Hydroponik-Controller - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Eine nette Organisation namens Seeds of Change hier in Anchorage, Alaska, hat jungen Leuten geholfen, in den produktiven Handel einzusteigen. Es betreibt ein großes vertikales Hydrokultur-Anbausystem in einem umgebauten Lagerhaus und bietet eine Beschäftigung, um das Geschäft der Pflanzenpflege zu erlernen. Sie waren an einem IOT-System interessiert, um ihre Wasserkontrolle zu automatisieren. Dieses anweisbare ist hauptsächlich, um meine freiwilligen Bemühungen zu dokumentieren, ein erschwingliches und erweiterbares Mikrocontrollersystem zu bauen, um ihre Bemühungen zu unterstützen.

Große hydroponische Anbaubetriebe sind in den letzten Jahren gekommen und gegangen. Die Konsolidierung in diesem Geschäft war geprägt von der Schwierigkeit, es profitabel zu machen. Sie müssen alle Konten wie verrückt automatisieren, um ausgefallene Salattüten mit Gewinn verkaufen zu können. Diese vertikalen Einheiten produzieren nichts mit wirklichen Kalorien – Sie bauen im Grunde genommen schön verpacktes Wasser an – also müssen Sie es zu einem Aufschlag verkaufen. Diese wasserdichte, einstellbare Einheit wurde gebaut, um den Wasserstand im Hauptbehälter zu kontrollieren und seine Tiefe, pH und Temperatur ständig zu messen. Das Hauptgerät läuft auf einem ESP32 Featherwing und meldet seine Ergebnisse über das Web an eine Blynk-App auf Ihrem Telefon zur Überwachung und E-Mail- oder SMS-Warnungen, wenn Ihnen etwas wankt.

Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Materialien

Das Design basierte auf billigen wasserfesten Elektroboxen von Lowes und einigen Haltern, die 3D-gedruckt wurden. Die restlichen Teile sind bis auf die pH-Einheit von DF Robot und das ETape von Adafruit alle relativ günstig. DF Robot verkauft seine neue 3-Volt-Version seines analogen pH-Sensors mit einer billigeren pH-Sonde und Sie müssen wahrscheinlich in eine teure Version dieses Sensors investieren, um ständig einzutauchen. Ich habe noch keinen Leitfähigkeitstester eingebaut, aber dieser wird wahrscheinlich in einem Upgrade sein, nachdem ich gesehen habe, wie dieser abschneidet.

1. Zweifach wasserdichte Elektroboxen von Lowes - mit verschiedenen Anschlüssen zum Halten von geraden und gebogenen Rohren - $ 10

2. 12-Zoll-Standard-eTape-Füllstandssensor mit Kunststoffgehäuse Adafruit -- $ 59 Sie können dies ohne das Kunststoffgehäuse für $ 20 weniger bekommen …

3. Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Federbrett – tolles Brett. $20

4. Aiskaer 2 Stück Seitlich montierter Aquariumtank Seitlich montierter horizontaler Flüssigkeitsschwimmerschalter Wasserstand $4

5. Adafruit Non-Latching Mini Relay FeatherWing

6. Lipo - Batterie 5 $ (Backup)

7. Paar LEDs in verschiedenen Farben

8. Wasserdichter DS18B20 Digitaler Temperatursensor + Extras $10 Adafruit

9. Schwerkraft: Analoger pH-Sensor/Messgerät-Kit V2 DF-Roboter 39 $ - Industrielle pH-Sonde kostet 49 $ mehr

10 wasserdichter robuster Metall-Ein / Aus-Schalter mit rotem LED-Ring - 16 mm Rot Ein / Aus $ 5

