جدول المحتويات:
2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56
تعتبر زراعة النباتات أمرًا ممتعًا ، كما أن الري والعناية بها ليس أمرًا صعبًا حقًا. تنتشر تطبيقات الميكروكونترولر لمراقبة صحتهم في جميع أنحاء الإنترنت ، ويأتي الإلهام لتصميمها من الطبيعة الثابتة للنبات وسهولة مراقبة الأشياء التي لا تدور ولا تتعرق. أنا جديد نسبيًا في نمو النبات ويبدو أن الأدلة على الإنترنت مكتوبة بنوايا حسنة ولكن ليس أنواع المهندسين. أجاب أحد الأصدقاء الذي سألته "كم أسقيها …" ، فإن الطريقة الوحيدة هي ثقل النبات وإذا كان يشعر بالضوء ، يمكنك سقيه. إنه جيد جدًا في "النمو". إن غرس إصبعك في التربة لا يساعد كثيرًا حقًا. تستخدم معظم Instructables مسبارًا رخيصًا لرطوبة التربة يكون عرضة لمجموعة متنوعة من الإخفاقات - وأكثرها وضوحًا هو عدم الدقة والتآكل.
تكشف مراجعة الأدبيات أن الأوساخ يمكن أن تصل إلى 40٪ من المياه وأن قياس ذلك يتطلب أدوات باهظة الثمن إلى حد ما. تعتمد المجسات الأرخص سعراً على توصيل الماء والتي ستختلف باختلاف الأملاح الذائبة وعوامل أخرى. أعلاه هو رسم بياني قمت به لحاوية من الأوساخ وزنها أكثر من أسبوعين متبوعًا بتسخين الفرن إلى 300 لإزالة كل المياه غير المتصلة. أربعون في المائة من إجمالي التربة عبارة عن ماء ، وعلى مدار عشرة أيام حارة من الشمس المباشرة ، فقدت 75٪ من هذه المياه بمعدل خطي نسبيًا. إذن ما هو المستوى الصحيح للرطوبة؟ يعتمد على مجموعة متنوعة من العوامل ، ولكن عند بناء هذه الآلة ، فإن الدليل الجيد هو أن تسقي نباتك بعناية إلى المستوى الذي تعتقد أنه صحيح وتثبيته على الجهاز الذي يقيس وزنه بعناية ، ثم في حدود محددة تضيف الماء عند الحاجة. يمكن تعديل التصميم لتعليق سلال النباتات وأنظمة المياه المضغوطة.
كان على الجهاز أن يعمل بالطاقة الشمسية ، وأن يكون مستقلاً بإمدادات المياه الخاصة به ، ومراقبة إمدادات المياه عن طريق الإشعارات على الويب ، والنوم عندما لا يكون قيد الاستخدام لتقليل الطاقة وتذكر الوزن الأساسي وعدد مرات الري وغيرها من البيانات بين النوم دورات. بدا أن ESP32 الجديد مرشح جيد للدماغ.
الخطوة 1: اجمع المستلزمات الخاصة بك
الآلة مصنوعة من اثنين من بلاط السيراميك بحجم 12 بوصة من متجر BigBox في إطار قناة من الألومنيوم يحيط بخزان مياه. يتم تأمين الأجهزة الإلكترونية في صندوق كهربائي بلاستيكي في الخلف. يحتوي خزان المياه على خرطوم خروج من مضخة مغلقة ووحدة استشعار ملتصقة بقاع الخزان الذي يغذي المصنع. ناتئ خلية الحمل من عارضة عرضية في الجزء العلوي من الوحدة.
1. Arrow Home Products 00743 حاوية مشروبات Slimline سعة 2 جالون في وضع واضح
2. uxcell 5 قطعة 5.5 فولت 60mA بولي وحدة الخلايا الشمسية الصغيرة لتقوم بها بنفسك
3. Gikfun Metal Ball Tilt Shaking Position Switches for Arduino
4. Uxcell a14071900ux0057 10 كجم خلية تحميل مقياس إلكتروني من سبائك الألومنيوم
5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board
6. HX711 الوزن وزنها تحميل خلية تحويل وحدات الاستشعار وحدة إعلانية لاردوينو
7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing
8. وحدة شاحن بطارية ليثيوم TP4056 مع حماية البطارية
9. ECEEN USB Pump مضخة مياه غاطسة صغيرة لحوض السمك تعمل بالطاقة المائية عبر USB DC 3.5-9V
10. بطارية ليبو 18650 مع حامل بطارية
الخطوة الثانية: بناء الصندوق
إطار الصندوق مصنوع من زاوية ألومنيوم BigBox 1 بوصة. تحصل على الفكرة العامة من الصور وليس من الصعب تجميعها. تعتمد الإطارات على بلاطات القدم المربعة التي تشكل الجانبين الأمامي والخلفي للوحدة. يتم تثبيت البلاط على أوجه إطار الألمنيوم بغراء السيليكون. أبعاد القسم المركزي تعتمد على حجم خزان المياه الخاص بك. تم تصميم فتحة الخزان بحيث يمكنك سحبها بسهولة من الوحدة وإعادة تعبئتها من الأعلى. يجب أن تكون الأسلاك والأنابيب التي تربط الخزان طويلة بما يكفي وأن تلتف من الخلف.
