ξεκινήστε να τοποθετείτε τα ηλεκτρονικά σε ένα υπαίθριο κουτί διακλάδωσης

Σε αυτό το σημείο όλα έχουν δοκιμαστεί δουλεύοντας στο MudPi και ήρθε η ώρα να συναρμολογήσουμε την εξωτερική μονάδα για να αντέξουμε τα στοιχεία. Το τοπικό σας κατάστημα υλικού θα έχει μια επιλογή από κουτιά διακλάδωσης στην ενότητα ηλεκτρονικών που μπορείτε να αγοράσετε με τιμή κάτω των 25 $. Αναζητήστε ένα που έχει το σωστό μέγεθος και έχει στεγανή σφραγίδα. Ξόδεψα λίγο περισσότερο για να πάρω ένα κουτί ενισχυμένο με ίνες με ελατήρια. Το μόνο που χρειάζεστε είναι κάτι που θα κρατήσει την υγρασία μακριά και θα ταιριάζει σε όλα τα εξαρτήματά σας. Θα ανοίξετε τρύπες σε αυτό το κουτί για να δρομολογήσετε τα καλώδια επίσης.

Βήμα 9: Συνδέστε βύσματα στο ρελέ και εγκαταστήστε στο κουτί διακλάδωσης *Προειδοποίηση υψηλής τάσης *

Το Pi πρέπει να απενεργοποιείται κατά τη σύνδεση εξαρτημάτων. Εάν χρησιμοποιείτε 120v ή 12v για την αντλία, σκεφτείτε το βύσμα για χρήση. Οι αντλίες που τρέχουν 12v χρησιμοποιούν συνήθως σύνδεσμο γρύλου. Δουλεύοντας με 120v μπορείτε να εργαστείτε με θηλυκό βύσμα καλωδίου επέκτασης. Μην πάτε να κόψετε ένα καλώδιο επέκτασης και να το μπερδέψετε χωρίς τον κατάλληλο εξοπλισμό.

Χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι ή ένα φτυάρι τρυπήστε δύο τρύπες 3/4 ιντσών στο κάτω μέρος του εξωτερικού κουτιού διακλάδωσης και βάλτε δύο σφιγκτήρες καλωδίων 3/4 ιντσών. Περάστε το αρσενικό καλώδιο επέκτασης μέσω του ενός αδένα και το θηλυκό μισό μέσω του άλλου. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε το άλλο κανάλι ρελέ, εγκαταστήστε άλλο θηλυκό καλώδιο.

Στο κουτί έχω εγκαταστήσει ένα μικρό τμήμα din rail. Στο σιδηρόδρομο υπάρχει ένα τροφοδοτικό DC για να κατεβάσετε την τάση 120v έως 5v για να ενεργοποιήσετε το Pi καθώς και ορισμένους διακόπτες ασφαλείας. Χρησιμοποιώ μόνο δύο διακόπτες έτσι ώστε να μπορώ να κλείσω το Pi χωρίς να κλείσω ολόκληρο το σύστημα. Ένας διακόπτης θα ήταν αρκετός. Τώρα στο εσωτερικό του καλωδίου επέκτασης υπάρχουν τρία χρωματιστά καλώδια. Το ΛΕΥΚΟ είναι ουδέτερο, το ΠΡΑΣΙΝΟ είναι αλεσμένο και το ΜΑΥΡΟ είναι 120v+. Το πράσινο και το λευκό μπαίνουν απευθείας στην τροφοδοσία DC. Το μαύρο πηγαίνει πρώτα στους διακόπτες και μετά στην τροφοδοσία DC. Στο τροφοδοτικό υπάρχει μια μικρή βίδα που είναι ένα ποτενσιόμετρο για να κόψετε την τάση δεξιά στα 5v.

Θα χρησιμοποιήσουμε τερματικά μπλοκ για να κάνουμε συνδέσεις μεταξύ των βυσμάτων. Χρησιμοποιώντας ένα μπλοκ συνδέστε όλα τα λευκά ουδέτερα καλώδια μεταξύ τους. Εάν δεν έχετε μπλοκ ακροδεκτών, αρκεί η ηλεκτρική ταινία. Τα πράσινα καλώδια γείωσης πρέπει επίσης να συνδέονται μεταξύ τους. Η πλευρά ρελέ υψηλής τάσης έχει τρεις συνδέσεις: COM (κοινή), NC (κανονικά κλειστή) και NO (κανονικά ανοιχτή). Ανάλογα με το ρελέ σας μπορεί να έχει μόνο NC ή NO όχι και τα δύο. Συνδέστε ένα μικρό κομμάτι επιπλέον καλωδίου από τον διακόπτη που θα τροφοδοτεί 120v στον τερματικό COM των ρελέ μας (κοινό) στην πλευρά υψηλής τάσης. Τώρα συνδέστε τα θηλυκά καλώδια επέκτασης μαύρης γραμμής 120v στο τερματικό NC. Αυτό θα σημαίνει ότι το βύσμα κανονικά θα είναι απενεργοποιημένο και δεν είναι συνδεδεμένο, αλλά όταν αλλάζουμε το ρελέ σε αυτό θα τροφοδοτεί 120v στο βύσμα, ενεργοποιώντας έτσι την αντλία μας.

