Pixie - Lassen Sie Ihre Pflanze intelligent - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Pixie war ein Projekt, das mit der Absicht entwickelt wurde, die Pflanzen, die wir zu Hause haben, interaktiver zu gestalten, da für die meisten Menschen eine der Herausforderungen bei einer Pflanze zu Hause darin besteht, zu wissen, wie man sie pflegt, wie oft wir gießen, wann und wie viel Sonne genug ist usw. Während Sensoren arbeiten, um Pflanzendaten zu erhalten, zeigt eine absichtlich pixelige LED-Anzeige (daher der Name Pixie) grundlegende Ausdrücke an, die den Zustand der Pflanze anzeigen, wie Freude beim Gießen oder Traurigkeit Wenn die Temperatur zu hoch ist, sollte es an einen kühleren Ort gebracht werden. Um das Erlebnis noch interessanter zu machen, wurden andere Sensoren wie Präsenz, Berührung und Leuchtkraft hinzugefügt, die in andere Ausdrücke übersetzt werden, die den Anschein erwecken, dass Sie sich jetzt um ein virtuelles Haustier kümmern müssen.

Das Projekt hat mehrere Parameter, bei denen es möglich ist, die Grenzen und Bedürfnisse jedes Einzelfalls unter Berücksichtigung der Vielfalt der Anlagen sowie der Sensoren verschiedener Marken anzupassen. Wie wir wissen, gibt es Pflanzen, die mehr Sonne oder Wasser brauchen, während andere mit weniger Ressourcen leben können, wie zum Beispiel Kakteen, in solchen Fällen ist es ein Muss, Parameter zu haben. In diesem Artikel werde ich die Bedienung und einen Überblick darüber präsentieren, wie man einen Pixie mit ein wenig Wissen über Elektronik, auf dem Markt leicht zu findenden Komponenten und einem 3D-gedruckten Gehäuse baut.

Obwohl es sich um ein voll funktionsfähiges Projekt handelt, gibt es Möglichkeiten zur Anpassung und Verbesserung, die am Ende des Artikels vorgestellt werden. Fragen zum Projekt beantworte ich gerne hier in den Kommentaren oder direkt auf meinem E-Mail- oder Twitter-Account.

Lieferungen

Alle Komponenten sind leicht im Fachhandel oder auf Websites zu finden.

• 1 MCU ESP32 (ESP8266 kann verwendet werden oder sogar ein Arduino Nano, wenn Sie keine Daten über das Internet senden möchten)

  Ich habe dieses Modell für das Projekt verwendet

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 PIR-Element D203S oder ähnlich (es ist der gleiche Sensor, der in den Modulen SR501 oder SR505 verwendet wird)
• 1 DHT11 Temperatursensor

• 1 Bodenfeuchtesensor

  Verwenden Sie lieber einen kapazitiven Bodensensor als einen resistiven, dieses Video erklärt gut, warum

• 1 Led Matrix 8x8 mit integriertem MAX7219

  Ich habe dieses Modell verwendet, aber es könnte ähnlich sein

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

Andere

• 3D Drucker
• Lötkolben
• Schneidezange
• Drähte für Stromkreisverbindung
• USB-Kabel zur Stromversorgung

Schritt 1: Schaltung

Die Schaltung ist im obigen Bild mit einem Steckbrett zu sehen, aber um im Gehäuse platziert zu werden, müssen die Anschlüsse direkt gelötet werden, um weniger Platz zu beanspruchen. Die Frage des Platzbedarfs war ein wichtiger Punkt des Projekts, ich habe versucht, die Fläche, die Pixie einnehmen würde, so weit wie möglich zu reduzieren. Obwohl das Gehäuse klein geworden ist, kann man es noch weiter reduzieren, insbesondere durch die Entwicklung einer exklusiven Platine für diesen Zweck.

Die Anwesenheitserkennung erfolgte mit nur einem PIR-Element anstelle eines kompletten Moduls wie SR501 oder SR505, da der integrierte Timer und der große Betätigungsbereich von mehr als fünf Metern nicht benötigt wurden. Bei alleiniger Verwendung des PIR-Elements verringert sich die Empfindlichkeit und die Anwesenheitserkennung erfolgt per Software. Weitere Details zur Verbindung finden Sie hier.

Ein weiteres wiederkehrendes Problem in elektronischen Projekten ist die Batterie, es gab einige Möglichkeiten für dieses Projekt wie eine 9-V-Batterie oder eine wiederaufladbare. Obwohl es praktischer war, würde im Gehäuse ein zusätzlicher Platz benötigt und ich habe den USB-Ausgang der MCU freigelegt, damit der Benutzer entscheidet, wie die Stromversorgung sein wird und das Hochladen der Skizze erleichtert wird.

