IoT APIS V2 - өсімдіктерді суарудың автоматтандырылған IoT жүйесі: 17 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл жоба - менің алдыңғы нұсқаулықтың эволюциясы: APIS - өсімдіктерді автоматтандырылған суару жүйесі

Мен APIS -ті бір жылға жуық қолдандым және бұрынғы дизайнды жақсартқым келді:

1. Зауытты қашықтықтан бақылау мүмкіндігі. Осылайша бұл жоба IoT қосылған.
2. Топырақтың ылғалдылық зондын ауыстыру оңай. Мен ылғалдылыққа арналған үш түрлі конструкциядан өттім, мен қандай материалды қолданғаныма қарамастан, ол ерте ме, кеш пе эрозияға ұшырады. Сондықтан жаңа дизайн мүмкіндігінше ұзақ уақытқа созылып, тез және оңай ауыстырылуы керек еді.
3. Шелектегі су деңгейі. Мен шелекте қанша су бар екенін айта аламын және шелек бос болған кезде суаруды тоқтатқым келді.
4. Жақсы көрініс. Сұр жоба қорапшасы жақсы бастама болды, бірақ мен сәл жақсы көрінетін нәрсе жасағым келді. Егер мен бұл мақсатқа қол жеткізе алсам, сіз төреші боласыз …
5. Автономия. Мен жаңа жүйенің қуаты және/немесе интернеттің болуы тұрғысынан автономды болғанын қалаймын.

Алынған жоба бұрынғыдан кем конфигурацияланбайды және қосымша пайдалы мүмкіндіктерге ие.

Мен сондай-ақ жаңадан алынған 3D-принтерді қолданғым келді, сондықтан кейбір бөліктерді басып шығару қажет болады.

1 -қадам: Жабдық

IoT APIS v2 құру үшін сізге келесі компоненттер қажет:

1. NodeMcu Lua ESP8266 ESP -12E WIFI дамыту кеңесі - banggood.com сайтында
2. SODIAL (R) 3-істікшелі ультрадыбыстық сенсордың қашықтығын өлшеу модулі, қос түрлендіргіш, борттағы үш істік-amazon.com сайтында
3. DC 3V -6V 5V шағын суасты сорғысы аквариум балық танк сорғысы - ebay.com сайтында
4. Үш түсті жарықдиодты - amazon.com сайтында
5. Vero тақтасы - amazon.com сайтында
6. PN2222 транзисторы - amazon.com сайтында
7. Пластикалық бұрандалар, болттар мен гайкалар
8. Дәнекерлеу жабдықтары мен жабдықтары
9. Сымдар, резисторлар, тақырыптар және басқа да электронды компоненттер
10. Бос Tropicana OJ 2.78 QT құмыра
11. 2 мырышталған шегелер

2 -қадам: жалпы дизайн

Жалпы дизайн келесі компоненттерден тұрады: 1. Топырақ ылғалдылығы мен өсімдіктерді суаруға арналған корпус (аралас - 3d баспа) 2. Түтіктер мен сымдар 3. Науадан су ағу датчигі (3D басып шығарылған) 4. OJ банкінің үстіне орнатылған басқару модулі (3d басылған қаптамаға салынған және салынған) 5. Су асты сорғы6. NodeMCU эскизі7. IoT конфигурациясы 8. Қуат көзі: USB розетка арқылы - НЕМЕСЕ - күн панелі (автономды режим) Әр компонентті жеке талқылайық

3 -қадам: су астындағы сорғы

Су астындағы сорғы OJ ыдысының тұтқасынан төмен орналасқан (су деңгейін өлшеуге кедергі келтірмеу үшін). Сорғы су құятын қондырғыға еркін ағып кетуі үшін құмыраның түбінен шамамен 2-3 мм биіктікте «қалықтайтын» етіп орналастырылады.

Сорғы қалыпты жұмыс істеу үшін толығымен суға батуы керек болғандықтан, банкадағы судың минималды деңгейі шамамен 3 см (шамамен 1 дюйм) болуы керек.

4 -қадам: OJ құмырасының үстіне орнатылған басқару модулі

Мен су контейнері болу үшін стандартты үлкен Tropicana OJ құмырасын таңдадым. Олар кеңінен таралған және стандартты.

