صفيف المستشعرات الزراعية: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مشروع لجاكسون بريكيل وتايلر ماكوبينز وجاكوب ثالر لمعيار EF 230

الزراعة عامل حيوي للإنتاج في الولايات المتحدة. يمكن استخدام المحاصيل لمجموعة متنوعة من الأغراض المختلفة ، بدءًا من المواد الخام لإنتاج الملابس والأدوية والمضافات الغذائية إلى الاستهلاك المباشر لأجزاء المحصول ، وغالبًا ما تكون الفاكهة النابتة. تزرع غالبية المحاصيل في الولايات المتحدة في الهواء الطلق ، حيث لا يمكن التحكم في الظروف الجوية أو درجة الحرارة على نطاق واسع. بالنظر إلى الكيفية التي يمكن أن تؤثر بها الظروف المناخية المعاكسة بشكل كبير على نمو المحاصيل ، والتي تؤثر بدورها على اقتصاد الولايات المتحدة ، تصبح مراقبة ظروف حقل المحاصيل أمرًا حيويًا.

يسمح جهازنا ، صفيف المستشعرات الزراعية ، للمزارعين بمراقبة حالة الأجزاء المحددة مسبقًا من حقلهم باستخدام 4 أجهزة استشعار: مستشعر مياه الأمطار ، ومستشعر رطوبة التربة ، ومستشعر درجة الحرارة ، وجهاز استشعار كهروضوئي. يتيح الجمع بين هذه المستشعرات للمزارع التخطيط بشكل مناسب لإنتاج محصول الموسم ، والتكيف مع الأمطار القليلة جدًا أو الكثيرة جدًا ، والتعامل بشكل أفضل مع الكوارث التي قد تقتل المحاصيل وتوفر الوقت والمتاعب من أخذ عينات من التربة واستخدام أجهزة استشعار أكثر تكلفة. في هذا Instructable ، سنرشدك عبر الأسلاك والتشفير خلف مصفوفة المستشعرات الزراعية الخاصة بنا ، حتى تتمكن أيضًا من صنعها بنفسك.

الخطوة 1: اجمع المواد المطلوبة

فيما يلي قائمة بالمواد المطلوبة التي ستحتاجها للبدء"

1. Arduino Board ويفضل Arduino Uno

2. اللوح الأساسي

3. 1x 220 أوم المقاوم

4. أسلاك متنوعة بألوان مختلفة

5. مايكرو USB إلى كابل USB

6. مكبر صوت قابل للتركيب على اللوحة

7. جهاز استشعار كهروضوئي

8. مستشعر درجة الحرارة

9. جهاز استشعار مياه الأمطار

10. مستشعر رطوبة التربة

11. جهاز كمبيوتر مثبت عليه Matlab 2017 وحزمة دعم Arduino (يمكن العثور على حزمة الدعم ضمن الوظائف الإضافية)

الخطوة 2: قم بتوصيل اللوحة وتوصيلها

ابدأ إما بتوصيل الأسلاك باللوحة كما هو موضح أعلاه ، أو بأي طريقة تناسبك بشكل أفضل. هناك طرق غير محدودة حرفيًا يمكن من خلالها توصيل اللوحة بالأسلاك ، لذا فإن التكوين الدقيق متروك لك حقًا. بعد توصيل السبورة بأسلاك ، ابدأ في توصيل المستشعرات. تعتبر مياه الأمطار ورطوبة التربة وأجهزة الاستشعار الكهروضوئية جميعها نواتج تناظرية ، لذا تأكد من توصيلها بأسلاك في القسم التناظري في Arduino. من ناحية أخرى ، يعد مستشعر درجة الحرارة ناتجًا رقميًا ، لذا تأكد من توصيله بمدخل رقمي متاح على Arduino. يجب أن يحتوي Arduino على مخرجات 3.3 فولت و 5 فولت ، لذا تأكد من توصيل المستشعرات بجهد كهربائي متوافق معها.

بعد أن تتأكد من أن اللوحة قد تم توصيلها بشكل صحيح ، قم بتوصيل كابل Micro USB إلى USB من جهاز الكمبيوتر الخاص بك في منفذ Micro USB على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وقم بتشغيل Arduino. افتح Matlab ، وتأكد من تثبيت حزمة دعم Arduino ضمن الوظائف الإضافية ، قم بتشغيل الأمر ، "fopen (serial ('nada'))" ، بدون ". يجب أن ينبثق خطأ ، ويجب أن يوضح الخطأ يوجد توافق متاح برقم. قم بتشغيل الأمر "a = arduino ('comx'، 'uno')" ، حيث x هو رقم توافقك ، لتعيين Arduino الخاص بك إلى كائن. مؤشر LED على Arduino يجب أن يومض بسرعة للإشارة إلى أنه متصل.

