إناء نباتات آلي - حديقة صغيرة: 13 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

أنا طالب من الوسائط المتعددة وتكنولوجيا الاتصالات في Howest Kortrijk. في مهمتنا النهائية ، كان علينا تطوير مشروع إنترنت الأشياء من اختيارنا.

عندما نظرت حولي بحثًا عن فكرة ، قررت أن أصنع شيئًا مفيدًا لوالدتي التي تحب زراعة النباتات وبدأت العمل في إناء نباتات آلي.

تتمثل المهام الرئيسية لإناء النباتات الآلي هذا ، Little Garden ، في:

• قم بقياس

  • درجة حرارة
  • شدة الضوء
  • رطوبة
  • رطوبة التربة

احفظ القياسات في قاعدة بيانات

قم بتحسين ظروف نمو النبات إذا كانت قيمة معينة منخفضة للغاية

دع الجهاز يتم مراقبته وإدارته من خلال موقع ويب

ليس كل خطوة يجب أن تتبع العلامة. يمكن أن يكون الكثير مما يحدث هو تفضيلك الشخصي أو تحسينه. تم إنشاء هذا الإصدار بطريقة يمكن من خلالها استعادة الأجزاء بعد ذلك ، لذلك قد ترغب في التعامل مع التكرار بشكل مختلف لجعله أكثر ديمومة

الخطوة 1: المستلزمات

ليس من الصعب جدًا الحصول على معظم المستلزمات لهذا المشروع ، على الرغم من أنني في حالتي عملت مع الكثير من المواد المعاد تدويرها. كان علي أيضًا التأكد من أنني أستطيع استعادة بعض المواد بعد ذلك.

المكونات الأساسية:

• Raspberry Pi 4 موديل بي
• مصدر طاقة Raspberry Pi
• Raspberry Pi T-cobbler
• بطاقة SD صغيرة سعة 16 جيجا بايت
• مزود طاقة اللوح مع 3.3 فولت و 5 فولت
• اللوح
• 12 فولت امدادات الطاقة

مجسات:

• DHT11: مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة
• BH1750: مستشعر شدة الضوء
• مستشعر رطوبة التربة
• MCP3008

مكونات المحرك:

• مضخة مياه 220 فولت
• شريط LED 12 فولت
• وحدة التتابع فيليمان
• نصيحة 50: ترانزستور NPN
• شاشة عرض LCD-moduke 16X2
• PCF8574a

المقاومات:

• 3 × 330 أوم مقاومات
• 1 × 5 كيلو أوم المقاوم
• مقاومات 2 × 10 كيلو أوم
• 1 × 1 كيلو أوم المقاوم
• 1 × 10 كيلو المقاوم المقاوم

المواد:

• الدفيئة الجاهزة / وعاء النبات
• مربع تقاطع
• زجاجة ماء بلاستيكية
• يدور
• أسلاك توصيل + سلك عادي
• Skrews
• لحام القصدير + أنابيب الانكماش الحراري
• شريط بطة مزدوج الجوانب
• رسم

الأدوات:

• مسدس الغراء
• تدريبات
• شفرة المنشار
• لحام حديد
• قطع الصندوق
• فرشاة الرسم

الشيء الرائع في هذا المشروع هو أنه يمكن توسيعه أو تبسيطه ، عن طريق إضافة / إزالة المكونات وتعديل الكود قليلاً. على سبيل المثال ، من خلال استبدال المضخة 220 فولت بمضخة 12 فولت ، يمكنك إزالة محول الطاقة من الجهاز.

الخطوة 2: فريتزينج التخطيطي

يتم عرض اللوح والمخططات الكهربائية للجهاز أعلاه. هنا يمكنك أن ترى كيف أن جميع المكونات متصلة ببعضها البعض.

شرح عام لكيفية عمل المكونات:

• يقيس DHT11 رطوبة الهواء في المائة ودرجة الحرارة بالدرجة المئوية. يتم التعامل مع الاتصال به بواسطة I2C bu.
• يقيس BH1750 شدة الضوء بوحدة لوكس. يتم التعامل مع الاتصال بواسطة ناقل I2C
• ينشئ مستشعر رطوبة التربة إشارة رقمية يتم تحويلها بواسطة MCP3008 إلى إشارة رقمية قابلة للقراءة لـ Raspberry Pi
• تعرض وحدة LCD مقاس 16 × 2 عناوين IP من Pi ، واحدة تلو الأخرى. وهو متصل بـ PCF8574a يتلقى إشارة من Raspberry Pi والتي ستحولها إلى عدد من الإشارات لدبابيس البت في الشاشة. يتم توصيل دبابيس E و RS من شاشة LCD مباشرة بـ Pi. يحدد المقاوم الفعال سطوع الشاشة.
• يتم توصيل مضخة المياه بترحيل موجود بينها وبين مصدر / مقبس طاقة 220 فولت. يمكن لـ Raspberry Pi إرسال إشارة إلى المرحل لإغلاق الدائرة الكهربائية وتشغيل المضخة.
• يتم توصيل شريط LED بمصدر طاقة 12 فولت و TIP 50 (ترانزستور NPN) الذي يقوم بتبديل التيار الكهربائي. يتم استخدام المقاوم 1 كيلو أوم للحد من الطاقة المسحوبة من Raspberry Pi ، وإلا فسيتم قليها بشكل إضافي.

