Raspberry Pi Powered IOT Garden: 18 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Бул долбоордун негизги максаттарынын бири нерселердин Интернетинин (IoT) күчү менен бакчанын жыргалчылыгын сактап калуу болчу. Учурдагы шаймандардын жана программалык камсыздоонун ар тараптуулугу менен биздин плантер өсүмдүктөрдүн реалдуу убакытта абалына байкоо жүргүзүүчү сенсорлор менен бириктирилген. Биз смартфондун тиркемесин түздүк, ал маалыматка жетүү жана керек болсо керектүү чараларды көрүү.

Биздин отургузгучтун дизайны масштабдуу, арзан жана курулушу оңой болгондуктан, террасага же короосуна жашылча кошуу үчүн эң сонун вариант. Акылдуу бак сууну керектөөдө эффективдүү экени далилденди жана техникалык тейлөөнү жана мониторингди жеңилдетет.

Бир баскычты чыкылдатуу менен көзөмөлдөнө турган бакча түзүп, өзүңүздүн жеке маалымат базаңызды жана колдонмоңузду жасоону үйрөнүү үчүн ээрчиңиз!

1 -кадам: IOT тутумуна сереп

Iot системасы төмөнкү процесстер аркылуу иштейт. Raspberry Pi ар кандай сенсорлордон булуттун маалымат базасына жаркыроо, нымдуулук жана топурактагы нымдуулук сыяктуу пайдалуу маалыматтарды берүү үчүн колдонулат. Маалымат булутта болгондон кийин, биз курган смартфондун колдонмосу аркылуу каалаган жерден кирүүгө болот. Бул процесс да артка кайтарылат, колдонуучу суу насосунун абалы сыяктуу көрсөтмөлөрдү бакка кайра жөнөтүп, керектүү буйруктарды аткарат.

Төмөндө биздин бакчанын негизги өзгөчөлүктөрүнүн бири:

Бакчанын ар кандай сенсорлору боюнча реалдуу убакытта кайтарым байланыш

Бакчанын ден соолук абалынын маалымат базасы

Глобалдык мониторинг жана иштөө мүмкүнчүлүктөрү

Тамчылатып сугаруу системасы

Колдонмо көзөмөлдөгөн суу системасы

Автоматтык сугаруу графиги

Биз Google'дун Firebase'ин IOT тутумубуздун ортомчусу катары колдонуп, өзүбүздүн бекер булут базабызды түзүүнү чечтик. Биз андан кийин Firebase маалымат базасы жана Raspberry Pi менен шайкеш келген смартфондун тиркемесин түзүү үчүн MITтин App Inventor программасын колдондук. Ал ошондой эле бекер Python китепканасынын жардамы менен маалымат базасы менен баарлаша алат.

2 -кадам: Керектүү материалдар:

IOT отургучун жасоо үчүн керектүү материалдарды жергиликтүү же онлайн дүкөндөрдөн оңой табууга болот. Төмөнкү тизме бардык керектүү бөлүктөрдүн сүрөттөмөсү.

ЖАБДУУ:

1 "Карагай жыгач тактайы - өлчөмдөрү; 300см x 10см (жыгач сыртта болгондуктан, тазаланган жыгачты сунуштайбыз)

1/4 "Фанера - өлчөмдөрү; 120см менен 80см

Брезент барагы - өлчөмдөрү; 180x275см

PVC түтүк - өлчөмдөрү; узундугу 30см, диаметри 2см

Хирургиялык түтүк - өлчөмдөр; 250см

Чыканак муун x 2

Жыгач бурама x 30

ЭЛЕКТРОНИКА:

Rasberry Pi3 модели В

Grove Pi + Sensor Shield

12V электромагниттик клапан

Нымдуулук жана температура сенсору (dht11)

Ным сенсору

Жарыктык сенсор

Реле модулу

12V электр менен камсыздоо

Бул долбоордун жалпы баасы болжол менен 50 АКШ долларын түзөт

3 -кадам: 3d басылган бөлүктөр

Бул долбоорго ылайыкташтырылышы керек болгон ар кандай компоненттер 3d басып чыгаруунун жардамы менен жасалган. Төмөнкү тизмеде тетиктердин толук тизмеси жана аларды басып чыгаруу өзгөчөлүктөрү камтылган. Бардык STL файлдары жогоруда тиркелген папкада камтылган, бул зарыл болгон учурда керектүү өзгөртүүлөрдү киргизүүгө мүмкүндүк берет.

