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2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56
Pflanzen anzubauen macht Spaß und das Gießen und Pflegen ist nicht wirklich umständlich. Mikrocontroller-Anwendungen zur Überwachung ihrer Gesundheit gibt es überall im Internet und die Inspiration für ihr Design kommt von der statischen Natur der Pflanze und der Leichtigkeit, etwas zu überwachen, das nicht herumläuft und schwitzt. Ich bin relativ neu im Pflanzenwachstum und Anleitungen im Internet schienen von wohlmeinenden, aber nicht von Ingenieuren geschrieben zu sein. Ein Freund, den ich fragte, "wie viel gieße ich sie …" antwortete, dass der einzige Weg darin besteht, die Pflanze zu heben und wenn sie sich leicht anfühlt, gießen Sie sie. Er kann sehr gut "wachsen". Den Finger in die Erde zu stecken hilft nicht wirklich viel. Die meisten Instructables verwenden eine billige Bodenfeuchtigkeitssonde, die anfällig für eine Vielzahl von Fehlern ist - die krassesten davon sind Ungenauigkeit und Korrosion.
Eine Durchsicht der Literatur zeigt, dass Schmutz bis zu 40% aus Wasser bestehen kann und die Messung dieser relativ teuren Instrumente erfordert. Die billigeren Sonden basieren auf der Wasserleitfähigkeit, die mit gelösten Salzen und anderen Faktoren variiert. Oben ist ein Diagramm, das ich von einem Behälter mit Schmutz gemacht habe, der über 2 Wochen gewogen wurde, gefolgt von einer Ofenerwärmung auf 300, um alles nicht anhaftende Wasser zu entfernen. Vierzig Prozent des gesamten Bodens besteht aus Wasser und über zehn heiße Tage mit direkter Sonneneinstrahlung verlor er relativ linear 75 % dieses Wassers. Was ist also die richtige Feuchtigkeit? Hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, aber beim Bau dieser Maschine ist es ein guter Anhaltspunkt, Ihre Pflanze sorgfältig bis zu dem Niveau zu gießen, das Sie für richtig halten, und es auf die Maschine zu stellen, die ihr Gewicht sorgfältig misst und dann innerhalb einer festgelegten Grenze bei Bedarf Wasser hinzufügt. Das Design kann für hängende Pflanzenkörbe und Druckwassersysteme modifiziert werden.
Die Maschine musste mit Solarenergie betrieben werden, mit ihrer eigenen Wasserversorgung autonom sein, ihre Wasserversorgung durch Benachrichtigungen an das Internet überwachen, schlafen, wenn sie nicht in Gebrauch ist, um den Strom zu minimieren und sich an das Basisgewicht und die Anzahl der Bewässerungen und andere Daten zwischen dem Schlafen zu erinnern Fahrräder. Das neue ESP32 schien ein guter Kandidat für das Gehirn zu sein.
Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Vorräte
Die Maschine besteht aus zwei BigBox Store 12-Zoll-Keramikfliesen in einem Aluminiumkanalrahmen, der einen Wassertank einschließt. Die Elektronik ist auf der Rückseite in einem Elektrokasten aus Kunststoff befestigt. Der Wassertank hat einen Auslassschlauch von einer beiliegenden Pumpe und einer Sensoreinheit, die an den Boden des Tanks geklebt ist, der die Pflanze speist. Die Wägezelle ragt von einem Querträger an der Oberseite der Einheit aus.
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Schritt 2: Bauen Sie die Box
Der Boxrahmen besteht aus BigBox 1 Zoll Aluminiumwinkel. Sie erhalten die allgemeine Vorstellung von den Bildern und der Zusammenbau ist nicht allzu schwierig. Die Rahmen basieren auf den Quadratfußfliesen, die die Vorder- und Rückseite der Einheit bilden. Die Fliesen werden mit Silikonkleber an den Stirnseiten des Aluminiumrahmens befestigt. Die Abmessung des Mittelteils ist abhängig von der Größe Ihres Wassertanks. Die Tanköffnung ist so gestaltet, dass Sie ihn einfach aus dem Gerät ziehen und von oben nachfüllen können. Drähte und Schläuche, die den Tank befestigen, müssen lang genug sein und sich nach hinten kräuseln.
