IoT APIS V2 - IoT иштетилген Автоматташтырылган Өсүмдүктөрдү Сугаруу системасы: 17 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Бул долбоор менин мурунку көрсөтмөмдүн эволюциясы: APIS - Автоматташтырылган өсүмдүктөрдү сугаруу системасы

Мен дээрлик бир жылдан бери APISти колдонуп келе жатам жана мурунку дизайнды жакшыртууну кааладым:

1. Өсүмдүктү алыстан көзөмөлдөө мүмкүнчүлүгү. Ошентип, бул долбоор IoT менен иштей баштады.
2. Топурактын нымдуулугун текшерүүчү аппаратты алмаштыруу оңой. Мен нымдуулукту текшерүүчү үч түрдүү конструкциядан өттүм жана кайсы материалды колдонбосом да, ал эртеби -кечпи эрозияга учурады. Ошентип, жаңы дизайн мүмкүн болушунча көпкө созулуп, тез жана оңой алмаштырылышы керек болчу.
3. Челектеги суунун деңгээли. Мен чакада канча суу бар экенин айтып, челек бош калганда сууну токтотууну кааладым.
4. Жакшы көрүнөт. Боз долбоордун кутусу жакшы башталыш болчу, бирок мен бир аз жакшыраак көрүнгөн нерсени жараткым келди. Эгерде мен бул максатты ишке ашыра алсам, анда сен сот болмоксуң …
5. Автономия. Мен жаңы тутумдун күчү жана/же интернеттин болушу жагынан автономдуу болушун кааладым.

Жыйынтыгында долбоор мурдагыдан кем эмес конфигурацияланат жана кошумча пайдалуу өзгөчөлүктөргө ээ.

Мен дагы жаңы алган 3D принтеримди колдонгум келди, андыктан айрым бөлүктөрүн басып чыгаруу керек болот.

1 -кадам: Аппараттык

IoT APIS v2ди куруу үчүн сизге төмөнкү компоненттер керек болот:

1. NodeMcu Lua ESP8266 ESP -12E WIFI өнүктүрүү кеңеши - banggood.com сайтында
2. SODIAL (R) 3 пиндүү УЗИ сенсорунун аралыкты өлчөө модулу, кош которгуч, борттогу үч пин-amazon.com сайтында
3. DC 3V -6V 5V чакан суу астындагы насос аквариум балык танк насосу - ebay.com сайтында
4. Үч түстүү LED - amazon.com сайтында
5. Vero тактасы - amazon.com сайтында
6. PN2222 транзистору - amazon.com сайтында
7. Пластикалык бурамалар, болттар жана гайкалар
8. Лагердик жабдуулар жана материалдар
9. Зымдар, резисторлор, аталыштар жана башка ар кандай электрондук компоненттер
10. Бош Tropicana OJ 2.78 QT банка
11. 2 мырышталган мык

2 -кадам: Жалпы дизайн

Жалпы дизайн төмөнкү компоненттерден турат: 1. Топурактын нымдуулугун текшерүүчү жана өсүмдүктөрдү сугаруучу корпус (бириктирилген - 3d басылган) 2. Түтүктөр жана зымдар 3. Табактан суу агуу сенсору (3d басылган) 4. OJ кумурасынын үстүнө орнотулган башкаруу модулу (3d басылган корпуска салынган жана тиркелет) 5. Суу астындагы насос6. NodeMCU эскизи7. IoT конфигурациясы8. Электр энергиясы менен камсыздоо: USB электр розеткасы аркылуу -ЖЕ- күн панели (автономдуу режим) Келгиле, ар бир компонентти жекече талкуулайлы

3 -кадам: Чөгүп кеткен суу насосу

Чөгүп кеткен суу насосу OJ идишинин туткасынын астында жайгашкан (суунун деңгээлин өлчөөгө тоскоолдук кылбоо үчүн). Насос суунун киришине акысыз суу агымын камсыз кылуу үчүн кумуранын түбүнөн болжол менен 2-3 мм жогору "калкып" тургандай жайгаштырылган.

Насос нормалдуу иштеши үчүн толугу менен чөгүп кетиши керек болгондуктан, банкадагы суунун минималдуу деңгээли 3 см (1 дюйм) тегерегинде болушу керек.

4 -кадам: башкаруу модулу OJ кумурасынын үстүнө орнотулган

Мен суу контейнери болуу үчүн стандарттуу чоң Tropicana OJ кумурасын тандадым. Булар кеңири таралган жана стандарттуу.

