وحدة التحكم في الزراعة المائية: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

منظمة أنيقة تسمى بذور التغيير هنا في أنكوريج ، ألاسكا تساعد الشباب على البدء في التجارة الإنتاجية. وهي تدير نظام زراعة مائية رأسيًا كبيرًا في مستودع محوّل وتوفر فرص عمل لتعلم أعمال العناية بالنباتات. كانوا مهتمين بنظام IOT للمساعدة في أتمتة التحكم في المياه. تهدف هذه التعليمات بشكل أساسي إلى توثيق جهود المتطوعين الخاصة بي لبناء نظام متحكم ميسور التكلفة وقابل للتوسيع للمساعدة في جهودهم.

لقد ظهرت عمليات الزراعة المائية الكبيرة وذهبت خلال السنوات العديدة الماضية. اتسم التوحيد في هذا العمل بالصعوبة في جعله مربحًا. عليك أن تعمل آليًا كالمجانين بكل الحسابات لجعل أكياس الخس الفاخرة تُباع من أجل الربح. لا تنتج هذه الوحدات الرأسية أي شيء بأي سعرات حرارية حقيقية - فأنت تزرع في الأساس مياه معبأة بشكل جيد - لذلك عليك بيعها بسعر أعلى. تم تصميم هذه الوحدة القابلة للتعديل المقاومة للماء للتحكم في مستوى الماء في الخزان الرئيسي وقياس العمق ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة باستمرار. تعمل الوحدة الرئيسية على ESP32 Featherwing وتقوم بالإبلاغ عن النتائج التي توصلت إليها عبر الويب إلى تطبيق blynk على هاتفك للمراقبة والبريد الإلكتروني أو التحذيرات النصية إذا سارت الأمور عليك.

الخطوة 1: اجمع المواد الخاصة بك

اعتمد التصميم على الصناديق الكهربائية الرخيصة المقاومة للماء من Lowes وعدد قليل من الحوامل التي تم طباعتها ثلاثية الأبعاد. جميع الأجزاء المتبقية كلها رخيصة نسبيًا باستثناء وحدة الأس الهيدروجيني من DF Robot و ETape من Adafruit. تبيع DF Robot نسختها الجديدة 3 فولت من مستشعر الأس الهيدروجيني التناظري مع مسبار الأس الهيدروجيني الأرخص ، وربما يتعين عليك الاستثمار في إصدار باهظ الثمن من هذا الجهاز من أجل الانغماس المستمر. لم أقم بتضمين جهاز اختبار الموصلية حتى الآن ، ولكن من المحتمل أن يكون هذا في ترقية بعد معرفة كيفية أداء هذا الجهاز.

1. صندوقان كهربائيان مقاومان للماء من مجموعة Lowes - مع تركيبات مختلفة لتثبيت الأنابيب المستقيمة والمثنية- 10 دولارات

2. مستشعر مستوى السائل القياسي لشريط eTape مقاس 12 بوصة مع غلاف بلاستيكي Adafruit - 59 دولارًا يمكنك الحصول عليه بدون الغلاف البلاستيكي مقابل 20 دولارًا أقل …

3. Adafruit HUZZAH32 - لوحة الريش ESP32 - لوحة رائعة.20 دولارًا

4. Aiskaer 2 قطعة مثبتة على الجانب خزان حوض سمك مثبت على الجانب أفقي سائل تعويم مستوى المياه 4 دولارات

5. جناح ريش التتابع الصغير غير المغلق Adafruit

6. ليبو - بطارية 5 دولارات (احتياطي طاقة)

7. ألوان LED الزوجين المختلفة

8. مقاوم للماء DS18B20 مستشعر درجة الحرارة الرقمية + إضافات 10 دولارات Adafruit

9. الجاذبية: جهاز استشعار الأس الهيدروجيني التناظري / طقم العداد V2 DF Robot 39 دولارًا - مسبار الأس الهيدروجيني الصناعي سيكلف 49 دولارًا أكثر

10 مفتاح تشغيل / إيقاف معدني مقاوم للماء مع حلقة LED حمراء - تشغيل / إيقاف أحمر 16 مم 5 دولارات

11 صمام ملف لولبي مائي بلاستيكي - 12 فولت - 3/4 بوصة (لا تحصل على 1/2 بوصة - لا يناسب أي شيء …)

