DIY - الري الآلي للحديقة - (Arduino / IOT): 9 خطوات (بالصور)

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

سيوضح لك هذا المشروع كيفية بناء جهاز تحكم في الري لحديقة منزلية. قادر على قياس قراءات رطوبة التربة وتنشيط الري من صنبور الحديقة إذا أصبحت التربة جافة جدًا. تشتمل وحدة التحكم أيضًا على مستشعر درجة الحرارة والرطوبة. لن تقوم وحدة التحكم بتنشيط صنبور الحديقة إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا. يتم تسجيل قراءات أجهزة الاستشعار والإحصاءات حول استخدام / أوقات تشغيل المياه على ThingsBoard IOT للتصور والتحليلات. يتم تشغيل التنبيهات ورسائل البريد الإلكتروني إذا توقفت وحدة التحكم في الري عن إرسال البيانات ، تصبح التربة جافة جدًا أو مشبعة جدًا.

المتطلبات الأساسية

• معرفة Arduino بما في ذلك الترميز الأساسي على الأقل لـ Arduino واللحام.
• 1x حنفية حديقة مضغوطة

فاتورة المواد

• أنابيب بولي لري الحدائق ، والنفاثات ، والمنقطات ، إلخ.
• مؤقت نقر إلكتروني ثنائي الطلب (على سبيل المثال: مؤقت النقر الرقمي الإلكتروني من أنظمة أكوا)
• مخفض ضغط الحنفية 300kpa
• اردوينو اونو
• لورا اردوينو شيلد
• بوابة لورا (غير مطلوب إذا كان لديك بوابة شبكة أشياء محلية في النطاق)
• جهاز استشعار درجة الحرارة والرطوبة DHT11
• تتابع 5 فولت
• كابل تليفون
• شريط رباط الاسلاك
• انقسام الأنابيب المموج السيارات
• شرائط موصل محطة السيارات
• 2x مسامير مجلفنة
• 1x المقاوم
• سيليكون / يسد
• اسمنت PVC
• التمهيدي PVC
• أنبوب بي في سي 32 مم عرض × 60 مم طول
• أنبوب بي في سي 90 مم عرض × 30 سم طول
• 3x PVC قبعات نهاية الدفع 90 مللي متر
• 1x PVC برغي نهاية غطاء 90 مللي متر
• 1x بولي كلوريد الفينيل الخيوط إدراج تركيب 90 مللي متر
• 1x PVC قبعات نهاية الدفع 32 مللي متر
• مصدر طاقة 1x 3.2 فولت (مؤقت النقر) [بطاريات ، محول تيار متردد متعدد الفولتات]
• مصدر طاقة 1x6-12 فولت (اردوينو) [بطاريات ، USB ، محول USB إلى تيار متردد]
• شريط الختم
• شريط كهربائي

الخطوة الأولى: تثبيت نظام ري الحدائق

تصميم أنابيب بولي ، نفاثات مناسبة ، خطوط التنقيط والمنقطات. ستعمل وحدة التحكم في الري مع أي تجهيزات للري. يقوم في جوهره بقياس قراءات رطوبة التربة وتنشيط مؤقت الصنبور إذا وعندما تكون التربة جافة جدًا. يمكن معايرة وحدة التحكم لضبط النقطة المنخفضة للتشبع ، ومدة تشغيل مؤقت الصنبور وعدد المرات التي يجب أن تتحقق فيها وحدة التحكم من التشبع.

يمكن تغيير هذه الإعدادات على اردوينو وتخزينها في ذاكرة EPROM. يمكن أيضًا تحديث الإعدادات من خلال تكامل IOT. سيقوم هذا المشروع بتشغيل وحدة التحكم كل أربع ساعات وتشغيل الصنبور لمدة 3 دقائق إذا كانت التربة جافة جدًا. قد يتم تشغيله عدة مرات متتالية إذا كان جافًا / ساخنًا أو مرة واحدة يوميًا أو يومين.

الخطوة 2: Fit Tap Timer

قم بملاءمة مؤقت الحنفية وقم بتجربة الأقراص القابلة للتعديل للعمل على تردد تقريبي ووقت تشغيل يناسبك بشكل أفضل لتركيب الري. سنقوم بإزالة المؤقت وتعديله للعمل مع Arduino.

الخطوة 3: بناء اردوينو

استخدم مخطط الأسلاك كدليل للبناء. في الصور تم استخدام أسلاك كبل الهاتف وشرائط طرفية لولبية لنقاط الوصلات. مطلوب بعض اللحام.