Pipe Joint x 1, 30% толтуруу

Шланг адаптери x 3, 30% толтуруу

Tube Plug x 3, 10% толтуруу

Hook x 2, 30% толтуруу

Sensor Mount x 1, 20% толтуруу

Клапан адаптери x 1, 20% толтуруу

Зым капкагы x 1, 20% толтуруу

Биз тетиктерди басып чыгаруу үчүн Creality Ender 3 колдондук, 12 бөлүккө 8 саатка жакын убакыт кетти.

4 -кадам: Пландар

Бири биз отургузуучу кылып тандап алган өлчөмдөр менен чектелбейт, бирок долбоорду жасоо үчүн керектүү болгон бардык деталдар тиркелет. Кийинки кадамдарда жыгачты кесүү үчүн бул сүрөттөрдү жасай аласыз.

5 -кадам: Тараптарды куруу

Өсүмдүктөрдү кармоо үчүн жыгачтан отургузуучу түзүлүш жасоону чечтик. Биздин кутунун ички өлчөмдөрү 70см 50см, бийиктиги 10см. Капталдарын куруу үчүн карагай жыгачтан жасалган тактайларды колдондук.

Тегерек араны колдонуп, биз төрт бөлүктү узундугуна кесебиз (жогоруда тиркелген өлчөмдөр). Белгиленген жерлерде учкуч тешиктерди бурдук жана тешиктерди бургулап, бурамалардын баштары бир калыпта отурду. Бүткөндөн кийин, биз 8 жыгач бурамасын айдап, капталын төрт бурчтуу кылып, рамканы бекемдедик.

6 -кадам: Төмөнкү панелди орнотуу

Төмөнкү панелди жасоо үчүн биз 5 мм фанеранын тик бурчтуу бөлүгүн кесип, аны каптал рамкасына бурап койдук. Бурамалар база менен бирдей болушу үчүн, тешиктер карама -каршы экенин текшериңиз. Керектүү өлчөмдөр жогоруда тиркелет.

7 -кадам: Түтүк үчүн тешиктер

Биздин отургузуучу үч катар өсүмдүктөрдү жайгаштыруу үчүн жасалган. Ошентип, тамчылатып сугаруу системасы үчүн бир тарап суу киргизүү үчүн түтүктөрдү кармашы керек.

Коннекторлордун диаметрлерин өлчөөдөн баштаңыз жана аларды рамканын кыска жагына бирдей аралыкта тартыңыз. Бизде forstner бит жок болгондуктан, биз 10 мм тешик жасап, андан кийин пейзаж менен кеңейттик. Бийик четин тегиздөө үчүн, коннекторлор туура келгенге чейин Dremel колдонсо болот.

8 -кадам: Суу түтүктөрүн туташтыруу

Муундарды туташтыруу үчүн жөн эле 12 см узундуктагы PVC түтүктүн эки бөлүгүн кесип салыңыз. Бардык нерселер тыгыз туура келерин текшерүү үчүн кургатуу.

Андан кийин борбордук тешикте 3d басылган муунду жана карама -каршы учтарындагы эки ПВХ чыканак туташтыргычын салыңыз. Панелди алкакка кайра тиркеп, 3 -басылган адаптерлердин жардамы менен туташтыргычтарды ичинен жабыңыз. Бардык туташуулар сүрүлүүгө ылайыктуу жана суу өткөрбөөчү болушу керек, эгер андай болбосо, муундарды ысык желим же тефлон лента менен жабуу мүмкүн.