الخطوة 3: تحضير Raspberry Pi

إذا لم يكن لديك واحدة حتى الآن ، فستحتاج إلى وضع إحدى صور Raspberry Pi OS على بطاقة SD. لا أوصي باستخدام Lite ، لأن هذا تسبب لي في حدوث مشكلات في البداية. بعد ذلك ، سيتعين عليك التأكد من تحديث Pi الخاص بك باستخدام الأوامر التالية أثناء اتصال Pi بالإنترنت:

1. sudo apt-get update
2. sudo apt-get ترقية

بعد ذلك يمكنك تمكين أو تثبيت الحزم الخاصة بالمشروع للعمل ، إما من خلال raspi-config أو الأوامر.

• SPI
• I2C
• MySQL: الخطوة التالية
• SocketIO: نقطة تثبيت flask-socketio

بعد الإعداد ، يمكنك إضافة الملفات الضرورية المكتوبة بلغة html و CSS و Javascript و Python. يمكن العثور على كل شفراتي في مستودع جيثب الخاص بي.

الخطوة 4: نموذج قاعدة البيانات - MySQL

أعلاه يمكنك رؤية مخطط ERD الذي يتم استضافته من خلال MariaDB. أوصي باتباع دليل تثبيت MariaDB هذا ، ليس فقط لتثبيت MariaDB ، ولكن أيضًا للتأكد من حماية Pi الخاص بك.

بالنسبة للأشخاص الذين يرغبون في الفهم ، تعمل قاعدة البيانات على النحو التالي:

يتم تخزين القياسات ومفاتيح تبديل المشغل كصفوف داخل جدول Metingen.

• metingId = معرف صف القياس / التبديل
• deviceId = معرف الجهاز المسؤول عن هذا الصف في الجدول

• waarde = قيمة قياس المستشعر أو تبديل المشغل

  • المستشعر: قيمة القياس بالوحدات المقابلة
  • المحركات: 0 = إيقاف تشغيل و 1 = تشغيل
• commentaar = التعليقات المستخدمة لإضافة معلومات إضافية ، مثل الأخطاء
• datum = التاريخ والوقت الذي حدث فيه القياس / التبديل

يتم تخزين إعدادات الجهاز ضمن الإعدادات.

• settingId = معرف هذا الصف وقيمة الإعداد
• deviceID = معرف الجهاز / المستشعر المقابل
• waarde = قيمة الإعداد
• type = نوع التسوية ، هل هو الحد الأقصى أم الحد الأدنى؟

أخيرًا وليس آخرًا ، يحتوي جدول الأجهزة على معلومات حول المستشعرات والمشغلات.

• deviceId = معرف الجهاز في هذا الجدول
• naam = اسم الجهاز / المكون
• merk = العلامة التجارية
• prijs = سعر المكون
• beschrijving = ملخص المكون
• eenheid = وحدة القيم المقاسة
• typeDevice = يحدد ما إذا كان المكون عبارة عن مستشعر أو مشغل

الخطوة 5: الواجهة الأمامية: إعداد خادم الويب

سيطلب منك Pi تثبيت خادم الويب Apache لتشغيل خادم الويب لهذا الجهاز. يمكن القيام بذلك باستخدام الأمر التالي:

sudo apt-get install apache2.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكنك الانتقال إلى المجلد: / var / www / html. هنا سوف تحتاج إلى وضع كل كود الواجهة الأمامية. بعد ذلك ، يمكنك الوصول إلى موقع الويب من خلال التصفح إلى عنوان IP.

الخطوة 6: الخلفية

لتشغيل الواجهة الخلفية ، ستحتاج إلى تشغيل ملف app.py ، إما يدويًا أو عن طريق إنشاء خدمة له على Pi حتى يبدأ تلقائيًا.

كما قد تلاحظ ، هناك عدد غير قليل من الملفات. لقد فصلت الشفرة قدر الإمكان للحصول على نظرة عامة واضحة وتنظيم الشفرة.

