نظام الحديقة اللاسلكي: 7 خطوات

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

يعتمد هذا المشروع على Arduino ، ويستخدم "وحدات" لمساعدتك على ري نباتاتك ، وتسجيل درجات الحرارة والتربة والمطر.

النظام لاسلكي من خلال 2 و 4 جيجاهرتز ويستخدم وحدات NRF24L01 لإرسال واستقبال البيانات. دعوني أشرح قليلاً عن كيفية عمله ، PS! المعذرة إذا كانت اللغة الإنجليزية ليست صحيحة بنسبة 100٪ ، فأنا من السويد.

أستخدم هذا النظام للتحكم في نباتاتي ، ولدي نباتات مختلفة أحتاجها لتسجيلها بشكل مختلف. لذلك أقوم ببناء نظام سجل قائم على المنطقة.

تتحقق مستشعرات التربة التي تقرأ رطوبة التربة ودرجة الحرارة (تعمل بالبطارية) كل ساعة وتمرر البيانات إلى الجهاز الأساسي الذي يحتوي على اتصال wifi. يتم تحميل البيانات إلى خادم في منزلي وتسجيل الدخول إلى صفحة ويب.

إذا كانت التربة بحاجة إلى الماء ، فسوف تقوم بتنشيط المضخة الصحيحة اعتمادًا على ما قام مستشعر التربة بفحصه. ولكن إذا أمطرت فلن تسقي. وإذا كان الجو حارًا حقًا ، فسوف يسقي بعضًا إضافيًا.

لنفترض أن لديك أرض بطاطس وأخرى للتبغ وأخرى للطماطم ، ثم يمكنك الحصول على 3 مناطق بها 3 مستشعرات مختلفة و 3 مضخات.

هناك أيضًا مستشعرات pir تتحقق من الحركات ، وإذا تم تنشيطها على صفحة الويب ، فستبدأ صفارات الإنذار بصوت عالٍ في تخويف الحيوان أو الشخص الذي يسير بالقرب من نباتاتي.

أتمنى أن تفهم قليلا. لنبدأ الآن في صنع مستشعرات سوم.

صفحة GitHub الخاصة بي حيث تقوم بتنزيل كل شيء:

الخطوة 1: مجسات التربة

يحتوي كل جهاز استشعار على رقم فريد يتم إضافته إلى صفحة الويب. لذلك عندما يقوم مستشعر التربة بنقل البيانات من مستشعر التربة هذا ، ستتم إضافته إلى المنطقة الصحيحة. إذا لم يتم تسجيل المستشعر ، فلن يتم تقديم أي بيانات.

لهذا البناء تحتاج:

• 1x Atmega328P-PU رقاقة
• 1x nRF24L01 وحدة
• 1x 100 فائق التوهج مكثف
• 1x NPN BC547 الترانزستور
• مكثفات 2x 22 pF
• 1x 16.000 ميجا هرتز كريستال
• 1x مستشعر رطوبة التربة
• 1x DS18B20 مستشعر درجة الحرارة
• 1x RGB Led (أنا استخدم الأنود المشترك)
• 3x 270 أوم مقاومات
• 1 × 4 ، 7 كيلو أوم المقاوم
• البطارية (أستخدم بطارية 3.7 فولت Li-Po)
• وفي حالة استخدام Li-po ، وحدة شاحن للبطارية.

للحفاظ على تشغيل المستشعرات لفترة طويلة ، لا تستخدم أي لوحة Arduino مسبقة الصنع ، فسوف تقوم بإفراغ البطارية بسرعة. بدلاً من ذلك ، استخدم شريحة Atmega328P.

قم بتوصيل كل شيء كما يظهر في لوحتي الكهربائية. (انظر الصورة أو ملف PDF) يوصى أيضًا بإضافة مفتاح طاقة ، حتى تتمكن من قطع الطاقة عند الشحن.

عند تحميل الكود ، لا تنس تحديد المستشعر لمنحهم رقم معرف فريدًا ، فالشفرة متاحة على صفحة GitHub الخاصة بي.

للحفاظ على مستشعرات التربة حية لفترة طويلة ، أستخدم ترانزستور NPN لتشغيلها ، فقط عندما تبدأ القراءة. لذلك لا يتم تنشيطها طوال الوقت ، كل مستشعر له رقم معرف من 45XX إلى 5000 (يمكن تغيير هذا) لذلك يجب أن يكون لكل مستشعر أرقام فريدة ، كل ما عليك فعله هو التحديد في الكود.

ستذهب المستشعرات إلى وضع السكون لحفظ البطارية.

