Pixie - Deixa que la teva planta sigui intel·ligent: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Pixie va ser un projecte desenvolupat amb la intenció de fer més interactives les plantes que tenim a casa, ja que per a la majoria de la gent un dels reptes de tenir una planta a casa és saber cuidar-la, amb quina freqüència regem, quan i quant de sol és suficient, etc. Mentre els sensors funcionen per obtenir dades de la planta, una pantalla LED, pixelada a propòsit (d’aquí el nom de Pixie), mostra expressions bàsiques que indiquen l’estat de la planta, com ara alegria mentre es rega o tristesa si la temperatura és massa alta, indicant que s’hauria de portar a un lloc més fresc. Per fer l’experiència encara més interessant, s’han afegit altres sensors com la presència, el tacte i la lluminositat, que es tradueixen en altres expressions que fan semblar que ara teniu una mascota virtual per cuidar.

El projecte té diversos paràmetres on és possible personalitzar els límits i les necessitats de cada cas, tenint en compte la diversitat de plantes, així com els sensors de diferents marques. Com sabem, hi ha plantes que necessiten més sol o aigua, mentre que altres poden viure amb menys recursos, com ara els cactus, per exemple, en casos com aquest és obligatori tenir paràmetres. Al llarg d’aquest article, presentaré l’operació i una visió general de com construir un Pixie amb un petit coneixement d’electrònica, components fàcilment trobables al mercat i una funda impresa en 3D.

Tot i que és un projecte totalment funcional, hi ha possibilitats de personalització i millores que es presentaran al final de l'article. Estaré encantat de respondre qualsevol pregunta sobre el projecte aquí als comentaris o directament al meu compte de correu electrònic o Twitter.

Subministraments

Tots els components es troben fàcilment en botigues o llocs web especialitzats.

• 1 MCU ESP32 (es pot utilitzar ESP8266 o fins i tot un Arduino Nano si no voleu enviar dades per Internet)

  He utilitzat aquest model per al projecte

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 element PIR D203S o similar (és el mateix sensor utilitzat en mòduls SR501 o SR505)
• 1 sensor de temperatura DHT11

• 1 Sensor d'humitat del sòl

  Preferiu utilitzar un sensor de sòl capacitiu en lloc de resistiu, aquest vídeo explica bé per què

• 1 Led Matrix 8x8 amb MAX7219 integrat

  He utilitzat aquest model, però podria ser qualsevol similar

• 1 resistència 4,7 kΩ 1 / 4w
• 1 Resistència 47 kΩ 1 / 4w
• 1 Resistència 10 kΩ 1 / 4w

Altres

• Impressora 3D
• Soldador
• Alicates de tall
• Filferros per a connexió de circuits
• Cable USB per a la font d'alimentació

Pas 1: Circuit

El circuit es pot veure a la imatge superior mitjançant una taula de treball, però per col·locar-la a la caixa, les connexions s’han de soldar directament per ocupar menys espai. La qüestió de l’espai utilitzat va ser un punt important del projecte, vaig intentar reduir al màxim l’àrea que Pixie ocuparia. Tot i que el cas s’ha reduït, encara es pot reduir encara més, sobretot desenvolupant un PCB exclusiu per a aquest propòsit.

La detecció de presència es va fer utilitzant només un element PIR en lloc d’un mòdul complet com SR501 o SR505, ja que no eren necessaris el temporitzador integrat i l’ampli rang d’actuació superior a cinc metres. Utilitzant només l’element PIR, la sensibilitat va disminuir i la detecció de presència es realitza mitjançant programari. Podeu veure més detalls de la connexió aquí.

Un altre problema recurrent en els projectes electrònics és la bateria, hi havia algunes possibilitats per a aquest projecte com una bateria de 9v o una recarregable. Tot i que era més pràctic, caldria fer un espai addicional en el cas i vaig acabar deixant la sortida USB de la MCU exposada perquè l'usuari decidís com serà la font d'alimentació i facilitarà la càrrega de l'esbós.