الخطوة 3: قم بتشفير المستشعرات الكهروضوئية ودرجة الحرارة

قبل أن تبدأ في الترميز ، قم بتدوين مكان توصيل المستشعرات الخاصة بك على Arduino ، حيث سيكون هذا مهمًا لأمر readVoltage. ابدأ الكود الخاص بك عن طريق ضبط ضوء الشمس المتغير الذي يساوي الأمر "readVoltage (a، 'X #') '، حيث X # هو المنفذ الذي تتصل به ، و a ببساطة تستدعي Arduino الذي عينته لهذا المتغير. ابدأ عبارة if ، واضبط الشرط الأول لضوء الشمس <3. اضبط الإخراج كـ "info. TOD = 'night'" لإخراج الوقت من اليوم كهيكل ، ثم أضف عبارة else مع الإخراج كـ "info. TOD = ' اليوم '". نظرًا لأن هذه جملة else ، فإننا لسنا بحاجة إلى شرط ، حيث ستعمل مع جميع القيم الأخرى غير المحددة في عبارة if. تأكد من إنهاء جملة if الخاصة بك بنهاية ، وانتقل إلى البرمجة جهاز استشعار درجة الحرارة.

اضبط المتغير الحراري على أمر readVoltage آخر ، يكون الأمر "readVoltage (a، 'X #')". في حالتنا ، كان لا بد من تحويل درجة الحرارة من وحدات الجهد إلى درجة مئوية ، وبالتالي فإن المعادلة "tempC = (thermo-.5). * 100" للتحويل من الجهد إلى درجة مئوية. من أجل السهولة ، قمنا بتحويل درجة الحرارة بالدرجة المئوية إلى فهرنهايت ، لكن هذا اختياري تمامًا.

كود لأغراض اللصق

ضوء الشمس = readVoltage (a ، 'A1') إذا كان ضوء الشمس <3

info. TOD = "الليل"

آخر

info. TOD = 'يوم'

نهاية

الحرارية = readVoltage (أ ، 'A3') ؛

درجة الحرارة = (الحرارية -5). * 100 ؛

info.tempF = (9 / 5. * درجة الحرارة) +32

الخطوة 4: قم بترميز مستشعرات مياه الأمطار ورطوبة التربة

كما هو مذكور في الخطوة الأخيرة ، تأكد من معرفة المنافذ التي تم توصيل أجهزة الاستشعار بها على لوحة Arduino ، حيث ستجعل هذه الخطوة أقل إحباطًا. ابدأ بمستشعر مياه الأمطار ، وابدأ عبارة if. عيّن الشرط الأول لـ "readVoltage (a، 'X #')> 4" ، واضبط ناتجها على "info. Rain =" بلا هطول ". أضف an elseif ، واضبطه الشرطي على الأمر readVoltage من قبل ، ولكن اضبطه على> 2. أضف "&&" للدلالة على شرط آخر يجب الوفاء به ، واضبطه على أمر readVoltage مثل السابق ، واضبطه على <= 4. سيكون الإخراج "info. Rain = 'misting". أخيرًا ، أضف عنصر آخر واضبط ناتجه على "info. Rain = 'downpour'". قد تضطر إلى ضبط قيم الظروف بناءً على الرطوبة المحيطة للغرفة التي تعمل فيها.

بعد ذلك ، ابدأ رمز مستشعر رطوبة التربة ، وابدأ بعبارة if. عيّن حالة عبارة if إلى "readVoltage (a، 'X #')> 4 ، وأضف الناتج" info.soil = 'dry' ". أضف جملة elseif ، وباستخدام الأمر readVoltage أعلاه ، اضبطه على> 2. أضف "&&" ، وعيّن أمر readVoltage آخر لـ <= 4. اضبط ناتجه على "info.soil = 'optimal saturation'". أضف عبارة else واضبط ناتجها على "info.soil = 'flow' "، ولا تنس إضافة نهاية.

