وعاء نباتات ذكي أوتوماتيكي - (DIY ، مطبوع ثلاثي الأبعاد ، Arduino ، سقي ذاتي ، مشروع): 23 خطوة (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

أهلا،

في بعض الأحيان عندما نبتعد عن المنزل لبضعة أيام أو نكون مشغولين حقًا ، فإن نباتات المنزل (بشكل غير عادل) تعاني لأنها لا تسقى عند الحاجة إليها. هذا هو الحل الخاص بي.

إنه وعاء نباتات ذكي يتضمن:

• خزان مياه يحمل في ثناياه عوامل.
• جهاز استشعار لمراقبة مستوى رطوبة التربة.
• مضخة لضخ المياه للمحطة عند الحاجة.
• جهاز مراقبة مستوى الماء في خزان المياه.
• مصباح LED لإعلامك عندما يكون كل شيء على ما يرام ، أو ما إذا كان خزان المياه على وشك النفاد.

جميع الإلكترونيات والمضخات وخزانات المياه موجودة داخل الإناء للحفاظ على مظهره الذكي. يمكن أيضًا تعيين كل وعاء (إذا قمت بعمل أكثر من واحد) لاحتياجات أنواع مختلفة من النباتات. يحتوي على Arduino Nano يتحكم في كل شيء وتم الحفاظ على تكلفة المكونات منخفضة قدر الإمكان.

الخطوة 1: فيديو تعليمي

إذا كنت تفضل قراءة مقاطع الفيديو ، فيرجى مشاهدة الفيديو أعلاه. بخلاف ذلك ، استمر في القراءة وسأخطرك خلال إنشاء وعاء النبات الذكي الخاص بك خطوة واحدة في كل مرة.

الخطوة 2: الأشياء التي ستحتاجها

ستحتاج إلى بعض الأشياء لبناء واحد خاص بك. فيما يلي قائمة بالعناصر جنبًا إلى جنب مع روابط إلى حيث يمكنك العثور عليها على Amazon.

• اردوينو نانو: https://geni.us/ArduinoNanoV3 x1
• مضخة غاطسة صغيرة: https://geni.us/MiniPump x1
• أنابيب 5 مم:
• الترانزستور: https://geni.us/2npn2222 1x 2N2222
• المقاومات (1 كيلو و 4.7 كيلو): https://geni.us/Ufa2s واحد من كل منهما
• السلك: https://geni.us/22AWGWire لتوصيل المكونات معًا
• 3 مم LED: https://geni.us/LEDs x1
• مستشعر مستوى الماء: https://geni.us/WaterLevelSensor x1
• البراغي: https://geni.us/NutsAndBolts M3 x 10mm x2
• مستشعر رطوبة التربة: https://geni.us/MoistureSensor x1
• لوح نصف Perma-proto: https://geni.us/HalfPermaProto x1
• خيوط جيش التحرير الشعبى الصينى:

الخطوة 3: طباعة الأجزاء القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد

ستستغرق الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد بعض الوقت للطباعة ، لذا فهي مكان جيد لبدء تشغيلها أثناء انتظار وصول أي شيء طلبته.

ستجد ملفات CAD متاحة للتنزيل هنا:

لقد قمت بطباعة كل ما لدي في PLA على ارتفاع طبقة 0.15 مم. لقد طبعت "الوعاء الخارجي" بثلاثة محيطات وهذا يضمن لي أنه ضيق للماء. تحقق من أن طباعتك مانعة لتسرب الماء قبل استخدامها للتأكد من أنك لا تخاطر بإتلاف أي من مكوناتك الإلكترونية. إذا فشلت ، يمكنك تجربة أي مما يلي:

• اطبعها بمزيد من المحيطات / الجدران
• زيادة معدل تدفق الطارد
• عالج الجزء الداخلي من الطباعة بنوع من السداد

الخطوة 4: قم بإعداد مخطط الدوائر والإلكترونيات

يمكننا تحويل انتباهنا إلى الإلكترونيات. ستحتاج إلى بعض الأدوات لمساعدتك في تجميع ولحام المكونات الإلكترونية المختلفة لهذا المشروع:

• أسلاك اللحام
• لحام الحديد (أنا أستخدم هذه البطارية الرائعة التي تعمل بالبطارية التي حصلت عليها مؤخرًا:
• كليبرز الأسلاك
• يد العون او يد المساعده

مرفق مخطط لحام. إذا كنت تفضل ، يمكنك تخطي الأقسام التالية واتباع الرسم التخطيطي بنفسك ، على الرغم من أنك إذا كنت تفضل ذلك ، فسأخطرك من خلال مكون تلو الآخر الآن.