11 Plastikwasser-Magnetventil - 12V - 3/4 (Nicht den 1/2 Zoll bekommen - es passt zu nichts …)

12. Diymall 0,96 Zoll Gelb Blau I2c IIC Serielles Oled LCD LED-Modul $ 5

Schritt 2: Verdrahten Sie es

Folgen Sie einfach dem Fritzing-Diagramm für die Verdrahtung. Der esp32 wurde auf einem Fotoboard mit dem OLED-Bildschirm auf der gegenüberliegenden Seite montiert, wo er dem kleinen Loch in der mittleren Rückseite der Gangbox zugewandt war. Die LEDs wurden an zwei digitale Ausgänge des ESP angeschlossen. Einer weist auf eine WiFi-Verbindung hin und der andere meldet, wenn das Relais zum Wasserausgang eingeschaltet ist. Der Lipo-Akku wird an den Batterieeingang der Platine angeschlossen. Alle anderen Boards (pH, Relais, Etape, One-Wire Temp, OLED) werden alle von den 3 Volt auf der Platine gespeist. Das Ein/Aus ist über den Aktivierungsstift auf der Hauptplatine mit Masse verbunden - die LED wird durch KEINE Verbindung zur Stromversorgung mit Strom versorgt. Das eTape ist definitiv etwas, das man sorgfältig untersuchen sollte -- auf meinem Board waren Strom und Masse vertauscht (ROT / SCHWARZ) und dies scheint bei anderen der Fall zu sein, die dieses Problem hatten (suchen Sie auf der adafruits-Website nach diesem Problem …) Auch der im Kopf enthaltene Widerstand sollte sorgfältig gemessen werden - er entspricht nicht der Veröffentlichung. Das neue DH Robot Board arbeitet jetzt mit 3V und funktioniert somit auch mit dem ESP32. Konnte A0 nicht zum Laufen bringen - nimmt keine Eingänge vor der WLAN-Verbindung an, daher habe ich andere analoge Eingänge verwendet.

Schritt 3: Erstellen Sie es

Alles passt recht ordentlich in die Hauptbox. Zwei Pole Elektrokabel passen gut aus den wasserdichten Nippeln an der Unterseite. Diese unterstützen die Messgeräte. Sie können beliebig länger oder kürzer gemacht werden, um die Box höher oder tiefer an den Wasserspiegel zu hängen - Ihre einzigen Grenzen sind die Länge Ihrer Anschlussdrähte, die in die Box eingeführt werden müssen. Diese Röhrchen sollten am Boden mit Silikon abgedichtet werden. Die Instrumente werden an 3D-gedruckten Verbindern aufgehängt, die der Krümmung des Etape-Körpers und der Leitung entsprechen. Sie sind mit Flügelmuttern leicht verstellbar. Spezielle Halterungen für die pH-Sonde und die Eindraht-Temperatursonde wurden ebenfalls gedruckt. Der Kastenträger für die Niveau-Wasser-Kontrollschalter wurde ebenfalls 3D gedruckt. Diese Schalter sind wasserdicht und gut gestaltet und günstig. Sie scheinen umschlossene Reedschalter zu sein. Die Box wurde mit Silikon gefüllt, nachdem sie mit der mitgelieferten Mutter auf der Innenseite befestigt wurde. Der Abstand zwischen diesen Schaltern bestimmt, wie viel Flüssigkeit vor dem Abschalten eingelassen wird. Alle Drähte werden durch eine untere Öffnung geführt und anschließend mit Silikon abgedichtet. Der pH-Sondendraht wurde durch die obere Öffnung eingeführt, da er höchstwahrscheinlich häufig ausgetauscht wird. Der Ein- / Ausschalter wurde heiß verklebt. Ein Rack zur sicheren Montage des esp32 mit Bildschirm wurde in 3D gedruckt. Über der Öffnung der hinteren Abdeckung wurde ein winziges rundes Kunststofffenster silikonisiert, um den OLED-Bildschirm vor Wasser zu schützen.

Schritt 4: 3D-Druckdateien

Dies sind die STL-Dateien für alle zugehörigen Halter und Träger. Diese wurden alle so konzipiert, dass sie den Unterstützungsfunktionen entsprechen. Die Box für das Magnetventil muss nach dem Drucken für die Strom- / Relaissteueranschlüsse und das LED-Loch auf der Vorderseite modifiziert werden.