انقر فوق تعديل المؤقت

افصل مؤقت الصنبور بعناية. سنعمل بقوة على توصيل القرصين القابل للتعديل بحيث يمكن التحكم فيهما بواسطة اردوينو بدلاً من الأقراص اليدوية. سيكون الاتصال بالتردد الأيسر موصلاً بقوة إلى موضع إعادة الضبط بحيث يمكن تبديل الاتصال الأيمن بين وضع التشغيل / الإيقاف. سيحتوي الاتصال الهاتفي الأيمن على سلك واحد قادم من جهة الاتصال اليمنى المركزية والاتصال الأيمن الخارجي كما هو موضح. افتراضيًا ، سيكون المؤقت في وضع إيقاف التشغيل. إذا تلامس السلكان ، فسيتم تشغيل المؤقت. مع توصيل السلكين بمرحل 5 فولت ، يمكن لاردوينو بعد ذلك إغلاق / فتح الاتصال بين السلكين. مع وجود سلك واحد في محطة الترحيل المشتركة والآخر في المحطة المغلقة عادة ، سنضمن إيقاف تشغيل المؤقت عند إيقاف تشغيل اردوينو. سيؤدي ضبط دبوس الترحيل على HIGH إلى تشغيل الموقت ؛ سيؤدي ضبطه على LOW إلى إيقاف تشغيل المؤقت.

مسبار التربة

بالنسبة لهذا المشروع ، يتم لحام المسامير بسلك متصل بأطراف لولبية. طرف مسمار واحد يذهب مباشرة إلى الأرض. الآخر يتصل بمدخل تناظري في اردوينو ومقاوم. يتصل المقاوم بإشارة arduinos 5v. يظهر في الرسم التخطيطي للعصر.

مستشعر درجة الحرارة / الرطوبة

يتم توصيل مستشعر درجة الحرارة / الرطوبة DHT11 في اردوينو 5 فولت والأرضي والدبوس الرقمي على اردوينو.

درع لورا

استخدم هذا المشروع أيضًا Dragino Lora Shield (غير موضح في مخطط الأسلاك).

قاعدة PVC

تم تصميم قاعدة PVC الخاصة بأردوينو المستخدمة في هذا المشروع بحيث يمكن كشف مستشعر درجة الحرارة / الرطوبة مع الحفاظ على جميع المكونات الأخرى مؤمنة داخل حاوية PVC المقاومة للماء. يتم حفر / قطع ثقب صغير لجهاز الاستشعار ويستخدم السيليكون لتثبيته في مكانه مع منع الرطوبة من الوصول إلى اردوينو. مبين في الرسم التخطيطي.

الخطوة 4: برمجة اردوينو

قم بتوصيل المكونات معًا عبر لوحة توصيل أو شرائط طرفية للبرمجة والاختبار

تكوين EPROM

نحتاج أولاً إلى كتابة متغيرات التكوين في ذاكرة EPROM. قم بتشغيل الكود التالي على اردوينو الخاص بك:

الكود متاح على جيثب

هنا يتم تعيين DRY_VALUE على 960. يعني 1024 أن التربة جافة تمامًا ، 0 يعني تشبعًا كاملًا ، 960 كان مستوى تشبعًا جيدًا للمقاوم وطول الكابل والمسامير المستخدمة. قد يختلف هذا حسب التكوين الخاص بك.

تم ضبط VALVE_OPEN على 180000 مللي ثانية (3 دقائق). عند / إذا تم تشغيل مؤقت النقر ، سيتم تركه مفتوحًا لمدة 3 دقائق.

تم ضبط RUN_INTERVAL على 14400000 مللي ثانية (4 ساعات). هذا يعني أن وحدة التحكم ستقوم بفحص رطوبة التربة كل أربع ساعات وتشغيل مؤقت الصنبور لمدة 3 دقائق إذا كان التشبع منخفضًا (أكبر من 960).

يمكن تغيير الكود أعلاه وتعديل هذه القيم في أي وقت.

كود البرنامج

الكود متاح على جيثب

التبعيات:

• TimedAction
• رئيس الراديو

استخدم هذا المثال درع Dragino Lora وعلى وجه التحديد مثال Lora المتزامن مع الدرع المتصل مباشرة ببوابة Dragino Lora.

يمكن تكييف هذا لاستخدام شبكة الأشياء عن طريق إزالة الكود الموجود ضمن قسم "BEGIN: lora vars" وتغيير البرنامج ليشمل مثال Dragino التالي أو تكييفه للعمل مع أجهزة الراديو / دروع wifi الأخرى وما إلى ذلك.

