IoT APIS V2 - IoT ilə işləyən Avtomatik Bitki Suvarma Sistemi: 17 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Bu layihə mənim əvvəlki təlimatçılığımdır: APIS - Avtomatik Bitki Suvarma Sistemi

Təxminən bir ildir APIS -dən istifadə edirəm və əvvəlki dizaynı yaxşılaşdırmaq istəyirdim:

1. Bitki uzaqdan izləmək imkanı. Bu şəkildə bu layihə IoT-ə çevrildi.
2. Torpağın rütubət probunu dəyişdirmək asandır. Rütubət probunun üç fərqli dizaynından keçmişəm və hansı materialdan istifadə etməyimdən asılı olmayaraq gec -tez aşınmışdır. Beləliklə, yeni dizaynın mümkün qədər uzun müddət davam etməsi və tez və asanlıqla dəyişdirilməsi lazım idi.
3. Kovada suyun səviyyəsi. Kovada hələ də nə qədər su olduğunu söyləmək və vedrə boş olanda suvarmağı dayandırmaq istəyirdim.
4. Daha yaxşı görünüşlər. Boz bir layihə qutusu yaxşı bir başlanğıc idi, amma bir az daha yaxşı görünən bir şey yaratmaq istədim. Bu məqsədə nail ola bilsəydim, sən hakim olacaqsan …
5. Muxtariyyət. Yeni sistemin gücü və/və ya internetin mövcudluğu baxımından muxtar olmasını istəyirdim.

Yaranan layihə sələfindən daha az konfiqurasiya olunmur və əlavə faydalı xüsusiyyətlərə malikdir.

Yeni əldə etdiyim 3D printerdən də istifadə etmək istədim, buna görə də bəzi hissələri çap olunmalı olacaq.

Addım 1: Avadanlıq

IoT APIS v2 qurmaq üçün aşağıdakı komponentlərə ehtiyacınız olacaq:

1. NodeMcu Lua ESP8266 ESP -12E WIFI İnkişaf Şurası - banggood.com saytında
2. SODIAL (R) 3 Pinli Ultrasonik Sensor Məsafə Ölçmə Modulu, İkiqat Dönüştürücü, Gəmidə Üç pinli-amazon.com saytında
3. DC 3V -6V 5V Kiçik Dalgıç Su Pompası Akvarium Balıq Tankı Pompası - ebay.com saytında
4. Üç rəngli LED - amazon.com saytında
5. Vero board - amazon.com saytında
6. PN2222 tranzistor - amazon.com saytında
7. Plastik vintlər, boltlar və qoz -fındıq
8. Lehimləmə avadanlığı və təchizatı
9. Tellər, rezistorlar, başlıqlar və digər müxtəlif elektron komponentlər
10. Boş Tropicana OJ 2.78 QT bankası
11. 2 ədəd sinklənmiş dırnaq

Addım 2: Ümumi Dizayn

Ümumi dizayn aşağıdakı komponentlərdən ibarətdir: 1. Torpağın rütubət probu və bitki suvarma anbarı (birləşdirilmiş - 3d çaplı) 2. Borular və naqillər 3. Tepsidəki su sızıntısı sensoru (3d çaplı) 4. OJ kavanozunun üstünə quraşdırılmış idarəetmə modulu (3d çap qutusuna yerləşdirilib və əlavə olunur) 5. Sualtı su nasosu 6. NodeMCU eskiz 7. IoT konfiqurasiyası 8. Enerji təchizatı: elektrik prizi vasitəsilə USB -VƏYA- günəş paneli (muxtar rejim) Hər bir komponenti ayrıca müzakirə edək

Addım 3: Suya batan su nasosu

Sualtı su nasosu OJ kavanozunun qolunun altında yerləşir (su səviyyəsinin ölçülməsinə müdaxilə etməmək üçün). Pompa, suyun girişinə sərbəst su axını təmin etmək üçün kavanozun dibindən təxminən 2-3 mm yuxarıda "fırlanan" şəkildə yerləşdirilir.

Nasos normal işləməsi üçün tamamilə suya batırılmalı olduğundan, bankadakı minimum su səviyyəsi təxminən 3 sm (təxminən 1 düym) ətrafında olmalıdır.

Addım 4: OJ Kavanozunun üstünə quraşdırılmış İdarəetmə Modulu

Su qabı olmaq üçün standart böyük Tropicana OJ kavanozunu seçdim. Bunlar geniş yayılmışdır və standartdır.

