Správa zařízení na základě solární hmotnosti s ESP32: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pěstování rostlin je zábava a zalévat a starat se o ně není ve skutečnosti žádný problém. Mikrokontrolérové aplikace ke sledování jejich zdravotního stavu jsou k dispozici po celém internetu a inspirace pro jejich design pochází ze statické podstaty rostliny a ze snadnosti monitorování něčeho, co neběhá a nepotí se. Jsem relativně nový v růstu rostlin a zdálo se, že průvodce na internetu jsou psány dobře míněnými, ale ne inženýrskými typy. Přítel, kterého jsem se zeptal „jak moc je zalévám…“odpověděl, že jediným způsobem je vytrhnout rostlinu a pokud vám připadá lehké, zalévat ji. Je velmi dobrý v „růstu“. Strkání prstu do půdy opravdu moc nepomůže. Většina pokynů používá levnou sondu půdní vlhkosti, která je náchylná k různým poruchám-z nichž nejnápadnější jsou nepřesnost a koroze.

Přezkoumání literatury ukazuje, že špína může tvořit až 40% vody, a její měření vyžaduje poměrně drahé nástroje. Levnější sondy se spoléhají na vodivost vody, která se bude lišit v závislosti na rozpuštěných solích a dalších faktorech. Nahoře je graf nádoby s nečistotami váženou přes 2 týdny, po které následovalo zahřátí trouby na 300 k odstranění veškeré nepřipojené vody. Čtyřicet procent celkové půdy tvoří voda a během deseti horkých dnů přímého slunce ztratila 75% této vody relativně lineárním tempem. Jaká je tedy správná úroveň vlhkosti? Záleží na řadě faktorů, ale při stavbě tohoto stroje je dobrým vodítkem opatrně zalévat rostlinu na úroveň, kterou považujete za správnou, a nastavit ji na stroj, který pečlivě změří její hmotnost, a poté v rámci stanoveného limitu vodu v případě potřeby přidá. Konstrukci lze upravit pro závěsné koše na rostliny a systémy tlakové vody.

Stroj musel běžet na sluneční energii, být autonomní s vlastním zásobováním vodou, monitorovat přívod vody pomocí upozornění na web, spát, když se nepoužívá, aby se minimalizoval výkon, a pamatovat si základní hmotnost a počet zavlažování a další data mezi spánkem cykly. Nový ESP32 vypadal jako dobrý kandidát na mozek.

Krok 1: Shromážděte své zásoby

Stroj je vyroben ze dvou 12palcových keramických obkladů BigBox v hliníkovém kanálovém rámu, který zasouvá nádrž na vodu. Elektronika je zajištěna v plastové elektrické krabici na zadní straně. Nádrž na vodu má výstupní hadici z uzavřeného čerpadla a senzorovou jednotku nalepenou na dno nádrže, která napájí rostlinu. Nosníky silových konzol z příčného nosníku v horní části jednotky.

1. Arrow Domů Produkty 00743 2 galonový tenký nápojový kontejner v čirém provedení

2. uxcell 5ks 5,5V 60mA Poly Mini solární panel panelový modul DIY

3. Kovové kuličkové naklápěcí polohovací přepínače Gikfun pro Arduino

4. Elektronická váha Uxcell a14071900ux0057 10 kg hliníkové slitiny

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board

6. Senzory HX711 pro vážení snímačů konverzní modul snímače zatížení Modul pro Arduino

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. Modul lithiové baterie TP4056 s ochranou baterie

9. ECEEN USB pumpa Mini ponorná vodní pumpa pro akvárium Hydroponická Napájení přes USB DC 3,5-9V

10. 18650 Lipo baterie s držákem baterie

Krok 2: Postavte krabici

Rám krabice je vyroben z 1palcového hliníkového úhlu BigBox. Obecnou představu získáte z obrázků a její sestavení není příliš obtížné. Rámy jsou založeny na čtvercových nožičkách, které tvoří přední a zadní stranu jednotky. Dlaždice jsou drženy na tvářích hliníkového rámu silikonovým lepidlem. Rozměr středové části závisí na velikosti nádrže na vodu. Otvor nádrže je navržen tak, abyste jej mohli snadno vytáhnout z jednotky a znovu jej naplnit shora. Dráty a trubky, kterými je nádrž připevněna, musí být dostatečně dlouhé a vzadu se vlnit.

