Raspberry Pi Powered IOT Garden: 18 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu layihənin əsas məqsədlərindən biri Əşyalar İnterneti (IoT) gücündən istifadə edərək bir bağın rifahını qorumaq idi. Mövcud alətlərin və proqramların çox yönlü olması ilə əkinçimiz bitkilərin real vaxt vəziyyətini izləyən sensorlar ilə birləşdirilmişdir. Məlumat əldə edə biləcəyimiz və lazım gələrsə lazım olan tədbirləri görəcəyimiz bir smartfon tətbiqetməsini qurduq.

Əkinçimizin dizaynı ölçeklenebilir, ucuz və qurulması asandır, bu da öz terasına və ya həyətinə yaşıllıq əlavə etmək üçün mükəmməl bir seçimdir. Ağıllı bağ su istehlakında daha səmərəli olduğunu sübut etdi və baxım və monitorinqi asanlaşdırdı.

Bir düyməni basmaqla izlənilə bilən bir bağ yaradaraq öz şəxsi verilənlər bazanızı və tətbiqinizi necə edəcəyinizi öyrənmək üçün davam edin!

Addım 1: IOT Sisteminə Baxış

Iot sistemi aşağıdakı proseslərlə işləyir. Raspberry Pi, parlaqlıq, rütubət və torpağın nəmliyi kimi faydalı məlumatları müxtəlif sensorlardan bulud məlumat bazasına ötürmək üçün istifadə olunur. Məlumat buludda olduqdan sonra, qurduğumuz bir smartfon tətbiqindən istifadə edərək hər yerdən əldə edilə bilər. Bu proses də geri çevrilə bilər, istifadəçi su nasosunun vəziyyəti kimi lazımi əmrləri yerinə yetirəcək bağçaya geri göndərə bilər.

Bağçamızın əsas xüsusiyyətlərindən bəziləri bunlardır:

Bağdakı müxtəlif sensorlar haqqında real vaxt rəyi

Bağçanın sağlamlıq vəziyyəti haqqında məlumat bazası

Qlobal monitorinq və əməliyyat imkanları

Damcı suvarma sistemi

Tətbiq tərəfindən idarə olunan su sistemi

Avtomatik suvarma cədvəlləri

Öz pulsuz bulud verilənlər bazamızı yaratmaq üçün Google -un Firebase -dən IOT sistemimizin vasitəçisi olaraq istifadə etmək qərarına gəldik. Daha sonra Firebase verilənlər bazası və Raspberry Pi ilə uyğun bir smartfon tətbiqi yaratmaq üçün MIT -in App Inventor -dan istifadə etdik. Pulsuz bir Python kitabxanasının köməyi ilə verilənlər bazası ilə də əlaqə qura bilər.

Addım 2: Lazım olan materiallar:

Iiot əkici hazırlamaq üçün lazım olan materialları yerli və ya onlayn mağazalarda asanlıqla tapmaq olar. Aşağıdakı siyahı lazım olan bütün hissələrin təsviridir.

DONANIM:

1 "Çam Ağacı Taxta - ölçülər; 300cm x 10cm (ağac açıq olacağından, işlənmiş ağacdan istifadə etməyi məsləhət görürük)

1/4 "Kontrplak - ölçülər; 120 sm -dən 80 sm -ə qədər

Branda vərəqi - ölçülər; 180 sm x 275 sm

PVC Boru - ölçülər; uzunluğu 30 sm, diametri 2 sm

Cərrahi Boru - ölçülər; 250 sm

Dirsək eklemi x 2

Taxta Vida x 30

ELEKTRONİK:

Rasberry Pi3 Model B

Grove Pi + Sensor Qalxanı

12V solenoid klapan

Rütubət və Temperatur Sensoru (dht11)

Nəm Sensoru

Parlaqlıq Sensoru

Relay Modulu

12V enerji təchizatı

Bu layihənin ümumi dəyəri təxminən 50 ABŞ dollarıdır

Addım 3: 3d çaplı hissələr

Bu layihə üçün uyğunlaşdırılması lazım olan müxtəlif komponentlər 3d çap vasitəsi ilə hazırlanmışdır. Aşağıdakı siyahı hissələrin tam siyahısını və çap xüsusiyyətlərini ehtiva edir. Bütün STL faylları yuxarıda əlavə edilmiş bir qovluqda təqdim olunur və lazım gələrsə lazımi dəyişiklikləri etməyə imkan verir.

Boru birləşməsi x 1, 30% doldurma

Burun Adaptörü x 3, 30% doldurma

Boru Fişi x 3, 10% doldurma

Çəngəl x 2, 30% doldurma

Sensor Dağı x 1, 20% doldurma

Valf Adaptörü x 1, 20% doldurma

Kablo qapağı x 1, 20% doldurma

Parçaları çap etmək üçün Creality Ender 3 -dən istifadə etdik, 12 hissəyə təxminən 8 saat çəkdi.

