Gestió de plantes basades en el pes solar amb ESP32: 7 passos (amb imatges)

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

Fer créixer les plantes és divertit i regar i cuidar-les no és realment cap molèstia. Les aplicacions de microcontroladors per controlar la seva salut es troben a tot Internet i la inspiració per al seu disseny prové de la naturalesa estàtica de la planta i de la facilitat de supervisar allò que no corre ni suara. Sóc relativament nou pel que fa al creixement de les plantes i les guies a Internet semblaven estar escrites amb un bon significat, però no per tipus d’enginyers. Un amic a qui vaig preguntar "quant els rego …" va respondre que l'única manera és aixecar la planta i, si se sent lleugera, la regueu. És molt bo a “créixer”. Enganxar el dit al sòl no ajuda realment a res. La majoria de les instruccions utilitzen una sonda d’humitat del sòl barata que és propensa a diverses fallades, les més flagrants de les quals són la inexactitud i la corrosió.

Revisar la literatura revela que la brutícia pot arribar fins al 40% d’aigua i per mesurar-la es necessiten instruments bastant cars. Les sondes més econòmiques es basen en la conductància de l’aigua, que variarà segons les sals dissoltes i altres factors. A la part superior es mostra un gràfic d’un contenidor de brutícia pesat durant 2 setmanes seguit d’un escalfament del forn fins a 300 per eliminar tota l’aigua no connectada. El quaranta per cent del sòl total és aigua i durant deu dies calorosos de sol directe va perdre el 75% d’aquesta a una velocitat relativament lineal. Quin és el nivell correcte d’humitat? Depèn de diversos factors, però a l’hora de construir aquesta màquina, una bona pista és regar amb cura la planta fins al nivell que creieu correcte i col·locar-la a la màquina, que en mesuri acuradament el pes i, a continuació, dins d’un límit establert, afegeix aigua quan sigui necessari. El disseny es pot modificar per a cistelles de plantes penjants i sistemes d’aigua a pressió.

La màquina havia de funcionar amb energia solar, ser autònoma amb el seu propi subministrament d’aigua, controlar el subministrament d’aigua mitjançant notificacions a la xarxa, dormir quan no s’utilitza per minimitzar l’energia i recordar el pes base i quants regs i altres dades entre el son cicles. El nou ESP32 semblava un bon candidat per al cervell.

Pas 1: reuniu els vostres subministraments

La màquina està formada per dues rajoles ceràmiques de 12 polzades de la botiga BigBox en un marc de canal d’alumini encastat d’un dipòsit d’aigua. L'electrònica està fixada en una caixa elèctrica de plàstic a la part posterior. El dipòsit d’aigua té una mànega de sortida d’una bomba i unitat de sensor tancats enganxats al fons del dipòsit que alimenta la planta. Els voladissos de les cèl·lules de càrrega d'un feix transversal a la part superior de la unitat.

1. Arrow Inici Productes 00743 Envàs de begudes primes de 2 galons en clar

2. uxcell 5Pcs 5.5V 60mA Poly Mini Solar Cell Panel Panel DIY DIY

3. Interruptors de posició d'agitació de la bola de metall Gikfun per Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 Cèl·lula de càrrega d’escala electrònica d’aliatge d’alumini de 10 kg

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board

6. Mòduls publicitaris de mòduls de conversió de cèl·lules de càrrega de pesatge HX711 per a Arduino

7. Adafruit Latching Mini relé FeatherWing

8. Mòdul de carregador de cèl·lules de liti TP4056 amb protecció de la bateria

9. Mini bombament submergible d'aigua ECEEN USB Pump per a aquari hidropònic alimentat mitjançant USB DC 3.5-9V

10. 18650 Bateria Lipo amb suport per a bateria

Pas 2: Creeu la caixa

El quadre de la caixa està format per angle d'alumini BigBox d'1 polzada. Teniu la idea general de les imatges i no és massa difícil de muntar. Els marcs es basen en les rajoles de peu quadrat que formen els costats frontal i posterior de la unitat. Les rajoles es mantenen a les cares del marc d'alumini amb cola de silici. La dimensió de la secció central depèn de la mida del dipòsit d’aigua. L'obertura del tanc està dissenyada perquè pugueu treure-la fàcilment de la unitat i tornar-la a omplir des de la part superior. Els cables i tubs que fixen el dipòsit han de ser prou llargs i enrotllats a la part posterior.