Σε αυτό το σημείο, όλα τα καλώδια επέκτασης θα πρέπει να είναι δεμένα μεταξύ τους με το λευκό ουδέτερο και το πράσινο με το πράσινο τους. Τα θηλυκά καλώδια έχουν το μαύρο τους 120v προσαρτημένο στο τερματικό NC ρελέ. Το αρσενικό καλώδιο επέκτασης θα πρέπει να έχει το μαύρο ζωντανό δρομολόγιό του σε διακοπή στη ράγα din και στη συνέχεια να χωρίζεται στο τροφοδοτικό DC και στα COM των ρελέ.

Είναι σημαντικό να εγκαταστήσετε τα πάντα σε ένα αδιάβροχο κουτί και να προστατεύσετε/δρομολογήσετε σωστά όλα σας τα καλώδια. Το τελευταίο πράγμα που θέλετε είναι μια πυρκαγιά ή κάποιος που κάνει ζάπι. Επίσης, μην μπερδεύεστε με υψηλή τάση εάν δεν είστε σε θέση να είστε ασφαλείς. Μπορείτε ακόμα να κάνετε αρκετά με 12v και χαμηλότερα εξαρτήματα.

Βήμα 10: Τοποθετήστε αισθητήρες στην προστατευτική κατοικία

Η φύση και η υγρασία δεν είναι πολύ φιλικά προς τα ηλεκτρονικά. Έχετε προστατεύσει το Pi με το εξωτερικό κουτί διακλάδωσης, αλλά τώρα πρέπει να προστατεύσετε τυχόν εξωτερικά εξαρτήματα. Μπορείτε να φτιάξετε ένα αξιοπρεπές περίβλημα για την προστασία των εξωτερικών εξαρτημάτων χρησιμοποιώντας κάποιο σωλήνα PVC ή άλλα κομμάτια απορριμμάτων. Έφτιαξα ένα απλό καπάκι για τον αισθητήρα DHT11 για να τον προστατεύσω από τη βροχή και τα σφάλματα, αλλά του επιτρέπω να αναπνέει για ακριβείς εξωτερικές ενδείξεις. Χρησιμοποιήστε μόσχο σιλικόνης για να σφραγίσετε γύρω από τα καλώδια στο επόμενο βήμα.

Δεν είναι η καλύτερη λύση, αλλά λειτουργεί για έναν φθηνό αισθητήρα 4 $. (Έφτιαξα επίσης για αισθητήρες εδάφους που δοκίμαζα επίσης.) Οι αισθητήρες πλωτήρα θα εγκατασταθούν στη δεξαμενή νερού και δεν απαιτούν επιπλέον περίβλημα.

Θα διαπιστώσετε επίσης ότι οι αισθητήρες συνήθως έρχονται μόνο με κάποιο φθηνό λεπτό σύρμα μετρητή. Αυτό δεν θα διαρκέσει πολύ για κάποιους γενικούς χειρισμούς ή εξωτερικά κλίματα. Στο επόμενο βήμα το αντιμετωπίζουμε αυτό.

Βήμα 11: Συνδέστε αισθητήρες με εξωτερικό καλώδιο και βύσματα

Η λήψη κάποιου καλωδίου εξωτερικής εκτίμησης είναι απαραίτητη εάν θέλετε να έχετε εξωτερικούς αισθητήρες συνδεδεμένους στο κουτί. Το καλώδιο εξωτερικού χώρου διαθέτει θωράκιση για την προστασία των εσωτερικών καλωδίων. Πήρα κάποιο καλώδιο 4 καλωδίων και βύσματα. Δεν χρειάζεστε τα βύσματα και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε περισσότερους σφιγκτήρες καλωδίων, αλλά ήθελα να μπορώ να αλλάζω γρήγορα αισθητήρες.

Κόψτε λίγο καλώδιο κατά μήκος για τον αισθητήρα θερμοκρασίας και τους αισθητήρες πλωτήρα. Θα του έδινα μερικά επιπλέον πόδια καθώς είναι πάντα ωραίο να έχετε επιπλέον για να κόψετε αν χρειαστεί. Προτείνω να κολλήσετε τα καλώδια για τις καλύτερες συνδέσεις και στη συνέχεια να τυλίξετε με ηλεκτρική ταινία. Προτείνω να χρησιμοποιείτε το ίδιο χρώμα για ισχύ και γείωση με κάθε σύρμα για να θυμάστε τα πράγματα εύκολα. Βιδώστε το καλώδιο στο περίβλημα με σφραγιστικό σιλικόνης για το υπόλοιπο κάτω μέρος του περιβλήματος, έτσι ώστε μόνο το εξαερισμένο καπάκι να είναι το σημείο εισόδου.