الخطوة الثانية: جهاز استشعار الحيوان

جهاز استشعار الحيوان هو جهاز استشعار بسيط. تستشعر الحرارة من الحيوانات أو البشر. إذا كان المستشعر يستشعر الحركة. سيرسلون إلى المحطة الأساسية.

ولكن لن يكون هناك أي إنذار ، للقيام بذلك ، على الصفحة التي يجب عليك تنشيطها ، أو إذا كان لديك إعداد مؤقت ، فسيتم تنشيطه تلقائيًا في ذلك الوقت.

إذا حصلت القاعدة على إشارة حركة من مستشعر الحيوان ، فسيتم تمريرها إلى مستشعر صفارة الإنذار وسوف (آمل) تخويف الحيوان بعيدًا. صفارات الإنذار عند 119 ديسيبل.

يعمل مستشعر pir على البطارية وقد وضعته في علبة مستشعر pir قديمة من جهاز إنذار قديم. الكبل الذي يخرج من جهاز استشعار الحيوانات هو فقط لشحن البطارية.

تحتاج لهذا المستشعر إلى:

• شريحة ATMEGA328P-PU
• 1 × 16000 ميجا هرتز كريستال
• 2 x 22 pF مكثف
• 1 × وحدة استشعار Pir
• 1 × 100 فائق التوهج مكثف
• 1 × وحدة NRF24L01
• 1 x Led (لا أستخدم أي RGB led هنا)
• 1 × 220 أوم المقاوم
• إذا كنت ستعمل على بطارية ، فأنت بحاجة إلى ذلك (أستخدم Li-Po)
• وحدة شاحن بطارية إذا كان لديك بطارية قابلة لإعادة الشحن.
• نوع من مفتاح الطاقة.

قم بتوصيل كل شيء كما تراه في الصفيحة الكهربائية. تحقق حتى تتمكن من تشغيل مستشعر pir من بطاريتك (يحتاج البعض إلى 5 فولت للتشغيل).

احصل على الرمز من GitHub الخاص بي وحدد مستشعر الساحرة الذي ستستخدمه (على سبيل المثال: SENS1 ، SENS2 ، إلخ) حتى يحصلوا على أرقام فريدة.

سوف تستيقظ شريحة ATMEGA فقط عند تسجيل الحركة. Sins وحدة مستشعر البير مدمجة في مؤقت للتأخير ، لا يوجد شيء لذلك في الكود ، لذا اضبط الوعاء على مستشعر البير للتأخير الذي سيكون مستيقظًا.

هذا هو جهاز استشعار الحيوان ، نحن نتحرك.

الخطوة الثالثة: تحكم مضخة المياه

وحدة التحكم في مضخة المياه هي لبدء مضخة أو صمام ماء لسقي الحقول الخاصة بك. بالنسبة لهذا النظام ، لا تحتاج إلى بطارية ، فأنت بحاجة إلى طاقة لتشغيل المضخة. استخدم وحدة AC 230 إلى DC 5 فولت لتشغيل Arduino نانو. يجب أيضًا أن أستخدم أنواعًا من المضخات ، أحدها يستخدم صمام مياه يعمل بجهد 12 فولت ، لذلك لدي وحدة من 230 إلى تيار مستمر 12 فولت على لوحة الترحيل.

الآخر هو 230 AC في التتابع حتى أتمكن من تشغيل مضخة 230 فولت تيار متردد.

النظام بسيط للغاية ، كل وحدة تحكم في المضخة لها أرقام معرف فريدة ، لذلك لنفترض أن حقل البطاطس جاف وأن المستشعر مضبوط على الماء التلقائي ، ثم تتم إضافة مضختي المخصصة لحقل البطاطس إلى هذا المستشعر ، وبالتالي فإن مستشعر التربة يخبر النظام الأساسي أن الري يجب أن يبدأ ، لذلك يرسل النظام الأساسي إشارة إلى تلك المضخة لتنشيطها.

يمكنك تعيين المدة التي يجب أن يعمل بها على صفحة الويب (على سبيل المثال 5 دقائق) ، حيث تتحقق المستشعرات كل ساعة فقط. أيضًا عند توقف المضخة ، ستخزن الوقت في النظام حتى لا يبدأ النظام التلقائي تشغيل المضخة قريبًا. (من الممكن أيضًا الإعداد على صفحة الويب).

يمكنك أيضًا من خلال صفحة الويب تعطيل الري أثناء الليل / النهار عن طريق تحديد أوقات خاصة. وأيضًا إعداد مؤقتات لكل مضخة لبدء الري. وإذا أمطرت فلن تسقي.