يفترض الكود الموفر أن DHT11_PIN عبارة عن دبوس رقمي 4 ، وأن RELAY_PIN هو دبوس رقمي 3 وأن الدبوس التناظري لرطوبة التربة هو إدخال تناظري 0.

يمكن تعيين متغير التصحيح على "صحيح" بحيث يمكن تسجيل رسائل التصحيح التسلسلي عند معدل الباود 9600.

الخطوة 5: بناء الضميمة

اقطع أنبوب PVC ليناسب مؤقت الحنفية وقاعدة Arduino. حفر ثقوب لتركيب صنبور توقيت الحنفية وتركيب خرطوم. قم بحفر ثقوب في الأنبوب عريضة بما يكفي لقناة السيارة ، وقم بإزاحة أطوال 10 سم من القناة في الفتحات وإخراج الأسلاك من اردوينو وموقت النقر. يجب أن يشمل ذلك:

من اردوينو

• أسلاك إمداد الطاقة و / أو كبل USB من منفذ USB في Arduino.
• كابلات رطوبة التربة (VCC ، GND ، A0)
• سلكان من المحطات اللولبية NC & Common من المرحل

من مؤقت الصنبور

• كابلات التيار الكهربائي
• سلكان من جهات الاتصال الصحيحة

الخطوة 6: اختبر وحدة التحكم قبل اللصق

تأكد من أن كل شيء لا يزال يعمل قبل إغلاق كل شيء.

تُظهر الصور أعلاه عينة من الإعداد في إسكي حيث تم وضع مسبار رطوبة التربة في وعاء وتم تجهيز مؤقت الصنبور بالماء القادم من زجاجة مشروبات غازية.

تم توصيل قطارة واحدة بمؤقت الصنبور.

كانت هذه طريقة جيدة لاختبار أن الإعداد لم يملأ النبات أو يغطيه.

يمكن تشغيل هذا المثال لأطول فترة ممكنة لمعايرة وحدة التحكم.

الخطوة 7: العبوات اللاصقة / المقاومة للماء

استخدم مادة PVC الأولية والأسمنت PVC لتأمين أغطية النهاية والوصلات.

استخدم السد / السيليكون لملء أي فجوات حول المجرى الآلي وتركيبات مؤقت الصنبور.

هنا يتم استخدام غطاء نهاية لولبي على حاوية اردوينو لسهولة الوصول.

الخطوة 8: التثبيت

التثبيت في يوم صاف. يجب أن تظل المكونات والأسلاك جافة قبل أن يتم إغلاقها.

ضع وحدة التحكم في مكان ما في المنتصف بين مكان وجود صنبور الحديقة ومكان وضع مسبار التربة.

قم بتركيب مؤقت الصنبور وتأكد من عدم تشغيله حتى انتهاء التثبيت.

تناسب مسبار التربة.

قم بتوصيل أطراف الشريط بكل مكون ثم ضع كابل الهاتف من الأطراف اللولبية لكل مكون مع التأكد من تغطية الكابل في قناة تلقائية. ربط كل شيء معًا

أغلق جميع المحطات وأية أجزاء أخرى مكشوفة بشريط مانع للتسرب ثم شريط كهربائي.

قم بإغلاق أي مناطق فضفاضة / مكشوفة من القناة المنقسمة بشريط مانع للتسرب ثم شريط كهربائي.

قم بتوصيل المؤقت بمصدر طاقة 3.2 فولت. إما حزمة بطارية أو محول تيار متردد - تيار متردد 3.2 فولت يعمل بمأخذ التيار الكهربائي.

قم بتوصيل Arduino بمصدر طاقة تيار مستمر 6-12 فولت. إما حزمة بطارية أو محول USB / DC-AC يعمل بمأخذ التيار الكهربائي.

تشغيل واختبار!