9 -кадам: электромагниттик клапан

Тамчылатып сугаруу системасына суунун агымын көзөмөлдөө үчүн электромагниттик клапанды колдондук. Клапан автоматтык түрдө башкарылуучу кылып, электрдик сигнал жөнөтүлгөндө ачылуучу дарбазанын милдетин аткарат. Аны киргизүү үчүн, биз бир башын суу булагына, экинчисин ортомчунун адаптерин колдонуп, суунун кирүүчү түтүгүнө бекиттик. Клапанды туура багытта туташтыруу маанилүү, негизинен суунун кириши үчүн "IN" (суу чоргосу) жана суунун чыгышы үчүн (отургузуучу) "OUT" деп белгиленет.

10 -кадам: Электрониканы зымдоо

Төмөндө grovepi+ калканчында тиешелүү порттору бар ар кандай модулдар жана датчиктер бар стол.

• Температура жана нымдуулук сенсору ==> порт D4
• Реле модулу ==> порт D3
• Ным сенсору ==> A1 порт
• Жарык сенсору ==> A0 порт

Шилтеме катары жогоруда тиркелген электр схемасын колдонуңуз.

11 -кадам: сенсор бөлүмү

Биз бүт электрониканы калган фанерадан турган купе кутусун курдук. Жыгачты электрониканын макетине ылайык кесип, бөлүктөрүн жабыштырдык. Клей кургатылгандан кийин, биз кубаттуулукту жана Raspberry Pi'ни отсегинин кутусуна орнотуп, сенсорлордун зымдарын слот аркылуу бердик. Уячаларды жабуу үчүн, биз боштуктарды басып чыгаруу үчүн басылган капкактарды түрттүк.

Сенсор тоосунда сенсорлорду орното турган казыктарды бекитүү үчүн тешиктер бар. Жарыктык жана нымдуулук сенсорун үстүнө жана ным сенсорун жөнгө салынуучу уячасына тиркеңиз. Бөлүмдүн кутусун оңой эле алып салуу үчүн, биз 3D басылган илгичтерди жана сенсордун бекиткичтерин бурап койдук, бул кутучаны негизги структурага түшүрүүгө мүмкүндүк берди. Ошентип, электрондук жана iot системасы бирдикти каалаган плантацияга оңой бириктире алат.

12 -кадам: Маалыматтар базасын түзүү

Биринчи кадам - системанын маалымат базасын түзүү. Төмөнкү шилтемени чыкылдатыңыз (Google firebase), бул сизди Firebase вебсайтына алып барат (сиз Google каттоо эсебиңиз менен киришиңиз керек). "Баштоо" баскычын чыкылдатыңыз, ал сизди firebase консолуна алып барат. Андан кийин "Проект кошуу" баскычын чыкылдатуу менен жаңы долбоор түзүңүз, талаптарды толтуруңуз (аты -жөнү, деталдары, ж.б.) жана "Долбоор түзүү" баскычын чыкылдатып бүтүрүңүз.

Бизге Firebase маалымат базасынын куралдары гана керек, андыктан сол жактагы менюдан "маалымат базасын" тандаңыз. Кийинки "Маалыматтар базасын түзүү" баскычын чыкылдатыңыз, "сыноо режими" опциясын тандап, "иштетүү" дегенди басыңыз. Андан кийин, жогорудагы ачылуучу менюну чыкылдатуу менен, "булуттагы очоктун" ордуна "реалдуу убакыт маалымат базасына" коюңуз. "Эрежелер" өтмөгүн тандап, эки "жалганды" "чыныгы" кылып өзгөртүңүз, акыры "маалыматтар" өтмөгүн чыкылдатыңыз жана маалымат базасынын URL дарегин көчүрүңүз, бул кийинчерээк талап кылынат.

