Controlador V2: Smart Aquaponics: 49 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

El metge recomana que tinguem almenys 7 porcions de fruita o verdura fresca cada dia.

Pas 1: el cicle de l’aigua

L'energia del Sol potencia el cicle de l'aigua en què les aigües superficials de la Terra s'evaporen en núvols, caient com a pluja i tornant a l'Oceà com a rius. Els bacteris i altres organismes vius descomponen els residus de l’oceà i de la terra per crear nutrients per a les plantes en el cicle del nitrogen. Els cicles d’oxigen, els de ferro, els de sofre, els cercles de mitosi i altres cicles van evolucionar amb el temps.

Pas 2: imitació

Els sistemes circulars són intrínsecament sostenibles. Si aquest sistema pot produir majestuosos boscos de sequoies, aquest sistema sembla una bona idea per al meu jardí. Mitjançant la imitació, recreem funcionalment un oceà, la terra i un cicle de l’aigua mitjançant bombes. Els microorganismes colonitzats comencen el cicle del nitrogen i altres cicles s’inicien a mesura que el sistema madura.

Pas 3: cicles humans

Després, els humans van arribar al cicle i el seu amor per tot va canviar l’entorn. Els éssers humans afecten el model d’una manera similar, els peixos estan alimentats amb amor.

Pas 4: Jardineria intel·ligent

La natura sembla fer-ho millor amb menys interaccions amb els humans, els humans semblen necessitar aquesta interactivitat amb la natura. Sembla un problema adequat per a tecnologies automatitzades i connectades. Per tant, els circuits electrònics i l’àlgebra booleana eren un ajust natural.

Pas 5: Construir un jardí Aquaponics

La construcció d’un jardí sostenible comença amb un disseny sostenible, materials sostenibles i processos sostenibles. Això significa reduir la nostra petjada de plàstic. En aquest disseny, les potes de fusta i les bigues del marc provenen directament d’un arbre, cosa que fa mal.

Pas 6: Llista de materials de jardí

Per descomptat, hi ha un preu a pagar per la fusta de gra vertical que no haureu d’incórrer.

Pas 7: Pond Sheilding Your Garden

Hi ha nombroses possibilitats per impermeabilitzar els llits de cultiu. M'agraden els materials reciclats i la fusta dissenyada amb fusta contraxapada com a favorita, ja que està feta amb xapa. En aquest instructiu, fem servir Pond Shield, que és una resina epoxi segura per a peixos.

Apliqueu brillantor a les vores i a les superfícies rugoses i liureu la brillantor. buidar o escombrar totes les partícules de pols. Talleu els llençols de fibra de vidre en tires de 2 ″ d'ample, prou llargs per recórrer totes les vores del llit de cultiu. Aconsegueix la teva estació de fibra de vidre. Barregeu 1 tassa de pintura, 1/2 tassa d’enduridor, es mostra 2/3 tassa d’alcohol desnaturalitzat

Barregeu lentament amb una mescla de pintura de perforació durant menys de 2 minuts a la inversa. Amb un corró (aboqueu-ho una mica a la vegada), pinteu les cantonades, fixeu la fibra de vidre i, a continuació, pinteu sobre la fibra de vidre. La idea és saturar la fibra de vidre perquè no hi hagi bosses d’aire. Pinteu la resta del llit de cultiu quan hàgiu acabat amb la fibra de vidre.

Deixeu-lo assecar i després liureu-lo lleugerament durant 4 hores per assecar-lo i, a continuació, apliqueu-hi una altra capa de pintura de goma líquida. Les imatges de color verd fosc són després de l'aplicació de 3 capes.

Pas 8: Reg i drenatge

Els tubs de reg estan fets de PVC de 1/2 "amb forats a sota cada 6". La canonada vertical i la canonada de drenatge són més grans a 1 ". S'utilitza un kit de mampara de 1" com a acoblament. Volem mantenir la part superior del llit seca perquè la canonada vertical quedi 2 "per sota de la part superior del llit de cultiu.