Pas 2: disseny i impressió 3D

Juntament amb el circuit, es va desenvolupar una funda per acomodar els components Pixie i es va imprimir en un Ender 3 Pro mitjançant PLA. Els fitxers STL es van incloure aquí.

Alguns conceptes van estar presents durant el disseny d’aquest cas:

• Com que el test és normalment sobre una taula, la pantalla s'ha col·locat lleugerament inclinada per no perdre la zona de visualització
• Dissenyat per evitar l'ús de suports d'impressió
• Fomenta l’intercanvi de peces per altres colors per tal de fer el producte més personalitzat, intercanviable i de disseny adequat
• El sensor de temperatura amb obertura per a entorns externs per permetre una lectura més correcta

• Tenint en compte les diferents mides de test, la instal·lació de Pixie a la planta es pot fer de dues maneres

  • A través d’una vareta fixada a la terra; o bé
  • Utilitzant una corretja que envolta el test

Punts de millora

Tot i que funcionals, hi ha alguns punts en el disseny que s’han de modificar, com ara la mida de les parets que s’han definit per tal d’evitar la pèrdua de material i accelerar la impressió durant el prototipat en 1 mm.

Els accessoris s’han de millorar aplicant els patrons de disseny a la impressió 3D, probablement caldrà ajustar la mida del pal i de l’adaptació del suport per poder ajustar les peces correctament.

Pas 3: Codi

Com a programador, puc dir que va ser la part més divertida de treballar, pensar en com estructurar i organitzar el codi, va trigar unes hores de planificació i el resultat va ser força satisfactori. El fet que la majoria dels sensors utilitzin una entrada analògica va generar un tractament separat del codi per tal d’intentar obtenir una lectura més precisa intentant ignorar el màxim de falsos positius. El diagrama anterior es va crear amb els blocs principals de codi i il·lustra la funcionalitat bàsica, per a més detalls us recomano fer una ullada al codi a

Hi ha diversos punts oberts a la modificació que us permeten personalitzar Pixie com vulgueu. Entre ells, puc destacar:

• Freqüència de lectura del sensor
• Temps d'espera de les expressions
• Temperatura màxima i mínima, il·luminació i límits de terra, així com el llindar dels sensors
• Mostra la intensitat de la llum de cada expressió
• Temps entre fotogrames de cada expressió
• Les animacions estan separades del codi, cosa que us permet modificar-les si voleu

Desencadenants

Calia implementar una manera de detectar quan una acció estava succeint en temps real segons les darreres lectures. Això era necessari en tres casos coneguts, reg, presència i tacte, aquests esdeveniments s'haurien de desencadenar tan aviat com es detecti una variació considerable del sensor i per a això es va utilitzar una implementació diferent. Un exemple d'això és el sensor de presència, ja que només es va utilitzar l'element PIR a l'entrada analògica, els valors llegits varien sovint i era necessària una lògica per declarar que hi ha presència o no mentre el sensor de temperatura, al seu torn, té una una variació baixa i només la lectura estàndard dels seus valors és suficient per ajustar el comportament del Pixie.

Pas 4: Projectar els passos següents

• Converteix-te en un dispositiu IoT i comença a enviar dades a una plataforma mitjançant MQTT
• Una aplicació per personalitzar paràmetres i potser les expressions
• Feu que el tacte funcioni tocant la planta. He trobat un gran exemple de projecte semblant a Touche a Instructables
• Incloeu una bateria
• Dissenya un PCB
• Imprimiu el gerro complet no només la funda del Pixie
• Incloeu un piezo al projecte per reproduir els sons segons les expressions
• Amplieu la "memòria" de Pixie amb dades històriques (massa temps sense detectar presència pot generar una expressió trista)
• Sensor UV per detectar una exposició solar més precisa