Die Platzierung des Solarmoduls ist designabhängig. Ich wollte mehrere runde Panels verwenden, um ihm einen "Würfel" -Look zu verleihen, entschied mich aber für die Quadrate, weil sie die beste Kombination aus Spannung und Strom ergaben. Ich werde nicht auf die Details des Anschließens mehrerer Sonnenkollektoren eingehen, aber Sie benötigen mindestens 5,5 V, damit die Ladeschaltung funktioniert. Diese Platten wurden alle parallel eingehakt, um die Stromstärke zu erhöhen. Die Löcher in der Keramikfliese werden sorgfältig mit einem Diamantbohrer gebohrt - achte darauf, dass du Wasser als Kühlmittel verwendest, sonst ruinierst du den Bohrer. Diese Löcher sollten jeweils nur ein paar Minuten dauern. Verwenden Sie reichlich Silikonkleber, um die Platten und die Drähte an der Innenseite der Fliesen zu befestigen.
Die Wägezelle ist sehr günstig und wird in verschiedenen Gewichten geliefert. Ich habe die 10 kg Sorte verwendet, aber wenn Sie schwere Pflanzgefäße planen, planen Sie entsprechend. Wie meine anderen Instructables: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ müssen diese Wägezellen mit ihren 4 mm und 5 mm verklebten Schraubenlöchern von ihrer Stützseite aus freitragen. In diesem Fall hält eine Aluminiumtraverse zwischen den beiden Keramikplattenträgern ein Ende der Wägezelle. Der andere trägt eine Plattform aus flachem Aluminiumstab-Silikon, das an den Pflanzendrainagebecher geklebt ist. Seien Sie sehr vorsichtig mit den Drähten dieser Typen - sie sind sehr zerbrechlich und fast unmöglich zu reparieren, wenn sie in der Nähe ihres Ursprungs abgebrochen werden. Goop mit viel Heißkleber oder Silikon, um ihre Integrität zu erhalten.
Schritt 3: Bauen Sie den Pumpen-/Leerschalterhalter
Die Pumpe wird von einem Relais von der Lipo-Batterie gespeist und ist mit der begrenzten Spannung in Ordnung, aber Sie können die Höhe von etwa 2 Fuß nicht überschreiten, es sei denn, Sie verwenden einen Leistungsverstärker, um die Spannung zu erhöhen. Die Pumpe ist eigentlich ein Champion, muss nicht vorgepumpt werden, ist wasserdicht und hat an einem Ende einen USB-Stecker. Beim Trocknen geht es allerdings nicht gut. Der Tank-Voll/Leer-Schalter ist einfach ein Kippschalter, den ich wasserdicht in Silikon getupft und dann an eine Aluminiumstangenhalterung für die Pumpe und eine schwimmende Gummiente befestigt habe. Die Gummiente sollte direkt an der Aluminiumstange befestigt werden, um die Zugkraft von den Neigungsschalterkabeln zu nehmen. Wenn das Reservoir Wasser enthält, schwimmt das Ducky und neigt den Schalter - er schließt mit Masse und ermöglicht Befehle, das Relais und die Pumpe mit Strom zu versorgen. Es sendet diese Daten auch an das Web und sendet Ihnen einen Tweet, wenn Sie Wasser benötigen. Die Pumpe wird mit Silikon auf diese Stützstruktur geklebt und dann mit dem Boden des Wasserbehälters verklebt.
Schritt 4: Aufbau der Elektronik
Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Feather Board ist ein relativ neuer Mikrocontroller und funktioniert sehr gut in diesem cleveren Pflanzenhelfer. Der Vorteil dieses Boards gegenüber dem älteren 8266 liegt in seiner besseren Schlaffähigkeit (angeblich Jahre statt einer Stunde oder so…) beim Nickerchen und mehr Pins. Der großartige Youtuber Andreas Spiess beschreibt die Änderungen im Code, damit der ESP32 richtig wägt und Sie sollten sich sein Video ansehen, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie die Details funktionieren. Das Sleep-Beispiel aus der Arduino IDE wurde auch für diese Software verwendet und modifiziert.
Das Fritzing-Diagramm zeigt Ihnen sorgfältig alle Kabelverbindungen. Die Komponenten wurden Perfboards zusammengebaut und dann miteinander verdrahtet. Der Lipo-Akku ist Ihr billiger 18650er Standard auf seinem eigenen Schlitten. Die Ladeplatine ist ein TP4056, das laut Andreas in dieser Solarladefunktion sehr effizient ist. Die Ein/Aus-Taste mit eingebauter LED versorgt das gesamte System mit Strom sowie den gemeinsamen Relaisanschluss, der die Pumpe mit Strom versorgt. Die Relaisplatine ist eine schöne Adafruit-Relaisfederplatine, die mit 3 V betrieben wird. Der HX711-Verstärker wird über die Adafruit mit Strom versorgt und ist mit zwei Pins auf der Platine verbunden.
