Pinapagana ng Raspberry Pi IOT Garden: 18 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Isa sa pangunahing layunin ng proyektong ito ay upang mapanatili ang kagalingan ng isang hardin gamit ang lakas ng Internet of Things (IoT). Sa kagalingan ng maraming karanasan sa kasalukuyan na mga tool at software, ang aming planter ay isinama sa mga sensor na sinusubaybayan ang katayuan ng real-time ng mga halaman. Bumuo kami ng isang smartphone app na i-access natin ang isang data at gumawa ng mga kinakailangang pagkilos kung kinakailangan.

Ang disenyo ng aming nagtatanim ay nasusukat, mura at madaling buuin, ginagawa itong perpektong pagpipilian upang magdagdag ng halaman sa isang terasa o likod-bahay. Ang matalinong hardin ay napatunayan na mas mahusay sa pagkonsumo ng tubig at pinapabilis ang pagpapanatili at pagsubaybay.

Sundin upang malaman kung paano gumawa ng iyong sariling database at app, sa pamamagitan ng paglikha ng isang hardin na maaaring subaybayan ng isang pag-click ng isang pindutan!

Hakbang 1: Pangkalahatang-ideya ng IOT System

Gumagana ang system ng Iot sa pamamagitan ng mga sumusunod na proseso. Ginagamit ang isang Raspberry Pi upang maipasa ang kapaki-pakinabang na impormasyon ng hardin, tulad ng ningning, kahalumigmigan at nilalaman ng kahalumigmigan sa lupa mula sa iba't ibang mga sensor sa isang cloud database. Kapag ang impormasyon ay nasa cloud, maaari itong mai-access mula sa kahit saan gamit ang isang smartphone app na itinayo namin. Ang prosesong ito ay nababaligtad din, ang gumagamit ay maaaring magpadala ng mga tagubilin, tulad ng estado ng pump ng tubig, pabalik sa hardin na magsasagawa ng kinakailangang mga utos.

Ang mga sumusunod ay ilan sa mga pangunahing tampok ng aming hardin:

Real-time na feedback ng iba't ibang mga sensor ng hardin

Database ng katayuan sa kalusugan ng hardin

Global capacities at operating capacities

Drip irrigation system

Kontroladong sistema ng tubig ng app

Mga iskedyul ng awtomatikong pagtutubig

Napagpasyahan naming gamitin ang Google Firebase bilang tagapamagitan ng aming IOT system, upang lumikha ng aming sariling libreng cloud database. Ginamit namin pagkatapos ang App Inventor ng MIT upang lumikha ng isang application ng smartphone na katugma sa Firebase database at sa Raspberry Pi. Maaari rin itong makipag-usap sa database sa tulong ng isang libreng silid-aklatan ng Python.

Hakbang 2: Mga Materyal na Kailangan:

Ang mga materyales na kinakailangan upang makagawa ng iot planter ay madaling makita sa mga lokal o online na tindahan. Ang sumusunod na listahan ay isang paglalarawan ng lahat ng mga bahagi na kinakailangan.

HARDWARE:

1 "Pine Wood Plank - sukat; 300cm x 10cm (dahil ang kahoy ay magiging panlabas, inirerekumenda namin ang ginagamot na kahoy)

1/4 "Plywood - sukat; 120cm ng 80cm

Tarpaulin Sheet - sukat; 180cm x 275cm

PVC Pipe - sukat; haba 30cm, Dia 2cm

Surgical Tube - sukat; 250cm

Siko Pinagsamang x 2

Wood Screw x 30

Elektroniko:

Rasberry Pi3 Model B

Grove Pi + Sensor Shield

12V Solenoid Valve

Humority at Temperature Sensor (dht11)

Sensor ng Moisture

Luminosity Sensor

Relay Module

12V Power Supply

Ang kabuuang halaga ng proyektong ito ay humigit-kumulang 50 USD

Hakbang 3: Mga Naka-print na Bahaging 3d

Ang iba't ibang mga bahagi na kailangang ipasadya para sa proyektong ito ay ginawa sa tulong ng pag-print ng 3d. Naglalaman ang sumusunod na listahan ng kumpletong listahan ng mga bahagi at kanilang mga pagtutukoy sa pag-print. Ang lahat ng mga file ng STL ay ibinibigay sa isang folder na nakakabit sa itaas, pinapayagan ang isa na gawin ang kanilang kinakailangang mga pagbabago kung kinakailangan.