Басқару модулі түпнұсқалық шүмек алынғаннан кейін құмыраның үстіне қойылады.

Басқару модулі орналасқан платформа 3D форматында басылған. STL файлы осы нұсқаулықтың файлдар мен эскиздер бөлімінде берілген.

Сорғы, құбырлар мен сымдар Tropicana құмырасының тұтқасы арқылы су деңгейін өлшеуге арналған кеңістікті босатады.

Су деңгейі басқару модулі платформасымен біріктірілген ультрадыбыстық қашықтық датчигімен өлшенеді. Су деңгейі бос құмыраны және сумен толтырылған құмыраны белгілі бір деңгейге дейінгі қашықтықты өлшеудегі айырмашылық ретінде анықталады.

Басқару модулі мен АҚШ сенсоры 3D басылған «күмбезмен» жабылған. Күмбездің STL файлы осы нұсқаулықтың файлдар мен эскиздер бөлімінде берілген.

5 -қадам: Басқару модулі - схемалар

Бұл нұсқаулықтың файлдар мен эскиздер бөлімінде басқару модулінің схемалары (оның ішінде компоненттер тізімі) және нан тақтасының дизайн файлдары берілген.

ЕСКЕРТПЕ: NodeMCU -мен жұмыс істеу қол жетімді GPIO түйреуіштері тұрғысынан қиын міндет болып шықты. Барлық дерлік GPIO көптеген функцияларды орындайды, бұл оларды пайдалануға жарамсыз етеді немесе терең ұйқы режимінде пайдалану мүмкін болмайды (жүктеу процесінде ойнайтын арнайы функциялардың арқасында). Ақыр соңында мен GPIO -ны қолдану мен менің талаптарым арасындағы тепе -теңдікті таба алдым, бірақ бұл бірнеше рет қайталанатын қайталауды қажет етті.

Мысалы, GPIO -дың бірқатары терең ұйқы кезінде «ыстық» күйінде қалады. Жеңіл диодты ұйқы кезінде тұтынуды азайту мақсатымен жеңілгендерге қосу.

6 -қадам: науадан су ағу датчигі

Егер сіздің кастрюльде түбінде толып кететін тесік болса, онда судың төменгі науадан асып кетуі және еденге төгілу қаупі бар (сөреде немесе сіздің зауыт қай жерде болса да).

Мен топырақтың ылғалдылығын өлшеуге зондтың орналасуына, топырақ тығыздығына, суару саңылауынан қашықтыққа және т.б. әсер ететінін байқадым. Басқаша айтқанда, топырақтың ылғалдылығы тек төменгі науадан асып кетсе ғана сіздің үйге зиян келтіруі мүмкін.

Толып кету сенсоры - бұл кастрюль мен төменгі науаның арасындағы аралық, барларға екі сым оралған. Су науаны толтырған кезде, екі сым қосылады, осылайша микроконтроллерге төменгі науада су бар екенін білдіреді.

Ақырында су буланып, сымдар ажыратылады.

Төменгі табақша 3D басып шығарылған. STL файлы осы нұсқаулықтың файлдар мен эскиздер бөлімінде қол жетімді.

7 -қадам: Топырақтың ылғалдылығын тексеру және суаруға арналған қоршау

Мен алтыбұрышты 3D баспа корпусын топырақтың ылғалдылығы мен суару корпусы ретінде жасадым.

Бұл нұсқаулықтың файлдар мен нобайлар бөлімінде 3D басып шығару файлы (STL) бар.

Корпус екі бөліктен тұрады, оларды бір -біріне жабыстыру керек. Құбырларды бекіту үшін корпустың бүйіріне модификацияланған тікенекті фитинг жабыстырылады.

Мырышталған тырнақтарды орналастыру үшін топырақтың ылғалдылығын тексеруге арналған 4,5 мм екі тесік қарастырылған. Микроконтроллерге қосылу шегелерге бекіту үшін арнайы таңдалған металл аралықтар арқылы жүзеге асады.

3D дизайны www.tinkercad.com көмегімен жасалады, бұл керемет және қолдануға ыңғайлы, бірақ қуатты 3d дизайн құралы.