Addım 4: Planlar

Biri, əkinçimizi düzəltmək üçün seçdiyimiz ölçülərlə məhdudlaşmır, ancaq yuxarıda layihəni hazırlamaq üçün lazım olan bütün detallar əlavə edilmişdir. Aşağıdakı addımlarda odun kəsmək üçün bu şəkillərə müraciət edə bilərsiniz.

Addım 5: Tərəflərin qurulması

Bitkiləri saxlamaq üçün ağacdan bir əkin quruluşu qurmağa qərar verdik. Qutumuzun daxili ölçüləri 70sm 50sm, hündürlüyü 10sm. Kenarları tikmək üçün şam ağacından taxtalardan istifadə etdik.

Dairəvi bir mişar istifadə edərək dörd hissəni uzunluğuna kəsdik (ölçüləri yuxarıda əlavə edirik). İşarələnmiş yerlərdə pilot deliklər qazdıq və delikləri göyərtəyə qoyduq ki, vida başları eyni şəkildə otursun. Bitirdikdən sonra, çərçivəni təmin edən tərəflərin kvadrat olduğuna əmin olaraq 8 taxta vintlə sürdük.

Addım 6: Alt Panelin quraşdırılması

Alt paneli düzəltmək üçün 5 mm kontrplakdan düzbucaqlı bir parça kəsdik, sonra yan çərçivəyə vidaladıq. Vintlərin alt ilə eyni hizada olması üçün deliklərin havşalı olduğundan əmin olun. Lazım olan ölçüləri yuxarıda tapa bilərsiniz.

Addım 7: Boru üçün deliklər

Əkinçimiz üç sıra bitki yerləşdirmək üçün hazırlanmışdır. Buna görə damcı suvarma sistemi üçün bir tərəfdən su girişi üçün boruları tutmaq lazımdır.

Bağlayıcıların diametrlərini ölçərək başlayın və onları çərçivənin qısa tərəfinə bərabər şəkildə çəkin. Forstner bitimiz olmadığından 10 mm -lik bir delik açdıq və sonra bir yapbozla genişləndirdik. Kobud kənarları hamarlaşdırmaq üçün bağlayıcılar uyğun olana qədər Dremel istifadə edə bilərsiniz.

Addım 8: Su Borularının Bağlanması

Derzləri birləşdirmək üçün 12 sm uzunluğunda iki PVC boru kəsmək kifayətdir. Hər şeyin rahat bir şəkildə uyğun olub olmadığını yoxlamaq üçün quru qurğu.

Ardından, mərkəzi çuxurdakı 3d çaplı birləşməni və qarşı tərəfdəki iki PVC dirsək bağlayıcısını yuyulana qədər itələyin. Paneli yenidən çərçivəyə bağlayın və bağlayıcıları içəridən 3d çap adapterləri ilə bağlayın. Bütün bağlantılar sürtünməyə uyğundur və su keçirməməlidir, əks halda oynaqları isti yapışqan və ya teflon lentlə bağlaya bilərsiniz.

Addım 9: Solenoid klapan

Damcı suvarma sisteminə su axını idarə etmək üçün solenoid klapan istifadə etdik. Vana, avtomatik olaraq idarə oluna bilən bir elektrik siqnalı göndərildikdə açılan bir qapı rolunu oynayır. Daxil etmək üçün bir ucunu su mənbəyinə, digər ucunu isə vasitəçi adapterdən istifadə edərək əkicinin su giriş borusuna bağladıq. Valfın su girişi üçün "giriş" və su çıxışı (əkin) üçün "Çıxış" kimi etiketlənmiş düzgün istiqamətdə birləşdirilməsi vacibdir.

Addım 10: Elektronikanı naqilləşdirin

Aşağıda grovepi+ qalxanındakı müvafiq portları olan müxtəlif modul və sensorlar olan bir cədvəl var.

• Temperatur və Rütubət Sensoru ==> D4 portu
• Relay Modulu ==> D3 portu
• Nəm Sensoru ==> A1 portu
• İşıq Sensoru ==> A0 portu

İstinad olaraq yuxarıda əlavə edilmiş naqillərdən istifadə edin.

Addım 11: Sensor Bölməsi

Qalan kontrplak ilə bütün elektronikanı tutan bir bölmə qutusu qurduq. Ağacı elektronikanın sxeminə görə kəsdik və parçaları bir -birinə yapışdırdıq. Yapışqan quruduqdan sonra, güc mənbəyini və Raspberry Pi -ni bölmə qutusuna qoyduq və sensorların tellərini bir yuvadan qidalandırdıq. Yivləri örtmək üçün boşluqları bağlamaq üçün çap olunmuş qapaqlara basdıq.

