IOT бақшасы бар Raspberry Pi: 18 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл жобаның негізгі мақсаттарының бірі-Интернет заттарының (IoT) күші арқылы балабақшаның әл-ауқатын сақтау. Қазіргі құралдар мен бағдарламалық қамтамасыз етудің әмбебаптығына байланысты біздің қондырғы өсімдіктердің нақты уақыттағы күйін бақылайтын сенсорлармен біріктірілген. Біз смартфонға қосымшаны құрдық, ол деректерге қол жеткізуге және қажет болған жағдайда қажетті әрекеттерді жасауға мүмкіндік береді.

Біздің қондырғының дизайны масштабталатын, бағасы төмен және құрастыруға оңай, бұл террасаға немесе аулаға жасыл желек қосудың тамаша нұсқасы. Ақылды бақ суды тұтынуда тиімдірек болып шықты және қызмет көрсету мен бақылауды жеңілдетеді.

Бір түймені басу арқылы бақыланатын бақша құру арқылы өзіңіздің жеке мәліметтер қорыңыз бен қосымшаңызды қалай жасау керектігін білу үшін жалғастырыңыз!

1 -қадам: IOT жүйесіне шолу

Iot жүйесі келесі процестер арқылы жұмыс істейді. Raspberry Pi бақша туралы жарықтық, ылғалдылық және топырақтағы ылғалдылық сияқты пайдалы ақпаратты әр түрлі сенсорлардан бұлтты дерекқорға жеткізу үшін қолданылады. Ақпарат бұлтта болғаннан кейін, оған біз жасаған смартфон қосымшасының көмегімен кез келген жерден қол жеткізуге болады. Бұл процесс де қайтымды, пайдаланушы қажет пәрмендерді орындайтын бақшаға су сорғыштың күйі сияқты нұсқауларды жібере алады.

Біздің бақшаның негізгі ерекшеліктері мыналар:

Бақшадағы түрлі сенсорлардың нақты уақыттағы кері байланысы

Бақшаның денсаулық жағдайы туралы мәліметтер базасы

Жаһандық мониторинг және операциялық мүмкіндіктер

Тамшылатып суару жүйесі

Қолданбалы басқарылатын су жүйесі

Суарудың автоматты кестесі

Біз Google -дің Firebase -ті IOT жүйесінің делдалы ретінде пайдаланып, ақысыз бұлтты мәліметтер базасын құруды шештік. Содан кейін біз MIT's App Inventor көмегімен Firebase мәліметтер базасына және Raspberry Pi -ге сәйкес келетін смартфон қосымшасын құрдық. Сонымен қатар ол Python тегін кітапханасының көмегімен мәліметтер қорымен байланыса алады.

2 -қадам: Қажетті материалдар:

IOT отырғызуға қажетті материалдарды жергілікті немесе интернет -дүкендерде оңай табуға болады. Келесі тізім барлық қажетті бөлшектердің сипаттамасы болып табылады.

ЖАБДЫҚ:

1 «Қарағай ағаш тақтасы - өлшемдері; 300см x 10см (ағаш ашық болатындықтан, біз өңделген ағашты ұсынамыз)

1/4 дюймдік фанера - өлшемдері; 120 см -ден 80 см -ге дейін

Брезент парағы - өлшемдері; 180x275см

ПВХ құбыры - өлшемдері; ұзындығы 30 см, диаметрі 2 см

Хирургиялық түтік - өлшемдері; 250 см

Шынтақ буыны x 2

Ағаш бұранда x 30

ЭЛЕКТРОНИКА:

Rasberry Pi3 моделі B

Grove Pi + сенсорлық қалқан

12В электромагниттік клапан

Ылғалдылық пен температура сенсоры (dht11)

Ылғал сенсоры

Жарықтық сенсоры

Реле модулі

12 В қуат көзі

Бұл жобаның жалпы құны шамамен 50 долларды құрайды

3 -қадам: 3D басып шығарылған бөлшектер

Бұл жобаға бейімделуі қажет әр түрлі компоненттер 3d басып шығару көмегімен жасалды. Келесі тізімде бөлшектердің толық тізімі және оларды басып шығару ерекшеліктері бар. Барлық STL файлдары жоғарыда бекітілген қалтада берілген, бұл қажет болған жағдайда қажетті өзгертулерді енгізуге мүмкіндік береді.

Құбырдың қосындысы x 1, 30% толтыру

Саптама адаптері x 3, 30% толтыру

Түтік ашасы x 3, 10% толтыру

Ілмек x 2, 30% толтыру

Сенсордың бекіткіші x 1, 20% толтыру

Клапан адаптері x 1, 20% толтыру

Сым қақпағы x 1, 20% толтыру

Бөлшектерді басып шығару үшін біз Creality Ender 3 қолдандық, 12 бөлікке 8 сағаттай уақыт кетті.