الخطوة 5: لحام Arduino بلوحة Proto

أولاً سنلحم Arduino Nano بلوحة Perma-Prota الخاصة بنا. مع تقدمنا ، سأشير إلى الثقوب الموجودة على لوحة Perma-Prota من خلال إحداثياتها مثل الفتحة B7. تتم كتابة الأحرف والأرقام الخاصة بالثقوب على طول حواف لوحة Perma-Proto.

لوضع Arduino Nano في المكان الصحيح ، ضع دبوس D12 على Arduino على الرغم من وجود فتحة H7 على لوحة النموذج الأولي. ثم اقلب اللوحة وقم بلحام المسامير في مكانها.

الخطوة 6: أضف الترانزستور والمقاومات

تريد الأرجل الثلاثة للترانزستور أن تمر عبر الفتحات C24 و 25 و 26 على السبورة. يجب أن يكون الوجه المسطح للترانزستور مواجهًا لمركز اللوحة. بمجرد أن تقوم بلحام هذا في مكانه ، قم بقص الأطوال الزائدة للساق من الجانب الآخر باستخدام قواطع الأسلاك.

يمر المقاوم 4.7 كيلو أوم (نطاقات الألوان باللون الأصفر والأرجواني ثم الأحمر) عبر الثقوب A25 و A28.

يمر المقاوم 1 كيلو أوم (العصابات البني والأسود ثم الأحمر) عبر الثقوب J18 و J22.

الخطوة 7: قم بإعداد LED والاتصال باللوحة

قم بلحام سلك منفصل بطول 7 سم لكل من أرجل مصابيح LED. بمجرد الانتهاء من ذلك ، استخدم بعض شريط العزل أو الانكماش الحراري لمنع الساقين والأسلاك من الاتصال وتقصير دائرتنا لاحقًا.

الآن يجب لحام الساق الإيجابية من LED ، وهي أطول الساقين ، لثقب J17 على السبورة. ثم يتم لحام السالب بالثقب I22.

الخطوة 8: تحضير المضخة

قبل تثبيت المضخة وتوصيلها ، نحتاج إلى تمديد أسلاكها. أضف 13 سم إضافيًا على كل من الأسلاك القادمة من مضخة المياه. مرة أخرى ، أضف بعض شريط العزل إلى الوصلات بعد أن تقوم بلحامها معًا.

الخطوة 9: تحضير مستشعر مستوى الماء

هذه المرة ، قم بتوصيل ثلاثة أسلاك 20 سم بالمسامير الثلاثة لمستشعر مستوى الماء.

الخطوة 10: قم بتوصيل مكونات استشعار الرطوبة معًا

قم بتوصيل 10 سم بالدبابيس التالية في وحدة مستشعرات الرطوبة:

• د 0
• GND
• VCC

ثم قم بلحام السلك من D0 إلى J12 على لوحة Proto ، والسلك الأرضي إلى أي مكان على طول السكة الأرضية وأخيراً السلك من VCC إلى الفتحة C8.

بعد ذلك ، قم بتوصيل سلكين مقاس 25 سم بالدبابيس السلبية والإيجابية على الجانب الآخر من وحدة المستشعرات.

الخطوة 11: أضف اتصالات إضافية إلى لوحة Proto

استخدم سلكًا قصيرًا (أخضر في الصور) لتوصيل الثقوب B26 بالسكة الأرضية ثم سلكًا آخر لتوصيل السكة الأرضية الخاصة بنا بالدبوس الأرضي في Arduino عبر الفتحة A20.

نحتاج إلى سلك آخر لتوصيل الثقوب C28 و J7.

الخطوة 12: لنبدأ في تجميع أجزائنا

استخدم بعض الغراء المصهور الساخن أو ما شابه ذلك لإصلاح مستشعر مستوى الماء على لوحة التثبيت الخاصة به داخل الوعاء الخارجي. تأكد من أن الجزء العلوي من المستشعر يتماشى مع الجزء العلوي من لوحة التركيب.

