Pixie - Let Your Plant Smart: 4 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Pixie byl projekt vyvinutý se záměrem učinit rostliny, které máme doma, interaktivnější, protože pro většinu lidí je jednou z výzev mít rostlinu doma vědět, jak se o ni starat, jak často zaléváme, kdy a kolik slunce stačí atd. Zatímco senzory pracují na získávání rostlinných dat, LED displej, účelově pixelový (odtud název Pixie), zobrazuje základní výrazy, které indikují stav rostliny, například radost při zavlažování nebo smutek pokud je teplota příliš vysoká, znamená to, že by měla být přenesena na chladnější místo. Aby byl zážitek ještě zajímavější, byly přidány další senzory, jako je přítomnost, dotek a svítivost, které se překládají do dalších výrazů, díky nimž se zdá, že nyní máte virtuálního mazlíčka, o kterého se musíte starat.

Projekt má několik parametrů, kde je možné přizpůsobit limity a potřeby každého případu s ohledem na rozmanitost rostlin a senzory různých značek. Jak víme, existují rostliny, které potřebují více slunce nebo vody, zatímco jiné mohou žít s méně zdroji, například kaktusy, v takových případech je nutné mít parametry. V celém tomto článku představím provoz a přehled o tom, jak postavit Pixie s trochou znalostí elektroniky, součástek snadno dostupných na trhu a 3d tištěného pouzdra.

Přestože se jedná o plně funkční projekt, existují možnosti přizpůsobení a vylepšení, které budou představeny na konci článku. Rád zodpovím jakékoli dotazy týkající se projektu zde v komentářích nebo přímo na můj e -mail nebo účet Twitter.

Zásoby

Všechny součásti lze snadno najít ve specializovaných obchodech nebo na webových stránkách.

• 1 MCU ESP32 (lze použít ESP8266 nebo dokonce Arduino Nano, pokud nechcete posílat data přes internet)

  Tento model jsem použil pro projekt

• 1 LDR 5 mm GL5528
• 1 PIR prvek D203S nebo podobný (jedná se o stejný snímač používaný v modulech SR501 nebo SR505)
• 1 Teplotní senzor DHT11

• 1 Čidlo vlhkosti půdy

  Dávejte přednost použití kapacitního senzoru půdy místo odporového, toto video dobře vysvětluje proč

• 1 LED Matrix 8x8 s integrovaným MAX7219

  Použil jsem tento model, ale mohl by být jakýkoli podobný

• 1 rezistor 4,7 kΩ 1/4w
• 1 rezistor 47 kΩ 1/4w
• 1 rezistor 10 kΩ 1/4w

Ostatní

• 3D tiskárna
• Páječka
• Řezací kleště
• Vodiče pro připojení obvodu
• USB kabel pro napájení

Krok 1: Okruh

Obvod je vidět na obrázku výše pomocí prkénka, ale aby bylo možné jej umístit do pouzdra, musí být spoje pájeny přímo, aby zabíraly méně místa. Otázka použitého prostoru byla důležitým bodem projektu, snažil jsem se co nejvíce zmenšit plochu, kterou by Pixie zabírala. Přestože se pouzdro zmenšilo, je stále možné jej dále zmenšovat, zejména vývojem exkluzivního PCB pro tento účel.

Detekce přítomnosti byla provedena pouze pomocí jednoho PIR prvku místo kompletního modulu, jako je SR501 nebo SR505, protože integrovaný časovač a široký rozsah ovládání přesahující pět metrů nebyly vyžadovány. Použitím pouze PIR prvku se citlivost snížila a detekce přítomnosti se provádí pomocí softwaru. Více podrobností o připojení naleznete zde.

Dalším opakujícím se problémem v elektronických projektech je baterie, pro tento projekt existovaly určité možnosti, jako je 9V baterie nebo dobíjecí baterie. Ačkoli to bylo praktičtější, v pouzdře bude potřeba další prostor a nakonec jsem nechal výstup USB MCU odkrytý, aby se uživatel rozhodl, jaké bude napájení, a usnadnilo nahrání náčrtu.