الخطوة 9: تكامل ThingsBoard - المراقبة والإبلاغ

استخدم هذا المثال درع Dragino Lora المتصل ببوابة Dragino Lora. سواء باستخدام هذا الإعداد ، أو إعداد Lora آخر أو أي اتصال IOT آخر ، يمكن إعادة توجيه البيانات التي تم جمعها بواسطة وحدة التحكم في الري إلى منصة IOT مثل Thingsboard. بشكل افتراضي ، ينقل البرنامج سلسلة البيانات التالية حيث يتم تشفير كل بايت حرف سداسي عشري:

TXXXHXXXSXXXXRX

حيث T تليها درجة الحرارة ، H متبوعة بالرطوبة ، S يتبعها مستوى التشبع ويتبع R برقم واحد يتعلق بالإجراء الذي تم تنفيذه في آخر فترة تشغيل. يمكن أن يكون هذا إما 0-5 حيث يعني كل رقم:

0: البرنامج قيد التهيئة 1: خطأ في مستشعر درجة الحرارة 2: كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا بحيث لا يمكن تشغيلها 3: رطوبة التربة جافة جدًا لذا تم تنشيط مؤقت الصنبور 4: رطوبة التربة جيدة لذا لم يتم تنشيط مؤقت الصنبور 5: تم إلغاء تنشيط وحدة التحكم في الري

هناك عدة طرق لتثبيت نسخة من Thingsboard على أجهزتك الخاصة أو يمكنك إعداد حساب مجاني على تثبيت ThingsBoard هنا.

قم بإعداد جهازك في Thingsboard

اتبع هذه التعليمات لإضافة جهاز جديد في Thingsboard يطلق عليه "جهاز التحكم في الري".

دفع بيانات القياس عن بعد من الجهاز

اتبع هذه التعليمات لإعداد طريقة لدفع بيانات telemtry من الجهاز إلى Thingboard عبر MQTT أو HTTP أو CoAp.

على خادمنا ، نقوم بدفع JSON التالي إلى https://thingsboard.meansofproduction.tech/api/v1/… كل أربع ساعات عند تشغيل الجهاز (مع البيانات الحية):

نقوم أيضًا بدفع السمات التالية إلى https://thingsboard.meansofproduction.tech/api/v1/… بشكل دوري مع بيانات حول آخر مرة شوهدت فيها العقدة:

يستخدم هذا للتنبيهات التي يتم تشغيلها إذا توقف الجهاز عن إرسال البيانات.

قم بإنشاء لوحة تحكم

قم بإنشاء لوحة القيادة كما هو موضح هنا. الحاجيات لدينا تشمل:

عنصر واجهة مستخدم بسيط للبطاقة تم إنشاؤه من حقل القياس عن بُعد lastRunResult. مقياس رقمي عمودي لحقل قياس درجة الحرارة عن بُعد جدول زمني تم إنشاؤه من حقل القياس عن بُعد lastRunResult الذي يعرض بيانات الأيام الأخيرة ، شريط أفقي يوضح حقل القياس عن بُعد للتشبع. يستخدم هذا وظيفة المعالجة اللاحقة للبيانات:

إرجاع 1024 قيمة ؛

ويحدد الحد الأدنى والحد الأقصى للقيمة 0-100. بهذه الطريقة يمكن التعبير عن مستوى التشبع كنسبة مئوية. دليل لإظهار قيمة الرطوبة مخطط شريطي لسلسلة زمنية يتضمن درجة الحرارة والرطوبة ونتائج التشغيل ، مجمعة في فترات 5 ساعات للأسبوع الماضي ، مجمعة لإظهار القيم القصوى. هذا يعطينا شريطًا واحدًا لحدث تشغيل لمدة أربع ساعات. يتم استخدام وظيفة معالجة البيانات اللاحقة للتعبير عن نتيجة التشغيل إما 0 أو 120 اعتمادًا على ما إذا كان الماء قد تم تشغيله أم لا. يعطي ذلك ملاحظات مرئية سهلة لمعرفة عدد مرات جريان المياه في الأسبوع ، بطاقة HTML ثابتة تعرض صورة الحديقة.

تنبيهات البريد الإلكتروني

استخدمنا القواعد لإعداد تنبيهات البريد الإلكتروني لوحدة التحكم في الري. تستخدم جميعها عوامل تصفية الرسائل وإجراء البرنامج الإضافي لإرسال البريد.

لإرسال تنبيه عبر البريد الإلكتروني إذا فشلت وحدة التحكم في الري في إرسال البيانات التي استخدمناها "مرشح سمات الجهاز" مع الفلتر التالي:

typeof cs.secondsSinceLastSeen! == 'undefined' && cs.secondsSinceLastSeen> 21600

لإرسال بريد إلكتروني إذا أصبحت التربة جافة جدًا ، استخدم مرشح القياس عن بُعد التالي

typeof saturation! = "undefined" && saturation> 1010

لإرسال بريد إلكتروني بناءً على ما إذا أصبحت التربة رطبة جدًا ، استخدم مرشح القياس عن بُعد التالي

typeof saturation! = "undefined" && saturation