Solvægtbaseret planteforvaltning med ESP32: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Det er sjovt at dyrke planter, og vanding og omsorg for dem er egentlig ikke noget besvær. Mikrokontrollerprogrammer til overvågning af deres helbred findes overalt på internettet, og inspirationen til deres design kommer fra plantens statiske karakter og let at overvåge noget, der ikke løber rundt og sveder. Jeg er relativt ny inden for plantevækst, og vejledninger på internettet syntes at være skrevet af velmenende men ikke ingeniørtyper. En ven, som jeg spurgte "hvor meget vander jeg dem …" svarede, den eneste måde er at hæve planten, og hvis den føles let, vander du den. Han er meget god til at”vokse”. At stikke fingeren i jorden hjælper ikke rigtigt meget. De fleste instruktører anvender en billig jordfugtprobe, der er tilbøjelig til forskellige fejl-den mest åbenlyse er unøjagtighed og korrosion.

Gennemgang af litteraturen afslører, at snavs kan være op til 40% vand, og måling af dette kræver temmelig dyre instrumenter. De billigere sonder er afhængige af vandledningsevne, som vil variere med opløste salte og andre faktorer. Ovenfor er en graf jeg lavede af en beholder med snavs vejet over 2 uger efterfulgt af ovnopvarmning til 300 for at fjerne alt ikke -fastgjort vand. Fyrre procent af den samlede jord er vand, og over ti varme dage med direkte sol mistede den 75% af dette vand i en relativt lineær hastighed. Så hvad er det korrekte fugtniveau? Det afhænger af en række faktorer, men når du bygger denne maskine, er et godt fingerpeg omhyggeligt at vande dit anlæg til det niveau, du synes er rigtigt, og sætte det på maskinen, som omhyggeligt måler dens vægt og derefter inden for en fastsat grænse tilføjer vand, når det er nødvendigt. Designet kan modificeres til hængende plantekurve og trykvandsanlæg.

Maskinen skulle køre på solenergi, være autonom med sin egen vandforsyning, overvåge dens vandforsyning ved meddelelser til nettet, sove når den ikke er i brug for at minimere strøm og huske grundvægten og hvor mange vandinger og andre data i mellem søvn cyklusser. Den nye ESP32 virkede som en god kandidat til hjernen.

Trin 1: Saml dine forbrugsvarer

Maskinen er lavet af to BigBox store 12 tommer keramiske fliser i en aluminiumskanalramme, der klemmer en vandtank. Elektronikken er fastgjort i en plastikkasse på bagsiden. Vandtanken har en udgangsslange fra en lukket pumpe og sensorenhed, der er limet til bunden af tanken, der fodrer anlægget. Lastcellens udkragere fra en tværbjælke i toppen af enheden.

1. Arrow Home Products 00743 2 Gallon Slimline Drikkebeholder i Klar

2. uxcell 5Pcs 5.5V 60mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY

3. Gikfun Metal Ball Tilt Shake Position Switches til Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 10 kg aluminiumlegering elektronisk vægtbelastningscelle

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board

6. HX711 vægtvejning Load Cell Conversion Module Sensors Ad Module for Arduino

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. TP4056 litiumcelleladermodul med batteribeskyttelse

9. ECEEN USB-pumpe Mini nedsænket vandpumpning til akvarium hydroponisk drevet via USB DC 3,5-9V

10. 18650 Lipo batteri med batteriholder

Trin 2: Byg kassen

Boksrammen er lavet af BigBox 1 tommer aluminiumsvinkel. Du får den generelle idé fra billederne, og det er ikke for svært at samle. Rammerne er baseret på de kvadratfodfliser, der danner enhedens for- og bagside. Fliserne holdes fast på aluminiumsrammens overflader med siliciumlim. Dimensionen af midtersektionen afhænger af størrelsen på din vandtank. Tankåbningen er designet, så du let kan trække den ud af enheden og genopfylde den fra toppen. Ledninger og rør, der fastgør tanken, skal være lange nok og krølle på bagsiden.

Solpanelplaceringen er designafhængig. Jeg ville bruge flere runde paneler til at give det et 'terning' look, men slog mig til på firkanterne, fordi de gav den bedste kombination af spænding og strøm. Jeg vil ikke gå ind på detaljerne om tilslutning af flere solpaneler, men du har brug for mindst 5,5v for at få opladerkredsløbet til at fungere. Disse paneler blev alle hooket parallelt for at øge strømstyrken. Hullerne i den keramiske flise er omhyggeligt boret med en diamantbit-sørg for at bruge vand som kølevæske til dette, ellers ødelægger du boret. Disse huller bør kun tage et par minutter hver. Brug liberale mængder siliciumlim til at holde panelerne og ledningerne på indersiden af fliserne på plads.

Belastningscellen er meget rimelig og er klassificeret i forskellige vægte. Jeg brugte sorten på 10 kg, men hvis du går tungt, planlægger du i overensstemmelse hermed. Ligesom mine andre instruktioner: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ skal disse vejeceller cantileveres ud fra støttesiden med deres 4 mm og 5 mm tapede skruehuller. I dette tilfælde holder et tværsnit af aluminium mellem de to keramiske flisestøtter den ene ende af vejecellen. Den anden understøtter en platform af flad aluminiumstang silicium limet til plantens dræningskop. Vær meget forsigtig med ledningerne fra disse fyre-de er meget skrøbelige og næsten umulige at reparere, hvis de er afbrudt nær deres oprindelse. Goop med masser af varm lim eller silicium for at bevare deres integritet.