La col·locació del panell solar depèn del disseny. Anava a utilitzar diversos panells rodons per donar-li un aspecte de "dau", però em vaig instal·lar als quadrats perquè donaven la millor combinació de tensió i corrent. No entraré en els detalls de connectar diversos panells solars, però necessiteu almenys 5,5 v per fer funcionar el circuit del carregador. Aquests panells es van enganxar en paral·lel per augmentar l'amperatge. Els forats de la rajola de ceràmica es perforen acuradament amb una broca de diamant; assegureu-vos que utilitzeu aigua com a refrigerant per fer-ho, o bé arruïnareu la broca. Aquests forats només haurien de trigar un parell de minuts cadascun. Utilitzeu quantitats liberals de cola de silici per mantenir els panells i els cables de l'interior de les rajoles al seu lloc.

La cel·la de càrrega és molt raonable i es classifica en diversos pesos. Vaig fer servir la varietat de 10 kg, però si aneu de plantador pesat en conseqüència. Com les meves altres instruccions: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ aquestes cel·les de càrrega han de ser en voladís des del seu costat de suport amb els seus forats de cargol de 4 mm i 5 mm. En aquest cas, una peça transversal d'alumini entre els dos suports de rajoles ceràmiques subjecta un extrem de la cel·la de càrrega. L'altre suporta una plataforma de silici de barra d'alumini pla enganxada a la copa de drenatge de la planta. Tingueu molta precaució amb els cables d’aquests nois: són molt fràgils i quasi impossibles de reparar si es trenquen a prop del seu origen. Goop amb molta cola calenta o silici per mantenir la seva integritat.

Pas 3: creeu el porta-interruptors de la bomba / buit

La bomba s’alimenta mitjançant un relé de la bateria Lipo i funciona bé amb el voltatge limitat, però no es pot superar l’alçada d’uns 2 peus si no s’utilitza un amplificador de potència per augmentar el voltatge. La bomba és en realitat un campió, no necessita imprimació, és impermeable i té un endoll USB en un dels extrems. Tanmateix, no funciona bé en assecar-se. L’interruptor ple / buit del dipòsit és simplement un interruptor d’inclinació que he fregat de silici per impermeabilitzar-lo i que després he fixat a un suport de barra d’alumini per a la bomba i a un aneguet de goma flotant. L’aneguet de goma s’ha de connectar directament a la barra d’alumini per treure la tracció dels cables dels interruptors d’inclinació. Quan el dipòsit té aigua, l’aneguet flota i inclina l’interruptor; es fa curt a terra i permet que les ordres alimentin el relé i la bomba. També envia aquestes dades al web i us enviarà un tuit si necessiteu aigua. La bomba està enganxada de silici a aquesta estructura de suport i enganxada al fons del dipòsit d’aigua.

Pas 4: Construir l'electrònica

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board és un microcontrolador relativament nou i funciona molt bé en aquest ajudant de plantes intel·ligent. L’avantatge d’aquest tauler respecte al 8266 anterior és que té una millor capacitat per dormir (suposadament anys en lloc d’una hora més o menys …), la seva capacitat per recordar el que va aprendre entre migdiades (el vell 8266 es va restablir de zero …) i un consum d’energia més baix. mentre dormen la migdiada i més pins. El gran Youtuber Andreas Spiess detalla els canvis en el codi per fer que l’ESP32 faci un bon treball de pesatge i hauríeu de veure el seu vídeo si voleu saber més sobre com funcionen els detalls. L'exemple de son de l'IDE Arduino també es va utilitzar i va modificar per a aquest programari.