Sensor Montajında, sensorları quraşdıra biləcəyiniz dirəkləri bağlamaq üçün deliklər var. Üstündəki parlaqlıq və rütubət sensoru və tənzimlənən yuvaya nəm sensoru bağlayın. Bölmə qutusunu asanlıqla çıxarıla bilən etmək üçün, 3D çaplı çəngəlləri və qutunun əsas quruluşa yapışmasını təmin edən sensoru bağladıq. Bu yolla, elektron və iot sistem vahidi istənilən əkinçiyə asanlıqla inteqrasiya edilə bilər.

Addım 12: Verilənlər bazasının yaradılması

İlk addım sistem üçün bir verilənlər bazası yaratmaqdır. Aşağıdakı linki vurun (Google firebase), sizi Firebase veb saytına aparacaq (Google hesabınızla daxil olmalısınız). Sizi firebase konsoluna aparacaq "Başlayın" düyməsini basın. Sonra "Layihə əlavə et" düyməsini basaraq yeni bir layihə yaradın, tələbləri (ad, detallar və s.) Doldurun və "Layihə Yarat" düyməsini tıklayaraq tamamlayın.

Yalnız Firebase verilənlər bazası vasitələrinə ehtiyacımız var, buna görə sol tərəfdəki menyudan "verilənlər bazası" nı seçin. Sonra "Veritabanı Yarat" düyməsini basın, "test rejimi" seçimini seçin və "aktiv et" düyməsini basın. Sonra yuxarıdakı açılan menyunu tıklayaraq verilənlər bazasını "bulud yanğınsöndürmə mağazası" yerinə "real vaxt bazası" olaraq təyin edin. "Qaydalar" sekmesini seçin və iki "yalan" ı "doğru" olaraq dəyişdirin, nəhayət "məlumatlar" sekmesini vurun və verilənlər bazası URL'sini kopyalayın, bu daha sonra tələb olunacaq.

Etməyiniz lazım olan son şey, layihənin ümumi görünüşünün yanındakı dişli simgesini, sonra "layihə parametrləri" ni, sonra "xidmət hesabları" sekmesini seçin, nəhayət "Verilənlər bazası sirləri" ni vurun və təhlükəsizlik kodunu qeyd edin. verilənlər bazanızdan. Bu addım tamamlandıqda, smartfonunuzdan və Raspberry Pi -dən əldə edilə bilən bulud verilənlər bazanızı uğurla yaratdınız. (Şübhə olduqda yuxarıdakı şəkilləri istifadə edin və ya şərh bölməsinə bir sual və ya şərh buraxın)

Addım 13: Tətbiqin qurulması

IoT sisteminin növbəti hissəsi smartfon tətbiqidir. MİT App Inventor -dan istifadə edərək, özəlləşdirilmiş tətbiqimizi hazırlamaq qərarına gəldik. Yaratdığımız tətbiqdən istifadə etmək üçün əvvəlcə sizi veb səhifələrinə aparacaq aşağıdakı linki (MIT App Inventor) açın. Sonra ekranın yuxarısında "tətbiqlər yaradın" düyməsini basın və Google hesabınızla daxil olun.

Aşağıdakı linkdə olan.aia faylını yükləyin. "Layihələr" sekmesini açın və "Kompüterimdən layihə idxal et (.aia)" düyməsini basın, sonra yüklədiyiniz faylı seçin və "tamam" düyməsini basın. Komponentlər pəncərəsində, "FirebaseDB1" görünənə qədər hamısını aşağıya fırladın, üzərinə vurun və "FirebaseToken", "FirebaseURL" ni əvvəlki addımda qeyd etdiyiniz dəyərlərə dəyişdirin.

Bu addımlar tamamlandıqdan sonra proqramı yükləməyə və quraşdırmağa hazırsınız. "Qur" sekmesini tıklayaraq və "Tətbiq (.apk üçün QR kodu göstərin)" düyməsini, sonra smartfonunuzla QR kodunu tarayaraq və ya "Tətbiqi (.apkı kompüterimə saxla) tıklayaraq proqramı birbaşa telefonunuza yükləyə bilərsiniz.) "apk faylını kompüterinizə yükləyəcəksiniz, sonra yükləmək üçün ağıllı telefonunuza köçürməlisiniz.