Pas 9: modelatge

Modelar el comportament o l'estructura del cicle de l'aigua no és tan fàcil ja que es tracta de sistemes enormes amb nombroses variables. Els models conceptuals que construïm s’abstreuen per amagar detalls complexos.

A l’hora de decidir quins sensors s’utilitzaran, una bona pregunta pot ser: quins són els components més bàsics del cicle de l’aigua: una gran massa d’aigua, terra, energia per elevar l’aigua cap a la terra, mitjans que es saturen fins a l’escorrentia i la gravetat tornar a la font. Això estableix un nivell bàsic de recopilació de dades que es requereix en un jardí, ja que són els processos importants que necessiten un seguiment.

Una altra bona pregunta pot ser quins són els components bàsics dels cicles del nitrogen.

Pas 10: el conjunt bàsic de sensors Aquaponics

El conjunt bàsic de sensors es pot ampliar i s’utilitza per controlar i visualitzar el cicle de l’aigua i les condicions ambientals.

Sensor de cabal: sensor d'efecte Hall que s'utilitza per mesurar el moviment de l'aigua del dipòsit. Això també controla la bomba si hi ha fallades o degradacions catastròfiques. També s’utilitza per controlar les línies de reg per a bloqueigs

Temperatura d’un fil: s’utilitza per mesurar la temperatura de l’aigua a la peixera, les temperatures ambientals o mediambientals

Sensor de distància IR: un sensor analògic que funciona rebotant senyals IR a un objecte. S'utilitza per mesurar la profunditat de l'aigua al llit de cultiu. També s’utilitza per controlar els cicles d’inundació i drenatge del llit de cultiu.

Sensor fotocel·lular: un sensor de base analògica la resistència del qual varia amb la intensitat de la llum. S’utilitza per mesurar nivells d’il·luminació interior o natural

Sensor de líquid: és un sensor analògic resistiu que s’utilitza per controlar la pèrdua d’aigua per fuites.

Flow switch: és un sensor digital basat en un interruptor magnètic de canya. Solia controlar el drenatge del llit de cultiu.

Interruptor flotant: és un sensor digital basat en un interruptor magnètic On / Off. S'utilitza per assegurar que el nivell d'aigua del tanc de peixos sempre és suficient.

Pas 11: entrades de la consola sèrie Linux

El teclat i el ratolí estan connectats a la consola sèrie d'un ordinador Linux per permetre als usuaris comunicar-se amb el nucli i les aplicacions Linux fins i tot a un nivell baix.

En lloc d’un teclat i un ratolí, hem connectat un microcontrolador a l’entrada de consola sèrie del microordinador Linux a la placa de controladors v2.

Això permet passar sense problemes de dades i actuadors entre el món exterior i les aplicacions de microcontroladors Linux sense necessitat de cap controlador o configuració especial de Linux.

L’entrada de consola en un ordinador Linux és la interfície sèrie que el teclat / ratolí utilitza per a l’entrada de dades per part d’un usuari humà. Els resultats es mostren normalment a la pantalla del monitor de l'ordinador.

Pas 12: la interfície sèrie del controlador V2

El controlador v2 és una placa informàtica basada en Linux amb un microcontrolador connectat a l'entrada de la consola sèrie en lloc del teclat tradicional. Això significa que pot agafar lectures directament dels sensors. L'etapa de sortida té diversos controladors de maquinari per a un monitor d'ordinador.

Pas 13: Visió general del controlador V2

El controlador v2 és un ordinador Linux incrustat que té un microcontrolador Atmega 2560 connectat a l'entrada de la consola sèrie. Això significa que pot acceptar dades de manera similar als usuaris que escriuen al teclat, només les dades provenen d’un Arduino Mega.

A continuació, la informació es processa amb eines similars a les dades introduïdes per un usuari en un teclat. En lloc d’una pantalla de monitor, l’etapa de sortida del controlador v2 té transistors de col·lector obert per a relés i controladors per a altres actuadors.