4 -қадам: Жоспарлар

Біреуі біз отырғызғышты таңдаған өлшемдермен шектелмейді, бірақ жоғарыда жобаны жасауға қажетті барлық мәліметтер берілген. Келесі қадамдарда ағаш кесу үшін мына суреттерді қолдануға болады.

5 -қадам: жақтарды құру

Өсімдіктерді ұстау үшін біз ағаштан отырғызғыш құрылымын жасауды шештік. Біздің қораптың ішкі өлшемдері 70см 50см, биіктігі 10см. Бүйірлерді салу үшін біз қарағай ағаш тақталарын қолдандық.

Дөңгелек араның көмегімен біз төрт бөлікті ұзындықпен кесеміз (өлшемдері жоғарыда бекітілген). Біз белгіленген жерлерде ұшқыш тесіктерді бұрғылап, бұрандалардың бастары біркелкі болатындай тесіктерге қаратып қойдық. Аяқтағаннан кейін, біз жақтауды бекітетін жақтары төртбұрышты екеніне көз жеткізе отырып, 8 ағаш бұранданы бұрдық.

6 -қадам: төменгі панельді орнату

Төменгі панельді жасау үшін біз 5 мм фанераның төртбұрышты бөлігін кесеміз, содан кейін біз оны бүйірлік жақтауға бекітеміз. Бұрандалар негізге сәйкес келетін етіп тесіктердің қарама -қарсы екеніне көз жеткізіңіз. Қажетті өлшемдерді жоғарыдан табуға болады.

7 -қадам: Құбырға арналған тесіктер

Біздің қондырғы үш қатар өсімдіктерді орналастыруға арналған. Тамшылатып суару жүйесі үшін бір жағынан су кіретін құбырларды ұстау қажет.

Қосқыштардың диаметрін өлшеу арқылы бастаңыз және оларды жақтаудың қысқа жағына бірдей қашықтықта шығарыңыз. Бізде бұрғылау ұшы болмағандықтан, біз 10 мм тесік бұрғыладық, содан кейін оны пышақпен кеңейттік. Дөрекі жиектерді тегістеу үшін коннекторлар сәйкес келгенше Dremel қолдануға болады.

8 -қадам: су құбырларын қосу

Буындарды қосу үшін ұзындығы 12 см ПВХ құбырының екі бөлігін кесу жеткілікті. Бәрінің бір -біріне сәйкес келетінін тексеру үшін құрғақ қондырғы.

Содан кейін орталық тесіктегі 3D басылған түйін мен қарама -қарсы ұштарындағы екі ПВХ шынтақ қосқышын олар жайылғанша итеріңіз. Панельді жақтауға қайта бекітіп, коннекторларды ішінен 3d басып шығарылған адаптерлермен жабыңыз. Барлық қосылыстар үйкеліске сәйкес келеді және су өткізбейтін болуы керек, егер болмаса, буындарды ыстық желіммен немесе тефлон таспасымен тығыздауға болады.

9 -қадам: электромагниттік клапан

Тамшылатып суару жүйесіне су ағынын бақылау үшін біз электромагнитті клапанды қолдандық. Клапан электрлік сигнал жіберілгенде ашылатын қақпа рөлін атқарады, оны автоматты түрде басқаруға болады. Оны қосу үшін біз бір ұшын су көзіне, екіншісін делдалдық адаптердің көмегімен отырғызғыштың су кіретін құбырына қостық. Клапанды дұрыс бағытта қосу өте маңызды, әдетте су кіргізу үшін «кіргізу» (шүмек) және су шығару үшін «отырғызу» үшін «шығу».

10 -қадам: Электрониканы қосу

Төменде әр түрлі модульдер мен датчиктері бар, олардың порттары Grovepi+ қалқанында орналасқан.

• Температура мен ылғалдылық сенсоры ==> D4 порты
• Реле модулі ==> D3 порты
• Ылғал сенсоры ==> A1 порты
• Жарық сенсоры ==> A0 порты

Анықтама ретінде жоғарыда берілген сымдар схемасын қолданыңыз.

11 -қадам: сенсорлық бөлім

Біз барлық электрониканы фанера қалдықтары сақтайтын купе қорабын құрдық. Біз ағашты электрониканың орналасуына сәйкес кесіп, бөлшектерді бір -біріне жабыстырдық. Желім құрғағаннан кейін біз қуат көзі мен Raspberry Pi -ді ұяшық арқылы датчиктердің сымдарын қорапқа салдық. Саңылауларды жабу үшін біз бос орындарды басып шығарып, бос орындарды жабамыз.