Pipe Joint x 1, 30% infill

Nozzle Adapter x 3, 30% infill

Tube Plug x 3, 10% infill

Hook x 2, 30% infill

Sensor Mount x 1, 20% infill

Valve Adapter x 1, 20% infill

Sakop ng Kable x 1, 20% infill

Ginamit namin ang aming Creality Ender 3 upang mai-print ang mga bahagi, na tumagal ng halos 8 oras para sa 12 na bahagi.

Hakbang 4: Ang Mga Plano

Ang isa ay hindi pinaghihigpitan sa mga sukat na pinili namin upang gawin ang aming nagtatanim, ngunit nakalakip sa itaas ang lahat ng mga detalyeng kinakailangan upang gawin ang proyekto. Sa mga sumusunod na hakbang maaaring mag-refer ang isang gawin ang mga imaheng ito upang putulin ang kahoy.

Hakbang 5: Pagbuo ng mga panig

Upang hawakan ang mga halaman ay nagpasya kaming gumawa ng isang istraktura ng nagtatanim na hindi gawa sa kahoy. Ang panloob na sukat ng aming kahon ay 70cm ng 50cm na may taas na 10cm. Gumamit kami ng mga kahoy na pine pine upang maitayo ang mga gilid.

Gamit ang isang pabilog na gupitin namin ang apat na piraso sa haba (sukat na nakakabit sa itaas). Nag-drill kami ng mga butas ng piloto sa mga minarkahang spot at countersunk ang mga butas upang ang mga ulo ng tornilyo ay nakaupo. Kapag tapos na, nagmaneho kami sa 8 mga kahoy na turnilyo habang tinitiyak na ang mga gilid ay parisukat na na-secure ang frame.

Hakbang 6: Pagkakabit sa Ibabang Panel

Upang gawin ang ilalim na panel ay pinutol namin ang isang hugis-parihaba na piraso ng 5mm playwud, na pagkatapos ay na-tornilyo namin sa lugar sa gilid na frame. Tiyaking ang mga butas ay countersunk upang ang mga turnilyo ay mapula sa base. Ang mga kinakailangang sukat ay matatagpuan sa itaas.

Hakbang 7: Mga butas para sa Pipe

Ang aming nagtatanim ay ginawa upang tumanggap ng tatlong hanay ng mga halaman. Samakatuwid para sa drip irrigation system ang isang panig ay kailangang hawakan ang mga tubo para sa input ng tubig.

Magsimula sa pamamagitan ng pagsukat ng mga diameter ng mga konektor at iguhit ang mga ito nang pantay sa mas maikling bahagi ng frame. Dahil wala kaming forstner bit, nag-drill kami ng isang 10mm hole at pagkatapos ay pinalaki ito ng isang lagari. Upang makinis ang magaspang na gilid maaaring gumamit ang isang Dremel hanggang magkasya ang mga konektor.

Hakbang 8: Pagkonekta sa Mga Water Pipe

Upang ikonekta ang mga kasukasuan gupitin lamang ang dalawang piraso ng PVC pipe na 12 cm ang haba. Patuyuin ang pag-set up upang suriin kung ang lahat ay umaangkop nang madulas.