كود لأغراض اللصق

إذا readVoltage (a ، 'A0')> 4 info. Rain = 'لا هطول الأمطار'

elseif readVoltage (a، 'A0')> 2 && readVoltage (a، 'A0') <= 4

info. Rain = "التغشية"

آخر

info. Rain = "هطول أمطار"

نهاية

إذا قرأت Voltage (a، 'A2')> 4

info.soil = "جاف"

elseif readVoltage (a، 'A2')> 2 && readVoltage (a، 'A0') <= 4

info.soil = "التشبع الأمثل"

آخر

info.soil = "فيضان"

نهاية

الخطوة 5: مكبر الصوت وترميز إخراج صندوق الرسائل

يمكن أن تختلف مخرجات هذا الجهاز بشكل كبير ، ولكن في هذه الحالة ، سنرشدك عبر مخرج مكبر صوت مثبت مباشرة على الجهاز وإخراج صندوق رسائل يمكن عرضه على جهاز كمبيوتر بعيد. تم تصميم مكبرات الصوت الخاصة بنا لإخراج ترددات مختلفة ، أقل ما يعني أسوأ ، للحصول على درجة حرارة المحاصيل المثالية وضوء الشمس ورطوبة التربة وهطول الأمطار. ابدأ كود إخراج مكبر الصوت بعبارة if ، واضبط حالته على الأمر "readVoltage (a، 'X #')> 4 || info.tempF = 3 || readVoltage (a، 'A2')> 2 && readVoltage (أ ، "A0") <= 4 ". أضف نفس أمر playTone كما هو موضح أعلاه ، ولكن قم بتغيير 200 إلى 1000 لإنتاج نغمة أعلى وأكثر إيجابية. بعد ذلك ، أضف أمر آخر ، وأضف نفس أمر playTone مرة أخرى ، ولكن قم بتغيير 1000 إلى 1500. تشير هذه النغمات المتغيرة إلى خطورة الوضع في المجال. تأكد من إضافة نهاية لإكمال بيان if الخاص بك.

سيكون القسم الأخير من الكود ناتجًا ينتج عنه مربع رسالة. قم بإنشاء سلسلة باستخدام 'العلامات الموجودة بين قوسين ، وقم بتحويل أجزاء الهيكل الخاص بك إلى سلاسل باستخدام الأمر "num2str (info.x)" ، حيث يمثل x اسم بنية فرعية في بنية المعلومات. استخدم "string newline" لإضافة أسطر جديدة إلى مربع الرسالة ، واكتب رسالتك في نص باستخدام علامة الاقتباس ، مع إضافة القيمة الفعلية للحقل إلى السلسلة باستخدام الأمر num2str المذكور أعلاه. أخيرًا ، مع تحديد السلسلة ، استخدم الأمر "msgbox (سلسلة)" لعرض البيانات كمربع رسالة على شاشتك.

كود لأغراض اللصق

إذا readVoltage (a، 'A2')> 4 || info.tempF <32 playTone (a، 'D9'، 200، 1)

أشعة الشمس elseif> = 3 || readVoltage (a، 'A2')> 2 && readVoltage (a، 'A0') <= 4

playTone (a، 'D9'، 1000، 3)

آخر

playTone (a، 'D9'، 1500، 5)

نهاية

string = ['درجة الحرارة (درجة فهرنهايت)' ، num2str (info.tempF)]

string = [string newline "التربة هي" ، num2str (info.soil)]

string = [string newline "الترسيب الخارجي هو" ، num2str (info. Rain)]

string = [string newline "الوقت من اليوم هو" ، num2str (info. TOD)]

msgbox (سلسلة نصية)

الخطوة السادسة: الخاتمة

بينما يستمر العالم في الاعتماد أكثر فأكثر على البدائل الاصطناعية للعناصر التي تم حصادها سابقًا من المحاصيل ، ستظل الزراعة بالتأكيد عاملاً مهمًا وهامًا للاقتصاد لفترة طويلة. تعد مراقبة الأراضي الزراعية بشكل مناسب أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للمزارع لتحقيق أقصى استفادة من حصاده ، وباستخدام أجهزتنا ، لا يمكن فقط مراقبة الأراضي الزراعية بأكملها عن بُعد ، ولكن من الممكن القيام بذلك بطريقة رخيصة وسهلة تثبيت وبطريقة موثوقة. نأمل أن يكون هذا الدليل مفيدًا وسهل المتابعة ، ونأمل أن يكون الجهاز مفيدًا ولكنك ترغب في تنفيذه أو تجربته.

نتمنى لك ترميزًا سعيدًا ،

فريق مصفوفة المستشعرات الزراعية