Сенсор қондырғысында сенсорларды орнатуға болатын қазықтарды бекітуге арналған тесіктер бар. Жарықтық пен ылғалдылық датчигін үстіңгі жағына және ылғал сенсорын реттелетін ұяға бекітіңіз. Бөлімнің қорабын оңай алмалы ету үшін біз 3D басып шығарылған ілгектер мен сенсор бекіткішін бұрап қойдық, бұл қорапты негізгі құрылымға бекітуге мүмкіндік берді. Осылайша, электронды және iot жүйесі қондырғысы кез келген қондырғыға оңай қосылады.

12 -қадам: Мәліметтер қорын құру

Бірінші қадам - жүйенің мәліметтер базасын құру. Келесі сілтемені басыңыз (Google Firebase), бұл сізді Firebase веб -сайтына апарады (сіз Google есептік жазбаңызбен кіруіңіз керек). «Жұмысты бастау» түймесін басыңыз, ол сізді firebase консоліне апарады. Содан кейін «Жобаны қосу» түймесін басу арқылы жаңа жоба жасаңыз, талаптарды (атауын, мәліметтерін және т.б.) толтырыңыз және «Жобаны құру» түймесін басу арқылы аяқтаңыз.

Бізге тек Firebase дерекқорының құралдары қажет, сондықтан сол жақтағы мәзірден «мәліметтер базасын» таңдаңыз. Содан кейін «Деректер қорын құру» түймесін басыңыз, «тест режимі» опциясын таңдап, «қосу» түймесін басыңыз. Содан кейін жоғарғы жағындағы ашылмалы мәзірді басу арқылы дерекқорды «бұлтты от қоймасының» орнына «нақты уақыттағы дерекқорға» орнатыңыз. «Ережелер» қойындысын таңдап, екі «жалған» сөзді «шын» етіп өзгертіңіз, соңында «деректер» қойындысын нұқыңыз және дерекқор URL мекенжайын көшіріңіз, бұл кейінірек қажет болады.

Сізге қажет соңғы нәрсе - жобаны шолудың жанындағы беріліс белгісін шертіп, содан кейін «жоба параметрлері», содан кейін «қызмет шоттары» қойындысын таңдаңыз, соңында «деректер қорының құпиялары» түймесін басып, қауіпсіздік кодын жазып алыңыз. сіздің дерекқорыңыз туралы. Бұл қадам аяқталғаннан кейін сіз смартфоннан және Raspberry Pi арқылы қол жеткізуге болатын бұлтты дерекқорды сәтті құрдыңыз. (Белгілі бір күмән туындаған жағдайда жоғарыдағы суреттерді қолданыңыз немесе түсініктеме бөлімінде сұрақ немесе түсініктеме қалдырыңыз)

13 -қадам: Қолданбаны орнату

IoT жүйесінің келесі бөлігі - смартфон қосымшасы. Біз MIT App Inventor бағдарламасын өзіміздің жеке қосымшамызды жасау үшін қолдануды шештік. Біз жасаған қосымшаны пайдалану үшін алдымен келесі сілтемені ашыңыз (MIT App Inventor), ол сізді олардың веб -бетіне апарады. Содан кейін экранның жоғарғы жағындағы «Қолданбалар жасау» түймесін басып, Google есептік жазбаңызбен кіріңіз.

Төменде байланыстырылған.aia файлын жүктеңіз. «Жобалар» қойындысын ашып, «Менің компьютерден жобаны импорттауды» нұқыңыз, содан кейін жаңа жүктелген файлды таңдап, «жарайды» түймесін басыңыз. Компоненттер терезесінде «FirebaseDB1» пайда болғанша төмен қарай жылжытыңыз, оны шертіңіз және «FirebaseToken», «FirebaseURL» -ді алдыңғы қадамда сақтаған мәндерге өзгертіңіз.

Бұл қадамдар аяқталғаннан кейін сіз қосымшаны жүктеуге және орнатуға дайынсыз. Қолданбаны «Құру» қойындысын басып, «Қолданба (.apk үшін QR кодын беру)» түймесін басып, смартфонмен QR кодын сканерлеу немесе «Қолданба (.apk файлын компьютерге сақтау) түймесін басу арқылы тікелей телефонға жүктеуге болады.) «Сіз apk файлын компьютерге жүктейсіз, оны орнату үшін смартфонға ауыстыруыңыз керек.