Башкаруу модулу кумуранын үстүнө оригиналдуу кран алынгандан кийин коюлат.

Башкаруу модулу жайгашкан платформа 3d басылган. STL файлы бул нускаманын файлдарында жана эскиздер бөлүмдөрүндө берилген.

Насостун, трубанын жана зымдардын көлөмү суунун деңгээлин өлчөө үчүн мейкиндикти тазалоо үчүн Tropicana кумурасынын туткасы аркылуу өткөрүлөт.

Суунун деңгээли башкаруу модулунун платформасы менен интеграцияланган УЗИ аралык сенсору менен өлчөнөт. Суунун деңгээли бош кумуранын аралыкты өлчөө менен аныкталат, жана кумура белгилүү бир деңгээлге чейин толтурулган.

Башкаруу модулу жана АКШ сенсору 3d басылган "купол" менен капталган. Куполдун STL файлы бул нускаманын файлдары жана эскиздер бөлүмүндө берилген.

5 -кадам: Башкаруу модулу - схемалар

Башкаруу модулунун схемалары (анын ичинде компоненттердин тизмеси) жана нан тактасынын дизайн файлдары бул нускаманын файлдары жана эскиздер бөлүмүндө берилген.

ЭСКЕРТҮҮ: NodeMCU менен иштөө жеткиликтүү GPIO казыктары жагынан татаал иш болуп чыкты. Дээрлик бардык GPIO бир катар функцияларды аткарат, бул аларды колдонуу үчүн жеткиликтүү эмес, же терең уйку режиминде колдонуу мүмкүн эмес кылат (жүктөө процессинде ойногон атайын функцияларга байланыштуу). Акыр -аягы, мен GPIO'лорду колдонуу менен менин талаптарымдын ортосундагы тең салмактуулукту таба алдым, бирок ал бир нече иренжитүүчү кайталоону талап кылды.

Мисалы, бир катар GPIOлор терең уйку учурунда "ысык" бойдон калышат. LEDди туташтыруу, терең уйку учурунда электр энергиясын керектөөнү азайтуу максатын жеңгендерге.

6 -кадам: Табактан суу агуу сенсору

Эгерде казаныңыздын түбүндө тешик бар болсо, анда суу астындагы лотоктон ашып, жерге төгүлүп кетүү коркунучу бар (текче же сиздин өсүмдүктүн кайсы жеринде болбосун).

Мен топурактын нымдуулугунун өлчөнүшүнө зонддун жайгашуусу, топурактын тыгыздыгы, сугат суусунан алыстыгы ж.б. таасирин тийгизерин байкадым. Башкача айтканда, топурактын нымдуулугу суу түбүндөгү лотоктон ашып кетсе гана үйүңүзгө зыян алып келиши мүмкүн.

Толуп кетүү сенсору - бул казан менен астыңкы лотоктун ортосундагы аралык, эки зым темирге оролгон. Суу лотокту толтурганда, эки зым туташып калат, ошону менен микроконтроллерге төмөнкү лотокто суу бар экенин билдирет.

Акыры суу бууланып, зымдар үзүлүп калат.

Төмөнкү лоток 3d басылган. STL файлы бул нускаманын файлдары жана эскиздер бөлүмүндө жеткиликтүү.

7 -кадам: Топурактын нымдуулугун текшерүү жана сугаруу

Мен алты бурчтуу 3d басылган корпусту топурактын нымдуулугун текшерүүчү жана сугаруучу корпус кылып иштеп чыккам.

3d басып чыгаруу файлы (STL) бул нускаманын файлдары жана эскиздер бөлүмүндө жеткиликтүү.

Корпус эки бөлүктөн турат, аларды бири -бирине жабыштыруу керек. Түтүктөрдү бекитүү үчүн корпустун капталына модификацияланган тикенек жабдуу чапталган.

Цинктелген мыктарды жайгаштыруу үчүн 4,5 мм эки тешик берилет, алар топурактын нымдуулугун текшерүүчү катары кызмат кылат. Микроконтроллерге туташуу мыктарга туура келүү үчүн атайын тандалган металл аралыгы аркылуу ишке ашат.

3d дизайны www.tinkercad.com аркылуу жасалат, бул улуу жана колдонууга оңой, бирок күчтүү 3d дизайн куралы.

