گلدان گیاهی خودکار - باغ کوچک: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

من دانشجوی چند رسانه ای و فناوری ارتباطات در Howest Kortrijk هستم. برای تکلیف نهایی خود ، ما مجبور شدیم یک پروژه اینترنت اشیا به انتخاب خود توسعه دهیم.

با جستجوی ایده ها ، تصمیم گرفتم چیزی مفید برای مادرم تهیه کنم که عاشق پرورش گیاهان است و روی یک گلدان گیاهی خودکار کار کرد.

وظایف اصلی این گلدان گیاهی خودکار ، باغ کوچک ، عبارتند از:

• اندازه گیری کنید

  • درجه حرارت
  • شدت نور
  • رطوبت
  • رطوبت خاک

اندازه گیری ها را در پایگاه داده ذخیره کنید

اگر مقدار خاصی از مقدار کم باشد ، شرایط رشد گیاه را بهبود بخشید

اجازه دهید دستگاه از طریق یک وب سایت نظارت و مدیریت شود

لازم نیست همه مراحل را تا سر حد دنبال کنید. بسیاری از آنچه اتفاق می افتد می تواند ترجیح شخصی شما باشد یا بر اساس آن بهبود یابد. این ساختار به گونه ای ساخته شده است که می توان قطعات را پس از آن بازیابی کرد ، بنابراین ممکن است بخواهید به طور متفاوتی به تکرار خود نزدیک شوید تا ماندگارتر شود.

مرحله 1: لوازم

به دست آوردن بیشتر لوازم مورد نیاز برای این پروژه چندان دشوار نیست ، اگرچه در مورد من من با بسیاری از مواد بازیافتی کار کردم. همچنین باید اطمینان حاصل کنم که بعداً می توانم برخی از مواد را بازیابی کنم.

اجزای اصلی:

• رزبری پای 4 مدل B
• منبع تغذیه رزبری پای
• کله پاچه رزبری پای T
• کارت حافظه میکرو SD 16 گیگابایت
• منبع تغذیه Breadboard با 3.3V و 5V
• تخته نان
• منبع تغذیه 12 ولت

سنسورها:

• DHT11: سنسور رطوبت و دما
• BH1750: سنسور شدت نور
• سنسور رطوبت خاک
• MCP3008

اجزای محرک:

• پمپ آب 220 ولت
• نوار LED 12 ولت
• ماژول رله Velleman
• نکته 50: ترانزیستور NPN
• صفحه نمایش 16X2 LCD-moduke
• PCF8574a

مقاومت ها:

• 3 مقاومت 330 اهم
• مقاومت 1 x 5k اهم
• 2 مقاومت 10k اهم
• مقاومت 1 x 1k اهم
• 1 مقاومت 10k Potentio

مواد:

• گلدان پیش ساخته گلخانه/گیاه
• جعبه اتصال
• بطری آب پلاستیکی
• می چرخد
• سیم های بلوز + سیم معمولی
• پیچ ها
• قلع لحیم کاری + لوله کوچک کننده حرارتی
• نوار اردک دو طرفه
• رنگ کنید

ابزارها:

• تفنگ چسب
• مته
• تیغ اره
• آهن لحیم کاری
• کاتر
• برس رنگ

نکته مهم در مورد این پروژه این است که می توان با افزودن/حذف اجزاء و کمی تغییر کد ، آن را گسترش داد یا ساده کرد. به عنوان مثال ، با تعویض پمپ 220 ولت با پمپ 12 ولت ، می توانید آداپتور برق را از دستگاه جدا کنید.

مرحله 2: شمارش طرحواره

تخته نان و طرح های برقی دستگاه در بالا نشان داده شده است. در اینجا می توانید نحوه اتصال همه اجزا به یکدیگر را مشاهده کنید.

توضیح کلی نحوه عملکرد اجزاء:

• DHT11 رطوبت هوا را بر حسب درصد و دما را برحسب درجه سانتی گراد اندازه گیری می کند. ارتباط با آن توسط bu I2C مدیریت می شود.
• BH1750 شدت نور را در لوکس اندازه گیری می کند. ارتباطات توسط یک گذرگاه I2C انجام می شود
• سنسور رطوبت خاک یک سیگنال دیجیتالی ایجاد می کند که توسط MCP3008 به یک سیگنال دیجیتالی قابل خواندن برای رزبری پای تبدیل می شود
• ماژول LCD 16x2 آدرس های IP را یکی پس از دیگری نمایش می دهد. این دستگاه به PCF8574a متصل است که از Raspberry Pi سیگنالی دریافت می کند که آن را به تعدادی سیگنال برای پین های بیت صفحه نمایش تبدیل می کند. پین های E و RS از LCD مستقیماً به Pi متصل می شوند. مقاومت potentio روشنایی صفحه را تعیین می کند.
• پمپ آب به رله ای که بین آن است و منبع تغذیه/پریز برق 220 ولت متصل است. رزبری پای می تواند یک سیگنال به رله ارسال کند تا مدار الکتریکی بسته شود و پمپ روشن شود.
• نوار LED به منبع تغذیه 12 ولت و TIP 50 (ترانزیستور NPN) متصل است که جریان برق را تغییر می دهد. مقاومت 1k اهم برای محدود کردن قدرت کشیده شده از رزبری پای استفاده می شود ، در غیر این صورت می تواند ترد شود.