Krok 2: 3D návrh a tisk

Spolu s obvodem bylo vyvinuto pouzdro pro uložení komponent Pixie a vytištěno na Ender 3 Pro pomocí PLA. Zde byly zahrnuty soubory STL.

Při navrhování tohoto případu byly přítomny některé koncepty:

• Protože je květináč normálně na stole, byl displej umístěn mírně nakloněný, aby nedošlo ke ztrátě zobrazovací oblasti
• Navrženo tak, aby se zabránilo používání tiskových podpor
• Podporuje výměnu dílů za jiné barvy, aby byl výrobek přizpůsobenější, zaměnitelnější a přiléhavější
• Teplotní čidlo s otevíráním do vnějšího prostředí umožňuje správnější odečet

• S ohledem na různé velikosti květináče lze instalaci Pixie do závodu provést dvěma způsoby

  • Skrz tyč upevněnou k zemi; nebo
  • Pomocí popruhu, který obepíná květináč

Body zlepšení

I když jsou funkční, v návrhu je několik bodů, které je třeba upravit, například velikost stěn, které byly definovány, aby se předešlo ztrátě materiálu a zrychlil tisk během prototypování o 1 mm.

Kování je třeba vylepšit použitím návrhových vzorů v 3D tisku, pravděpodobně bude nutné upravit velikost kování a stojanu, aby kousky správně zacvakly.

Krok 3: Kód

Jako programátor mohu říci, že to byla nejzábavnější část práce, přemýšlení o tom, jak strukturovat a organizovat kód, zabralo několik hodin plánování a výsledek byl celkem uspokojivý. Skutečnost, že většina senzorů používá analogový vstup, generovala samostatné zpracování kódu, aby se pokusila získat přesnější čtení a snažila se co nejvíce ignorovat falešně pozitivní výsledky. Výše uvedený diagram byl vytvořen s hlavními bloky kódu a ilustruje základní funkce, pro více podrobností doporučuji podívat se na kód na

Existuje několik bodů, které je možné upravit, které vám umožní přizpůsobit Pixie, jak si přejete. Mezi nimi mohu zdůraznit:

• Čtecí frekvence snímače
• Časový limit výrazů
• Maximální a minimální teplota, osvětlení a zemní limity, stejně jako práh senzorů
• Zobrazte intenzitu světla každého výrazu
• Čas mezi snímky každého výrazu
• Animace jsou odděleny od kódu, což vám umožňuje je v případě potřeby upravit

Spouště

Bylo nutné implementovat způsob, jak zjistit, kdy k akci dochází v reálném čase na základě posledních odečtů. To bylo nutné ve třech známých případech, zalévání, přítomnost a dotek, tyto události by měly být spuštěny, jakmile jsou detekovány značné variace senzoru, a proto byla použita jiná implementace. Příkladem toho je snímač přítomnosti, protože v analogovém vstupu byl použit pouze prvek PIR, hodnoty se často liší a byla nutná logika, aby bylo možné prohlásit, že přítomnost existuje nebo ne, zatímco teplotní senzor má naopak velmi nízká variace a jen standardní čtení jejích hodnot stačí k úpravě chování Pixie.

Krok 4: Projektujte další kroky

• Staňte se zařízením IoT a začněte odesílat data na platformu prostřednictvím MQTT
• Aplikace pro přizpůsobení parametrů a možná výrazů
• Dotkněte se rostliny dotykem. Na Instructables jsem našel skvělý příklad projektu podobného Touche
• Včetně baterie
• Navrhněte desku plošných spojů
• Vytiskněte si kompletní vázu, nejen pouzdro Pixie
• Zahrňte do projektu piezo a podle výrazů přehrávejte zvuky
• Rozšiřte „paměť“Pixie o historická data (příliš dlouhá doba bez detekce přítomnosti by mohla generovat smutný výraz)
• UV senzor pro přesnější detekci slunečního záření