14 -қадам: Raspberry Pi бағдарламалау

Raspberry Pi Raspbian (Raspbian) соңғы нұсқасымен жарқырауы керек. Егер сіз GrovePi+ қалқанын біз сияқты қолдануды жоспарласаңыз, Raspberry Pi -ді орнына «Raspbian for Robots» (Raspbian for Robots) соңғы нұсқасын қосыңыз. Raspberry Pi жарқылдағаннан кейін сізге қосымша питон кітапханасын орнату қажет болады. Терминалды ашып, келесі пәрмендерді қойыңыз:

1. sudo pip орнату сұраулары == 1.1.0
2. sudo pip python-firebase орнатады

Мұны жасағаннан кейін, төмендегі файлды жүктеп алып, оны Raspberry Pi каталогына сақтаңыз. Файлды ашыңыз және 32 -жолға төмен қарай жылжытыңыз. Бұл жолда «URL мекен -жайыңызды осында қойыңыз» деген бөлікті бұрын деректер базасының URL -мекен -жайымен алмастырыңыз. Осымен сіз аяқтадыңыз, терминалды ашыңыз және «python» пәрменін қолданып питон сценарийін іске қосыңыз.

15 -қадам: Қолданбаны пайдалану

Біздің қосымшаның интерфейсі өте түсінікті. Үстіңгі төрт қорапта нақты уақыт режимінде жарықтылық, температура, ылғалдылық және топырақтағы ылғалдылық пайызбен көрсетіледі. Бұл мәндерді Raspberry Pi -ге бұлтты дерекқорды жаңартуды нұсқайтын «мәндерді алу» түймесін басу арқылы жаңартуға болады, содан кейін «жаңарту» батырмасы дерекқор жаңартылғаннан кейін экранды жаңартады.

Экранның төменгі бөлігі тамшылатып суару жүйесіне арналған. «Қосу» түймесі су сорғысын қосады, ал «өшіру» түймесі оны өшіреді. «Автоматты» түймесі сенсордың әр түрлі мәндерін қолданып, күнделікті қажетті суды есептейді және өсімдіктерді күніне екі рет таңғы 8 мен 16 -да суарады.

16 -қадам: брезентті лайнер

Уақыт өте келе топырақтың ылғалдылығы ағашты шірітуі мүмкін болғандықтан, біз брезент парағын мөлшеріне қарай кесіп, оны отырғызғыштың ішкі бетіне жапсырдық. Оны екі жағына қарай тартыңыз, содан кейін оны желіммен ұстаңыз. Аяқтағаннан кейін біз жергілікті фермадан алған топырақты толтырдық. Топырақты жоғарғы жағына дейін біркелкі таратыңыз, содан кейін тамшылатып суару түтігінің үш қатарын салыңыз.

Су құбырларының жанындағы бұрышта электронды қорап орнатылып, ылғал сенсоры топыраққа енеді. Бұл электр сымдарының жұмысын жеңілдетеді, себебі электромагниттік клапан электроникаға жақын және оларды оңай қосуға болады.

17 -қадам: Тамшылатып суару жүйесі

Отырғызғыштың ұзындығы бойынша (шамамен 70 см) созылатын хирургиялық түтіктің үш бөлігін кесіңіз, бұл өсімдіктер үшін негізгі тамшылататын жол болады. Сондықтан өсімдіктер арасындағы қажетті аралықты жоспарлап, 1 мм тесік пен аралықтарды бұрғылаңыз. Судың оңай ағып кететінін тексеріңіз және қажет болған жағдайда тесіктерді үлкейтіңіз. Судың тек тамшы тесіктерінен шығуына шектеу қойылғанына көз жеткізу үшін үш штепсельді пайдаланыңыз.

Түтіктерді топыраққа аздап енгізіңіз және өсімдіктеріңізді суаруға дайын болыңыз!

18 -қадам: отырғызу нәтижелері

Жоғарыдағы суреттер - ай бақшасының бір ай жұмысының нәтижесі. Өсімдіктер сау, біз жалбыз мен кориандр сияқты шөптерді өсірдік.

Тәжірибе арқылы біз автоматты режим тәулігіне 12% суды үнемдейтінін байқадық. Тамшылатып суару арқылы өсімдіктер суарылатындықтан, олардың тамыры өсіп, отырғызғышта көбірек өсімдіктерді өсіруге көбірек орын береді. Біз бақылаған жалғыз кемшілік - үлкен өсімдіктер топырақтың тереңдігін қажет етеді. Бұл модульдік құрылыстың арқасында олардың талаптарына тереңірек негіз қосуға болатынын айтты.

Қорытындылай келе, бұл жүйе сіздің бақшаңызды тиімдірек етіп қана қоймай, сонымен қатар сіздің өсімдіктеріңіздің әл-ауқатын қамтамасыз етеді, себебі нақты уақыттағы мәліметтер кері байланыс су мен күн сәулесінің дұрыс мөлшерін берудің сенімді әдісін ұсынады. Біз нұсқаулық пайдалы болды деп үміттенеміз және бұл сіздің жеке балабақшаңызды өсіруге көмектеседі.

Бақытты жасау!

IoT Challenge бірінші жүлдесі