مرحله 3: Raspberry Pi را آماده کنید

اگر هنوز یکی از آنها را دریافت نکرده اید ، باید یکی از تصاویر Raspberry Pi OS را روی کارت SD قرار دهید. من استفاده از Lite را توصیه نمی کنم ، زیرا این امر در ابتدا برای من مشکل ایجاد کرد. پس از آن هنگام استفاده از Pi به اینترنت باید از به روز بودن Pi خود با استفاده از دستورات زیر اطمینان حاصل کنید:

1. sudo apt-get update
2. sudo apt-get upgrade

پس از آن می توانید بسته ها را برای پروژه فعال یا نصب کنید ، از طریق raspi-config یا دستورات.

• SPI
• I2C
• MySQL: مرحله بعدی
• SocketIO: pip install flask-socketio

پس از راه اندازی ، می توانید فایلهای لازم را که در html ، CSS ، Javascript و Python نوشته شده اند ، اضافه کنید. تمام کد من را می توان در مخزن github من یافت.

مرحله 4: مدل پایگاه داده - MySQL

در بالا می توانید نمودار ERD را مشاهده کنید که از طریق MariaDB میزبانی شده است. توصیه می کنم این راهنمای نصب MariaDB را دنبال کنید ، نه تنها برای نصب MariaDB ، بلکه برای اطمینان از محافظت از Pi خود.

برای افرادی که مایل به درک هستند ، پایگاه داده به شرح زیر عمل می کند:

اندازه گیری ها و ضامن های فعال کننده به عنوان سطر در جدول Metingen ذخیره می شوند.

• metingId = شناسه ردیف اندازه گیری/ضامن
• deviceId = شناسه دستگاه مسئول این ردیف در جدول

• waarde = مقدار اندازه گیری سنسور یا ضامن فعال کننده

  • سنسور: مقدار اندازه گیری در واحدهای مربوطه
  • محرک ها: 0 = خاموش و 1 = روشن
• commentaar = نظراتی که برای افزودن اطلاعات اضافی مانند خطاها استفاده می شود
• datum = تاریخ و زمانی که اندازه گیری/ضامن رخ داده است

تنظیمات دستگاه در تنظیمات ذخیره می شود.

• settingId = شناسه این ردیف و مقدار تنظیمات
• deviceID = شناسه دستگاه/حسگر مربوطه
• waarde = مقدار تنظیمات
• type = type of settin ، حداکثر است یا حداقل؟

نکته آخر اینکه جدول Devices اطلاعات مربوط به سنسورها و محرک ها را ذخیره می کند.

• deviceId = شناسه دستگاه در این جدول
• naam = نام دستگاه/جزء
• مرک = مارک
• prijs = قیمت جزء
• beschrijving = خلاصه جزء
• eenheid = واحد مقادیر اندازه گیری شده
• typeDevice = مشخص می کند که آیا قطعه حسگر است یا محرک

مرحله 5: Frontend: راه اندازی وب سرور

Pi به منظور اجرای وب سرور برای این دستگاه از شما می خواهد وب سرور Apache را نصب کنید. این را می توان با دستور زیر انجام داد:

sudo apt-get apache2 را نصب کنید.

پس از انجام این کار ، می توانید به پوشه:/var/www/html بروید. در اینجا شما باید تمام کد frontend را قرار دهید. پس از آن ، می توانید با مرور آدرس IP به وب سایت دسترسی پیدا کنید.

مرحله ششم: پس زمینه

برای اجرای پشتیبان ، باید فایل app.py را به صورت دستی یا با ایجاد سرویس برای آن در Pi اجرا کنید تا به طور خودکار راه اندازی شود.

همانطور که متوجه شدید ، تعداد کمی فایل وجود دارد. من تا جایی که می توانستم کد را جدا کردم تا نمای کلی و سازماندهی کد را داشته باشم.