Pagkatapos ay itulak ang naka-print na magkasanib na 3d sa gitnang butas at ang dalawang konektor ng siko ng PVC sa magkasalungat na mga dulo hanggang sa mapula sila. Ikabit ang panel pabalik sa frame at takpan ang mga konektor mula sa loob gamit ang mga naka-print na adapter ng 3d. Ang lahat ng mga koneksyon ay magkasya sa pagkikiskisan at dapat na walang tubig, kung hindi, maaaring iselyohan ng isang tao ang mga kasukasuan na may mainit na pandikit o Teflon tape

Hakbang 9: Solenoid Valve

Upang makontrol ang daloy ng tubig sa drip irrigation system gumamit kami ng isang solenoid na balbula. Ang balbula ay gumaganap bilang isang gate na magbubukas kapag ipinadala ang isang de-koryenteng signal na ginagawa itong awtomatikong makontrol. Upang isama ito, ikinabit namin ang isang dulo sa mapagkukunan ng tubig at ang isa pa sa tubo ng pag-input ng nagtatanim na gumagamit ng isang intermediary adapter. Mahalagang ikonekta ang balbula sa tamang oryentasyon na karaniwang nai-tag bilang "IN" para sa input ng tubig (isang tap) at "OUT" para sa output ng tubig (ang nagtatanim).

Hakbang 10: Pag-kable ng Elektronika

Nasa ibaba ang isang talahanayan na may iba't ibang mga module at sensor na may kani-kanilang mga port sa grovepi + kalasag.

• Temperatura at Humidity Sensor ==> port D4
• Relay Module ==> port D3
• Moisture Sensor ==> port A1
• Light Sensor ==> port A0

Gamitin ang diagram ng mga kable na nakakabit sa itaas bilang isang sanggunian.

Hakbang 11: Comprehensive ng Sensor

Nagtayo kami ng isang kahon ng kompartimento na naglalaman ng lahat ng mga electronics na may natirang playwud. Pinutol namin ang kahoy alinsunod sa layout ng electronics at idinikit ang mga piraso nang magkasama. Sa sandaling natuyo ang pandikit na naka-mount kami sa supply ng kuryente at Raspberry Pi sa kahon ng kompartimento, pinapakain ang mga wire ng mga sensor sa pamamagitan ng isang puwang. Upang masakop ang mga puwang na itinulak namin sa mga naka-print na takip upang mai-seal ang anumang mga puwang.

Ang Sensor Mount ay may mga butas upang ilakip ang mga pegs kung saan maaari mong mai-mount ang mga sensor. Ikabit ang ilaw at sensor ng kahalumigmigan sa itaas at ang sensor ng kahalumigmigan sa naaayos na puwang. Upang gawing madaling naaalis ang kahon ng kompartimento ay inikot namin ang 3D naka-print na mga kawit at ang mount ng sensor na pinapayagan ang kahon na mag-clip papunta sa pangunahing istraktura. Sa ganitong paraan, ang elektronik at iot system unit ay maaaring madaling isama sa anumang planter.

Hakbang 12: Paglikha ng Database

Ang unang hakbang ay upang lumikha ng isang database para sa system. Mag-click sa sumusunod na link (Google firebase), na hahantong sa iyo sa website ng Firebase (kakailanganin kang mag-log in sa iyong Google account). Mag-click sa pindutang "Magsimula" na magdadala sa iyo sa firebase console. Pagkatapos ay lumikha ng isang bagong proyekto sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang "Magdagdag ng Project", punan ang mga kinakailangan (pangalan, detalye, atbp) at kumpletuhin sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang "Lumikha ng Proyekto".

Kinakailangan lamang namin ang mga tool sa database ng Firebase, kaya piliin ang "database" mula sa menu sa kaliwang bahagi. Susunod na pag-click sa pindutang "Lumikha ng Database", piliin ang pagpipiliang "test mode" at mag-click sa "paganahin". Susunod na itakda ang database sa isang "realtime database" sa halip na ang "cloud firestore" sa pamamagitan ng pag-click sa drop-down na menu sa itaas. Piliin ang tab na "mga panuntunan" at palitan ang "maling" gawing "totoo", sa wakas mag-click sa tab na "data" at kopyahin ang database URL, kakailanganin ito sa paglaon.