ЭСКЕРТҮҮ: Сиз эмне үчүн мен алдын ала даярдалган топурак зонддорунун бирин колдонгон эмесмин деп сурашыңыз мүмкүн? Жооп мындай: фольга бир нече жуманын ичинде ээрийт. Негизи, тырмактар чыңалууда болсо да, эрозияга учурап, жок дегенде жылына бир жолу алмаштырылышы керек. Жогорудагы дизайн мыктарды бир нече секунддун ичинде алмаштырууга мүмкүндүк берет.

8 -кадам: Түтүк жана зым

Суу планга супер-жумшак латекс каучук жарым тунук түтүк аркылуу жеткирилет (1/4 "Ички диаметри жана 5/16" Сырткы диаметри менен).

Насостун розеткасы чоңураак түтүктөрдү жана адаптерди талап кылат: Химияга туруктуу Полипропилен тикендүү фитинг, 1/4 "x 1/8" Tube ID үчүн түздү азайтуу.

Акырында, 1/8 Tube ID үчүн химиялык чыдамдуу полипропилен тикендүү фитинг сугат корпусуна туташтыргыч катары кызмат кылат.

9 -кадам: NodeMCU эскизи

NodeMCU эскизи IoT APIS v2нин бир нече өзгөчөлүктөрүн ишке ашырат:

1. Учурдагы WiFi тармагына туташат же ЖЕ WiFi кирүү чекити катары иштейт (конфигурациясына жараша)
2. Жергиликтүү убакытты алуу үчүн NTP серверлерин сурайт
3. Өсүмдүктөрдү көзөмөлдөө, сугаруу жана тармак параметрлерин тууралоо үчүн веб -серверди ишке ашырат
4. Топурактын нымдуулугун, астыңкы табактагы суунун агып кетишин, банкадагы суунун деңгээлин өлчөйт жана 3 түстүү LED аркылуу визуалдык көрсөткүчтү камсыз кылат
5. Ишти онлайн режиминде жана үнөмдөө режимин ишке ашырат
6. Сугаттын ар бири жөнүндө маалыматты жергиликтүү флэш -эс тутумда сактайт

10 -кадам: NodeMCU эскизи - WiFi

Демейки IoT APIS v2 "Plant_XXXXXX" деп аталган жергиликтүү WiFi кирүү чекитин түзөт, мында XXXXXX - NodeMCU бортундагы ESP8266 чипинин сериялык номери.

Сиз орнотулган веб-серверге URL аркылуу кире аласыз: https://plant.io ички DNS сервери сиздин түзмөгүңүздү APIS статус барагына туташтырат.

Статус баракчасынан IoT APIS v2ди WiFi тармагыңызга туташтырып, статусун булутка билдирүүнү баштоого мүмкүн болгон сугат параметрлери жана тармак параметрлери барагына өтсөңүз болот.

IoT APIS онлайн режиминде жана энергияны үнөмдөөчү операцияларды колдойт:

1. Онлайн режиминде IoT APIS WiFi байланышын дайыма сактап турат, андыктан сиз каалаган убакта өсүмдүгүңүздүн абалын текшере аласыз
2. Энергияны үнөмдөө режиминде, IoT APIS мезгил-мезгили менен топурактын нымдуулугун жана суунун деңгээлин текшерип турат, ошону менен түзмөктү "терең уйку" режимине коет, ошону менен анын энергия керектөөсүн кескин түрдө азайтат. Бирок, түзмөк ар дайым онлайнда жеткиликтүү эмес жана параметрлерди түзмөк күйгүзүлгөн убакта гана өзгөртүүгө болот (учурда ар бир 30 мүнөт, реалдуу убакыт сааты/жарым сааты менен тегизделет). Конфигурацияны өзгөртүү үчүн түзмөк ар бир 30 мүнөттө 1 мүнөт онлайнда болот, андан кийин терең уйку режимине кирет. Эгерде колдонуучу түзмөккө туташса, "өйдө" убактысы ар бир байланыш үчүн 3 мүнөткө чейин узартылат.

Түзмөк жергиликтүү WiFi тармагына туташканда, анын IP дареги IoT булут серверине билдирилет жана мобилдик көзөмөлдөө түзмөгүндө көрүнөт.