Orijinal kran çıxarıldıqdan sonra idarəetmə modulu bankanın üstünə qoyulur.

İdarəetmə modulunun yerləşdiyi platforma 3d çapdır. STL faylı bu təlimatın faylları və eskiz bölmələrində verilir.

Su səviyyəsinin ölçülməsi üçün yer boşaltmaq üçün nasos, borular və naqillər Tropicana bankasının sapından keçir.

Su səviyyəsi idarəetmə modulu platforması ilə birləşdirilmiş ultrasəs məsafə sensoru ilə ölçülür. Su səviyyəsi, boş bir kavanozun və su ilə doldurulmuş bankanın müəyyən bir səviyyəyə qədər olan məsafəsinin ölçülməsi ilə fərqlənir.

İdarəetmə modulu və ABŞ sensoru 3d çaplı "günbəz" ilə örtülmüşdür. Günbəzin STL faylı bu təlimatın faylları və eskizlər bölməsində verilir.

Addım 5: Nəzarət Modulu - Şemalar

İdarəetmə modulu üçün sxemlər (komponentlərin siyahısı daxil olmaqla) və çörək lövhəsi dizayn sənədləri bu təlimatın faylları və eskizləri bölməsində verilmişdir.

Qeyd: NodeMCU ilə işləmək, mövcud GPIO pinləri baxımından çətin bir iş olduğunu sübut etdi. Demək olar ki, bütün GPIO -lar bir sıra funksiyalara xidmət edir ki, bu da onları ya işləmir, ya da dərin yuxu rejimində istifadə etməyi qeyri -mümkün edir (yükləmə prosesində oynadıqları xüsusi funksiyalara görə). Sonda GPIO -lərin istifadəsi ilə tələblərim arasında bir tarazlıq tapmağı bacardım, ancaq bir neçə sinir bozucu təkrarlama aldı.

Məsələn, bir çox GPIO dərin yuxu zamanı "isti" qalır. Dərin yuxu zamanı enerji istehlakını azaltmaq məqsədi ilə məğlub olanlara LED bağlamaq.

Addım 6: Tepsidə Su Sızıntısı Sensoru

Tencerenizin altındakı bir daşma çuxuru varsa, suyun alt tepsiyi aşması və yerə tökülmə riski var (rəf və ya bitkinizin yerləşdiyi hər şey).

Torpağın rütubətinin ölçülməsi sonda mövqeyindən, torpağın sıxlığından, suvarma yerindən uzaqlıqdan və s. Çox təsir etdiyini gördüm. Başqa sözlə desək, torpağın rütubəti ilə getmək yalnız alt qabdan su tökülsə və evə tökülsə evinizə zərər verə bilər.

Taşma sensoru, iki tel çubuğa bükülmüşdür, qazan və alt tepsi arasında bir boşluqdur. Su tepsiyi doldurduqda, iki tel bir -birinə bağlanır və beləliklə mikrokontrolöre suyun alt qabda olduğunu bildirir.

Sonda su buxarlanır və tellər ayrılır.

Alt tepsi 3d çapdır. STL faylı bu təlimatın faylları və eskizlər bölməsində mövcuddur.

Addım 7: Torpağın Rütubət Probu və Suvarma Qutusu

Altıbucaqlı 3d çaplı bir korpus, birləşmiş torpaq rütubəti probu və suvarma kabinəsi olaraq dizayn etdim.

Bir 3D çap faylı (STL) bu təlimatın faylları və eskizləri bölməsində mövcuddur.

Korpus iki hissədən ibarətdir və bir -birinə yapışdırılmalıdır. Boruları bağlamaq üçün korpusun yan tərəfinə dəyişdirilmiş tikanlı armatur yapışdırılır.

Sinklənmiş dırnaqları yerləşdirmək üçün torpağın rütubət probları kimi xidmət edən 4,5 mm -lik iki çuxur təmin edilmişdir. Mikro nəzarətçiyə keçid, dırnaqlara uyğun olaraq xüsusi olaraq seçilmiş metal arakəsmələr vasitəsi ilə həyata keçirilir.

3d dizayn, böyük və istifadəsi asan, lakin güclü bir 3d dizayn vasitəsi olan www.tinkercad.com vasitəsi ilə edilir.