Ang huling bagay na kakailanganin mong gawin ay mag-click sa icon na gear sa tabi ng pangkalahatang ideya ng proyekto, pagkatapos ay sa "mga setting ng proyekto", pagkatapos ay piliin ang tab na "mga account ng serbisyo", sa wakas ay mag-click sa "Mga Lihim ng Database" at itala ang security code ng iyong database. Sa kumpletong hakbang na ito, matagumpay mong nilikha ang iyong cloud database na maaaring ma-access mula sa iyong smartphone at mula sa Raspberry Pi. (Gamitin ang mga larawan na nakakabit sa itaas kung sakaling may ilang mga pag-aalinlangan, o i-drop lamang ng isang katanungan o puna sa seksyon ng komento)

Hakbang 13: Pagse-set up ng App

Ang susunod na bahagi ng system ng IoT ay ang application ng smartphone. Nagpasya kaming gamitin ang MIT App Inventor upang makagawa ng aming sariling pasadyang app. Upang magamit ang app na nilikha namin unang buksan ang sumusunod na link (MIT App Inventor), na hahantong sa iyo sa kanilang webpage. Susunod na pag-click sa "lumikha ng mga app" patungo sa tuktok ng screen at mag-log in gamit ang iyong Google account.

I-download ang.aia file na naka-link sa ibaba. Buksan ang tab na "mga proyekto" at mag-click sa "I-import ang proyekto (.aia) mula sa aking computer" susunod na piliin ang file na na-download mo lamang at i-click ang "ok". Sa window ng mga bahagi, mag-scroll lahat pababa hanggang makita mo ang "FirebaseDB1", mag-click dito at baguhin ang "FirebaseToken", "FirebaseURL" sa mga halagang itinago mo ang isang tala sa nakaraang hakbang.

Kapag kumpleto na ang mga hakbang na ito handa ka nang mag-download at mag-install ng app. Maaari mong i-download ang app nang direkta sa iyong telepono sa pamamagitan ng pag-click sa tab na "Build" at pag-click sa "App (magbigay ng QR code para sa.apk)" pagkatapos ay i-scan ang QR code gamit ang iyong smartphone o pag-click sa "App (i-save.apk sa aking computer) "mai-download mo ang file ng apk sa iyong computer na kailangan mong ilipat sa iyong smartphone upang mai-install pagkatapos.

Hakbang 14: Programming ang Raspberry Pi

Ang Raspberry Pi ay kailangang mai-flash sa pinakabagong bersyon ng Raspbian (Raspbian). Kung sakaling balak mong gamitin ang kalasag ng GrovePi + tulad ng ginawa namin, i-flash ang iyong Raspberry Pi sa pinakabagong bersyon ng "Raspbian for Robots" sa halip (Raspbian for Robots). Kapag na-flash mo na ang iyong Raspberry Pi kakailanganin mong mag-install ng isang karagdagang library ng sawa. Buksan ang terminal at i-paste ang mga sumusunod na utos:

1. sudo pip install kahilingan == 1.1.0
2. sudo pip install python-firebase

Kapag tapos na iyon, i-download ang file na naka-attach sa ibaba at i-save ito sa isang direktoryo sa iyong Raspberry Pi. Buksan ang file at mag-scroll pababa sa linya 32. Sa linyang ito palitan ang bahaging nagsasabing "i-paste ang iyong URL dito" sa URL ng iyong database na iyong nabanggit kanina, tiyaking i-paste ang URL sa pagitan ng mga. Sa pamamagitan nito, tapos ka na, buksan ang terminal at patakbuhin ang script ng sawa gamit ang "python" na utos.

Hakbang 15: Paggamit ng App

Ang interface ng aming app ay lubos na nagpapaliwanag. Ang nangungunang apat na kahon ay nagpapakita ng mga real-time na halaga ng ningning, temperatura, kahalumigmigan at mga nilalaman ng kahalumigmigan ng lupa sa mga porsyento. Ang mga halagang ito ay maaaring ma-update sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang "makakuha ng mga halaga" na nagtuturo sa Raspberry Pi na i-update ang cloud database na sinusundan ng pindutang "i-refresh" na nagre-refresh ng screen kapag na-update ang database.

Ang mas mababang seksyon ng screen ay para sa drip irrigation system. Ang button na "on" ay binubuksan ang water pump habang pinapatay ito ng "off" na button. Ang pindutang "auto" ay gumagamit ng iba't ibang mga halaga ng sensor upang makalkula ang eksaktong tubig na kinakailangan sa araw-araw at dinidilig ang mga halaman ng dalawang beses bawat araw sa 8 AM at 4 PM.

Hakbang 16: Tarpaulin Liner

Habang ang kahalumigmigan ng lupa ay maaaring mabulok ang kahoy sa paglipas ng panahon, pinutol namin ang isang sheet ng tarpaulin sa laki at pinila ito sa panloob na ibabaw ng nagtatanim. Tiyaking hilahin ito sa mga gilid at sa wakas ay hawakan ito sa lugar na may ilang pandikit. Kapag tapos na napunan namin ang lupa na nakuha namin mula sa isang lokal na bukid. Magkalat ang lupa nang pantay hanggang sa tuktok at pagkatapos ay i-embed ang tatlong mga hilera ng patubig na patubig na patulo.

Sa sulok na malapit sa mga tubo ng tubig ay umaangkop sa elektronikong kahon at i-embed ang sensor ng kahalumigmigan sa lupa. Ginagawa nitong mas madali ang trabaho sa mga kable dahil ang solenoid balbula ay malapit sa electronics at madaling maiugnay.

Hakbang 17: Drip Irrigation System

Gupitin ang tatlong piraso ng surgical tube na umaabot sa haba ng nagtatanim (sa paligid ng 70cm) ito ang kikilos bilang pangunahing linya ng pagtulo para sa mga halaman. Samakatuwid planuhin ang kinakailangang puwang sa pagitan ng mga halaman at mag-drill ng isang 1mm hole at ang mga agwat. Subukan kung ang tubig ay madaling tumulo at palakihin ang mga butas kung kinakailangan. Gamitin ang tatlong mga plugs upang isara ang mga dulo na tinitiyak na ang tubig ay pinaghihigpitan upang lumabas lamang mula sa mga butas ng pagtulo.

Bahagyang i-embed ang mga tubo sa lupa at ang iyong handa nang ipainom ang iyong mga halaman!

Hakbang 18: Mga Resulta sa Pagtanim

Ang mga larawan sa itaas ay ang mga resulta ng hardin ng iot na gumagana para sa isang buwan. Malusog ang mga halaman at pinamamahalaang palaguin ang mga halaman tulad ng mint at coriander.

Sa pamamagitan ng eksperimento, napansin namin na ang auto-mode ay nakakatipid ng halos 12% ng tubig bawat araw. Habang ang mga halaman ay natubigan sa pamamagitan ng drip irrigation, ang kanilang mga ugat ay tumutubo nang tuwid na nagbibigay ng mas maraming puwang upang mapalago ang maraming halaman sa nagtatanim. Ang tanging sagabal lamang na aming napagmasdan ay ang mga malalaking halaman na nangangailangan ng higit na lalim ng lupa. Sinabi iyon dahil sa modular na konstruksyon madali ang isang makapagdagdag ng isang mas malalim na base sa kanilang mga kinakailangan.

Sa pagtatapos, ang sistemang ito ay hindi lamang ginagawang mas mahusay ang iyong hardin ngunit tinitiyak din ang kagalingan ng iyong mga halaman dahil ang feedback ng real time data ay nagbibigay ng isang matatag na pamamaraan upang maibigay ang tamang dami ng tubig at sikat ng araw. Inaasahan namin na ang itinuturo ay kapaki-pakinabang at makakatulong ito sa iyong palaguin ang iyong sariling iot hardin.

Maligayang paggawa!

Unang Gantimpala sa IoT Hamon