ЕСКЕРТПЕ: Неліктен мен алдын ала дайындалған топырақ зондтарының бірін пайдаланбадым деп сұрағыңыз келуі мүмкін. Жауап: фольга бірнеше апта ішінде ериді. Шынында да, шегелер шектеулі болса да, олар әлі де эрозияға ұшырайды және оларды жылына кемінде бір рет ауыстыру қажет. Жоғарыдағы дизайн бірнеше секунд ішінде шегелерді ауыстыруға мүмкіндік береді.

8 -қадам: құбырлар мен сымдар

Су жоспарға супер-жұмсақ латексті резеңке жартылай мөлдір түтік арқылы жеткізіледі (1/4 «ішкі диаметрі және 5/16» сыртқы диаметрі бар).

Сорғы розеткасына үлкен құбырлар мен адаптер қажет: Химияға төзімді полипропиленді тікенді арматура, 1/4 «x 1/8» түтік идентификаторы үшін түзулікті төмендету.

Соңында, химиялық төзімді полипропиленді тікенді қондырғы, 1/8 дюймдік түтік идентификаторы суару корпусына қосқыш ретінде қызмет етеді.

9 -қадам: NodeMCU эскизі

NodeMCU эскизі IoT APIS v2 бірнеше мүмкіндіктерін іске асырады:

1. Қолданыстағы WiFi желісіне қосылады - НЕМЕСЕ WiFi кіру нүктесі ретінде жұмыс істейді (конфигурацияға байланысты)
2. Жергілікті уақытты алу үшін NTP серверлерін сұрайды
3. Өсімдікті бақылауға, суару мен желінің параметрлерін реттеуге арналған веб -серверді жүзеге асырады
4. Топырақтың ылғалдылығын, төменгі науадағы судың ағуын, құмырадағы су деңгейін өлшейді және 3 түсті жарықдиодты көмегімен визуалды көрсеткіш береді
5. Желіде және қуатты үнемдеу режимін енгізеді
6. Суарудың әрқайсысы туралы ақпаратты ішкі флэш -жадыда жергілікті түрде сақтайды

10 -қадам: NodeMCU эскизі - WiFi

Әдепкі бойынша IoT APIS v2 «Plant_XXXXXX» деп аталатын жергілікті WiFi кіру нүктесін жасайды, онда XXXXXX - NodeMCU бортындағы ESP8266 чипінің сериялық нөмірі.

Сіз кірістірілген веб-серверге URL арқылы кіре аласыз: https://plant.io ішкі DNS сервері сіздің құрылғыңызды APIS күй бетіне қосады.

Күй бетінен сіз суару параметрлері мен желі параметрлері бетіне өтуге болады, онда IoT APIS v2 -ді WiFi желісіне қосуға және бұлтқа күй туралы хабарлауды бастауға болады.

IoT APIS онлайн режимінде және энергияны үнемдеу режимін қолдайды:

1. IoT APIS онлайн режимінде WiFi қосылымы үнемі сақталады, осылайша сіз кез келген уақытта зауыттың күйін тексере аласыз
2. Қуатты үнемдеу режимінде IoT APIS топырақтың ылғалдылығы мен су деңгейін мезгіл-мезгіл тексеріп отырады, бұл құрылғыны «терең ұйқы» режиміне қояды, осылайша оның энергия шығынын күрт азайтады. Дегенмен, құрылғы желіде үнемі қол жетімді емес және параметрлерді құрылғы қосылған кезде ғана өзгертуге болады (қазіргі уақытта әр 30 минут сайын, нақты уақыттағы сағат/жарты сағат). Құрылғы конфигурацияны өзгертуге мүмкіндік беру үшін әр 30 минут сайын 1 минут желіде болады, содан кейін терең ұйқы режиміне өтеді. Егер пайдаланушы құрылғыға қосылса, «қосылу» уақыты әр байланыс үшін 3 минутқа дейін ұзартылады.

Құрылғы жергілікті WiFi желісіне қосылған кезде, оның IP мекенжайы IoT бұлтты серверіне хабарланады және мобильді бақылау құрылғысында көрінеді.