DİQQƏT: Niyə sadəcə əvvəlcədən hazırlanmış torpaq problarından birini istifadə etmədim deyə soruşa bilərsiniz. Cavab budur: folqa həftələr ərzində həll olur. Əslində, dırnaqlar məhdud müddətdə olsa da gərginlik altındadır, yenə də aşındırılır və ildə ən azı bir dəfə dəyişdirilməlidir. Yuxarıdakı dizayn, dırnaqları saniyələr ərzində dəyişdirməyə imkan verir.

Addım 8: Boru çəkmə və naqillər çəkmə

Su, Super Yumşaq Lateks Kauçuk Yarı Şəffaf Borularla (1/4 "İç Çap və 5/16" Çap Çapı ilə) plana çatdırılır.

Pompa çıxışı daha böyük borulara və adapterə ehtiyac duyur: Kimyəvi Dayanıklı Polipropilen Dikenli Bərkitmə, 1/4 "x 1/8" Boru ID üçün Düzlüyü Azaldır.

Nəhayət, 1/8 Tüp ID üçün Kimyəvi Dayanıklı Polipropilen Dikenli Bağlama, suvarma kabinəsinə bağlayıcı kimi xidmət edir.

Addım 9: NodeMCU Sketch

NodeMCU eskizi IoT APIS v2 -nin bir neçə xüsusiyyətini həyata keçirir:

1. Mövcud WiFi şəbəkəsinə qoşulur və ya WiFi giriş nöqtəsi olaraq işləyir (konfiqurasiyadan asılı olaraq)
2. Yerli vaxt əldə etmək üçün NTP serverlərini sorğulayır
3. Bitkilərin monitorinqi, suvarma və şəbəkə parametrlərinin tənzimlənməsi üçün veb serveri tətbiq edir
4. Torpağın rütubətini, alt qabdakı su sızmalarını, kavanozdakı suyun səviyyəsini ölçür və 3 rəngli LED vasitəsilə vizual göstəriş təmin edir
5. Onlayn və güc qənaət edən iş rejimlərini həyata keçirir
6. Hər bir sulama haqqında məlumatı daxili flash yaddaşda yerli olaraq saxlayır

Addım 10: NodeMCU Sketch - WiFi

Varsayılan olaraq IoT APIS v2, "Plant_XXXXXX" adlı yerli WiFi giriş nöqtəsi yaradacaq, burada XXXXXX, NodeMCU lövhəsindəki ESP8266 çipinin seriya nömrəsidir.

Daxili veb serverinə URL vasitəsilə daxil ola bilərsiniz: https://plant.io daxili DNS serveri cihazınızı APIS status səhifəsinə bağlayacaq.

Vəziyyət səhifəsindən, suvarma parametrləri səhifəsinə və şəbəkə parametrləri səhifəsinə gedə bilərsiniz, burada IoT APIS v2 -ni WiFi şəbəkənizə qoşa və vəziyyəti buluda bildirməyə başlaya bilərsiniz.

IoT APIS onlayn və güc qənaət edən əməliyyat rejimlərini dəstəkləyir:

1. Onlayn rejimdə IoT APIS, WiFi bağlantısını hər zaman saxlayır, buna görə istədiyiniz vaxt bitki vəziyyətinizi yoxlaya bilərsiniz
2. Enerji qənaət rejimində IoT APIS, torpağın rütubətini və suyun səviyyəsini vaxtaşırı yoxlayır, cihazı aralarında "dərin yuxu" rejiminə keçirir və bununla da enerji istehlakını kəskin şəkildə azaldır. Bununla birlikdə, cihaz hər zaman onlayn olaraq mövcud deyil və parametrlər yalnız cihazın güclənməsi zamanı dəyişdirilə bilər (hal-hazırda hər 30 dəqiqədə bir saat/yarım saat real vaxt saatı ilə uyğunlaşdırılmışdır). Cihaz konfiqurasiya dəyişikliklərinə icazə vermək üçün hər 30 dəqiqədə 1 dəqiqə onlayn qalacaq və sonra dərin yuxu rejiminə keçəcək. İstifadəçi cihaza qoşulursa, "əlaqə" müddəti hər əlaqə üçün 3 dəqiqəyə qədər uzadılır.

Cihaz yerli WiFi şəbəkəsinə qoşulduqda, onun IP ünvanı IoT bulud serverinə bildirilir və mobil izləmə cihazında görünür.