12. Diymall 0.96 بوصة أصفر أزرق I2c IIC Serial Oled LCD وحدة 5 دولارات

الخطوة 2: اربطها

ما عليك سوى اتباع مخطط فريتزينج للأسلاك. تم تثبيت esp32 على لوحة صور مع شاشة OLED على الجانب الآخر حيث ستواجه الفتحة الصغيرة في الجزء الخلفي المركزي من صندوق العصابات. تم توصيل مصابيح LED بمخرجات رقمية من ESP. يشير أحدهما إلى اتصال WiFi ويعلن الآخر إذا تم تشغيل الترحيل على خرج المياه. يتم توصيل بطارية ليبو بإدخال البطارية على اللوحة. جميع اللوحات الأخرى (الأس الهيدروجيني ، المرحل ، Etape ، درجة حرارة السلك الواحد ، OLED) تعمل جميعها من 3 فولت على اللوحة. يتم توصيل مفتاح التشغيل / الإيقاف بالأرض بواسطة دبوس التمكين الموجود على اللوحة الرئيسية - يتم تشغيل مؤشر LED من خلال عدم وجود اتصال بالطاقة. من المؤكد أن شريط eTape هو شيء يجب فحصه بعناية - تم عكس الطاقة والأرض على لوحتي (أحمر / أسود) ويبدو أن هذا هو الحال مع الآخرين الذين واجهوا هذه المشكلة (ابحث في موقع الويب adafruits عن هذه المشكلة …) كما يجب قياس المقاوم الموجود في الرأس بعناية - فهو غير منشور. تعمل لوحة DH Robot الجديدة مع 3 فولت الآن وهي تعمل مع ESP32. تعذر تشغيل A0 - لا تأخذ مدخلات قبل اتصال Wifi ، لذلك استخدمت مدخلات تناظرية أخرى.

الخطوة 3: قم ببنائه

كل شيء يناسب بشكل أنيق المربع الرئيسي. يتلاءم قطبان من الأنبوب الكهربائي بشكل جيد مع الحلمات المقاومة للماء في الأسفل. هذه تدعم أدوات القياس. يمكن جعلها أطول أو أقصر بشكل تعسفي لتعليق الصندوق أعلى أو أقل من مستوى الماء - حدودك الوحيدة هي طول أسلاك التوصيل التي يجب أن تدخل الصندوق. يجب أن تكون هذه الأنابيب محكمة الغلق من الأسفل بالسيليكون. يتم تعليق الأدوات من موصلات مطبوعة ثلاثية الأبعاد تتوافق مع انحناء جسم etape والقناة. يمكن تعديلها بسهولة باستخدام المكسرات ذات الأجنحة. كما تم طباعة حوامل خاصة لمسبار الأس الهيدروجيني ومسبار درجة الحرارة بسلك واحد. كما تم طباعة دعامة الصندوق للمستوى - مفاتيح التحكم في المياه ثلاثية الأبعاد. هذه المفاتيح مقاومة للماء ومصممة جيدًا ورخيصة. يبدو أنها مفاتيح القصب المغلقة. كان الصندوق مملوءًا بالسيليكون بعد أن تم تأمينه بالجوز المرفق من الداخل. ستحدد المسافة بين هذه المفاتيح مقدار السوائل المسموح بها قبل الإغلاق. يتم توصيل جميع الأسلاك من خلال فتحة سفلية ثم يتم إغلاقها بالسيليكون. تم تغذية سلك مسبار الأس الهيدروجيني من خلال الفتحة العلوية حيث من المرجح أن يتم تغييره بشكل متكرر. تم لصق مفتاح التشغيل / الإيقاف على الساخن في موضعه. تمت طباعة حامل لتركيب esp32 بشكل آمن مع شاشة ثلاثية الأبعاد. كانت نافذة بلاستيكية مستديرة صغيرة مصنوعة من السيليكون فوق فتحة الغطاء الخلفي لحماية شاشة OLED من الماء.

الخطوة 4: ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد

هذه هي ملفات STL لجميع أصحابها ودعمهم. تم تصميم كل هذه لتناسب ميزات الدعم. يجب تعديل صندوق الملف اللولبي بعد الطباعة لمنافذ التحكم في الطاقة / الترحيل وفتحة LED في المقدمة.