El controlador v2 ve precarregat amb tot el programari necessari per utilitzar qualsevol dels components de maquinari integrats. A més, el controlador v2 té una plataforma i una API de backend que permet accedir a tots els components de maquinari de manera remota, així com el registre de dades, la visualització, l'alerta i altres eines de processament.

En resum, la placa de controlador v2 és la interfície física d’una plataforma IoT de pila completa fàcil d’utilitzar per a qualsevol aplicació física

Pas 14: la placa del controlador V2

Va ser un llarg viatge fins al disseny i construcció d’aquestes taules. Puc compartir l’experiència d’una manera més instructiva posterior. Hi ha més informació aquí

Pas 15: PinOut del controlador V2

Pas 16: Especificacions del controlador V2

Pas 17: Eines de la plataforma del controlador V2

Pas 18: diagrama de blocs del controlador V2

Pas 19: Connexió de sensors analògics al controlador V2

Els sensors analògics solen tenir un pin de senyal, un pin de terra i, ocasionalment, un tercer pin d'alimentació. El controlador v2 connectarà els sensors analògics sense cap maquinari addicional.

Connecteu el pin de senyal analògic a qualsevol pin analògic gratuït de la placa i connecteu les línies d’alimentació respectives.

Si es necessita una resistència divisora de potencial, podeu utilitzar-ne una de desplegable interna de programari o canviar la precisió a bord fent clic amb el dip switch corresponent.

Pas 20: Connexió de sensors digitals al controlador V2

Connecteu la línia del sensor digital als pins digitals respectius de la placa i als pins d'alimentació.

si cal, activeu la resistència de tracció del programari per al sensor digital

Pas 21: Connexió de sensors de 1 cable al controlador V2

Alguns sensors tenen microcontroladors en què les condicions de l'ordinador són valors de retorn en forma de flux de bits. Els sensors 1 fil són els sensors típics. El controlador v2 té diversos circuits integrats per a aquests dispositius.

Per connectar un sensor de temperatura d'un fil, connecteu la línia de senyal de dades a qualsevol de les línies digitals amb un 4k7

resistència paràsita, i connectar els senyals d'alimentació. Desplaceu la resistència 4k7 a la posició ON

Pas 22: Connexió de sensors de jardí al controlador V2

Pas 23: Connexió dels 8 sensors bàsics al controlador V2

Pas 24: Connexió dels sensors al jardí

Es mostren les ubicacions típiques dels sensors.

Pas 25: Visió general del jardí connectat

El microcontrolador 2560 Atmega executa el primer i únic esbós Arduino que he escrit mai. Enquesta els pins d'entrada contínuament per obtenir valors en brut i els envia com una cadena JSON a la sortida sèrie.

Pas 26: valors del sensor RAW en sèrie

Es mostren les cadenes de sèrie amb lectures de pins en brut enviades des del microcontrolador al microordinador

Pas 27: cadena JSON serialitzada

Un script python a OpenWrt serialitza les cadenes del sensor en un objecte JSON, afegeix elements addicionals i envia les dades per la xarxa a l'API

Pas 28: Connexió al controlador V2

• Amb Ethernet, connecteu el controlador v2 a l’ordinador
• Utilitzeu un adaptador USB a Ethernet si cal
• Alimenteu el controlador v2 mitjançant un subministrament de 9vdc
• El controlador v2 assignarà una adreça IP automàtica a l’ordinador 192.168.73.x si està habilitada per a la configuració IP automàtica (DHCP activat)

Pas 29: Topologia de l'API de jardí

Les dades del jardí s’envien a l’API v2 per a registre, anàlisi, visualització, alerta i control remot.