11 -қадам: NodeMCU эскизі - NTP

IoT APIS v2 NIST уақыт серверлерінен жергілікті уақытты алу үшін NTP протоколын қолданады. Дұрыс уақыт құрылғының «түнгі» режимге өтуі керектігін анықтау үшін қолданылады, яғни сорғыны қосудан немесе жарықдиодты жыпылықтаудан аулақ болыңыз.

Түнгі уақыт жұмыс күндері мен демалыс күндері таңертең бөлек реттеледі.

12 -қадам: NodeMCU эскизі - жергілікті веб -сервер

IoT APIS v2 күй туралы есеп беру мен конфигурацияның өзгеруі үшін жергілікті веб -серверді енгізеді. Негізгі бет ағымдағы ылғалдылық пен су деңгейі, төменгі науада толып қалған судың болуы және соңғы суару статистикасы туралы ақпаратты ұсынады. желіні конфигурациялау түймесі арқылы) жергілікті WiFi желісіне қосылу мүмкіндігін береді, сонымен қатар желіде және қуат үнемдеу режимдерінде ауысады. (Желі конфигурациясының өзгеруі құрылғыны қалпына келтіруге әкеледі) Суару конфигурациясы беті (суды конфигурациялау батырмасы арқылы қол жетімді) суару параметрлерін өзгертуді қамтамасыз етеді (суаруды бастау/тоқтату үшін топырақ ылғалдылығы, суару ұзақтығы және жүгіру арасындағы қанықтыру кідірісі, жүгіру саны) және т.б.) Webserver HTML файлдары IoT APIS Arduino IDE эскизінің деректер қалтасында орналасқан. Оларды NodeMCU флэш -жадына SPIFF файлдық жүйесі ретінде осы жерде орналасқан «ESP8266 Sketch Data Upload» құралы арқылы жүктеу керек.

13 -қадам: NodeMCU эскизі - жергілікті суару журналы және ішкі файлдық жүйеге қатынас

Егер желіге қосылу мүмкін болмаса, IoT APIS v2 жүйесі барлық суару әрекеттерін жергілікті түрде тіркейді.

Журналға қол жеткізу үшін құрылғыға қосылыңыз және '/өңдеу' бетіне өтіңіз, содан кейін watering.log файлын жүктеңіз. Бұл файлда тіркеу басталғалы бері барлық суару тарихы жазылады.

Мұндай журнал файлының мысалы (қойындыдан бөлінген форматта) осы қадамға қосылады.

ЕСКЕРТПЕ: IoT APIS v2 іске қосылған кезде жүктеу беті қол жеткізу нүктесі режимінде қол жетімді емес (желідегі Java Script кітапханасына тәуелділікке байланысты).

14 -қадам: NodeMCU эскизі - Топырақтың ылғалдылығы, төменгі науадағы судың ағуы, су деңгейі, 3 түсті жарық диоды

Топырақ ылғалдылығын өлшеу түпнұсқа APIS принципіне негізделген. Толық ақпарат алу үшін нұсқаулыққа жүгініңіз.

Су науасының ағуы ішкі PULLUP резисторларының көмегімен кастрөлдің астындағы сымдарға кернеуді бір сәтте қолдану арқылы анықталады. Егер PIN коды төмен болса, науада су бар. PIN коды HIGH күйі тізбектің «үзілгенін» көрсетеді, сондықтан төменгі науада су жоқ.

Су деңгейі құмыраның жоғарғы бөлігінен су бетіне дейінгі қашықтықты өлшеу және оны бос құмыраның түбіне дейінгі қашықтықпен салыстыру арқылы анықталады. 3 істікшелі сенсордың қолданылуына назар аударыңыз! Олар HC-SR04 төрт істікшелі сенсорларға қарағанда қымбат. Өкінішке орай, NodeMCU -да GPIO -лар таусылды, мен конструкцияны қосымша схемаларсыз тек бір NodeMCU -де жұмыс істеу үшін қолымнан келген барлық сымдарды кесуге тура келді.