Το άλλο άκρο του καλωδίου μπορείτε να το περάσετε στο κουτί μέσω των σφιγκτήρων καλωδίων και να συνδεθείτε στο Pi στις ίδιες ακίδες όπως πριν. Εάν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε βύσματα, εγκαταστήστε τις άκρες του βύσματος στο καλώδιο. Τρυπήστε και εγκαταστήστε τα άλλα άκρα στο κουτί διακλάδωσης και, στη συνέχεια, συνδέστε τα εσωτερικά.

Βήμα 12: Εγκαταστήστε αισθητήρες πλωτήρα σε δεξαμενή

Με τους άλλους αισθητήρες προστατευμένους και έτοιμους να ξεκινήσει ο χρόνος του για να εγκαταστήσετε τους αισθητήρες πλωτήρα στη δεξαμενή νερού. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούμε μόνο δύο θα πρέπει να εγκαταστήσετε το 1 σε κρίσιμο χαμηλό επίπεδο ώστε να μην λειτουργεί η αντλία και ένα που θα πρέπει να σημαδεύει τη δεξαμενή είναι γεμάτο. Βρείτε το σωστό μέγεθος τρυπανιού και κάντε μια τρύπα στη δεξαμενή στα σωστά επίπεδα. Βιδώστε τους αισθητήρες πλωτήρα στη δεξαμενή με την παρεχόμενη ροδέλα και παξιμάδι. Κοιτάξτε μέσα στη δεξαμενή και βεβαιωθείτε ότι οι αισθητήρες πλωτήρα είναι προσανατολισμένοι έτσι ώστε να βρίσκονται σε απενεργοποιημένη θέση και να ανασηκώνονται όταν ανεβαίνει το νερό τους κάνουν να κλείνουν το κύκλωμα.

Λόγω των αντιστάσεων έλξης, αυτό σημαίνει ότι όταν η στάθμη του νερού πληρούται ο αισθητήρας πλωτήρα σε αυτό το επίπεδο με την ένδειξη 1. Διαφορετικά ο αισθητήρας πλωτήρα θα επιστρέψει 0 αν το νερό δεν σηκώνει προς το παρόν τον αισθητήρα κλείνοντας το κύκλωμα.

Βήμα 13: Αναπτύξτε τη μονάδα έξω

Η μονάδα MudPi είναι έτοιμη για το πεδίο και μπορούμε να την τοποθετήσουμε έξω στην τελική της θέση. Το εξωτερικό κουτί διακλάδωσης έρχεται συνήθως με ένα κάλυμμα για να βιδωθεί για να στεγανοποιήσει το νερό. Θα πρέπει επίσης να βρείτε μερικές οπές στερέωσης στο πίσω μέρος για να τις χρησιμοποιήσετε για την τοποθέτηση της μονάδας. Εγκατέστησα το κουτί μου ακριβώς δίπλα στο υπόστεγο νερού, καθώς οι αισθητήρες πλωτήρα είχαν μόνο περιορισμένο καλώδιο.

Μπορείτε να συνδέσετε το αρσενικό καλώδιο επέκτασης σε μια πρίζα και να γυρίσετε το διακόπτη για να μεταφέρετε το MudPi σε απευθείας σύνδεση. Βεβαιωθείτε ότι όλα λειτουργούν προτού τα αφήσετε για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ελέγξτε ότι οι αισθητήρες λαμβάνουν μετρήσεις εξετάζοντας το redis για αποθηκευμένες τιμές ή ελέγχοντας τα αρχεία καταγραφής MudPi. Εάν όλα φαίνονται καλά, τότε ήρθε η ώρα να αφήσετε το MudPi να λειτουργήσει ενώ χαλαρώνετε.

Βήμα 14: Παρακολούθηση MudPi

Τώρα που λειτουργεί το MudPi, ίσως αναρωτηθείτε για τους τρόπους παρακολούθησης του συστήματός σας. Ο ευκολότερος και πιο άμεσος τρόπος είναι να παρακολουθείτε το αρχείο καταγραφής MudPi:

ουρά -f /home/mudpi/logs/output.log

Μια άλλη επιλογή είναι μέσω μιας διεπαφής όπως μια τοπική ιστοσελίδα. Δεν έχω προλάβει ακόμη να κυκλοφορήσω ένα δημόσιο περιβάλλον χρήστη MudPi, αλλά μπορείτε εύκολα να πάρετε τους αισθητήρες και την κατάσταση των στοιχείων σας από το redis με PHP. Μάθετε πώς το MudPi αποθηκεύει τα δεδομένα σας στο redis περισσότερο στα έγγραφα.