الآن قم بتغذية الأسلاك الثلاثة من هذا المستشعر لأسفل من خلال الفتحة التي ستجدها في جانب العمود الذي يرتفع من أسفل القدر الخارجي. عندما تظهر في الجزء السفلي ، يمكنك سحبها من خلالها. الآن هو أيضًا وقت رائع لتصنيفهم بينما نحن على يقين مما يرتبطون به.

بينما لدينا الغراء في متناول اليد ، يجب أن نصلح LED في مكانه عن طريق دفعه من خلال ثقبه في الحامل ولصقه هناك.

الخطوة 13: قم بتجميع مضخة المياه

يمكننا أيضًا ربط الأسلاك من مضخة المياه الخاصة بنا من خلال نفس الفتحة الموجودة في الوعاء الخارجي كما فعلنا مع مستشعر مستوى الماء ثم تسمية الأسلاك عند خروجها من الجانب الآخر.

الآن خذ 5 سم من الأنابيب المطاطية ، اربطها بمضخة المياه ثم الطرف الآخر بالجانب السفلي للوعاء الداخلي.

يمكننا بعد ذلك تحريك الوعاء الداخلي بعناية لأسفل في القدر الخارجي. توجد فتحة رفيعة لتمرير الأسلاك من خلالها ، احذر من أن تعلق الأسلاك عند تجميع هذين الجزأين.

الخطوة 14: أضف الحامل

يمكننا الآن ربط جميع الأسلاك التي تحمل علاماتنا من خلال الفتحة الموجودة في الحامل ثم وضعها جميعًا على سطح العمل رأسًا على عقب. استخدم بعض الغراء المصهور الساخن لتثبيت الوعاء على الحامل واحتفظ به في وضع مركزي.

بعد ذلك ، خذ السلكين القادمين من مستشعر الرطوبة الخاص بنا وقم بربطهما لأسفل عبر الكل الذي يمتد على طول الطريق من خلال وعاء النبات الذكي الخاص بنا في الاتجاه الآخر. يجب أن تخرج هذه من خلال الجزء العلوي من العمود الآن بدلاً من الفتحة الجانبية الصغيرة التي كنا نستخدمها سابقًا.

الخطوة 15: المزيد من اللحام

الآن قم بلحام الأسلاك من مضخة المياه إلى الثقوب B18 و B24.

يمكن توصيل السلك الأرضي من مستشعر المياه بأي مكان على طول السكة الأرضية. يتم لحام السلك الموجب بالفتحة A8 وسلك المستشعر متصل بـ A13.

الخطوة 16: إدارة الكابلات

الآن قم بلصق وحدة مستشعر رطوبة التربة بأحد الجدار الداخلي للحامل كما هو موضح في الصورة.

باستخدام البرغيين ، يمكننا أن نلوي الأسلاك المتبقية في ترتيب أكثر ترتيبًا أسفل اللوحة ثم نثبتها في مكانها. تأكد من أن نهاية Arduino مع اتصال USB تواجه الفتحة الموجودة في الحامل حتى يتمكن كابل USB من المرور من خلالها.

الخطوة 17: قم بزراعة نبات

الآن يمكننا إضافة نباتنا.:)

يمكنك أن تكون مبدعًا كما تريد مع اختيارك للنباتات ووسيلة النمو. فقط تأكد من إبقاء مخرج المياه والمدخل وفتحة الأسلاك خالية من أي وسط متنامي.

يمكنك أيضًا تزيين الجزء العلوي بشيء مثل الحصى الملون الصغير إذا أردت.

الخطوة 18: قم بتوصيل مستشعر الرطوبة

يمكننا الآن توصيل مستشعر الرطوبة بالسلكين الخارجين من أعلى إناء النباتات ثم إدخال شوكاته في التربة.

يمكن دفع أي سلك زائد إلى أسفل في إناء النباتات.