أتمنى أن تتفهم:)

لهذا المشروع تحتاج:

• 1 × اردوينو نانو
• 1 × وحدة NRF24L01
• 1 × 100 فائق التوهج مكثف
• 1 RGB Led (أنا استخدم الأنود المشترك)
• 3 × 270 أوم مقاومات
• 1 × لوحة التتابع

قم بتوصيل كل شيء بصفحة كهربائية (انظر ملف pdf أو صورة) قم بتنزيل الكود من GitHub ولا تنس تحديد رقم المستشعر.

والآن لديك وحدة تحكم في المضخة ، يمكن للنظام التعامل مع أكثر من واحد فقط.

الخطوة 4: جهاز استشعار المطر

يستخدم جهاز استشعار المطر لاكتشاف المطر. لا تحتاج لأكثر من واحد. لكن من الممكن إضافة المزيد ، جهاز استشعار المطر هذا يعمل بالبطارية ويفحص كل 30 دقيقة بحثًا عن المطر ، كما أن لديهم رقمًا فريدًا للتعرف عليهم.

يستخدم مستشعر المطر دبابيس تناظرية ورقمية. الدبوس الرقمي هو التحقق مما إذا كانت السماء تمطر ، (الشاشة الرقمية فقط نعم أم لا) وعليك ضبط الوعاء على وحدة مستشعر المطر عندما يكون من الجيد التحذير من "المطر" (مستوى الماء على المستشعر الذي يشير إلى تمطر.)

يتم استخدام الدبوس التناظري للإبلاغ بالنسبة المئوية عن مدى بللها على المستشعر.

إذا اكتشف الدبوس الرقمي هطول المطر ، فسيرسله المستشعر إلى النظام الأساسي. ولن يسقي النظام الأساسي النباتات ما دامت "تمطر". يرسل المستشعر أيضًا مدى رطوبته وحالة البطارية.

نقوم بتشغيل مستشعر المطر فقط عندما يحين وقت القراءة من خلال الترانزستور الذي يتيح من خلال دبوس رقمي.

تحتاج لهذا المستشعر إلى:

• شريحة ATMEGA328P-PU
• 1x16000 ميجا هرتز كريستال
• 2x 22 pF مكثف
• 1x وحدة استشعار المطر
• 1x 100 فائق التوهج مكثف
• 1x NRF24L01 وحدة
• 1x RGB Led (لقد استخدمت الأنود المشترك ، إنه VCC بدلاً من GND)
• 3x 270 أوم مقاومات
• 1x NPN BC547 الترانزستور
• بطارية 1x (أستخدم Li-Po)
• 1x وحدة شاحن Li-Po (في حالة استخدام بطارية Li-Po)

قم بتوصيل كل شيء كما تراه على الورقة الكهربائية (بتنسيق pdf أو في الصورة ، ثم قم بتحميل الكود إلى شريحة ATMEGA كما يمكنك العثور عليه في صفحة GitHub الخاصة بي ضمن مستشعر المطر ، ولا تنس تحديد المستشعر للحصول على رقم المعرف الصحيح.

والآن سيكون لديك جهاز استشعار للمطر يعمل كل 30 دقيقة ، ويمكنك تغيير الوقت إذا لم ترغب في تقليله أو أكثر.

في وظيفة counterHandler () ، يمكنك إعداد وقت التنبيه للرقاقة. يمكنك حساب هذا: تستيقظ الرقائق كل 8 ثوانٍ وفي كل مرة تزيد قيمتها ، لذا لمدة 30 دقيقة ستحصل على 225 مرة قبل أن تفعل الإجراءات. إذن هناك 1800 ثانية في نصف ساعة. لذا قسّمها على 8 (1800/8) ستحصل على 225. هذا يعني أنها لن تتحقق من المستشعر حتى يعمل 225 مرة وهذا سيكون حوالي 30 دقيقة. أنت تفعل الشيء نفسه على مستشعر التربة أيضًا.

الخطوة 5: الحيوان صفارة الإنذار

تكون صفارات الإنذار للحيوان بسيطة عندما يكتشف مستشعر الحيوان الحركة ، وسيتم تنشيط صفارة الإنذار ، أستخدم صفارة إنذار حقيقية حتى أتمكن من تخويف الناس بها. ولكن يمكنك أيضًا استخدام صفارات الإنذار التي تسمعها الحيوانات فقط.

أستخدم Arduino nano في هذا المشروع وأقوم بتشغيله بجهد 12 فولت. صفارة الإنذار هي أيضًا 12 فولت ، لذا بدلاً من التتابع ، سأستخدم ترانزستور 2N2222A لتمكين صفارة الإنذار. إذا كنت تستخدم مرحلًا عندما يكون لديك نفس الأرضية ، فيمكنك إتلاف Arduino. لهذا السبب أستخدم الترانزستور بدلاً من ذلك لتمكين صفارات الإنذار.