Schritt 5: Wasserkontrolle

Das 12-Volt-Magnetventil wurde in ein eigenes 3D-gedrucktes Gehäuse eingebaut, das auch einen Anschluss für separate Stromversorgung und eine Steuerleitung von der Federrelaisplatine im Hauptgehäuse enthielt. Es enthielt auch eine kleine rote LED, die aufleuchtet, wenn das Solenoid aktiviert wird. Ein normaler Gartenschlauch kann mit den 3/4-Zoll-Öffnungen verbunden werden - erhalten Sie nicht die 1/2-Zoll-Variante davon - Sie werden es schwer haben, Anschlüsse zu finden ….

Schritt 6: Programmieren Sie es

Der Code ist ziemlich einfach. Es führt ein paar verschiedene Subroutinen durch und meldet sie über das Blynk-Netzwerk. Wenn Sie mit Blynk gearbeitet haben, bevor Sie die Übung kennen. Sie müssen die gesamte Blynk-Software und den Verbindungsschlüssel für Ihren speziellen Mikrocontroller und Ihre Reportstation einschließen. Sie müssen auch Anmeldeinformationen für Ihre WLAN-Verbindung bereitstellen. Es funktioniert alles ziemlich gut und bietet eine wirklich einfache Möglichkeit, komplizierte Daten ohne großen Aufwand zu melden. Sie müssen für jeden gemessenen Sensor eine Reihe von Blynk-vermittelten Timern einrichten. Diese müssen in einem separaten Unterprogramm gestartet und ausgeführt werden. Ich habe separate für pH, Temperatur, Wasserhöhe und Zeit, in der das Magnetventil geöffnet bleibt - dies soll überprüfen, ob das Wasser zu lange eingeschaltet ist, ohne den Tank zu füllen - nicht gut. Das Unterprogramm für die Wasserhöhe nimmt nur einen Durchschnitt mehrerer Messwerte vom Spannungsteiler auf dem eTape (siehe vorheriger Hinweis – dieses Instrument wurde ab Werk falsch verkabelt ….) und korrigiert dann den Messwert mit Karten- und Einschränkungsfunktionen, die mit Messungen in einem Wasser durchgeführt wurden Tank an der oberen und unteren Grenze des Bandes. Die pH-Subroutine war komplizierter. DH Robot hat einige Software für die Initialisierung mitgeliefert, aber ich konnte sie überhaupt nicht zum Laufen bringen. Sie müssen Rohwerte vom A2-Port mit Puffern bei 4.0 und 7.0 (im Kit enthalten) nehmen und diese im oberen Bereich des Programms in den "Säurewert" und "Neutralwert" einstellen. Es erkennt dann die Steigung und den y-Achsenabschnitt, um alle nachfolgenden pH-Werte für Sie zu berechnen. Der pH-Wert muss etwa alle 2 Monate auf die gleiche Weise neu kalibriert werden, um ihn zu überprüfen. Das Unterprogramm temp ist Ihr Standard-Eindrahtprogramm. Die einzige Aktivität im Bereich der Leerschleife besteht darin, den Status der beiden Schwimmerschalter zu überprüfen, um zu bestimmen, wann das Wasser eingeschaltet und ein Timer gestartet werden muss.

Schritt 7: Verwenden Sie es

Bei ersten Versuchen funktionierte die Maschine gut - mit leicht einstellbarem Bereich für die Instrumente und einem wasserdichten Gehäuse für eine einfachere Einrichtung in einer sich schnell ändernden Umgebung. Es muss geprüft werden, ob der Abstand zwischen den beiden Wasserstandsschaltern ausreichend ist. Die Blynk-Umgebung machte die Berichterstellung und Kontrolle mit dem Mobiltelefon einfach. Die direkte Steuerung des Ausgangsrelais per Telefon ermöglicht das Übersteuern des Systems, wenn beängstigende Wasserstandssituationen auftreten. Die Leichtigkeit, mit der Sie kanalisierte Ausgaben sofort an so viele Geräte wie möglich senden können, ermöglicht einen nahtlosen Datenaustausch mit mehreren Personen. Zukünftige Interessen werden sich auf die Automatisierung der Nährstoffversorgung, Leitfähigkeitstests (bekannte Probleme bei der pH-Messung) und die Vernetzung mit anderen Knoten zur Messung entfernter Standorte im Anbaukomplex konzentrieren.