Οι τελευταίες ενδείξεις αισθητήρων θα αποθηκευτούν στο redis κάτω από την επιλογή κλειδιού που έχετε ορίσει στη διαμόρφωση. Χρησιμοποιώντας αυτό μπορείτε να δημιουργήσετε μια απλή εφαρμογή PHP για να πιάσετε τις ενδείξεις κατά τη φόρτωση της σελίδας και να τις εμφανίσετε. Στη συνέχεια, απλώς ανανεώστε τη σελίδα για νέα δεδομένα.

Είναι επίσης δυνατό να ακούσετε εκδηλώσεις MudPi στο redis και αυτή είναι μια καλύτερη επιλογή για να λαμβάνετε ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο από το σύστημα. Μπορείτε να διαβάσετε τα γεγονότα απευθείας μέσω του redis-cli

redis-cli psubscribe '*'

Βήμα 15: Αντικατάσταση πινάκων πρωτοτύπων με προσαρμοσμένα PCB (προαιρετικά)

Έχω πάει λίγο πιο μακριά και έχω φτιάξει μερικές προσαρμοσμένες πλακέτες κυκλώματος επίσης για το MudPi. Με βοηθούν να επιταχύνω τη διαδικασία κατασκευής με την κατασκευή πολλαπλών μονάδων MudPi και είναι πολύ πιο αξιόπιστα. Ξεκίνησα να αντικαθιστώ τους παλιούς μου πίνακες πρωτοτύπων με πιο αξιόπιστα PCB σε όλες τις υπάρχουσες μονάδες που έχω. Στο μέλλον θέλω να διαθέσω αυτούς τους πίνακες προς πώληση σε μικρές ποσότητες για να υποστηρίξω την εργασία μου ανοιχτού κώδικα. Το MudPi δεν απαιτεί τυχόν προσαρμοσμένες πλακέτες κυκλώματος για να λειτουργήσει, απλώς βοηθά στη μείωση του φόρτου εργασίας του υλικού με ενσωματωμένα εξαρτήματα που έχουν ήδη εγκατασταθεί, όπως αντιστάσεις έλξης και αισθητήρες θερμοκρασίας/υγρασίας.

Βήμα 16: Χαλαρώστε και παρακολουθήστε τα φυτά σας να μεγαλώνουν

Τώρα έχετε το δικό σας αυτοματοποιημένο σύστημα κήπου που μπορείτε να επεκτείνετε και να κλιμακώσετε όπως επιθυμείτε. Δημιουργήστε περισσότερες μονάδες ή επεκτείνετε αυτήν που έχετε ήδη δημιουργήσει. Υπάρχουν πολλά περισσότερα που μπορείτε να κάνετε με το MudPi και πολλές πληροφορίες στον ιστότοπο του έργου στη διεύθυνση https://mudpi.app. Ο στόχος μου ήταν να μετατρέψω το MudPi στον πόρο που έψαχνα όταν ξεκίνησα το έργο στον κήπο. Ελπίζω να βρείτε μεγάλη χρήση στο MudPi και να μοιραστείτε τη λέξη αν σας αρέσει η δουλειά που κάνω. Προσωπικά χρησιμοποιώ το MudPi τόσο έξω όσο και μέσα στο σπίτι για να διαχειρίζομαι τα φυτά μου και ήμουν πολύ ευχαριστημένος με τα αποτελέσματα μέχρι τώρα.

Το MudPi εξακολουθεί να ενημερώνεται με περισσότερες δυνατότητες και εξελίξεις. Μπορείτε να επισκεφθείτε τον ιστότοπο για λεπτομέρειες σχετικά με αυτό που δούλευα και να δείτε μερικούς από τους παρακάτω συνδέσμους για να σας καθοδηγήσουν σε περισσότερους πόρους. Συμμετείχα επίσης στο MudPi στο διαγωνισμό Raspberry Pi 2020. Αν σας αρέσει το MudPi και θέλετε να με βοηθήσετε, δώστε μου μια ψήφο παρακάτω.

Χρήσιμοι πόροι για να προχωρήσετε περαιτέρω

Τεκμηρίωση MudPi

Πηγαίος κώδικας MudPi

Οδηγοί MudPi

Share You MudPi Build

Υποστηρίξτε την εργασία μου στο MudPi

Υποστήριξη MudPi

Καλή ανάπτυξη σε όλους!

- Έρικ

Κατασκευασμένο με ♥ από το Ουισκόνσιν

Πρώτο βραβείο στο Raspberry Pi Contest 2020