El diagrama Fritzing us mostra acuradament totes les connexions de cablejat. Els components es van muntar juntes de perfils i després es van connectar junts. La bateria Lipo és la vostra 18650 barata estàndard amb el seu propi trineu. La placa de carregador és un TP4056, que Andreas diu que és molt eficient en aquest paper de càrrega solar. El botó On / Off amb LED incorporat envia energia a tot el sistema, així com a la connexió de relé comuna que alimenta la bomba. La placa de relés és una bonica placa de ploma de relé de bloqueig Adafruit que funciona a 3 V. L’amplificador HX711 s’alimenta a través de l’Adafruit i està connectat fins a dos pins a la seva placa.

Tots els components s’apilen en una caixa elèctrica exterior de plàstic oberta a la secció inferior per permetre el flux d’aire però bloquejar la pluja. Col·loqueu l’ESP32 a la part superior per permetre la programació i la supervisió en sèrie amb la tapa apagada.

Pas 5: programari

"loading =" mandrós"

El dispositiu és senzill d’utilitzar. Quan s’encén el LED de l’interruptor d’encesa parpelleja fins que es col·loca a la plataforma una planta en test que s’hagi regat fins al nivell que voleu mantenir. Després de l’estabilització del pes, l’ordinador recorda aquest pes inicial i cada hora o interval de temps compara el nou pes de les plantes, o bé el corregeix amb aigua bombada addicional o informa el nou pes i tota la informació a Thingspeak i després s’adorm. Els gràfics anteriors reflecteixen la producció durant un període de tres dies per a una planta de tomàquet d’uns 2 peus d’alçada que creix a ple sol. El creixement de la planta amb el pas del temps, òbviament, afectarà el pes del test i s’hauria de compensar refent la inicialització després d’un temps determinat per l’augment del creixement de la planta. Les adaptacions de programari addicionals permetrien l'anàlisi automatitzat de la tolerància i els requisits màxims i mínims a l'aigua de les plantes inundant l'olla fins que el pes ja no canviés i mesurant el pendent de la pèrdua de pes de l'aigua al llarg del temps. Això dependrà del tipus de sòl, del clima i de l'estructura de les plantes i les arrels. Es podrien adaptar algorismes de reg addicionals basats en les avaluacions de dades de Thingspeak. Els desavantatges del pes en lloc del manteniment de la planta de sensors conductors és la necessitat de pesar una àrea regada confinada, però les jardineres intel·ligents com aquesta són barates, es connecten fàcilment en xarxa i es controlen i, de manera divertida, es poden seguir a Internet.

Pas 7: Torneu a fer

Sí, ben dissenyat, la màquina va funcionar bé durant una setmana més o menys i llavors tindria la tendència que l’ESP32 entrés en un bucle estrany i no arrencés correctament i esgotés la bateria durant la nit. Cap canvi de programari podria afectar-ho, així que vaig renunciar i vaig afegir un Adafruit TPL5111 per controlar el cicle d'energia de l'ESP, però ja que ja no podia fer servir la memòria, com abans, vaig escriure per utilitzar l'EEPROM i vaig canviar de Thingspeak a Blynk trobeu més diversió al telèfon i un sistema molt bo. El canvi de maquinari és només una qüestió de connectar el TPL 5111 a l’alimentació i la terra, un pin fet a l’ESP i l’activació al pin EN. Assegureu-vos que poseu un commutador alternatiu entre EN-out i EN a la pissarra perquè pugueu canviar els programes i penjar-los. Configuro el cicle de son cada dues hores. Per esborrar l'EEPROM i restablir la unitat per a una nova planta o per obtenir un pes addicional, he configurat un commutador a Blynk per esborrar la memòria i reiniciar el procés de pesatge. El programa per al nou programari s’inclou a la part superior i el programa de Blynk és obvi per configurar-lo. Aquesta màquina realment funciona molt bé i produeix alguns productes dandy. En realitat, estic impressionat de la diversió que va resultar ser: les cèl·lules solars funcionen fàcilment i mai es queda sense energia.