توضیح مختصر:

app.py: فایل اصلی که پایگاه داده ، کد سخت افزار و کد پشتیبان به آن متصل شده اند

config.py: فایل پیکربندی برای databaseRepositories

مخازن: برای دسترسی به مخزن داده ها

• یاور

  • devices_id: کلاس هایی برای کمک به شناسایی اطلاعات دستگاه در پایگاه داده
  • LCD: برای اجرای PCF و LCD
  • محرک ها: کلاس هایی برای اجرای محرک ها
  • سنسورها: کلاس هایی برای اجرای سنسورها

مرحله 7: قرار دادن نوار LED

یک تکه از نوار LED را بریدم و به بالای جعبه گلخانه چسباندم. نوار مورد استفاده من می تواند در چندین موقعیت بریده شود و مجدداً وصل شود ، بنابراین می توانید چند نوار را قرار دهید و دوباره آنها را از طریق سیم وصل کنید تا فضای بیشتری روشن شود.

مرحله 8: قرار دادن لوله ها

لوله ها را می توان به طرق مختلف قرار داد ، اما در مورد من آنها را به قسمت پایین متصل کردم ، تا آنجا که ممکن است آنها را از وسایل الکترونیکی دیگر دور نگه داشته و اجازه دادم آب به سادگی به خاک برود.

مرحله 9: قرار دادن LCD

من کلاهک را با یک تیغ اره بر روی درب جعبه اتصال قرار دادم و یک دهانه به اندازه کافی بزرگ ایجاد کردم تا صفحه نمایش از آن عبور کند ، اما به اندازه کافی کوچک بود تا PCB پشت آن بماند. پس از آن ، آن را با استفاده از کج به درب متصل کرد.

LCD آدرس های IP رزبری پای را نمایش می دهد و این امکان را می دهد که بدانید از چه آدرسی می توانید برای وبگردی استفاده کنید.

مرحله 10: قرار دادن سنسورها و اتصال نوار LED

با استفاده از طرح های سرد کننده ، اتصالات را بین سیم ها لحیم کردم و مقاومت ها را داخل سیم ها قرار دادم ، با استفاده از لوله های حرارتی برای جدا کردن آنها.

سوراخ هایی در طرفین درپوش و قسمت زیرین گلخانه برای اتصال گردانها بریده شده بود ، که از طریق آن سیم های سنسورها و نوار LED را کشیدم.

سیم ها را بر اساس عملکرد گروه بندی کردم. کشش سیم ها و لوله های جمع کننده خود سنسورها را بالا می برد. من فقط مجبور شدم از چسب روی سیم برای DHT11 استفاده کنم زیرا این امر بیشتر گسترش یافت.

مرحله 11: سیم کشی Pi

من سوراخ هایی را در کنار جعبه اتصال قطع کردم تا اجازه دهم سیم ها بعداً عبور کنند.

پس از آن ، تخته نان (با T-cobbler ، PCF8574a ، MCP3008 ، مقاومت قابل تنظیم و TIP50) ، رله و رزبری پای را در پایین جعبه اتصال قرار دادم ، که با نوار دو طرفه پوشانده شده بود. منبع تغذیه روی تخته نان قرار نمی گیرد ، بنابراین مجبور شدم آن را در کنار بگذارم و از سیم های جامپر برای اتصال آن به تخته نان استفاده کردم.

سرانجام آداپتور ، سنسور و سیم های محرک را از سوراخ هایی که سیم ها را به تخته نان ، رزبری پای و دیگر اجزا متصل می کرد ، کشیدم. سیم پمپ باز شد تا بتوانم انتهای آن را داخل رله قرار دهم تا بتوان از آن به عنوان کلید استفاده کرد.

مرحله دوازدهم: ساخت ظرف برای آب

من یک ظرف آب از یک بطری پلاستیکی آب 1 لیتری با برش بالای یک جعبه برش و رنگ آمیزی آن برای ظاهر بهتر ، ساختم. سپس پمپ آب داخل آن قرار داده شد. به دلیل قاعده ارتباط رگ ها ، آب به طور بالقوه می تواند به تنهایی از طریق لوله ها عبور کند ، اما بالا نگه داشتن لوله مشکل را برطرف می کند.

مرحله 13: نتیجه نهایی

لحظه ای که منتظرش بودی حالا می توانید خاک و دانه ها را داخل جعبه گلخانه بگذارید و اجازه دهید دستگاه کنترل خود را بگیرد. شما می توانید وضعیت دستگاه را از وب سایت نظارت کنید و مقادیر مطلوب را برای روشنایی و شرایط خاک تعیین کنید.

توصیه می کنم ابتدا خاک را به صورت دستی آبیاری کنید ، زیرا مقداری خاک در ابتدا می تواند کاملاً خشک شود. به نظر می رسد برخی از پمپ ها نیز به آرامی آب می دهند ، اما شما باید بسیار مراقب باشید زیرا سریعتر از آنچه انتظار دارید پر می شود. اشباع بالای 80 can می تواند زمین را بسیار مرطوب کند. و مطمئن شوید که سنسور رطوبت خاک به اندازه کافی عمیق است.