Контроллер гидропоники: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Отличная организация под названием Seeds of Change здесь, в Анкоридже, Аляска, помогает молодым людям начать продуктивную коммерцию. Он управляет большой вертикальной гидропонной системой выращивания на переоборудованном складе и предлагает работу для изучения бизнеса по уходу за растениями. Их заинтересовала система IOT, которая поможет автоматизировать управление водными ресурсами. Это руководство предназначено в основном для того, чтобы задокументировать мои волонтерские усилия по созданию доступной и расширяемой микроконтроллерной системы, чтобы помочь в их усилиях.

Крупные операции по выращиванию с использованием гидропоники приходили и уходили за последние несколько лет. Консолидация в этом бизнесе ознаменовалась трудностью сделать его прибыльным. Вы должны автоматизировать, как сумасшедшие, по всем параметрам, чтобы модные пакеты салата продавались с прибылью. Эти вертикальные агрегаты не производят ничего с настоящими калориями - вы в основном выращиваете хорошо упакованную воду - поэтому вам придется продавать ее по более высокой цене. Этот водостойкий регулируемый блок построен для контроля уровня воды в основном резервуаре и постоянного измерения его глубины, ph, температуры. Основной блок работает на ESP32 Featherwing и сообщает о своих результатах через Интернет в приложение blynk на вашем телефоне для мониторинга и отправки электронных или текстовых предупреждений, если что-то пойдет не так.

Шаг 1. Соберите материалы

В основе конструкции лежали дешевые водонепроницаемые электрические коробки от Lowes и несколько держателей, напечатанных на 3D-принтере. Остальные части относительно дешевы, за исключением pH-единицы от DF Robot и ETape от Adafruit. DF Robot продает свою новую 3-вольтовую версию своего аналогового датчика pH с более дешевым датчиком pH, и вам, вероятно, придется инвестировать в дорогую версию этого датчика для постоянного погружения. Я еще не включил тестер проводимости, но, вероятно, он будет обновлен после того, как посмотрю, как он работает.

1. Две водонепроницаемые электрические коробки от Lowes - с различными креплениями для прямых и изогнутых трубок - 10 долларов.

2. 12-дюймовый стандартный датчик уровня жидкости eTape с пластиковым корпусом Adafruit - 59 долларов, вы можете получить его без пластикового корпуса, на 20 долларов меньше…

3. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board - отличная доска. $ 20

4. Аквариум Aiskaer, 2 штуки, боковой монтаж. Боковой горизонтальный жидкостный поплавковый выключатель. Уровень воды. $ 4.

5. Безблокировочное мини-реле Adafruit FeatherWing

6. Lipo - аккумулятор 5 $ (резервное питание)

7. Соедините светодиоды разных цветов.

8. Водонепроницаемый цифровой датчик температуры DS18B20 + дополнительные принадлежности Adafruit 10 долларов США.

9. Гравитация: комплект аналогового датчика / измерителя pH V2 Робот DF 39 долларов - Промышленный датчик pH будет стоить на 49 долларов дороже.

10 Водонепроницаемый прочный металлический переключатель включения / выключения с красным светодиодным кольцом - 16 мм красный вкл / выкл $ 5

11 пластиковый водяной соленоидный клапан - 12 В - 3/4 дюйма (не берите 1/2 дюйма - он ни к чему не подходит…)

12. Diymall 0,96-дюймовый желтый синий I2c IIC ЖК-светодиодный модуль с последовательным интерфейсом Oled $ 5

Шаг 2: Подключите его

Просто следуйте схеме Фритзинга для подключения. ESP32 был установлен на фотоплате с OLED-экраном на противоположной стороне, где он был обращен к небольшому отверстию в центральной задней части монтажной коробки. Светодиоды были подключены к двум цифровым выходам ESP. Один указывает на соединение Wi-Fi, а другой сообщает, включено ли реле на выход воды. Батарея Lipo прикреплена ко входу батареи на плате. Все остальные платы (pH, реле, Etape, однопроводная температура, OLED) питаются от 3 вольт на плате. Включение / выключение подключается к заземлению с помощью контакта включения на основной плате - светодиод получает питание от NO, подключенного к источнику питания. ETape определенно нужно внимательно изучить - на моей плате питание и заземление были поменяны местами (КРАСНЫЙ / ЧЕРНЫЙ), и, похоже, так обстоит дело с другими, у которых была эта проблема (поищите эту проблему на веб-сайте adafruits …) также следует тщательно измерить резистор, включенный в головку - он не соответствует опубликованному. Новая плата DH Robot теперь работает с напряжением 3 В и работает с ESP32. Не удалось заставить A0 работать - не принимает входы до подключения Wi-Fi, поэтому я использовал другие аналоговые входы.