Pas 30: accedir a les dades de manera remota mitjançant l’API

Una trucada de repòs HTTP a l’API amb les credencials adequades retornarà les dades més recents, tal com es mostra a continuació

rínxol

Pas 31: inicieu la sessió a la interfície d'administració

• Dirigeix el navegador a
• Nom d'usuari: root
• Contrasenya: tempV2pwd (o el que es va canviar a)

Pas 32: Configureu el nom del dispositiu nou

• A la barra de menú Sistema, feu clic a "Sistema" a la llista desplegable
• Escriviu el nom del dispositiu nou al camp Nom de l'amfitrió
• Feu clic a "Desa i aplica"
• Premeu l’interruptor d’encesa Off / On perquè el nou nom d’amfitrió tingui efecte.

Pas 33: Configuració de Wifi al controlador V2

• Seleccioneu l'opció Wifi al menú "Xarxa"
• Al menú Wifi, feu clic al botó "Escaneja"

Pas 34: Selecció de la xarxa wifi

Seleccioneu la vostra xarxa wifi de la llista mitjançant el botó "Uneix-vos a la xarxa"

Pas 35: iniciar sessió a la xarxa WIFI

• Introduïu les credencials de seguretat de la vostra xarxa
• Seleccioneu "Envia". La icona sense fils d'estat hauria de tornar-se blava i indicar la intensitat de la connexió
• Feu clic a "Desa i aplica" per completar la configuració de Wifi

Pas 36: cerqueu el vostre dispositiu

Si la vostra connexió de xarxa s'ha establert correctament, el dispositiu hauria de començar a enviar dades automàticament a l'API remota a

Cerqueu el nom del dispositiu a la llista. Si falta, confirmeu el vostre nom d'amfitrió i la configuració de la xarxa WIFI a la interfície d'estat d'administrador.

Pas 37: registre del compte i del dispositiu

Inscriviu-vos per obtenir un compte aquí

Envieu el nom d’usuari i el nom del dispositiu a [email protected]

Inicieu la sessió un cop hàgiu rebut un missatge de correu electrònic que us confirmarà que us heu assignat el dispositiu.

Pas 38: Mapatge de sensors de dispositius

Normalment, el maquinari del microcontrolador sembla complicat perquè fins i tot el sensor més senzill requereix circuits d’interfície electrònics: taulers de suport, escuts, barrets, taps, etc.

El programari tendeix a semblar complicat, ja que sol fer-ne massa: els senyals del sensor de la interfície, interpretar les dades, presentar valors llegibles, prendre decisions, prendre accions, etc.

Per exemple, connectar un termistor (resistència dependent de la temperatura) a un pin analògic sol requerir un circuit divisor de potencial amb una resistència de tracció lligada a Vcc. Un programa per mostrar aquest valor en centígrads prendrà algunes línies de codi no angleses. El maquinari i el programari es veuran complicats amb 8 sensors. Canviar els pins o afegir nous sensors requerirà un nou microprogramari. Això es complica encara més si tot ha de funcionar a distància.

El controlador v2 té circuits integrats per connectar gairebé qualsevol sensor sense components externs. El firmware del controlador v2 consulta tots els pins d'entrada i retorna els valors en brut. Els valors en brut s’envien de manera segura a l’API on es mapen als sensors respectius per a la visualització, anàlisi, control remot i alerta.

El mapatge es realitza mitjançant la biblioteca kj2arduino que permet un intercanvi perfecte de sensors o pins a la placa del controlador v2 sense programari o maquinari nous. Seleccioneu el nom del vostre pin i el sensor connectat al jardí (o a l'aplicació física) tal com es mostra a la imatge.

Pas 39: detalls del sensor mapat

Un cop mapejat un sensor, es pot accedir als detalls i a les metadades fent clic al tipus de sensor.

Aquí es poden especificar el tipus de sensor, les unitats, els punts de consigna, els missatges, les icones, les notificacions i el codi de conversió del sensor. El codi de conversió (per exemple, ldr2lumens que es mostra) és una trucada de funció a la biblioteca kj2arduino. Converteix els valors del sensor en brut enviats a dades llegibles per a la seva presentació.

Pas 40: icones del sensor assignades

Els valors del sensor mapat es mostren com a icones dinàmiques a l’opció de la pestanya Sensor de dispositiu.