Addım 14: Raspberry Pi proqramlaşdırılması

Raspberry Pi ən son Raspbian (Raspbian) versiyası ilə işıqlandırılmalıdır. Bizim kimi GrovePi+ qalxanından istifadə etməyi planlaşdırırsansa, Raspberry Pi -ni "Robotlar üçün Raspbian" ın ən son versiyası ilə yandır (Robotlar üçün Raspbian). Raspberry Pi -ni yandırdıqdan sonra əlavə bir python kitabxana qurmalısınız. Terminalı açın və aşağıdakı əmrləri yapışdırın:

1. sudo pip quraşdırma istəkləri == 1.1.0
2. sudo pip python-firebase quraşdırın

Bunu etdikdən sonra, aşağıda göstərilən faylı yükləyin və Raspberry Pi -də bir qovluğa qeyd edin. Dosyanı açın və 32 -ci sətrə qədər aşağı diyirləyin. Bu sətirdə "URL -ni bura yapışdır" yazan hissəni əvvəllər qeyd etdiyiniz verilənlər bazanızın URL -ləri ilə əvəz edin, URL -lərin arasına yapışdırdığınızdan əmin olun. Bununla bitirdiniz, terminalı açın və "python" əmrini istifadə edərək python skriptini işə salın.

Addım 15: Tətbiqdən istifadə

Tətbiqimizin interfeysi olduqca aydındır. İlk dörd qutu, reallıqda parlaqlıq, temperatur, rütubət və torpaqların nəmlik nisbətlərini faizlərlə göstərir. Bu dəyərlər, Raspberry Pi -yə bulud verilənlər bazasını yeniləməyi tapşıran "dəyərləri əldə et" düyməsini, sonra verilənlər bazası yeniləndikdən sonra ekranı yeniləyən "yeniləmə" düyməsini basaraq yenilənə bilər.

Ekranın aşağı hissəsi damcı suvarma sistemi üçündür. "Aç" düyməsi su nasosunu açar, "söndürmə" düyməsini söndürər. "Avtomatik" düyməsi gündəlik ehtiyac duyulan suyu dəqiq hesablamaq üçün müxtəlif sensor dəyərlərindən istifadə edir və bitkiləri gündə iki dəfə səhər 8 və 16 -da sulayır.

Addım 16: Branda astar

Zamanla torpağın nəmliyi odunu çürütə biləcəyi üçün, bir ölçüdə bir branda taxtası kəsib əkicinin daxili səthinə düzdük. Yanlardan çəkdiyinizə əmin olun və nəhayət bir az yapışqan ilə tutun. Bitirdikdən sonra yerli bir fermadan aldığımız torpağı doldurduq. Torpağı üstə qədər bərabər şəkildə yaydırın və sonra damcı suvarma borusunun üç cərgəsini yerləşdirin.

Su kəmərlərinin yanındakı küncdə elektron qutu uyğun gəlir və nəm sensorunu torpağa yerləşdirir. Solenoid klapan elektronikaya yaxın olduğu və asanlıqla bağlana biləcəyi üçün bu, kabel işini asanlaşdırır.

Addım 17: Damla Suvarma Sistemi

Əkinin uzunluğu boyunca (təxminən 70 sm) uzanan cərrahi borunun üç hissəsini kəsin, bu bitkilər üçün əsas damlama xətti rolunu oynayacaq. Buna görə bitkilər arasında lazımi məsafəni planlaşdırın və 1 mm -lik bir çuxur və aralıqlarla qazın. Suyun asanlıqla damladığını yoxlayın və lazım olduqda çuxurları genişləndirin. Suyun yalnız damcı deliklərindən çıxmasına məhdudiyyət qoyulduğundan əmin olmaq üçün uclarını bağlamaq üçün üç fişdən istifadə edin.

Boruları bir az torpağa qoyun və bitkilərinizi sulamağa hazırsınız!

Addım 18: Nəticələrin əkilməsi

Yuxarıdakı şəkillər iot bağçasının bir ay işlədiyi nəticələrdir. Bitkilər sağlamdır və nanə və keşniş kimi otlar yetişdirməyi bacardıq.

Təcrübə edərək, avtomatik rejimin gündə təxminən 12% suya qənaət etdiyini gördük. Bitkilər damcı suvarma üsulu ilə sulandıqca kökləri düz böyüyərək əkinçidə daha çox bitki yetişdirmək üçün daha çox yer verir. Müşahidə etdiyimiz yeganə çatışmazlıq daha böyük bitkilərin daha çox torpaq dərinliyinə ehtiyacı olması idi. Dedi ki, modul quruluş sayəsində ehtiyaclarına daha dərin bir baza əlavə edə bilərsiniz.

Nəticə olaraq, bu sistem nəinki bağınızı daha səmərəli edir, həm də bitkilərinizin rifahını təmin edir, çünki real vaxt məlumat rəyi doğru miqdarda su və günəş işığı vermək üçün güclü bir üsul təqdim edir. Ümid edirik ki, təlimat faydalı oldu və öz iot bağınızı yetişdirməyinizə kömək edəcək.

Xoşbəxtlik!

IoT Challenge -da birinci mükafat