Сиз жасай турган акыркы нерсе - долбоордун кароосунун жанындагы тиштүү сөлөкөтүн, андан кийин "долбоордун жөндөөлөрүн" чыкылдатып, андан кийин "кызмат эсептери" өтмөгүн тандап, акыры "Маалыматтар базасынын сырларын" чыкылдатып, коопсуздук кодун жазып алыңыз. сиздин маалымат базаңыздын. Бул кадам аяктагандан кийин, сиз смартфонуңуздан жана Raspberry Piден кире турган булут маалымат базаңызды ийгиликтүү түздүңүз. (Белгилүү бир шектенүү пайда болгон учурда жогоруда тиркелген сүрөттөрдү колдонуңуз же жөн эле комментарий бөлүмүнө суроо же комментарий калтырыңыз)

13 -кадам: Колдонмону орнотуу

IoT системасынын кийинки бөлүгү - смартфондун тиркемеси. Биз өзүбүзгө ылайыкташтырылган колдонмо жасоо үчүн MIT App Inventor колдонууну чечтик. Биз түзгөн колдонмону колдонуу үчүн, адегенде төмөнкү шилтемени ачыңыз (MIT App Inventor), бул сизди алардын веб -баракчасына алып барат. Андан кийин экрандын жогору жагындагы "колдонмолорду түзүү" баскычын чыкылдатып, Google каттоо эсебиңиз менен кириңиз.

Төмөндө шилтеме кылынган.aia файлын жүктөп алыңыз. "Долбоорлор" өтмөгүн ачыңыз жана "Менин компьютеримден долбоорду импорттоону" чыкылдатыңыз, андан кийин жаңы эле жүктөлүп алынган файлды тандап, "макул" баскычын чыкылдатыңыз. Компоненттердин терезесинде, "FirebaseDB1" көрүнмөйүнчө, бардыгын ылдый жылдырып, аны чыкылдатыңыз жана "FirebaseToken", "FirebaseURL" мурунку кадамда жазып койгон баалуулуктарга өзгөртүңүз.

Бул кадамдар аяктагандан кийин, сиз колдонмону жүктөп алууга жана орнотууга даярсыз. Колдонмону түздөн -түз телефонуңузга "Build" өтмөгүн басып, "App (.apk үчүн QR коду менен камсыз кылуу)" басуу менен жүктөп алсаңыз болот, андан кийин смартфонуңуз менен QR кодун сканерлеп же "App (.apkти менин компьютериме сактоо)) "Сиз apk файлын компьютериңизге жүктөйсүз, аны орнотуу үчүн смартфонуңузга жылдырышыңыз керек.

14 -кадам: Raspberry Pi программасын түзүү

Raspberry Pi Raspbian (Raspbian) акыркы версиясы менен жаркыраш керек. Эгерде сиз GrovePi+ калканчын биз сыяктуу колдонууну пландап жатсаңыз, анда Raspberry Piңизди "Raspbian for Robots" (Raspbian for Robots) акыркы версиясы менен жаркылдатыңыз. Raspberry Pi жарк эткенден кийин, сиз кошумча питон китепканасын орнотушуңуз керек болот. Терминалды ачып, төмөнкү буйруктарды чаптаңыз:

1. sudo pip орнотуу сурамдары == 1.1.0
2. sudo pip python-firebase орнотуу

Бул бүткөндөн кийин, төмөндө тиркелген файлды жүктөп алып, аны Raspberry Piдеги каталогго сактап коюңуз. Файлды ачыңыз жана 32 -сапка чейин ылдый жылдырыңыз. Бул сапта "URL дарегиңизди бул жерге чаптаңыз" деген бөлүктү, сиз мурда белгилеп кеткен маалымат базаңыздын URL дарегине алмаштырыңыз, URL'ди алардын ортосуна чаптап коюңуз. Муну менен, сиз бүтүрдүңүз, терминалды ачыңыз жана "python" командасын колдонуп, python скриптин иштетиңиз.