Шаг 3: Создайте это

В основной коробке все довольно аккуратно помещается. Два полюса кабелепровода аккуратно выходят из водонепроницаемых ниппелей внизу. Они поддерживают измерительные инструменты. Их можно сделать произвольно длиннее или короче, чтобы подвесить коробку выше или ниже уровня воды - ваши единственные ограничения - это длина соединительных проводов, которые должны входить в коробку. Эти трубки должны быть запломбированы снизу силиконом. Инструменты подвешиваются к разъемам, напечатанным на 3D-принтере, которые соответствуют кривизне корпуса этапа и кабелепровода. Они легко регулируются барашковыми гайками. Также были напечатаны специальные держатели для датчика pH и датчика температуры One-wire. Коробка-подставка для переключателей уровня и контроля воды также была напечатана на 3D-принтере. Эти переключатели водонепроницаемы, хорошо спроектированы и дешевы. Они выглядят как закрытые герконы. Коробка была заполнена силиконом после того, как они были закреплены прилагаемой гайкой изнутри. Расстояние между этими переключателями будет определять, сколько жидкости будет допущено до отключения. Все провода проходят через нижнее отверстие и затем герметизируются силиконом. Проволока датчика pH была введена через верхнее отверстие, так как она, скорее всего, будет часто заменяться. Выключатель вклеен на место горячим клеем. Стойка для надежного крепления esp32 с экраном была напечатана на 3D-принтере. Крошечное круглое пластиковое окошко над отверстием задней крышки было прикреплено силиконом для защиты OLED-экрана от воды.

Шаг 4: файлы 3D-печати

Это файлы STL для всех связанных держателей и опор. Все они были разработаны с учетом функций поддержки. Коробка для соленоида должна быть модифицирована после печати для портов управления питанием / реле и отверстия для светодиода на передней панели.

Шаг 5: контроль воды

12-вольтный соленоид был помещен в собственный корпус, изготовленный на 3D-принтере, который также включал порт для отдельного питания и линию управления от релейной платы в основном корпусе. Он также имел небольшой красный светодиод, который загорался при активации соленоида. Обычный садовый шланг можно соединить с отверстиями 3/4 дюйма - не используйте это в 1/2 дюйма - вам будет трудно найти разъемы….

Шаг 6: запрограммируйте

Код довольно прост. Он обрабатывает несколько различных подпрограмм и сообщает о них по сети Blynk. Если вы работали с Блинком до того, как освоили упражнение. Вы должны включить все программное обеспечение Blynk и ключ подключения для вашего конкретного микроконтроллера и станции отчетов. Вы также должны предоставить учетные данные для вашего Wi-Fi-соединения. Все это работает довольно красиво и предоставляет действительно простой способ сообщить сложные данные без особых усилий. Вам необходимо настроить серию опосредованных Blynk таймеров для каждого измеряемого датчика. Их нужно запускать и запускать в отдельной подпрограмме. У меня есть отдельные для pH, температуры, высоты воды и времени, в течение которого соленоидный клапан остается открытым - это для проверки, если вода остается включенной слишком долго без заполнения резервуара - не очень хорошо. Подпрограмма измерения высоты воды просто берет среднее из нескольких считываний с делителя напряжения на eTape (см. Предыдущее примечание - этот прибор был неправильно подключен на заводе….), А затем исправляет показания с помощью карты и ограничивает функции, выполняемые с измерениями в воде танк на верхнем и нижнем пределе ленты. Подпрограмма pH была более сложной. DH Robot включил некоторое программное обеспечение для инициализации, но я не смог заставить его работать. Вам нужно будет снять необработанные показания с порта A2 с буферами 4.0 и 7.0 (включены в комплект) и установить для них «кислотное значение» и «нейтральное значение» в верхней части программы. Затем он определит наклон и точку пересечения оси y, чтобы рассчитать для вас все последующие значения pH. Для проверки pH необходимо точно так же примерно каждые 2 месяца. Подпрограмма temp - это стандартная однопроводная программа. Единственное действие в разделе замкнутой петли - это проверка состояния двух поплавковых выключателей, чтобы определить, когда включать воду и запускать таймер.

Шаг 7: используйте это

На начальных испытаниях машина работала хорошо - с легко регулируемым диапазоном инструментов и водонепроницаемым корпусом, упрощающим настройку в быстро меняющейся среде. Это нужно будет увидеть, если расстояние между двумя переключателями уровня воды окажется достаточным. Среда Blynk упростила создание отчетов и управление с помощью мобильного телефона. Прямое управление выходным реле по телефону делает возможным обход системы при возникновении опасной ситуации с уровнем воды. Простота, с которой вы можете сразу же направить вывод на максимально возможное количество устройств, делает беспрепятственный обмен данными с несколькими людьми. В будущем интересы будут связаны с автоматизацией подачи питательных веществ, тестированием проводимости (известные проблемы с измерением pH) и ячеистой сетью с другими узлами для измерения удаленных участков в комплексе выращивания.