Addım 11: NodeMCU Sketch - NTP

IoT APIS v2, NIST vaxt serverlərindən yerli vaxt əldə etmək üçün NTP protokolundan istifadə edir. Doğru vaxt, cihazın "gecə" rejiminə girməli olub -olmadığını müəyyən etmək üçün istifadə olunur, yəni nasosu işə salmaqdan və ya yanıb -sönən LED -dən çəkinin.

Gecə vaxtı iş günləri və həftə sonu səhərləri üçün ayrıca tənzimlənə bilər.

Addım 12: NodeMCU Sketch - Yerli Veb Server

IoT APIS v2, statistik hesabat və konfiqurasiya dəyişiklikləri üçün yerli bir veb server tətbiq edir. Ana səhifə, mövcud rütubət və suyun səviyyəsi, alt qabda daşma suyunun olması və ən son suvarma axınının statistikası haqqında məlumat verir. şəbəkə konfiqurasiya düyməsini istifadə edərək), yerli WiFi şəbəkəsinə qoşulma və Online və Enerji qənaət rejimləri arasında dəyişmə imkanı verir. (Şəbəkə konfiqurasiyasındakı dəyişikliklər cihazın sıfırlanmasına səbəb olacaq) Suvarma konfiqurasiya səhifəsi (konfiqurasiya düyməsi ilə əldə edilə bilər) suvarma parametrlərinin dəyişməsini (suvarmağa başlamaq/dayandırmaq üçün torpağın rütubəti, suvarma müddətinin müddəti və qaçışlar arasında doyma fasiləsi, qaçışların sayı) təmin edir. və s.) Webserver HTML faylları IoT APIS Arduino IDE eskizinin məlumat qovluğunda yerləşir. Buradakı "ESP8266 Sketch Data Upload" vasitəsi ilə NodeMCU flash yaddaşına bir SPIFF fayl sistemi olaraq yüklənməlidir.

Addım 13: NodeMCU Sketch - Yerli Suvarma Giriş və Daxili Fayl Sisteminə Giriş

Şəbəkə bağlantısı olmadıqda, IoT APIS v2 sistemi bütün suvarma fəaliyyətlərini yerli olaraq qeyd edir.

Gündəliyə daxil olmaq üçün cihaza qoşulun və '/redaktə' səhifəsinə gedin, sonra watering.log faylını yükləyin. Bu sənəd, girişə başladıqdan sonra bütün suvarma işlərinin tarixini ehtiva edir.

Bu cür giriş sənədinin nümunəsi (sekmədən ayrılmış formatda) bu addıma əlavə olunur.

Qeyd: IoT APIS v2 işləyərkən Yükləmə səhifəsi giriş nöqtəsi rejimində mövcud deyil (onlayn Java Script kitabxanasından asılılıq səbəbindən).

Addım 14: NodeMCU Sketch - Torpağın Nəmliyi, Alt Tepsidə Su Sızıntısı, Su səviyyəsi, 3 Rəngli LED

Torpağın rütubətinin ölçülməsi orijinal APİS ilə eyni prinsipə əsaslanır. Zəhmət olmasa ətraflı məlumat üçün təlimatlandırılana baxın.

Su qabının sızması, daxili PULLUP rezistorlarından istifadə edərək qazanın altındakı tellərə bir anda gərginlik tətbiq etməklə aşkar edilir. Nəticədə PIN vəziyyəti LOW olarsa, tepsidə su var. Yüksək PIN vəziyyəti dövrə "pozulduğunu" göstərir, buna görə də alt tepsidə su yoxdur.

Su səviyyəsi, kavanozun yuxarı hissəsindən su səthinə qədər olan məsafəni ölçmək və boş bir kavanozun dibinə olan məsafə ilə müqayisə etməklə müəyyən edilir. 3 pinli sensorun istifadəsinə diqqət yetirin! Bunlar HC-SR04 dörd pinli sensorlardan daha bahalıdır. Təəssüf ki, NodeMCU -da GPIO -lar tükəndi və dizaynı əlavə sxemlər olmadan yalnız bir NodeMCU üzərində işlətmək üçün əlimdən gələn hər teli kəsməliydim.