15 -кадам: Колдонмону колдонуу

Биздин колдонмонун интерфейси абдан түшүнүктүү. Жогорку төрт кутуча реалдуу убакытта жарыктын, температуранын, нымдуулуктун жана топурактын нымдуулугунун пайыздык көрсөткүчтөрүн көрсөтөт. Бул баалуулуктар Raspberry Piге булут базасын жаңыртууну көрсөткөн "баалуулуктарды алуу" баскычын чыкылдатуу менен жаңыртылышы мүмкүн, андан кийин "жаңыртуу" баскычы базаны жаңырткандан кийин экранды жаңыртат.

Экрандын ылдыйкы бөлүгү тамчылатып сугаруу системасы үчүн. "On" баскычы суу насосун күйгүзөт, ал эми "off" баскычы аны өчүрөт. "Авто" баскычы күнүмдүк керектелүүчү так сууну эсептөө үчүн ар кандай сенсордук маанилерди колдонот жана өсүмдүктөрдү күнүнө эки жолу саат 8де жана 16да сугарат.

16 -кадам: Брезент лайнери

Топурактын нымдуулугу убакыттын өтүшү менен жыгачты чиритип жибериши мүмкүн болгондуктан, биз брезентти бир өлчөмгө чейин кесип, отургузгучтун ички бетине тизип койдук. Аны капталдарына тартып, акыры бир аз клей менен кармаңыз. Бир жолу биз жергиликтүү фермадан алган топуракты толтурдук. Топуракты үстүнө чейин тегиз жайып, андан кийин тамчылатып сугаруу түтүгүнүн үч катарын салыңыз.

Суу түтүктөрүнүн жанындагы бурчта электрондук кутуга туура келет жана ным сенсорун топуракка салыңыз. Бул зымдардын ишин жеңилдетет, анткени электромагниттик клапан электрониканын жанында жана оңой туташтырылат.

17 -кадам: Тамчылатып сугаруу системасы

Отургучтун узундугу боюнча созулган хирургиялык түтүктүн үч бөлүгүн кескиле (болжол менен 70 см), бул өсүмдүктөр үчүн негизги тамчылатуучу линия катары кызмат кылат. Ошондуктан, өсүмдүктөрдүн ортосундагы керектүү аралыкты пландап, 1 мм тешикти жана аралыктарды бургулаңыз. Суунун оңой тамчылап турганын текшериңиз жана керек болсо тешиктерди чоңойтуп алыңыз. Үч штепселди колдонуп, учтарын жабыңыз, суунун тамчылаган тешиктерден гана чыгуусуна тыюу салынат.

Түтүктөрдү бир аз жерге салып, өсүмдүктөрүңүздү сугарууга даяр болуңуз!

18 -кадам: Натыйжаларды отургузуу

Жогорудагы сүрөттөр бир ай бою иштеген иот бакчанын жыйынтыгы. Өсүмдүктөр дени сак жана жалбыз, кориандр сыяктуу чөптөрдү өстүрүүгө жетиштик.

Эксперимент аркылуу биз автоматтык режим күнүнө 12% жакын сууну үнөмдөй турганын байкадык. Өсүмдүктөр тамчылатып сугаруу аркылуу сугарылгандыктан, алардын тамырлары түз өсүп, отургучта көбүрөөк өсүмдүктөрдү өстүрүү үчүн көбүрөөк орун берет. Биз байкаган бир гана кемчилик, чоң өсүмдүктөр топурактын тереңдигине муктаж. Бул модулдук конструкциянын аркасында алардын талаптарына оңой эле тереңирээк база кошууга болот деди.

Жыйынтыктасак, бул система сиздин бакчаңызды эффективдүү кылып эле койбостон, өсүмдүктөрүңүздүн бакубаттуулугун да камсыздайт, анткени реалдуу убакытта маалымат кайтарым туура сууну жана күн нурун берүү үчүн күчтүү ыкманы камсыз кылат. Биз үйрөткүч пайдалуу болду деп үмүттөнөбүз жана бул сиздин жеке бакчаңызды өстүрүүгө жардам берет деп ишенебиз.

Бактылуу кылуу!

IoT чакырыгынын биринчи сыйлыгы