Pixie - Пусть ваше растение будет умным: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Проект Pixie был разработан с целью сделать растения, которые есть у нас дома, более интерактивными, поскольку для большинства людей одна из проблем, связанных с домашним растением, - это знать, как за ним ухаживать, как часто мы поливаем, когда и сколько солнца достаточно и т. д. Пока датчики работают для получения данных о растении, светодиодный дисплей, специально пикселированный (отсюда и название Pixie), отображает основные выражения, которые указывают на состояние растения, например, радость во время полива или грусть если температура слишком высока, это указывает на то, что его следует отнести в более прохладное место. Чтобы сделать опыт еще более интересным, были добавлены другие датчики, такие как присутствие, прикосновение и яркость, что переводится в другие выражения, которые создают впечатление, что теперь у вас есть виртуальный питомец, о котором нужно заботиться.

В проекте есть несколько параметров, где можно настроить пределы и потребности для каждого случая, учитывая разнообразие растений, а также датчики разных производителей. Как мы знаем, есть растения, которым нужно больше солнца или воды, в то время как другие могут жить с меньшими ресурсами, например кактусы, в подобных случаях наличие параметров является обязательным условием. В этой статье я представлю принцип работы и обзор того, как построить Pixie, используя небольшие знания электроники, компоненты, которые легко найти на рынке, и корпус для 3D-печати.

Хотя это полностью функциональный проект, есть возможности настройки и улучшений, которые будут представлены в конце статьи. Буду рад ответить на любой вопрос по проекту здесь, в комментариях, прямо на свою электронную почту или в Твиттер.

Запасы

Все комплектующие легко найти в специализированных магазинах или на сайтах.

• 1 MCU ESP32 (можно использовать ESP8266 или даже Arduino Nano, если вы не хотите отправлять данные через Интернет)

  Я использовал эту модель для проекта

• 1 LDR 5 мм GL5528
• 1 ИК-элемент D203S или аналогичный (тот же датчик, что и в модулях SR501 или SR505)
• 1 DHT11 Датчик температуры

• 1 Датчик влажности почвы

  Предпочтите использовать емкостный датчик почвы вместо резистивного, это видео хорошо объясняет, почему

• 1 светодиодная матрица 8x8 со встроенным MAX7219

  Я использовал эту модель, но может быть и любая похожая

• 1 резистор 4,7 кОм 1/4 Вт
• 1 резистор 47 кОм 1/4 Вт
• 1 резистор 10 кОм 1/4 Вт

Другие

• 3д принтер
• Паяльник
• Плоскогубцы
• Провода для подключения схемы
• USB-кабель для питания

Шаг 1: Схема

Схема показана на изображении выше с использованием макетной платы, но для ее размещения в корпусе соединения должны быть спаяны напрямую, чтобы занимать меньше места. Вопрос используемого пространства был важным моментом проекта, я старался максимально уменьшить площадь, которую будет занимать Пикси. Несмотря на то, что корпус стал меньше, его все же можно уменьшить, особенно за счет разработки эксклюзивной печатной платы для этой цели.

Обнаружение присутствия было выполнено с использованием только одного элемента PIR вместо полного модуля, такого как SR501 или SR505, поскольку не требовались встроенный таймер и широкий диапазон срабатывания, превышающий пять метров. При использовании только элемента PIR чувствительность снижается, и обнаружение присутствия выполняется с помощью программного обеспечения. Более подробную информацию о подключении можно увидеть здесь.

Еще одна повторяющаяся проблема в электронных проектах - это аккумулятор, для этого проекта были некоторые возможности, такие как батарея на 9 В или перезаряжаемая. Хотя это было более практично, в корпусе потребовалось дополнительное место, и в итоге я оставил выход USB MCU открытым, чтобы пользователь сам решал, каким будет источник питания, и упростил загрузку эскиза.

Шаг 2: 3D-дизайн и печать

Наряду со схемой был разработан корпус для размещения компонентов Pixie, который был напечатан на Ender 3 Pro с использованием PLA. Сюда были включены файлы STL.

При разработке этого кейса присутствовали некоторые концепции:

• Поскольку горшок с растением обычно стоит на столе, дисплей был расположен немного под наклоном, чтобы не терять зону обзора.
• Разработан, чтобы избежать использования опор для печати
• Поощряет замену деталей на другие цвета, чтобы сделать продукт более индивидуализированным, взаимозаменяемым и подходящим дизайном.
• Датчик температуры с отверстием для внешней среды для более точного считывания

• Учитывая разные размеры горшков, установку пикси на растение можно произвести двумя способами.

  • Через стержень, прикрепленный к земле; или
  • Ремешок, который оборачивается вокруг горшка.

Очки улучшения

Несмотря на функциональность, в конструкции есть некоторые моменты, которые необходимо изменить, например, размер стен, который был определен, чтобы избежать потери материала и ускорить печать во время прототипирования на 1 мм.

Фурнитуру необходимо улучшить, применив шаблоны дизайна в 3D-печати, возможно, потребуется отрегулировать размер ручки и крепления стойки, чтобы правильно защелкнуть детали.

Шаг 3: Код

Как программист, я могу сказать, что это была самая увлекательная часть работы, размышления о том, как структурировать и организовать код, заняли несколько часов планирования, и результат был вполне удовлетворительным. Тот факт, что большинство датчиков используют аналоговый вход, вызвал отдельную обработку кода, чтобы попытаться получить более точные показания, пытаясь как можно больше игнорировать ложные срабатывания. Приведенная выше диаграмма была создана с использованием основных блоков кода и иллюстрирует основные функции. Для получения более подробной информации я рекомендую взглянуть на код по адресу

Есть несколько пунктов, которые можно изменить, которые позволят вам настроить Pixie по своему желанию. Среди них могу выделить:

• Частота считывания датчика
• Тайм-аут выражений
• Максимальная и минимальная температура, освещение и пределы земли, а также пороговые значения датчиков
• Отображение интенсивности света каждого выражения
• Время между кадрами каждого выражения
• Анимации отделены от кода, что позволяет вам изменять их, если хотите.

Триггеры

Было необходимо реализовать способ определения, когда действие происходит в реальном времени, на основе последних показаний. Это было необходимо в трех известных случаях: полив, присутствие и прикосновение. Эти события должны запускаться, как только обнаруживается значительное отклонение датчика, и для этого использовалась другая реализация. Примером этого является датчик присутствия, поскольку в аналоговом входе использовался только элемент PIR, считываемые значения часто меняются, и была необходима логика, чтобы объявить, есть ли присутствие или нет, в то время как датчик температуры, в свою очередь, имеет очень небольшого разброса и стандартного считывания значений достаточно, чтобы отрегулировать поведение Pixie.

Шаг 4. Следующие шаги проекта

• Станьте устройством IoT и начните отправлять данные на платформу через MQTT
• Приложение для настройки параметров и, возможно, выражений
• Заставьте прикосновение работать, прикоснувшись к растению. Я нашел отличный пример проекта Touche-like на Instructables.
• Включите аккумулятор
• Дизайн печатной платы
• Распечатайте полную вазу не только корпусом Pixie
• Включите в проект пьезо для воспроизведения звуков в соответствии с выражениями
• Расширьте «память» Pixie историческими данными (слишком долгое время без обнаружения присутствия может вызвать печальное выражение лица)
• УФ-датчик для более точного определения воздействия солнца