APIS vəziyyətini vizual olaraq göstərmək üçün 3 rəngli LED istifadə olunur:

1. Orta dərəcədə yanıb -sönən GREEN - WiFi şəbəkəsinə qoşulma
2. Sürətlə yanıb -sönən GREEN - NTP serverini sorğulayır
3. Qısa GREEN - WiFi -yə qoşuldu və NTP -dən cari vaxtı uğurla əldə etdi
4. Qısa möhkəm BEYAZ - şəbəkənin işə salınması başa çatdı
5. Ağ yanıb -sönən - giriş nöqtəsi rejimini işə salır
6. Tez yanıp sönən MAVİ - suvarma
7. Orta dərəcədə yanıb -sönən MAVİ - doyurucu
8. Qısa möhkəm AMBER və sonra qısamüddətli RED - NTP -dən vaxt ala bilmir
9. Daxili veb serverə giriş zamanı qısaca möhkəm BEYAZ

LED "gecə" rejimində işləmir. NIght rejimi yalnız cihazın ən az bir dəfə NTP serverlərindən yerli vaxt əldə edə bildiyi halda etibarlı şəkildə müəyyən edilə bilər (NTP ilə növbəti əlaqə qurulana qədər yerli Real Time Clock istifadə ediləcək).

LED funksiyasının nümunəsi YouTube -da burada mövcuddur.

Addım 15: Günəş Enerjisi, Enerji Bankı və Muxtar Əməliyyat

IoT APIS v2 -nin arxasında duran fikirlərdən biri də avtonom işləmək bacarığı idi.

Mövcud dizayn, buna nail olmaq üçün günəş enerjisi paneli və aralıq 3600 mAh güc bankından istifadə edir.

1. Günəş paneli Amazon.com saytında mövcuddur
2. Güc bankı amazon.com saytında da mövcuddur

Günəş paneli 2600 mAh batareya da qurdu, ancaq güc qənaət rejimində belə 24 saat APIS əməliyyatını davam etdirə bilmədi (düşünürəm ki, batareya eyni vaxtda şarj və boşalma ilə yaxşı məşğul deyil). İki batareyanın birləşməsi kifayət qədər güc təmin edir və gün ərzində hər iki batareyanın yenidən doldurulmasına imkan verir. Günəş paneli enerji bankını doldurur, güc bankı isə APIS cihazını gücləndirir.

Xahiş edirəm qeyd edin:

Bu komponentlər isteğe bağlıdır. Cihazı 1A cərəyan verən hər hansı bir USB adapteri ilə gücləndirə bilərsiniz.

Addım 16: IoT İnteqrasiyası - Blynk

Yeni dizaynın məqsədlərindən biri də torpağın rütubətini, suyun səviyyəsini və digər parametrləri uzaqdan izləmək imkanı idi.

İstifadə rahatlığı və cəlbedici vizual dizaynı səbəbindən Blynk (www.blynk.io) saytını IoT platforması olaraq seçdim.

Eskizim TaskScheduler kooperativ çox iş kitabxanasına əsaslandığı üçün Blynk cihaz kitabxanalarından istifadə etmək istəmədim (TaskScheduler üçün aktiv deyillər). Bunun əvəzinə Blynk HTTP RESTful API istifadə etdim (burada mövcuddur).

Tətbiqi konfiqurasiya etmək mümkün olduğu qədər intuitivdir. Zəhmət olmasa əlavə edilmiş ekran görüntülərini izləyin.

Addım 17: Eskizlər və Dosyalar

IoT APIS v2 eskizi burada github -da yerləşir: Sketch

Eskizin istifadə etdiyi bir neçə kitabxana burada yerləşir:

1. TaskScheduler - Arduino və esp8266 üçün çoxlu vəzifəli kitabxana
2. AvgFilter - Sensor məlumatlarının hamarlanması üçün Orta filtrin tam tətbiqi
3. RTCLib - Real Time Clock aparat və proqram təminatının tətbiqi (mənim tərəfimdən dəyişdirilmiş)
4. Zaman - Zaman kitabxanası üçün dəyişikliklər
5. Saat qurşağı - vaxt zonası hesablamalarını dəstəkləyən kitabxana

QEYD:

Məlumat cədvəlləri, pin sənədləri və 3D faylları əsas eskizin "faylları" alt qovluğunda yerləşir.

Daxili veb server üçün HTML faylları arduino-esp8266fs-plugin istifadə edərək NODE MCU flash yaddaşına yüklənməlidir (əsas eskiz qovluğunun "məlumat" alt qovluğundan bir fayl sistemi faylı yaradır və onu flash yaddaşa yükləyir)

2016 Bağlı Bağçılıq Müsabiqəsində ikinci yer