الخطوة الخامسة: التحكم في المياه

تم وضع الملف اللولبي 12 فولت في غلافه المطبوع ثلاثي الأبعاد المخصص والذي تضمن أيضًا منفذًا للطاقة المنفصلة وخط تحكم من لوحة ترحيل الريش في الغلاف الرئيسي. كما تضمنت أيضًا مصباحًا أحمر صغيرًا يتم تشغيله عند تنشيط الملف اللولبي. يمكن توصيل خرطوم الحديقة العادي بفتحات 3/4 بوصة - لا تحصل على مجموعة 1/2 بوصة من هذا - ستواجه صعوبة في العثور على موصلات….

الخطوة 6: برمجة ذلك

الشفرة واضحة إلى حد ما. إنها تتشاجر مع اثنين من الإجراءات الفرعية المختلفة وتقدم تقارير عنها عبر شبكة Blynk. إذا كنت قد عملت مع Blynk قبل أن تعرف التدريبات. يجب عليك تضمين جميع برامج Blynk ومفتاح الاتصال لوحدة التحكم الدقيقة ومحطة التقارير الخاصة بك. يجب عليك أيضًا تقديم بيانات اعتماد لاتصال Wifi الخاص بك. كل هذا يعمل بشكل جميل إلى حد ما ويوفر طريقة سهلة حقًا للإبلاغ عن البيانات المعقدة دون القيام بالكثير من العمل. يجب عليك إعداد سلسلة من أجهزة ضبط الوقت Blynk بوساطة لكل مستشعر تم قياسه. هذه يجب أن تبدأ وتعمل في روتين فرعي منفصل. لديّ صمامات منفصلة لدرجة الحموضة ودرجة الحرارة وارتفاع الماء والوقت الذي يظل فيه صمام الملف اللولبي مفتوحًا - وهذا للتحقق مما إذا كان الماء يعمل لفترة طويلة دون ملء الخزان - ليس جيدًا. يأخذ الروتين الفرعي لارتفاع الماء متوسط قراءة متعددة من مقسم الجهد على شريط eTape (انظر الملاحظة السابقة - تم توصيل هذه الأداة بشكل خاطئ من المصنع….) ثم تصحيح القراءة باستخدام وظائف الخريطة والتقييد التي تم إجراؤها باستخدام القياسات في الماء الخزان عند الحدود العالية والمنخفضة للشريط. كان الروتين الفرعي للأس الهيدروجيني أكثر تعقيدًا. قام DH Robot بتضمين بعض البرامج لإجراء التهيئة ولكن لم أتمكن من تشغيله على الإطلاق. سيتعين عليك أخذ قراءات أولية من منفذ A2 مع مخازن مؤقتة عند 4.0 و 7.0 (مضمنة في المجموعة) وتعيينها في "القيمة الحمضية" و "القيمة المحايدة" في القسم العلوي من البرنامج. سيحدد بعد ذلك المنحدر وتقاطع y لحساب جميع قيم الأس الهيدروجيني اللاحقة لك. يجب إعادة معايرة الأس الهيدروجيني بنفس الطريقة كل شهرين تقريبًا للتحقق منه. روتين temp هو برنامج سلك واحد قياسي. النشاط الوحيد في قسم الحلقة الفارغة هو التحقق من حالة مفتاحي التبديل بالعوامة لتحديد وقت تشغيل الماء وبدء عداد الوقت.

الخطوة 7: استخدمه

في التجارب الأولية ، عملت الماكينة بشكل جيد - مع وجود نطاق قابل للتعديل بسهولة للأدوات وعلبة مقاومة للماء لتسهيل الإعداد في بيئة سريعة التغير. يجب أن نرى ما إذا كانت المسافة بين مفتاحي مستوى الماء كافية. جعلت بيئة Blynk إعداد التقارير والتحكم باستخدام الهاتف الخلوي أمرًا سهلاً. إن التحكم المباشر في مرحل الإخراج عن طريق الهاتف يجعل تجاوز النظام ممكنًا عند ظهور مواقف مخيفة لمستوى المياه. السهولة التي يمكنك بها توفير مخرجات موجهة على الفور إلى أكبر عدد ممكن من الأجهزة تجعل مشاركة البيانات مع عدة أشخاص سلسة. ستكون الاهتمامات المستقبلية مع أتمتة إمدادات المغذيات واختبار الموصلية (المشكلات المعروفة المتعلقة بقياس الأس الهيدروجيني) والشبكات الشبكية مع العقد الأخرى لقياس المواقع البعيدة في مجمع النمو.