3 түсті жарық диоды APIS күйін визуалды түрде көрсету үшін қолданылады:

1. Орташа жыпылықтайтын ЖАСЫЛ - WiFi желісіне қосылу
2. Жылдам жыпылықтайтын GREEN - NTP серверін сұрау
3. Қысқаша GREEN - WiFi желісіне қосылған және NTP -тен ағымдағы уақыт сәтті алынды
4. Қысқа WHITE - желіні инициализациялау аяқталды
5. Ақ жыпылықтайды - кіру нүктесі режимі
6. КӨК тез жыпылықтайды - суару
7. Орташа жыпылықтаған КӨК - қанықтыру
8. Қысқаша қатты AMBER, содан кейін қысқа RED - NTP -тен уақыт ала алмайды
9. Ішкі веб -серверге кіру кезінде қысқаша WHITE

Жарық диоды «түнгі» режимде жұмыс істемейді. NIght режимін құрылғы NTP серверлерінен жергілікті уақытты кемінде бір рет ала алса ғана сенімді түрде анықтауға болады (жергілікті нақты уақыт сағаты NTP -ге келесі байланыс орнатылғанға дейін қолданылады).

LED функциясының мысалы YouTube -те осында қол жетімді.

15 -қадам: Күн энергиясы, қуат банкі және автономды жұмыс

IoT APIS v2 идеясының бірі - автономды жұмыс істеу қабілеті.

Бұған жету үшін қазіргі дизайн күн батареялары мен 3600 мАч аралық қуат банкін қолданады.

1. Күн панелі amazon.com сайтында қол жетімді
2. Power bank сонымен қатар amazon.com сайтында қол жетімді

Күн панелінде 2600 мАч батарея бар, бірақ ол 24 сағаттық APIS жұмысын қуат үнемдеу режимінде де қамтамасыз ете алмады (менің ойымша, батарея бір уақытта зарядтау мен разрядта жақсы жұмыс істемейді деп ойлаймын). Екі батареяның комбинациясы жеткілікті қуат береді және күн ішінде екі батареяны қайта зарядтауға мүмкіндік береді. Күн панелі қуат банкін зарядтайды, ал қуат банкі APIS құрылғысын қосады.

Ескерту:

Бұл компоненттер міндетті емес. Сіз құрылғыны 1А ток беретін кез келген USB адаптерімен қуаттай аласыз.

16 -қадам: IoT интеграциясы - Blynk

Жаңа дизайнның мақсаттарының бірі - топырақтың ылғалдылығын, су деңгейін және басқа параметрлерді қашықтықтан бақылау мүмкіндігі болды.

Қолданудың қарапайымдылығы мен тартымды визуалды дизайнына байланысты IoT платформасы ретінде Blynk (www.blynk.io) сайтын таңдадым.

Менің эскизім TaskScheduler көп тапсырмалы кітапханасына негізделгендіктен, мен Blynk құрылғысының кітапханаларын пайдаланғым келмеді (олар TaskScheduler үшін қосылмаған). Оның орнына мен Blynk HTTP RESTful API қолдандым (мұнда қол жетімді).

Қолданбаны конфигурациялау мүмкіндігінше интуитивті. Қосылған скриншоттарды орындаңыз.

17 -қадам: Эскиздер мен файлдар

IoT APIS v2 эскизі мына жерде орналасқан: Sketch

Эскизде қолданылатын бірнеше кітапханалар мына жерде орналасқан:

1. TaskScheduler - Arduino мен esp8266 үшін көп тапсырмалы кітапхана
2. AvgFilter - сенсорлық деректерді тегістеуге арналған Орташа сүзгінің толық саны
3. RTCLib - Real Time Clock аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуін енгізу (мен өзгерттім)
4. Уақыт - Уақыт кітапханасының модификациясы
5. Уақыт белдеуі - уақыт белдеуінің есептеулерін қолдайтын кітапхана

ЕСКЕРТУ:

Деректер кестесі, түйреуіш құжаттамасы және 3D файлдары негізгі нобайдың «файлдар» ішкі қалтасында орналасқан.

Кірістірілген веб-серверге арналған HTML файлдары NODE MCU флэш-жадына arduino-esp8266fs-плагині арқылы жүктелуі тиіс (ол негізгі эскиз қалтасының «деректер» ішкі қалтасынан файлдық жүйенің файлын жасайды және оны флэш-жадқа жүктейді)

Жабық бағбандық байқауында екінші орын