11 -кадам: NodeMCU эскизи - NTP

IoT APIS v2 NIST протоколдорун NIST убакыт серверлеринен жергиликтүү убакытты алуу үчүн колдонот. Туура убакыт түзмөк "түн" режимине кириши керекпи же жокпу аныктоо үчүн колдонулат, б.а. насосту иштетүүдөн же жарк эткен LEDдан алыс болуңуз.

Түнкү убакыт жумуш күндөрү жана дем алыш күнү эртең менен өзүнчө конфигурацияланат.

12 -кадам: NodeMCU эскизи - Жергиликтүү веб -сервер

IoT APIS v2 статусун билдирүү жана конфигурацияны өзгөртүү үчүн жергиликтүү веб -серверди ишке ашырат. Үй баракчасы учурдагы нымдуулук жана суунун деңгээли, астыңкы лотокто ашыкча суунун болушу жана акыркы сугаруу статистикасы жөнүндө маалыматты камсыз кылат. тармагын конфигурациялоо баскычы аркылуу) жергиликтүү WiFi тармагына туташуу мүмкүнчүлүгүн жана Онлайн жана Энергияны үнөмдөө режимдерин алмаштырууну камсыз кылат. (Тармактын конфигурациясынын өзгөрүшү түзмөктү баштапкы абалга келтирет) Сугаруу конфигурациясынын бети (конфигурациялоочу суу баскычы аркылуу жеткиликтүү) сугаттын параметрлерин өзгөртүү мүмкүнчүлүгүн камсыз кылат (топурактын нымдуулугун сугарууну баштоо/токтотуу, сугаттын узактыгы жана чуркоо ортосундагы каныккан тыныгуу, чуркоо саны) ж.б.) Webserver HTML файлдары IoT APIS Arduino IDE эскизинин маалымат папкасында жайгашкан. Алар NodeMCU флэш -эсине SPIFF файл тутуму катары бул жерде жайгашкан "ESP8266 Sketch Data Upload" куралын колдонуу менен жүктөлүшү керек.

13 -кадам: NodeMCU эскизи - Жергиликтүү сугаруу журналы жана ички файл тутумуна кирүү

Эгерде тармак туташуусу жок болсо, IoT APIS v2 тутуму бардык сугат иштерин жергиликтүү түрдө каттайт.

Журналга жетүү үчүн, түзмөккө туташып, '/түзөтүү' барагына өтүңүз, андан кийин watering.log файлын жүктөп алыңыз. Бул файлда журнал башталгандан бери бардык сугат тарыхы камтылган.

Мындай журналдын мисалы (өтмөктөр менен бөлүнгөн форматта) бул кадамга тиркелет.

ЭСКЕРТҮҮ: IoT APIS v2 иштеп жатканда жүктөө баракчасы жеткиликтүү эмес, Access Point режими (онлайн Java Script китепканасына көз карандылыктан улам).

14 -кадам: NodeMCU эскизи - Топурактын нымдуулугу, Төмөнкү лотоктун суу агуусу, Суу деңгээли, 3 түстүү LED

Топурактын нымдуулугун өлчөө баштапкы APIS сыяктуу эле принципке негизделген. Сураныч, чоо -жайын билүү үчүн ошол көрсөтмөгө кайрылыңыз.

Суу лотокторунун агып кетиши ички PULLUP каршылыгынын жардамы менен казандын астында жайгашкан зымдарга бир аздан кийин чыңалуу менен аныкталат. Эгерде PIN абалы ТӨМӨН болсо, анда лотокто суу бар. ЖОГОРУнун PIN абалы чынжырдын "бузулганын" көрсөтөт, андыктан астыңкы лотокто суу жок.

Суунун деңгээли кумуранын үстүнөн суунун бетине чейинки аралыкты өлчөө жана бош идиштин түбүнө чейинки аралыкты салыштыруу аркылуу аныкталат. Сураныч, 3 пиндүү сенсордун колдонулушуна көңүл буруңуз! Бул HC-SR04 төрт пин сенсоруна караганда кымбатыраак. Тилекке каршы, NodeMCUдагы GPIOдор түгөндү жана дизайнды кошумча схемаларсыз бир эле NodeMCUде иштетүү үчүн колумдагы бардык зымдарды кесүүгө туура келди.