Alle Komponenten sind in einem im unteren Teil offenen Elektrokasten aus Kunststoff für den Außenbereich gestapelt, um den Luftstrom zu ermöglichen, aber Regen zu verhindern. Platzieren Sie den ESP32 auf der Oberseite, um die Programmierung und serielle Überwachung bei abgenommener Abdeckung zu ermöglichen.
Schritt 5: Software
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Das Gerät ist einfach zu bedienen. Beim Einschalten blinkt die LED am Netzschalter, bis eine Topfpflanze, die bis zu einem gewünschten Niveau bewässert wurde, auf der Plattform platziert wird. Nach der Gewichtsstabilisierung merkt sich der Computer dieses Anfangsgewicht und vergleicht jede Stunde oder jedes eingestellte Intervall das neue Gewicht der Pflanze und korrigiert es entweder mit zusätzlichem Pumpwasser oder meldet das neue Gewicht und alle anderen Informationen an Thingspeak und geht dann schlafen. Die obigen Grafiken spiegeln den Ertrag über einen Zeitraum von drei Tagen für eine Tomatenpflanze wider, die etwa 2 Fuß hoch ist und in voller Sonne wächst. Das Wachstum der Pflanze im Laufe der Zeit wirkt sich offensichtlich auf das Gewicht des Topfes aus und sollte ausgeglichen werden, indem die Initialisierung nach einer durch das Füllen des Pflanzenwachstums bestimmten Zeit wiederholt wird. Zusätzliche Softwareanpassungen würden eine automatisierte Analyse der maximalen und minimalen Wassertoleranz und -anforderungen der Pflanzen ermöglichen, indem der Topf geflutet wird, bis sich das Gewicht nicht mehr ändert, und dann die Neigung des Wassergewichtsverlusts im Laufe der Zeit gemessen wird. Dies hängt von der Bodenart, dem Wetter und der Pflanzen- und Wurzelstruktur ab. Zusätzliche Bewässerungsalgorithmen basierend auf Thingspeak-Datenauswertungen könnten dann angepasst werden. Der Nachteil der Pflanzenpflege mit Gewicht anstelle von leitfähigem Sensor ist die Notwendigkeit eines begrenzten bewässerten Bereichs zum Wiegen, aber intelligente Pflanzgefäße wie diese sind billig, leicht zu vernetzen und zu kontrollieren und auf seltsame OCD-Art macht es Spaß, im Internet zu folgen.
Schritt 7: Wiederholen
Ja, so gut wie entworfen, funktionierte die Maschine etwa eine Woche lang gut und neigte dann dazu, dass der ESP32 in eine seltsame Schleife gerät und nicht richtig bootet und seine Batterie über Nacht entlädt. Keine Softwareänderung konnte dies bewirken, also gab ich auf und fügte einen Adafruit TPL5111 hinzu, um den Energiezyklus des ESP zu steuern, aber da ich den Speicher nicht mehr wie zuvor verwenden konnte, schrieb ich, um das EEPROM zu verwenden, und wechselte von Thingspeak zu Blynk, was ich Finde mehr Spaß auf deinem Handy und ein wirklich gutes System. Die Hardwareänderung besteht nur darin, den TPL 5111 mit Strom und Masse zu verbinden, einen fertigen Pin mit dem ESP und den Enable-Ausgang mit dem EN-Pin. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Kippschalter zwischen EN-out und EN auf der Platine stecken, damit Sie Programme wechseln und hochladen können. Den Schlafzyklus stelle ich alle zwei Stunden ein. Um das EEPROM zu löschen und das Gerät für eine neue Anlage oder für zusätzliches Gewicht zurückzusetzen, habe ich in Blynk einen Schalter eingerichtet, um den Speicher zu löschen und den Wiegevorgang neu zu starten. Das Programm für die neue Software ist oben enthalten und das Programm auf Blynk ist offensichtlich einzurichten. Diese Maschine funktioniert wirklich großartig und produziert einige Dandy-Produkte. Ich bin wirklich beeindruckt, wie viel Spaß das Ding gemacht hat – Solarzellen funktionieren problemlos und es geht nie der Strom aus.