Schritt 2: 3D-Design und Druck

Zusammen mit der Schaltung wurde ein Gehäuse zur Aufnahme der Pixie-Komponenten entwickelt und auf einem Ender 3 Pro mit PLA gedruckt. Die STL-Dateien wurden hier eingefügt.

Bei der Gestaltung dieses Gehäuses waren einige Konzepte vorhanden:

• Da der Pflanztopf normalerweise auf einem Tisch steht, wurde das Display leicht geneigt platziert, um den Sichtbereich nicht zu verlieren
• Entwickelt, um die Verwendung von Druckträgern zu vermeiden
• Ermutigt den Austausch von Teilen gegen andere Farben, um das Produkt personalisierter, austauschbarer und passender zu gestalten
• Der Temperatursensor mit Öffnung für die externe Umgebung, um eine genauere Messung zu ermöglichen

• In Anbetracht der unterschiedlichen Topfgrößen kann die Installation von Pixie in der Pflanze auf zwei Arten erfolgen

  • Durch einen an der Erde befestigten Stab; oder
  • Verwenden eines Riemens, der sich um den Blumentopf wickelt

Verbesserungspunkte

Obwohl funktional, gibt es einige Punkte im Design, die modifiziert werden müssen, wie z. B. die Größe der Wände, die definiert wurden, um Materialverlust zu vermeiden und den Druck während des Prototypings um 1 mm zu beschleunigen.

Die Beschläge müssen verbessert werden, indem die Designmuster im 3D-Druck angewendet werden, wahrscheinlich wird es notwendig sein, die Größe der Stock- und Ständerbeschläge anzupassen, um die Teile richtig einzurasten.

Schritt 3: Code

Als Programmierer kann ich sagen, dass es am meisten Spaß gemacht hat, darüber nachzudenken, wie man den Code strukturiert und organisiert, einige Stunden Planung brauchte und das Ergebnis sehr zufriedenstellend war. Die Tatsache, dass die meisten Sensoren einen analogen Eingang verwenden, erzeugte eine separate Behandlung des Codes, um zu versuchen, einen genaueren Messwert zu erhalten und falsch positive Ergebnisse so weit wie möglich zu ignorieren. Das obige Diagramm wurde mit den wichtigsten Codeblöcken erstellt und veranschaulicht die Kernfunktionalität. Für weitere Details empfehle ich einen Blick auf den Code unter

Es gibt mehrere Punkte, die geändert werden können, mit denen Sie Pixie nach Ihren Wünschen anpassen können. Darunter kann ich hervorheben:

• Sensorlesefrequenz
• Zeitüberschreitung von Ausdrücken
• Maximale und minimale Temperatur-, Beleuchtungs- und Bodengrenzwerte sowie die Schwelle von Sensoren
• Anzeige der Lichtintensität jedes Ausdrucks
• Zeit zwischen den Frames jedes Ausdrucks
• Die Animationen sind vom Code getrennt, sodass Sie sie bei Bedarf ändern können

Löst aus

Es war notwendig, eine Möglichkeit zu implementieren, um basierend auf den letzten Messwerten in Echtzeit zu erkennen, wann eine Aktion ausgeführt wurde. Dies war in drei bekannten Fällen notwendig, Bewässerung, Präsenz und Berührung, diese Ereignisse sollten ausgelöst werden, sobald eine erhebliche Schwankung des Sensors erkannt wird und hierfür wurde eine andere Implementierung verwendet. Ein Beispiel hierfür ist der Anwesenheitssensor, da im Analogeingang nur das PIR-Element verwendet wurde, die gelesenen Werte oft schwanken und eine Logik erforderlich war, um Anwesenheit oder nicht zu deklarieren, während der Temperatursensor wiederum eine sehr geringe Variation und nur die Standardablesung seiner Werte reicht aus, um das Verhalten des Pixies anzupassen.

Schritt 4: Nächste Schritte projizieren

• Werden Sie ein IoT-Gerät und senden Sie Daten über MQTT. an eine Plattform
• Eine App zum Anpassen von Parametern und möglicherweise der Ausdrücke
• Lassen Sie die Berührung funktionieren, indem Sie die Pflanze berühren. Ich fand ein großartiges Beispiel für ein Touche-ähnliches Projekt auf Instructables
• Enthalten Sie eine Batterie
• Entwerfen Sie eine Leiterplatte
• Drucken Sie die komplette Vase nicht nur das Etui der Pixie
• Fügen Sie einen Piezo in das Projekt ein, um Sounds entsprechend den Ausdrücken abzuspielen
• Erweitern Sie das „Gedächtnis“des Pixies mit historischen Daten (zu lange ohne Anwesenheitserkennung könnte einen traurigen Ausdruck erzeugen)
• UV-Sensor, um eine Sonneneinstrahlung genauer zu erkennen