وضع الألواح الشمسية يعتمد على التصميم. كنت سأستخدم ألواحًا مستديرة متعددة لإضفاء مظهر "النرد" عليها ، لكنني استقرت على المربعات لأنها أعطت أفضل مزيج من الجهد والتيار. لن أخوض في تفاصيل تركيب العديد من الألواح الشمسية ولكنك تحتاج إلى 5.5 فولت على الأقل لجعل دائرة الشاحن تعمل. تم ربط كل هذه الألواح بالتوازي لتعزيز التيار. يتم حفر الثقوب الموجودة في بلاط السيراميك بعناية باستخدام قطعة الماس - تأكد من استخدام الماء كمبرد للقيام بذلك وإلا ستفسد القطعة. يجب أن تستغرق هذه الثقوب بضع دقائق فقط. استخدم كميات كبيرة من غراء السيليكون لتثبيت الألواح والأسلاك داخل البلاط في مكانها.
تعتبر خلية الحمل معقولة جدًا ويتم تصنيفها بأوزان مختلفة. لقد استخدمت التنوع الذي يبلغ وزنه 10 كجم ولكن إذا كنت ستعمل على خطة الزرع الثقيل وفقًا لذلك. مثل التعليمات الأخرى الخاصة بي: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ يجب أن تكون خلايا التحميل ناتئة من جانب الدعم الخاص بها مع فتحات المسامير الملولبة مقاس 4 مم و 5 مم. في هذه الحالة ، تحتوي قطعة الألمنيوم المتقاطعة بين دعامتين من بلاط السيراميك على أحد طرفي خلية التحميل. الآخر يدعم منصة من شريط الألمنيوم المسطح الملصق بكوب تصريف النبات. كن حذرًا جدًا مع الأسلاك من هؤلاء الأشخاص - فهي هشة جدًا ويكاد يكون من المستحيل إصلاحها إذا تم قطعها بالقرب من مصدرها. Goop مع الكثير من الغراء الساخن أو السيليكون للحفاظ على سلامتها.
الخطوة 3: بناء المضخة / حامل التبديل الفارغ
يتم تشغيل المضخة بواسطة مرحل من بطارية ليبو وتعمل بشكل جيد مع الجهد المحدود ، ولكن لا يمكنك تجاوز ارتفاع حوالي قدمين ما لم تستخدم معزز الطاقة لرفع الجهد. المضخة هي في الواقع بطل ، لا تحتاج إلى فتيلة ، مقاومة للماء ولها قابس USB في أحد طرفيها. لا يعمل بشكل جيد مع الجفاف. مفتاح الخزان الممتلئ / الفارغ هو ببساطة مفتاح إمالة قمت بممسحه في السيليكون لمقاومة الماء ثم ربطه بقضيب من الألومنيوم لدعم المضخة وبطة مطاطية عائمة. يجب ربط البطة المطاطية مباشرة بقضيب الألمنيوم لإخراج سحب مفاتيح تبديل الإمالة. عندما يحتوي الخزان على ماء ، يطفو الحبيب ويميل المفتاح - يقصر إلى الأرض ويسمح للأوامر بتشغيل المرحل والمضخة. كما أنه يرسل هذه البيانات إلى الويب ويرسل لك تغريدة إذا كنت بحاجة إلى الماء. يتم لصق المضخة بالسيليكون على هيكل الدعم هذا ثم يتم لصقها في قاع خزان المياه.
الخطوة الرابعة: بناء الإلكترونيات
Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board هو متحكم جديد نسبيًا ويعمل بشكل جيد جدًا في هذا النبات المساعد الذكي. ميزة هذه اللوحة على 8266 الأقدم هي قدرتها على النوم بشكل أفضل (من المفترض سنوات بدلاً من ساعة أو نحو ذلك …) قدرتها على تذكر ما تعلمته بين القيلولة (تمت إعادة ضبط 8266 القديم من نقطة الصفر …) وانخفاض استهلاك الطاقة أثناء القيلولة والمزيد من الدبابيس. يشرح مستخدم Youtuber الرائع Andreas Spiess التغييرات في الكود لجعل ESP32 يقوم بعمل مناسب للوزن ويجب عليك مشاهدة الفيديو الخاص به إذا كنت تريد معرفة المزيد حول كيفية عمل التفاصيل. تم أيضًا استخدام مثال النوم من Arduino IDE وتعديله لهذا البرنامج.