Les icones canviaran en funció dels valors configurats a la interfície de detalls del sensor del dispositiu

Pas 41: Animació al jardí

Els valors del sensor també es poden veure com una animació dinàmica del jardí a la pestanya Animació del jardí. Els colors i les formes canviaran en funció dels valors de consigna del sensor.

Pas 42: tendència

Les dades del sensor del dispositiu també es poden visualitzar com a gràfics per trepitjar.

Pas 43: alertes del sensor de Twitter

Les alertes s’envien en funció del dispositiu, dels detalls del sensor i dels valors de consigna.

Pas 44: components del controlador intel·ligent

La majoria dels components estan disponibles fàcilment a eBay o Amazon i la majoria de variacions. El controlador v2 inclou tot el programari preinstal·lat. Podeu obtenir el controlador v2 a Kijani Grows. Si utilitzeu un commutador de flux, obtingueu-ne un amb un cabal baix per evitar retrocessos.

Pas 45: Connexió de càrregues de tensió de xarxa

Aquesta etapa és opcional i només necessària si voleu controlar el vostre jardí de forma autònoma o remota.

Alts voltatges elèctrics perillosos implicats. Seguiu les instruccions sota la vostra responsabilitat

Trencar la connexió activa o neutra del cable d'alimentació. Esteneu-ho amb un soldador. Connecteu els dos extrems del cable d'alimentació a la connexió de relés normalment oberta (NO). Connecteu la càrrega que s’alimentarà a un dels extrems del cable d’alimentació i a l’altra inserció a una presa de corrent, tal com es mostra a continuació. Alimenteu el transistor de col·lector obert per encendre la càrrega mitjançant el relé. Repetiu per a l’altra sortida de xarxa commutada

Els pins IO van al connector Linux J19 del controlador v2:

• Vcc - Vcc
• Gnd - Gnd
• IO20: relé 1
• IO19: relé 2
• IO18: relé 3
• IO22: relé 4

Per a la bomba, la bomba del dipòsit, els llums i l'alimentador respectivament. (realment no importa que tot estigui programat)

Pas 46: un recinte

Amb un llapis, una eina Dremel i un trepant vaig tallar-ho tot per encabir-lo als recintes.

Podeu obtenir-ho com el kit Jimmy per facilitar-vos la vida.

Pas 47: Iniciar el jardí intel·ligent

El controlador funcionarà amb qualsevol jardí.

Si en construïu un com el meu, tot el que necessiteu és filtrar medis al llit de cultiu i pescar aigua segura al dipòsit. La majoria dels suports hidropònics funcionaran molt bé, per al jardí interior faig servir argila expandida lleugera.

Connecteu la bomba, la il·luminació interior i el cable d'alimentació. Premeu el botó d’engegada, retrocedeu … gaudiu: deixeu que el controlador v2 passi a formar part del vostre ecosistema.

Quan tot sembli correcte, afegiu-hi el peix. Tinc aproximadament 12 peixos rossos al tanc. Suggereixo aconseguir un kit de proves de qualitat de l’aigua del tanc de peixos per controlar el jardí a mesura que fa un cicle biològic.

Faig créixer microbres i brots transmetent-los sobre els materials argilosos. En general, la meva norma amb les plantes que cultivo és que millor puc començar a menjar-les dins de la setmana o millor tenir algunes propietats medicinals.

Pas 48: el metge recomana 7 ajudes de fruita o verdura fresca

.. els del meu jardí intel·ligent són els meus preferits …

Pas 49: enllaços en directe de Smart Garden

Aquí hi ha alguns enllaços en directe al jardí de la meva oficina i altres. Actualitzeu si res no es carrega al principi. Sigues amable.

tendències -

icones -

animació:

alertes:

vídeo:

el controlador v2 també admet vídeo per a fluxos de timelapse

vegeu també, ndovu, themurphy (la càmera de dalt), stupidsChickenCoop, ecovillage i els altres amb accés públic.

Accèssit al Concurs d’Aigües