3 түстүү LED APIS абалын визуалдык түрдө көрсөтүү үчүн колдонулат:

1. Орточо ирмелген жашыл - WiFi тармагына туташуу
2. Ыкчам жашыл GREEN - NTP серверин сураштыруу
3. Кыскача жашыл - WiFi менен туташып, NTPден учурдагы убакыт ийгиликтүү алынды
4. Кыскача WHITE - тармакты инициализациялоо аяктады
5. Ак ирмемде Ак - кирүү чекитинин режимин баштоо
6. КӨК тез батат - сугаруу
7. Орточо ирмелген КӨК - каныктыруу
8. Кыскача катуу AMBER, андан кийин кыска RED - NTPден убакыт ала албайт
9. Ички веб -серверге кирүү учурунда кыска ак

LED "түн" режиминде иштебейт. NIght режими түзмөк жок дегенде бир жолу NTP серверлеринен жергиликтүү убакытты ала алса гана ишенимдүү түрдө аныкталышы мүмкүн (жергиликтүү реалдуу убакыт сааты NTPге кийинки туташуу орнотулганга чейин колдонулат)

LED функциясынын мисалы YouTubeда жеткиликтүү бул жерде.

15 -кадам: Күн энергиясы, Power Bank жана автономдуу иштөө

IoT APIS v2дин артындагы идеялардын бири - автономдуу иштөө жөндөмү.

Буга жетүү үчүн учурдагы дизайн күн батареясын жана убактылуу 3600 мАч кубат банкын колдонот.

1. Күн панели amazon.com сайтында жеткиликтүү
2. Power bank ошондой эле amazon.com сайтында жеткиликтүү

Күн панели 2600 мАч батарейкага да курулган, бирок ал кубаттуулук режиминде да 24 саат APIS иштешин камсыздай алган эмес (менин оюмча, батарейка бир эле учурда заряддоо жана разряд менен жакшы күрөшпөйт). Эки батареянын айкалышы жетиштүү кубаттуулукту камсыздайт жана күндүн ичинде эки батареяны кайра заряддоого мүмкүндүк берет. Күн панели кубат банкты кубаттайт, ал эми банк банк APIS түзмөгүн иштетет.

Сураныч, ЭСКЕРТҮҮ:

Бул компоненттер милдеттүү эмес. Сиз түзмөктү 1А токту камсыз кылган каалаган USB адаптери менен кубаттай аласыз.

16 -кадам: IoT интеграциясы - Blynk

Жаңы конструкциянын максаттарынын бири - топурактын нымдуулугун, суунун деңгээлин жана башка параметрлерди алыстан көзөмөлдөө.

Мен Blynkти (www.blynk.io) IoT платформасы катары колдонуунун оңойлугуна жана жагымдуу визуалдык дизайнына байланыштуу тандап алдым.

Менин эскизим TaskScheduler кооперативдик көп тапшырмалуу китепканага негизделгендиктен, мен Blynk түзмөк китепканаларын колдонууну каалаган эмесмин (алар TaskScheduler үчүн иштетилген эмес). Анын ордуна, мен Blynk HTTP RESTful API колдондум (бул жерде жеткиликтүү).

Колдонмону конфигурациялоо мүмкүн болушунча интуитивдүү. Сураныч, тиркелген скриншотторду ээрчиңиз.

17 -кадам: Эскиздер жана файлдар

IoT APIS v2 эскизи бул жерде githubда жайгашкан: Эскиз

Эскизде колдонулган бир нече китепканалар бул жерде жайгашкан:

1. TaskScheduler - Arduino жана esp8266 үчүн көп тапшырмалуу китепкана
2. AvgFilter - сенсордук маалыматтарды тегиздөө үчүн Орточо чыпканы бүтүндөй ишке ашыруу
3. RTCLib - аппараттык жана программалык камсыздоону ишке ашыруу Real Time Clock (мен өзгөрткөн)
4. Убакыт - Убакыт китепканасы үчүн өзгөртүүлөр
5. Убакыт алкагы - убакыт алкагын эсептөөнү колдогон китепкана

ЭСКЕРТҮҮ:

Маалыматтар барагы, пин документтери жана 3D файлдар негизги эскиздин "файлдары" папкасында жайгашкан.

Камтылган веб-сервердин HTML файлдары arduino-esp8266fs-плагинин колдонуп NODE MCU флэш-эсине жүктөлүшү керек (ал башкы эскиз папкасынын "маалымат" подкапчасынан файл тутумунун файлын түзүп, аны флеш-эске жүктөйт)

Жабык багбанчылык конкурсунда 2016 -ж