يوضح لك مخطط Fritzing بعناية جميع توصيلات الأسلاك. تم تجميع المكونات في لوحات مثالية ثم يتم توصيلها معًا. بطارية ليبو هي بطارية 18650 رخيصة الثمن على مزلقة خاصة بها. لوحة الشاحن عبارة عن TP4056 والتي يقول أندرياس إنها فعالة للغاية في دور الشحن الشمسي هذا. يرسل زر التشغيل / الإيقاف مع LED المدمج الطاقة إلى النظام بأكمله بالإضافة إلى اتصال الترحيل المشترك الذي يشغل المضخة. لوحة الترحيل عبارة عن لوحة ريش تتابع Adafruit لطيفة تعمل على 3 V. يتم تشغيل HX711 amp من خلال Adafruit ومتصل حتى دبابيس على اللوحة.
جميع المكونات مكدسة في صندوق كهربائي خارجي بلاستيكي مفتوح في القسم السفلي للسماح بتدفق الهواء ولكن يمنع المطر. ضع ESP32 في الأعلى للسماح بالبرمجة والمراقبة التسلسلية مع الغطاء مغلقًا.
الخطوة 5: البرمجيات
"تحميل =" كسول"
الجهاز سهل الاستخدام. عند تشغيل مصباح LED على مفتاح الطاقة يومض حتى يتم وضع نبات محفوظ بوعاء تم تسقيته إلى المستوى الذي تريد الحفاظ عليه على المنصة. بعد تثبيت الوزن ، يتذكر الكمبيوتر هذا الوزن الأولي ويقارن كل ساعة أو فترة زمنية محددة الوزن الجديد للنباتات ويقوم إما بتصحيحه بمياه إضافية يتم ضخها أو يبلغ عن الوزن الجديد وجميع المعلومات الأخرى إلى Thingspeak ثم يذهب للنوم. تعكس الرسوم البيانية أعلاه الناتج خلال فترة زمنية ثلاثة أيام لنبات طماطم يبلغ ارتفاعه حوالي قدمين وينمو تحت أشعة الشمس الكاملة. من الواضح أن نمو النبات بمرور الوقت سيؤثر على وزن الوعاء ويجب تعويضه عن طريق إعادة التهيئة بعد فترة تحددها زيادة نمو النبات. ستسمح تعديلات البرامج الإضافية بالتحليل الآلي للنباتات الحد الأقصى والأدنى لتحمل المياه ومتطلباتها عن طريق إغراق الوعاء حتى لا يتغير الوزن ثم قياس منحدر فقدان وزن الماء بمرور الوقت. سيعتمد هذا على نوع التربة والطقس وبنية النبات والجذور. يمكن بعد ذلك تكييف خوارزميات الري الإضافية المستندة إلى تقييمات بيانات Thingspeak. تتمثل عيوب الوزن بدلاً من صيانة مصنع المستشعرات الموصلة في الحاجة إلى منطقة محصورة بالماء للوزن ، لكن المزارعون الأذكياء مثل هذا رخيص ، ويسهل الاتصال بالشبكة والتحكم فيها وبطريقة غريبة من الوسواس القهري ممتعة لمتابعة على الإنترنت.
الخطوة 7: إعادة
نعم ، بالإضافة إلى تصميمها ، عملت الماكينة بشكل جيد لمدة أسبوع أو نحو ذلك ، وبعد ذلك سيكون لديها ميل إلى أن يدخل ESP32 في حلقة غريبة ولا يتم التمهيد بشكل صحيح واستنزاف بطاريته بين عشية وضحاها. لا يمكن لأي قدر من تغيير البرامج أن يؤثر على ذلك ، لذا فقد استسلمت وأضفت Adafruit TPL5111 للتحكم في دورة الطاقة في المرساب الكهروستاتيكي ، لكن نظرًا لأنني لم أعد قادرًا على استخدام الذاكرة كما كنت قبل أن أكتب لاستخدام EEPROM وتغيرت من Thingspeak إلى Blynk الذي أنا ابحث عن المزيد من المرح على هاتفك ونظام جيد حقًا. يتعلق تغيير الأجهزة فقط بتوصيل TPL 5111 بالطاقة والأرض ، ودبوس منتهي بـ ESP و Enable out to the EN pin. تأكد من إدخال مفتاح تبديل بين EN-out و EN على اللوحة حتى تتمكن من تغيير البرامج وتحميلها. أقوم بضبط دورة النوم كل ساعتين. لمسح EEPROM وإعادة ضبط الوحدة لمصنع جديد أو لوزن إضافي ، قمت بإعداد مفتاح في Blynk لمسح الذاكرة وإعادة تشغيل عملية الوزن. تم تضمين برنامج البرنامج الجديد أعلاه والبرنامج الموجود على Blynk واضح للإعداد. تعمل هذه الآلة بشكل رائع حقًا وتنتج بعض المنتجات الرائعة. أنا معجب حقًا بمدى متعة هذا الشيء - فالخلايا الشمسية تعمل بسهولة ولا تنفد طاقتها أبدًا.