Umístění solárního panelu závisí na designu. Chtěl jsem použít několik kulatých panelů, aby to vypadalo jako 'kostky', ale usadil jsem se na čtvercích, protože dávali nejlepší kombinaci napětí a proudu. Nebudu se zabývat podrobnostmi o připojení více solárních panelů, ale potřebujete alespoň 5,5 V, aby obvod nabíječky fungoval. Tyto panely byly všechny zapojeny paralelně, aby se zvýšil proud. Otvory v keramické dlaždici jsou pečlivě vyvrtány diamantovým bitem-ujistěte se, že k tomu používáte vodu jako chladivo, jinak bit zničíte. Tyto otvory by měly trvat jen několik minut. Pomocí liberálního množství silikonového lepidla přidržte panely a dráty na vnitřní straně dlaždic na svém místě.

Siloměr je velmi rozumný a má různé hmotnosti. Použil jsem odrůdu 10 kg, ale pokud se chystáte na těžký secí stroj, naplánujte si to. Stejně jako mé další instruktabilní: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ tyto snímače zatížení musí být konzolově vytaženy ze své podpůrné strany pomocí 4 mm a 5 mm lepených otvorů pro šrouby. V tomto případě hliníkový křížový díl mezi dvěma podpěrami z keramických dlaždic drží jeden konec siloměru. Druhý podporuje platformu plochého hliníkového tyčového silikonu přilepenou k drenážnímu šálku rostlin. Buďte velmi opatrní s dráty od těchto lidí-jsou velmi křehké a je téměř nemožné je opravit, pokud se odlomí poblíž jejich původu. Goop se spoustou horkého lepidla nebo křemíku, aby byla zachována jejich integrita.

Krok 3: Sestavte pumpu/prázdný držák spínače

Čerpadlo je napájeno relé z baterie Lipo a je v pořádku s omezeným napětím, ale nemůžete překročit výšku asi 2 stopy, pokud ke zvýšení napětí nepoužíváte posilovač. Čerpadlo je ve skutečnosti šampiónem, nepotřebuje naplnění, je vodotěsné a na jednom konci má konektor USB. Nedělá to dobře, když jde na sucho. Přepínač plný/prázdný zásobník je jednoduše přepínač naklonění, který jsem přetřel silikonem na vodotěsnost a poté přivázal k podpěře z hliníkové tyče pro čerpadlo a plovoucí gumové kachničce. Gumová kachna by měla být přímo přivázána k hliníkové tyči, aby se odstranila trakce z vodičů spínačů náklonu. Když je v nádrži voda, kachna plave a nakloní spínač-zkrat na zem a umožňuje příkazy k napájení relé a čerpadla. Tato data také odešle na web a v případě potřeby vám pošle tweet. Čerpadlo je na této nosné konstrukci přilepeno křemíkem a poté nalepeno na dno vodní nádrže.

Krok 4: Výroba elektroniky

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board je relativně nový mikrokontrolér a v tomto inteligentním rostlinném pomocníkovi funguje velmi dobře. Výhodou této desky oproti starší 8266 je její lepší schopnost spát (údajně roky místo hodiny nebo tak …) schopnost zapamatovat si, co se naučila mezi zdřímnutím (starý 8266 reset z nuly země …) a nižší spotřeba energie při dřímání a další špendlíky. Skvělý Youtuber Andreas Spiess podrobně popisuje změny v kódu, aby ESP32 odvedl správnou práci při vážení, a pokud se chcete dozvědět více o tom, jak detaily fungují, měli byste se podívat na jeho video. Pro tento software byl také použit a upraven příklad spánku z Arduino IDE.