الخطوة 19: تحميل الكود

ستجد رمز المشروع هنا:

بمجرد تنزيله ، افتح الملف 'SmartPlant-V1-1.ino' في Arduino IDE وقم بتحميله إلى إنشائك. مع كل شيء يسير على ما يرام ، يجب أن ترى وتسمع ما يلي يحدث:

• عند اكتمال التحميل وإعادة تشغيل Arduino ، يجب أن يومض مؤشر LED بسرعة خمس مرات لتأكيد تشغيل الكود.
• ستقوم الشاشة التسلسلية IDE بطباعة قراءة مستوى الماء الحالية.
• بعد بضع ثوانٍ أخرى ، يجب أن تسمع بدء تشغيل المضخة لأننا لم نقم بعد بمعايرة قيم مستشعر رطوبة التربة.
• يجب أن يبدأ مؤشر LED بعد ذلك في الوميض ببطء لتحذيرنا من عدم وجود أي ماء في الخزان الداخلي.

الخطوة 20: معايرة مستوى رطوبة التربة

يوجد في الجانب السفلي من الإناء حيث قمنا بتوصيل وحدة المستشعر لمستشعر رطوبة التربة. تحتوي هذه الوحدة على مقياس الجهد الذي سنستخدمه لضبط المستوى الذي ستحدده إلى Arduino لأن التربة رطبة بدرجة كافية. للقيام بذلك ، تحقق من أن رطوبة التربة للنبات عند الحد الأدنى الذي ستكون سعيدًا به. انتظر ساعة أو نحو ذلك حتى تتساوى الرطوبة من خلال وسط النمو وحول المستشعر.

يمكننا بعد ذلك استخدام مفك براغي صغير لتشغيل مقياس الجهد حتى يضيء المصباح الثاني ، وعند هذه النقطة نتوقف ثم نديره مرة أخرى في الاتجاه العلوي حتى ينطفئ الضوء. ثم يتم تعيين هذا بشكل صحيح.

إذا احتجت في أي وقت إلى ضبط مستوى رطوبة التربة ، فهذا هو المكان الذي تقوم فيه بذلك.

الخطوة 21: قم بمعايرة مستوى الماء في الخزان

هذه المرة افتح الكود "Water_Tank_Threshold_Test.ino" في IDE وقم بتحميله. سنستخدم هذا لفترة قصيرة للمساعدة في تعيين مستوى العتبة الصحيح لمستشعر مستوى الماء.

بمجرد التحميل ، افتح الشاشة التسلسلية وابدأ في إضافة الماء ببطء إلى الخزان حتى تبدأ في رؤية قراءة من المستشعر. توقف عند هذه النقطة وانتظر حتى تصبح القراءات متسقة إلى حد ما. دوّن متوسط القيمة التي يعرضها الآن.

يمكننا الآن إعادة تحميل الكود الرئيسي والتوجه إلى المتغيرات في الأعلى لتحديث بعض القيم. سنقوم أولاً بإدخال القيمة التي سجلناها للتو في المتغير "WaterLevelThreshold".

أثناء تواجدنا هنا ، يمكننا أيضًا تعيين قيمة فترة الفحص على 180.000. وهذا يعني أنه سيتم فحص مستوى الرطوبة في التربة كل ساعة. تريد قيمة "فارغةReservoirTimer" ضبطها على 900. وهذا يعني أن مؤشر LED سيومض ببطء لمدة 30 دقيقة لإعلامنا أننا بحاجة إلى المزيد من الماء في الخزان قبل أن يستمر الرمز في فحص المصنع ، قم بسقايته إذا كان لدينا أي ماء غادر ثم عد لمحاولة لفت انتباهنا.

يتحكم متغير "كمية المضخة" في كمية المياه التي يتم ضخها إلى المحطة عندما نقوم بريها. لقد قمت بتعيين خاصتي على 300 ولكن يمكنك ضبط هذا إذا كنت بحاجة إلى المزيد أو أقل من الماء.

الخطوة 22: أضف الماء فقط

الآن يمكننا ملء خزان المياه. انتبه إلى فتحة الفائض الموضحة في الصورة. عندما ترى الماء هنا توقف عن ملء القدر. هذا هنا لضمان عدم إغراق الإلكترونيات الداخلية.

الخطوة 23: انتهى

وهذا كل شيء - اكتمل وعاء النبات الذكي.:)

أتمنى أن تكون قد استمتعت ببناء لك. يرجى التفكير في مشاركة مكياجك على Thingiverse ، أنا أستمتع حقًا برؤيتهم:

ادعمني على Patreon:

الاشتراك:

إذا كنت ترغب في أن تقول شكرًا ، فيرجى أيضًا التفكير في شراء قهوة لي: