IDC2018IOT Konektadong Pagkain ng Alagang Hayop, Tubig at Monitor System: 7 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Panimula

Kung ikaw ay isang mag-aaral na nasa ilalim ng presyon, isang masipag na tao, o simpleng wala sa bahay nang higit sa ilang oras sa isang araw. Bilang isang nagmamalasakit na may-ari ng alagang hayop, nais naming tiyakin na ang aming mga minamahal ay mananatiling malusog, pinakain at syempre HINDI nakahiga sa sofa (bastard ka!). Panahon na upang ihinto ang pagtatanong para sa mga pabor, o kahit na pagbabayad para sa mga naturang serbisyo.

Sa cool na proyekto na ito hangarin naming mabigyan ka ng kakayahang gawin-sa-sarili (Narinig kong bagay na ito ngayon). Bumubuo kami ng isang solusyon para sa pagsubaybay nang mas mahusay sa aming mga alagang hayop, at kahit na gumawa ng pagkilos habang nasa opisina, paaralan o nakikipag-hang-out lamang kasama ang aming mga kaibigan o ibang iba.

Ang system na ito ay magbibigay-daan sa iyo upang pakainin ang iyong alagang hayop nang malayuan habang kinokontrol ang dami ng pagkain na iyong ibinubuhos mula sa lalagyan, punan ang mangkok ng tubig tuwing tumatakbo itong walang laman. Bilang karagdagan, maaari na naming subaybayan ang mga antas ng tubig ng mangkok sa real time, sukatin ang nilalaman ng lalagyan ng pagkain at pinakamahalagang panoorin ang alagang hayop nang live sa pamamagitan ng paggamit ng isang simpleng module ng camera.

Tungkol sa atin

Tomer Maimon, Gilad Ram at Alon Shprung. Tatlo na masigasig na mag-aaral ng Computer-Science ng IDC Herzeliya. Ito ang aming unang proyekto ng Instructables bilang bahagi ng isang IoT workshop - inaasahan naming makikita mo itong kawili-wili at kasiya-siyang bumuo!

Hakbang 1: Pag-unawa sa Arkitektura:

Maaari nating hatiin ang sistemang ito sa Dalawang pangunahing bahagi:

1. Mga Papasok na Data Channel:

   • Water sensor - ang pag-sample ng mga antas ng tubig sa loob ng pet mangkok, ang data ay nakukuha mula sa Node-MCU unit patungo sa Blynk server at sa wakas ay ipinakita sa pamamagitan ng Pet Dashboard.
   • Sonar sensor - ang pag-sample ng nilalaman ng lalagyan ng pagkain, ang data ay nakukuha mula sa yunit ng Arduino (na may extension ng Ethernet protection) sa server ng Blynk at sa wakas ay ipinakita sa pamamagitan ng Pet Dashboard.
   • Module ng Pi Camera - patuloy na mga sample ng mga frame ng pet area, ang Pi ay nagho-host ng sarili nitong server na nagbibigay ng live feed sa pet Dashboard.

2. Daloy ng Command:

   • Button ng Feed (Dashboard) - Ang pag-update ng isang virtual na halaga ng pin sa pamamagitan ng Blynk, ang nauugnay na pag-andar ay na-trigger sa Arduino board, ang Servo ay lumilipat upang payagan ang pagkain na dumaan sa takip.
   • Bigyan ang Tubig (Dashboard) - aktibong ina-update ang isang virtual na halaga ng pin sa pamamagitan ng Blynk, ang nauugnay na pag-andar ay na-trigger sa Node-MCU board, ang relay ay nakabukas sa ON, magsisimulang mag-stream ng tubig ang tubig sa mangkok ng alaga.
   • Pet Live Feed (Dashboard) - naka-embed sa loob ng dashboard, at nagpapakita ng live na data sa pamamagitan ng flask server na tumatakbo sa Pi aparato.

Hakbang 2: Listahan ng Mga Bahagi

Upang simulang magtrabaho sa sistemang ito, kakailanganin mo ang mga sumusunod (o katulad) na bahagi:

1. Pisikal:

   • Lalagyan ng Pagkain: Gumamit kami ng isang pang-industriya na 45cm na may dalawang panig na tubo, na binili namin sa isang department store ng bahay. Mahalaga na magkaroon ng 2 exit. Isa para sa pagsukat ng nilalaman, at pangalawang exit para sa bukas / malapit na mekanismo.
   • Duct Tape: Upang mapanatili ang mga bagay;)
   • Jumper Wires: Ang mas maraming mas masaya, laging mabuti na magkaroon ng dagdag kung may mali.
   • Ethernet Cable: Para sa pagkonekta sa aming Arduino (na may ethernet Shield) sa internet.
   • Can sa Paghahardin: Ginamit bilang isang lalagyan para sa tubig at ang pump ng tubig.
   • Maikling Tubig ng Tubig: Nakakonekta sa bomba at nagbubuhos ng tubig sa mangkok ng alaga.

2. Mga Sensor:

   • WINGONEER Water Level Sensor: Sukatin ang antas ng tubig sa loob ng mangkok ng alaga.
   • Sonar Sensor - Sukatin ang distansya ng antas ng pagkain mula sa itaas na takip sa loob ng lalagyan.
   • TONGLING Relay: Pinapayagan kaming i-on / i-off ang water pump na dumadaloy ng tubig.
   • Module ng Pi Camera: Nakakonekta sa isang aparatong raspberry Pi, at nag-stream ng mga imahe ng lugar ng alagang hayop.
   • Generic Servo: Ina-lock at Ina-unlock ang lalagyan ng pagkain.

3. Mga Elektronikong Device / Lupon:

   • Arduino Uno: Kinokontrol ang pagpapatupad ng unit ng lalagyan ng pagkain.
   • Arduino Ethernet Shield: Nagbibigay ng koneksyon sa internet sa aming board.
   • NodeMCU (ESP-8266): Kinokontrol ang yunit ng tubig, kapwa para sa pagsukat at pagbuhos ng tubig. Ang board na ito ay may kakayahang kumonekta sa pamamagitan ng WiFi.
   • Raspberry Pi 3 - pagho-host sa camera server at nagbibigay ng live feed sa pet dashboard.
   • VicTsing 80 GPH Submersible Water Pump: Nag-i-stream ng tubig mula sa lata ng paghahardin hanggang sa mangkok, kasama ang tubo ng tubig.

Hakbang 3: Mga Kable at Paglalagay ng Mga Bagay na Magkasama

Kable

Bago kami magsimula, inirerekumenda na ilagay ang Arduino / Node-MCU sa isang breadboard upang gawing mas madali para sa pagsasama-sama ng lahat ng mga wire at ilagay ito sa anumang pisikal na lokasyon. Bilang karagdagan, inirerekumenda na gumamit ng mahabang wires upang maiwasan ang mga error na nagmula sa detatsment ng cable. Binigyan ka namin ng isang diagram ng mga kable para sa Node-MCU (Water Unit) at sa Arduino (Food Unit).

1. Yunit ng Pagkain (Arduino):

   • Sonar Sensor:

     • GND (Itim) = GND
     • VCC (Pula) = 5V
     • Trig (Lila) = 3
     • Echo (Blue) = 4

   • Servo:

     • GND (Itim) = GND
     • VCC (Pula) = 5V
     • Signal (Dilaw) = 9

2. Unit ng Tubig (Node):

   • Sensor sa Antas ng Tubig:

     • S (Blue) = A0
     • + (Pula) = 3v3
     • - (Itim) = GND

   • Relay (electrically wired sa water pump):

     • SA (Dilaw) = D1
     • VCC (Pula) = Vin
     • GND (Itim) = GND

3. Yunit ng Camera (Pi):

   • Camera Sensor:

     • Kumonekta sa solong port ng camera ng Pi (fluks cable)
     • Kung hinahangad mong matuto nang higit pa tungkol sa Pi na may module ng camera - Link

Magtipon ng Mga Bahaging Magkasama

Sa bahaging ito, maligayang pagdating sa iyo upang ipasadya at baguhin ang proyektong ito upang "gawin itong iyo". Ngunit bibigyan ka namin ng mga imahe at paglalarawan upang maitaguyod muli ang aming bersyon ng produkto.

1. Food Unit (Arduino): Ang lalagyan ay medyo tuwid, magtutuon kami sa paggawa ng dalawang takip.

   • Itaas na talukap ng mata: Gupitin ang 2 butas sa talukap ng mata upang mapasok ang sensor ng Sonar (tingnan ang kalakip na imahe).
   • Mas mababang talukap ng mata + Mekanismo: Magsimula sa pagkuha ng isa sa mga plastic na kalakip (na ibinigay kasama ng servo sensor) at bumuo ng isang "S malama Hammer" na hugis gamit ang duct tape / kahoy na sticks (ginamit lang namin ang tape). Susunod, ikabit ito sa servo. Ngayon, kailangan namin ng 2 butas sa takip mismo. Dapat pahintulutan ng una ang servo na magkasya sa s.t ang mekanismong itinayo namin na inilagay sa "panloob na panig" ng talukap ng mata. Gupitin ang isa pang butas batay sa gilid ng "ulo ng martilyo" na iyong ginawa. Sa ganitong paraan, tuwing magbubukas ang servo, ang buntot ng martilyo ay magwawalis ng pagkain patungo sa exit at pipigilan mula sa malalaking piraso upang makaalis.
2. Water Unit (Node-MCU): Ikonekta lamang ang tubo ng tubig sa pump ng tubig, ilagay ito ngayon sa loob ng lata ng paghahardin (siguraduhin na HUWAG mong ilagay ang maling bahagi sa relay at mga de-kuryenteng mga wire sa loob ng tubig).
3. Yunit ng Camera: Ang kailangan mo lang gawin ay ilagay ang Pi na may module ng camera sa isang lokasyon na iyong pinili.

Hakbang 4: I-setup ang Blynk

Ang lahat ng mga remote na kakayahan sa proyektong ito ay batay sa Blynk. Karaniwang nagbibigay sa amin ang serbisyong ito ng isang libreng Web-Server at RESTful API para sa pakikipag-usap sa aming mga aparatong Arduino / Node-MCU sa internet gamit ang HTTP protocol. Pinapayagan kami ng Blynk na tukuyin ang mga virtual na pin, na gagamitin bilang isang address para sa pagpapatupad ng mga tukoy na pagpapaandar na nauugnay sa pagbuhos ng tubig, pagpapakain at pag-sample ng iba't ibang mga sensor (ginawa namin ang bahaging iyon para sa iyo, ang kailangan mo lang gawin ay kumuha ng iyong sariling token ng application, na ipapaliwanag sa susunod).

Paano Makukuha ang Aking Blynk Authentication Token

1. I-download ang Blynk app sa pamamagitan ng AppStore / PlayStore para sa iyong mobile device.
2. Mag-sign up para sa serbisyong ito (libre itong gamitin).
3. Magsimula ng isang bagong proyekto, siguraduhin na piliin ang tamang aparato (sa aming kaso ESP8266).
4. Pagkatapos ng paglikha, isang email na may AUTHENTICATION TOKEN ay ipapadala - I-save ang token para sa mga susunod na hakbang.

Tandaan: Ang Blynk ay maaaring ganap na magamit sa pamamagitan ng app, ngunit nagpasya kaming ipatupad ang aming sariling pasadyang dashboard.

Sa wakas, upang magpatuloy sa susunod na hakbang, dapat mong i-download at i-install ang Blynk library - Link (laktawan ang bahagi 3)

Hakbang 5: I-configure ang Lalagyan ng Pagkain, Water Pump at Live Camera

Sa puntong ito, natapos na naming tipunin ang lahat ng mga bahagi at nakuha ang aming blynkAuthAppToken (tingnan ang hakbang 3).

Binigyan ka namin ng lahat ng code na kailangan mo upang patakbuhin ang proyektong ito, ang kailangan mo lang gawin ay ang pagbabago ng ilang mga variable sa code, na gagawing "iyong sariling" pribadong system.

Una sa lahat, magsimula sa pag-download ng Arduino IDE (kung hindi mo pa nagagawa ito) - Link

Lalagyan ng Pagkain ng Arduino

1. I-setup ang IDE sa Arduino board: Mga Tool -> Lupon -> Arduino / Genuino Uno

2. Tiyaking na-install mo ang mga libraryong ito: Sketch -> Isama ang Library -> Pamahalaan ang Mga Aklatan

   Relay (Ni Rafael)

3. Buksan ang PetFeeder.ino sketch file, i-configure ang mga sumusunod na params (tingnan ang kalakip na imahe para sa tulong):

   auth = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";

4. Compile at I-upload ang sketch sa iyong Arduino aparato.

Node-MCU Water Unit

1. I-setup ang IDE sa board ng Node-MCU:

   Tingnan ang unang bahagi ng itinuturo na ito para sa detalyadong paliwanag

2. Tiyaking na-install mo ang mga libraryong ito: Sketch -> Isama ang Library -> Pamahalaan ang Mga Aklatan

   WiFi Manager (Ni tzapu)

3. Buksan ang PetFeeder.ino sketch file, i-configure ang mga sumusunod na params (tingnan ang kalakip na imahe para sa tulong):

   • auth = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";
   • ssid = "IYONG_WIFI_SSID"; // Karaniwan ito ang pangalan ng iyong WiFi network
   • pumasa = "IYONG_WIFI_PASSWORD"; // kung wala kang password, gumamit ng walang laman na string na ""
4. Compile at I-upload ang sketch sa iyong Node-MCU aparato.

Pi Live Camera Module

1. Ikonekta ang module ng pi camera
2. Patakbuhin ang "sudo raspi-config" at itakda ang pagpipiliang "camera" na paganahin.

3. Subukan ang camera gamit ang "raspistill" na utos upang makunan ng larawan

   r aspistill -o image.jpg

4. Itakda ang Flask web camera server:

   • I-install ang lahat ng mga kinakailangan gamit ang pag-install ng pip-mga kinakailangan.txt
   • Gumamit ng sawa upang patakbuhin ang camera_server.py
   • Suriin ito sa 127.0.0.1dagdag000/video_feed

5. Itakda ang Flask web server upang tumakbo sa boot:

   • Idagdag ang sumusunod na sumusunod na linya sa /etc/rc.local (bago ang exit line):

     python /camera_server.py

Hakbang 6: Paano Gumamit ng Control Panel

Pag-set up

Ang bahaging ito ay medyo simple, ang kailangan mo lang gawin ay upang ipasok ang "blynk app token" sa "index.js" file tulad ng sumusunod:

Const blynkToken = "IYONG_BLYNK_APP_TOKEN" // gamitin ang parehong token mula sa mga nakaraang hakbang.

Paggamit

1. Buksan ang dashboard sa pamamagitan ng pag-double click sa file na "index.html".
2. Ang dashboard ay sample ang system awtomatikong bawat 10 minuto.
3. Ang mga hakbang sa Water & Food Container ay maaaring manu-manong gawin.
4. Ginagamit ang mga pindutan na "Bigyan ng Tubig" at "Feed" upang aktibong ibigay ang iyong alagang hayop ng pagkain at tubig.
5. Sa ilalim na bahagi ng dashboard, ipapakita ang live na feed mula sa module ng camera kung sundin mong maingat ang nakaraang mga tagubilin sa hakbang.

Tandaan: Kung nais mong ipasadya ang bilang ng beses na magbubukas ang lalagyan ng pagkain kapag nagpakain ka, buksan ang file na "index.js" at baguhin ang "halaga" sa susunod na linya mula sa "3" sa anumang bilang na iyong pinili:

kumuha (baseURL + '/ update / V1? halaga = 3');

Hakbang 7: Mga Hamon, Limitasyon at Mga Plano sa Hinaharap

Mga Hamon

Ang mga pangunahing hamon para sa amin sa proyektong ito, ay nauugnay sa pagdidisenyo ng bukas / malapit na mekanismo ng lalagyan ng pagkain at paglikha ng isang matatag na kasabay na code para sa pagkontrol at pagsukat ng yunit ng pagkain. Naniniwala akong sinubukan namin ang hindi bababa sa 4 na magkakaibang bersyon hanggang sa nasiyahan kami. Ang pangunahing alalahanin ay ang pagkain na humahadlang sa exit. Upang maiwasan iyon, pumili kami ng isang disenyo ng S malama-Hammer, sa ganitong paraan tuwing binubuksan namin ang lalagyan, ang buntot ng "martilyo" ay nagwawalis ng pagkain patungo sa exit. Bukod dito, ang paggamit ng isang dalawang panig na tubo ay naging mas simple ang aming buhay habang itinatayo ang lalagyan ng pagkain. Ang nasabing bagay ay perpekto para sa paglalagay ng mekanismo ng exit sa isang gilid, at isang distansya sensor sa kabilang panig para sa pagsukat ng nilalaman nito.

Mga hangganan

Sa yugtong ito ng proyekto, may ilang mga limitasyon sa system:

1. Hindi ito ganap na awtomatiko, nangangahulugang ang pagpapakain at pagbuhos ng tubig ay ginagawa nang manu-mano sa pamamagitan ng dashboard ng pagsubaybay nang walang anumang mga matalinong tagapag-iskedyul (na maaaring idagdag sa hinaharap, o ipatupad mo!).
2. Tumatakbo ang dashboard nang lokal mula sa iyong sariling laptop, upang mas madaling ma-access maaari itong ma-host sa mga sikat na platform tulad ng "Heroku".
3. Gumamit kami ng isang napaka-simpleng module ng camera, na maaaring mapalitan ng isang mas kumplikadong module upang paganahin ang mas mahusay na kalidad ng imahe at posible ang pagdaragdag ng channel ng komunikasyon sa iyong alaga (gamit ang isang speaker).

Mga Plano sa Hinaharap

Kung mayroon kaming oras at badyet upang ipagpatuloy ang pagbuo ng sistemang ito, mayroon kaming ilang mga ideya at posibleng iskedyul sa isip:

1. Pagdaragdag ng awtomatikong pag-iskedyul ng system para sa pagpapakain ng alagang hayop - 2 ~ 3 araw ng trabaho.
2. Ang pagbuo ng isang website upang paganahin ang mga gumagamit ng aming system upang lumikha ng na-customize na dashboard na naka-host sa online at naa-access mula sa anumang konektadong aparato - 1-2 buwan ng trabaho.
3. Gumawa ng isang pang-industriya na bersyon para sa sistemang ito, na nagbibigay-daan sa mas maraming mga may-ari ng alaga na mas mahusay na makontrol at makipag-usap sa kanilang mga alagang hayop sa online, nagkaroon kami ng maraming interes mula sa mga kaibigan na nakakita sa kinalabasan ng Instructable na ito. Kaya, kung mayroon kang oras na pagnanasa na kumuha ng proyekto sa susunod na antas - mayroon kang buong suporta!

Inaasahan namin na nasiyahan ka sa pagbabasa (at sana ay mabuo!) Ang proyektong ito:)