Fritzingův diagram vám pečlivě ukazuje všechna zapojení. Komponenty byly sestaveny z desek a poté zapojeny dohromady. Baterie Lipo je vaše standardní levná 18650 na vlastních saních. Nabíjecí deska je TP4056, o které Andreas říká, že je v této roli solárního nabíjení velmi účinná. Tlačítko On/Off s vestavěnou LED diodou odesílá energii do celého systému a také společné reléové připojení, které napájí čerpadlo. Reléová deska je pěkná desková reléová západka Adafruit, která běží na 3 V. Zesilovač HX711 je napájen přes Adafruit a je připojen až ke dvěma pinům na její desce.

Všechny součásti jsou naskládány v plastové venkovní elektrické krabici otevřené ve spodní části, která umožňuje proudění vzduchu, ale blokuje déšť. Umístěte ESP32 nahoru, aby bylo možné programování a sériové monitorování s vypnutým krytem.

Krok 5: Software

"loading =" líný"

Zařízení se snadno používá. Po zapnutí LED dioda na vypínači bliká, dokud není na plošinu umístěna rostlina v květináči, která byla napojena na úroveň, kterou chcete udržovat. Po stabilizaci hmotnosti si počítač zapamatuje tuto počáteční hmotnost a každou hodinu nebo nastavený interval porovnává novou hmotnost rostlin a buď ji koriguje přídavnou čerpanou vodou, nebo nahlásí novou hmotnost a všechny další informace společnosti Thingspeak a poté usne. Výše uvedené grafy odrážejí výkon za tři dny pro rostlinu rajčete, která je asi 2 stopy vysoká a roste na plném slunci. Růst rostliny v průběhu času zjevně ovlivní hmotnost květináče a měl by být kompenzován opakováním inicializace po čase určeném objemovým růstem rostliny. Další softwarové úpravy by umožnily automatizovanou analýzu maximální a minimální tolerance a požadavků na vodu rostlinami zaplavením květináče, dokud se hmotnost již nezmění, a následným měřením sklonu ztráty hmotnosti vody v průběhu času. To bude záviset na typu půdy, počasí a struktuře rostlin a kořenů. Další algoritmy zavlažování založené na vyhodnocení dat Thingspeak by pak mohly být přizpůsobeny. Nevýhodou hmotnosti namísto údržby vodivých senzorových zařízení je potřeba omezené zavlažované oblasti vážit, ale chytré secí stroje, jako je tento, jsou levné, snadno zapojitelné do sítě a ovládané a podivným způsobem OCD, které je zábavné sledovat na internetu.

Krok 7: Znovu

Ano, i když byl stroj navržen, fungoval dobře asi týden a pak by měl tendenci, aby se ESP32 dostal do podivné smyčky a nespouštěl se správně a přes noc vybil baterii. Žádná změna softwaru to nemohla ovlivnit, takže jsem to vzdal a přidal Adafruit TPL5111 pro řízení energetického cyklu ESP, ale protože jsem již nemohl používat paměť, jak jsem psal, abych použil EEPROM a změnil jsem z Thingspeak na Blynk, který jsem najít více zábavy na telefonu a opravdu dobrý systém. Změna hardwaru je jen otázkou připojení TPL 5111 k napájení a uzemnění, hotového pinu k ESP a Enable out k EN pinu. Ujistěte se, že jste na desku přepnuli přepínač mezi EN-out a EN, abyste mohli měnit programy a nahrávat. Cyklus spánku nastavuji na každé dvě hodiny. Abych vymazal EEPROM a resetoval jednotku pro nový závod nebo pro dodatečnou hmotnost, nastavil jsem v Blynku přepínač, aby se vymazala paměť a restartoval proces hmotnosti. Program pro nový software je zahrnut výše a program na Blynku je zjevné nastavit. Tento stroj opravdu funguje skvěle a produkuje nějaké dandy produkty. Jsem skutečně ohromen tím, jak zábavná věc se ukázala být-solární články fungují snadno a nikdy nedojde energie.