ولكن إذا كانت صفارات الإنذار و Arduino لا تستخدمان نفس الأرض ، فيمكنك استخدام التتابع بدلاً من ذلك. تخطي الترانزستور والمقاوم 2.2 كيلو ، واستخدم لوحة الترحيل بدلاً من ذلك. وأيضًا التغيير في كود Arduino عند التغيير المنشط من HIGH إلى LOW وعند تعطيل التغيير من LOW إلى HIGH och للقراءة الرقمية للدبوس 10 ، فإن التتابع يستخدم LOW للتنشيط ويستخدم الترانزستور HIGH لذلك تحتاج إلى تبديل هذا.

لهذا البناء تحتاج:

• 1x اردوينو نانو
• 1x 2.2K المقاوم (تخطي في حالة استخدام لوحة الترحيل)
• 1x 2N2222 الترانزستور
• 1x صفارة الإنذار
• 3x 270 أوم المقاوم
• 1x RGB Led (أستخدم الأنود المشترك ، VCC بدلاً من GND)
• 1X NRF24L01 وحدة
• 1x 100 فائق التوهج مكثف

قم بتوصيل كل شيء كما تراه على الورقة الكهربائية في ملف PDF أو في الصورة ، ثم قم بتحميل الكود إلى Arduino الذي تجده في صفحة GitHub الخاصة بي ضمن Animal Siren ، ولا تنس تحديد المستشعر لرقم التعريف الصحيح.

والآن لديك صفارة إنذار تعمل.

الخطوة 6: النظام الرئيسي

النظام الرئيسي هو الأهم من بين جميع الوحدات. بدونه لا يمكنك استخدام هذا النظام ، فالنظام الرئيسي متصل بالإنترنت بوحدة ESP-01 ونحن نستخدم دبابيس Arduino Megas Serial1 لتوصيله. RX على Mega to TX على ESP لكننا نحتاج إلى الانتقال من خلال مقاومين لخفض الجهد إلى 3.3. و TX على Mega to RX على ESP.

قم بإعداد وحدة ESP

لاستخدام ESP ، تحتاج أولاً إلى ضبط معدل الباود عليه على 9600 ، وهو ما استخدمته في هذا المشروع ووجدت أن ESP يعمل بشكل أفضل. من خارج الصندوق ، تم ضبطه على معدل باود 115200 ، يمكنك تجربته ولكن لم يكن مستقرًا. للقيام بذلك ، تحتاج إلى Arduino (يعمل Mega جيدًا) وتحتاج إلى توصيل TX لـ ESP (من خلال المقاومات كما تراه على الورقة) بـ Serial TX (وليس Serial1 إذا كنت تستخدم Mega) و RX على ESP إلى Arduino Serial RX.

قم بتحميل رسم وميض (أو أي رسم لا يستخدم المسلسل) وافتح الشاشة التسلسلية واضبط معدل البث بالباود على 115200 و NR & CR على الأسطر

في سطر الأوامر ، اكتب AT واضغط على Enter. يجب أن تحصل على إجابة تقول "حسنًا" ، لذلك نحن نعلم الآن أن برنامج ESP يعمل. (إذا لم يكن هناك مشكلة في الاتصال أو وحدة ESP-01 سيئة)

الآن في سطر الأوامر ، اكتب AT + UART_DEF = 9600 ، 8 ، 1 ، 0 ، 0 واضغط على Enter.

سيستجيب مع OK وهذا يعني أننا قمنا بتعيين معدل الباود على 9600. أعد تشغيل ESP بالأمر التالي: AT + RST واضغط على Enter. قم بتغيير معدل البث بالباود في الشاشة التسلسلية إلى 9600 وأدخل AT واضغط على Enter. إذا حصلت على موافق ، فسيتم إعداد ESP لـ 9600 ويمكنك استخدامه للمشروع.

وحدة بطاقة SD

أريد أن يكون من السهل تغيير إعدادات WIFI للنظام ، في حالة تغيير كلمة مرور جديدة أو اسم wifi. لهذا السبب نحتاج إلى وحدة بطاقة SD. داخل بطاقة SD ، أنشئ ملفًا نصيًا باسم config.txt ونستخدم JSON للقراءة ، لذلك نحتاج إلى تنسيق JSON. لذلك يجب أن يحتوي الملف النصي على النص التالي:

"losen": "YOURWIFIPASSWORD"

}

قم بتغيير النص بأحرف كبيرة لتصحيح شبكة wifi الخاصة بك.