شرح موجز:

app.py: الملف الرئيسي الذي تم فيه ضم قاعدة البيانات وكود الجهاز وكود الواجهة

config.py: ملف التكوين لقاعدة البيانات المستودعات

المستودعات: للوصول إلى مستودع البيانات

• المساعد

  • device_id: فئات للمساعدة في التعرف على معلومات الجهاز في قاعدة البيانات
  • شاشات الكريستال السائل: لتشغيل PCF و LCD
  • المحركات: فصول لتشغيل المحركات
  • المستشعرات: فصول لتشغيل المستشعرات

الخطوة 7: وضع شريط LED

لقد قطعت قطعة من شريط LED وألصقتها بأعلى صندوق الدفيئة. يمكن قطع الشريط الذي استخدمته في مواضع متعددة وإعادة توصيله ، بحيث يمكنك وضع شرائط متعددة وتوصيلها مرة أخرى بعد ذلك من خلال الأسلاك ، مما يسمح بإضاءة مساحة أكبر.

الخطوة 8: وضع الأنابيب

يمكن وضع الأنابيب بعدة طرق ، لكن في حالتي قمت بتثبيتها على جانب القاع ، مع إبعادها عن الأجهزة الإلكترونية الأخرى قدر الإمكان وترك الماء يتدفق ببساطة في الأوساخ.

الخطوة 9: وضع شاشة LCD

لقد قطعت بالكامل في غطاء صندوق التوصيل بشفرة منشار ، مما أدى إلى إنشاء فتحة كبيرة بما يكفي لتمرير الشاشة ، ولكنها صغيرة بما يكفي بحيث يبقى PCB خلفها. بعد ذلك ، يتم تثبيته على الغطاء باستخدام الانحرافات.

تعرض شاشة LCD عناوين IP الخاصة بـ Raspberry Pi ، مما يجعل من الممكن معرفة العنوان الذي يمكنك استخدامه لتصفح موقع الويب.

الخطوة 10: وضع المستشعرات وتوصيل شريط LED

باستخدام مخططات الفريتز ، قمت بلحام الوصلات بين الأسلاك ووضعت المقاومات داخل الأسلاك ، باستخدام أنابيب الانكماش الحراري لعزلها.

تم قطع ثقوب في جوانب غطاء الدفيئة وأسفلها لتوصيل الدوارات ، والتي من خلالها قمت بسحب الأسلاك لأجهزة الاستشعار وشريط LED.

لقد جمعت الأسلاك حسب الوظيفة. أدى التوتر من الأسلاك وأنابيب الانكماش نفسها إلى رفع المستشعرات. كان علي فقط استخدام الغراء على الأسلاك لـ DHT11 منذ أن امتد هذا إلى أبعد من ذلك.

الخطوة 11: توصيل أسلاك Pi

لقد قطعت ثقوبًا في جانب صندوق التوصيل للسماح للأسلاك بالمرور لاحقًا.

بعد ذلك ، قمت بوضع اللوح (مع T-cobbler ، PCF8574a ، MCP3008 ، مقاومة قابلة للتعديل و TIP50) ، مرحل و Raspberry Pi في الجزء السفلي من صندوق التوصيل ، والذي كان مغطى بشريط بطة مزدوج الجوانب. لم يكن مصدر الطاقة مناسبًا على اللوح ، لذلك اضطررت إلى وضعه على الجانب واستخدم أسلاك توصيل لتوصيله بلوح التجارب.

أخيرًا ، قمت بسحب أسلاك المحول والمستشعر والمشغل من خلال الفتحات التي تربط الأسلاك بلوح التجارب و Raspberry Pi ومكونات أخرى. تم قطع سلك المضخة حتى أتمكن من وضع النهايات داخل التتابع حتى يمكن استخدامها كمفتاح.

الخطوة 12: عمل وعاء للمياه

لقد صنعت وعاء ماء من زجاجة ماء بلاستيكية بسعة 1 لتر عن طريق قطع الجزء العلوي منها باستخدام قاطع صندوق ورسمه للحصول على مظهر أفضل. ثم تم وضع مضخة المياه في الداخل. بسبب قاعدة الأوعية المتصلة ، يمكن أن يتدفق الماء عبر الأنابيب بمفرده ، لكن تثبيت الأنبوب لأعلى يصلح المشكلة.

الخطوة 13: النتيجة النهائية

اللحظة التي كنت تنتظرها. يمكنك الآن وضع الأوساخ والبذور داخل صندوق الدفيئة والسماح للجهاز بتولي الأمر. يمكنك مراقبة حالة الجهاز من الموقع الإلكتروني وتعيين القيم المثلى للإضاءة وظروف التربة.

أوصي بري التربة أولاً يدويًا ، حيث يمكن أن تكون بعض الأوساخ جافة جدًا في البداية. يبدو أيضًا أن بعض المضخات تسقي ببطء شديد ، لكن عليك أن تكون حريصًا جدًا لأنها ستمتلئ بشكل أسرع مما تتوقع. يمكن أن يؤدي تشبع أكثر من 80٪ إلى جعل الأرض شديدة الرطوبة. وتأكد من أن مستشعر رطوبة التربة عميق بدرجة كافية.