Trin 3: Byg pumpe/tom kontaktholder

Pumpen drives af et relæ fra Lipo -batteriet og klarer sig ok med den begrænsede spænding, men du kan ikke overstige højden på cirka 2 fod, medmindre du bruger en powerbooster til at øge spændingen. Pumpen er faktisk en champ, behøver ikke priming, vandtæt og har et USB -stik i den ene ende. Går dog ikke godt med at gå tør. Reservoirets fulde/tomme kontakt er simpelthen en vippekontakt, som jeg swabbede i silicium til vandtæt og derefter blev knyttet til en aluminiumsstang til pumpen og en flydende gummiand. Gummianden skal bindes direkte til aluminiumsstangen for at fjerne trækkraften fra vippekontaktledningerne. Når reservoiret har vand i det, flyder andungen og vipper kontakten-kortslutter til jorden og tillader kommandoer at drive relæet og pumpen. Det sender også disse data til internettet og sender dig et tweet, hvis du har brug for vand. Pumpen er siliciumlimet til denne understøtningsstruktur og limet til bunden af vandreservoiret.

Trin 4: Opbygning af elektronikken

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board er en forholdsvis ny mikrokontroller og fungerer meget godt i denne hjernefulle plantehjælper. Fordelen ved dette bræt i forhold til den ældre 8266 er i dens bedre soveevne (angiveligt år i stedet for en time eller deromkring …) dets evne til at huske, hvad det lærte mellem lurene (den gamle 8266 nulstilles fra ground zero …) og lavere strømforbrug mens du sover og flere pins. Den store Youtuber Andreas Spiess beskriver ændringerne i koden for at få ESP32 til at gøre et ordentligt stykke vejning, og du bør se hans video, hvis du vil vide mere om, hvordan detaljerne fungerer. Søvneksemplet fra Arduino IDE blev også brugt og modificeret til denne software.

Fritzing -diagrammet viser dig omhyggeligt alle ledningsforbindelser. Komponenter blev samlet perf boards og derefter forbundet til hinanden. Lipo -batteriet er din standard billige 18650 på egen slæde. Laderpladen er en TP4056, som Andreas siger er meget effektiv i denne solopladningsrolle. Tænd/sluk-knappen med indbygget LED sender strøm til hele systemet samt den fælles relæforbindelse, der driver pumpen. Relæbrættet er et dejligt Adafruit -låsende relæfjerntavle, der kører på 3 V. HX711 -forstærkeren drives af Adafruit og er forbundet til to stifter på sit bord.

Alle komponenterne er stablet i en plastik udendørs elektrisk boks, der er åben på den nederste sektion for at tillade luftstrøm, men blokerer for regn. Placer ESP32 oven på for at tillade programmering og seriel overvågning med dækslet slukket.

Trin 5: Software

"loading =" doven"

Enheden er enkel at bruge. Når strømmen tændes, blinker LED'en på afbryderen, indtil en potteplante, der er vandet til et niveau, du vil opretholde, placeres på platformen. Efter vægtstabilisering husker computeren denne startvægt, og hver time eller indstillet interval sammenligner plantens nye vægt og enten korrigerer den med ekstra pumpet vand eller rapporterer den nye vægt og alle andre oplysninger til Thingspeak og går derefter i dvale. Graferne ovenfor afspejler produktionen over en tidsperiode på tre dage for en tomatplante, der er omkring 2 fod høj og vokser i fuld sol. Plantens vækst over tid vil naturligvis påvirke krukkens vægt og bør kompenseres for ved at foretage initialiseringen efter en tid, der er bestemt af volumen af plantevæksten. Yderligere softwaretilpasninger ville muliggøre automatisk analyse af anlæggets maksimale og minimale vandtolerance og krav ved at oversvømme potten, indtil vægten ikke længere ændrede sig og derefter måle vandtabets hældning over tid. Dette vil afhænge af jordtype, vejr og plante- og rodstruktur. Yderligere vandingsalgoritmer baseret på Thingspeak dataevalueringer kan derefter tilpasses. Ulemperne ved vægt i stedet for ledende vedligeholdelse af sensoranlæg er behovet for et afgrænset vandet område at veje, men smarte plantemaskiner som denne er billige, let netværk og kontrolleres og på en underlig OCD måde sjov at følge på internettet.

Trin 7: Gentag

Ja, så godt som designet, fungerede maskinen godt i en uge eller deromkring og ville så have en tendens til, at ESP32 gik ind i en underlig sløjfe og ikke startede korrekt og tømte batteriet natten over. Ingen mængde softwareændring kunne påvirke dette, så jeg opgav og tilføjede en Adafruit TPL5111 for at styre energicyklussen i ESP, men da jeg ikke længere kunne bruge hukommelsen som før, skrev jeg for at bruge EEPROM og skiftede fra Thingspeak til Blynk, som jeg finde mere sjov på din telefon og et rigtig godt system. Hardwareændringen er bare et spørgsmål om at forbinde TPL 5111 til strøm og jord, en færdig pin til ESP og Enable out til EN -stiften. Sørg for at sætte en vippekontakt mellem EN-ud og EN på tavlen, så du kan ændre programmer og uploade. Jeg indstiller søvncyklussen for hver anden time. For at rydde EEPROM og nulstille enheden til et nyt anlæg eller for ekstra vægt satte jeg en switch i Blynk til for at rydde hukommelsen og genstarte vægtprocessen. Programmet til den nye software er inkluderet ovenfor, og programmet på Blynk er oplagt at oprette. Denne maskine fungerer virkelig godt og producerer nogle dandy -produkter. Jeg er faktisk imponeret over hvor sjovt det viste sig at være --- solceller fungerer let, og det løber aldrig tør for strøm.