الخطايا التي نستخدمها NRF24L01 التي تستخدم SPI وقارئ بطاقة SD يستخدم أيضًا SPI نحتاج إلى استخدام مكتبة SDFat حتى نتمكن من استخدام SoftwareSPI (يمكننا إضافة قارئ بطاقة SD على أي دبابيس)

مستشعر DHT

يتم وضع هذا النظام في الخارج ويحتوي على مستشعر DHT حتى نتمكن من فحص الرطوبة ودرجة حرارة الهواء. يتم استخدامه لسقي إضافي في الأيام الحارة.

لهذا البناء تحتاج:

• 1x اردوينو ميجا
• 1x NRF24L01 الوحدة النمطية
• 1x ESP-01 الوحدة النمطية
• 1x SPI Micro SD Card Module
• 1x DHT-22 مستشعر
• 1x RGB Led (لقد استخدمت الأنود المشترك ، VCC بدلاً من GND)
• 3x 270 أوم مقاومات
• 1x 22 كيلو أوم المقاوم
• 2x 10 كيلو أوم المقاوم

يرجى ملاحظة أنه إذا لم تحصل على وحدة ESP-01 مستقرة ، فحاول تشغيلها من مصدر طاقة خارجي 3.3 فولت.

قم بتوصيل كل شيء كما تراه في الورقة الكهربائية في ملف PDF أو في الصورة.

قم بتحميل الكود إلى Arduino Mega الخاص بك ، ولا تنس التحقق من الكود بالكامل للتعليقات ، لأنك تحتاج إلى ضبط المضيف على الخادم في أماكن متعددة (إنه ليس أفضل حل أعرفه).

الآن نظام Base الخاص بك جاهز للاستخدام. لا تحتاج إلى تغيير المتغيرات في رمز خطايا رطوبة التربة ، يمكنك القيام بذلك من خلال صفحة الويب.

الخطوة السابعة: نظام الويب

لاستخدام النظام ، تحتاج أيضًا إلى خادم ويب. أنا أستخدم raspberry pi مع Apache و PHP و Mysql و Gettext. نظام الويب متعدد اللغات حتى تتمكن من إجراؤه بلغتك بسهولة. إنه يأتي باللغتين السويدية والإنجليزية (يمكن أن يكون للغة الإنجليزية لغة إنجليزية غير صحيحة ، وترجمتي ليست 100٪.) لذا فأنت بحاجة إلى تثبيت Gettext لخادمك ، وكذلك اللغات.

أريكم بعض لقطات الشاشة أعلاه من النظام.

يأتي مع نظام تسجيل دخول بسيط وتسجيل الدخول الرئيسي هو: admin كمستخدم والماء ككلمة مرور.

لاستخدامها ، عليك إعداد ثلاث وظائف cron (تجدها ضمن مجلد cronjob)

ملف timer.php الذي تريد تشغيله كل ثانية. هذا يحمل كل الأتمتة لنظام الفتحات. يستخدم اسم الملف tempsur.php لإخبار النظام بقراءة درجة حرارة الهواء وتسجيلها. لذا فأنت بحاجة إلى إعداد وظيفة cron حول عدد المرات التي ستقوم بتشغيلها فيها. لدي كل 5 دقائق ، ثم يجب تشغيل الملف المسمى dagstatistik.php مرة واحدة فقط قبل منتصف الليل (مثل 23:30 ، 11:30 مساءً). يأخذ القيم المبلغ عنها من أجهزة الاستشعار أثناء النهار ويحفظها لإحصائيات الأسبوع والشهر.

يرجى ملاحظة أن هذا النظام يخزن درجة الحرارة بالدرجة المئوية ، ولكن يمكنك التغيير إلى فهرنهايت.

في ملف db.php ، تقوم بإعداد اتصال قاعدة بيانات mysql للنظام.

أولاً ، أضف المستشعرات إلى النظام. ثم قم بعمل مناطق ، وأضف أجهزة استشعار إلى المناطق.

إذا كان لديك سؤال أو وجدت أخطاء في النظام ، فيرجى الإبلاغ عنها على صفحة GitHub. يمكنك استخدام نظام الويب ولا يُسمح لك ببيعه.

إذا كانت لديك مشاكل مع لغات gettext ، فالرجاء تذكر أنه إذا كنت تستخدم raspberry كخادم ، فغالبًا ما يتم تسميتها مثل en_US. UTF-8 ، لذلك تحتاج إلى إجراء هذه التغييرات في ملف i18n_setup.php وتحت مجلد اللغة. وإلا فسوف تتعثر في اللغة السويدية.

يمكنك تنزيله على صفحة جيثب.