Controlador hidropònic: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Una enginyosa organització anomenada Seeds of Change, aquí a Anchorage, Alaska, ha estat ajudant els joves a iniciar-se en el comerç productiu. Opera un gran sistema de cultiu hidropònic vertical en un magatzem reconvertit i ofereix ocupació per aprendre el negoci de la cura de les plantes. Els interessava un sistema IOT per ajudar a automatitzar el control de l’aigua. Aquesta instrucció és principalment documentar els meus esforços voluntaris per construir un sistema de microcontroladors assequible i ampliable per ajudar-los en els seus esforços.

Les grans operacions de cultiu hidropònic han anat apareixent durant els darrers anys. La consolidació d’aquest negoci ha estat marcada per la dificultat per rendibilitzar-lo. Per tots els comptes, heu d’automatitzar-vos com un boig per fer que les bosses d’enciam de luxe es venguin amb beneficis. Aquestes unitats verticals no produeixen res amb calories reals (bàsicament cultiveu aigua ben empaquetada), de manera que heu de vendre-la a bon preu. Aquesta unitat ajustable resistent a l'aigua està construïda per controlar el nivell de l'aigua al dipòsit principal i mesurar constantment la seva profunditat, pH i temperatura. La unitat principal funciona amb un ESP32 Featherwing i informa de les seves troballes a través d’una web a una aplicació blynk del telèfon per supervisar-les i avisar-les per correu electrònic o per missatges de text si les coses us fan malbé.

Pas 1: reuniu els vostres materials

El disseny es basava en caixes elèctriques resistents a l'aigua de Lowes i en uns quants suports impresos en 3D. La resta de peces són relativament econòmiques, excepte la unitat de pH de DF Robot i l'ETape d'Adafruit. DF Robot ven la seva nova versió de 3 volts del sensor de pH analògic amb una sonda de pH més barata i probablement haureu d’invertir en una versió cara d’aquest per a una immersió constant. Encara no he inclòs un provador de conductivitat, però probablement estarà en una actualització després de veure com en surt aquest.

1. Dues caixes elèctriques resistents a l'aigua de banda de Lowes, amb diversos accessoris per mantenir els tubs rectes i doblegats, 10 dòlars

2. Sensor de nivell de líquid eTape de 12 estàndard amb carcassa de plàstic Adafruit - 59 $ el podeu obtenir sense la carcassa de plàstic per 20 $ menys …

3. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board: gran tauler. 20 $

4. Aiskaer 2 peces Montatge lateral Aquarium Tank Tank Muntatge lateral Interruptor flotador líquid horitzontal Nivell d'aigua $ 4

5. Mini relé d'Adafruit sense retenció FeatherWing

6. Lipo: bateria de 5 $ (còpia de seguretat)

7. Parellar diversos colors de LED

8. Impermeable DS18B20 Sensor digital de temperatura + extres Adafruit de 10 dòlars

9. Gravetat: sensor analògic / mesurador de pH V2 DF Robot 39 $ - La sonda industrial de pH costarà 49 $ més

10 interruptors d'engegada / apagada de metall resistents a l'aigua amb anell LED vermell - 16 mm d'engegada / apagada vermella 5 dòlars

11 Vàlvula solenoide d'aigua de plàstic - 12V - 3/4 (No obtingueu la 1/2 polzada, no s'adapta a res …)

12. Diymall 0,96 polzades Groc Blau I2c IIC Mòdul LED LCD Oled de sèrie $ 5

Pas 2: connecteu-lo

Simplement seguiu el diagrama de Fritzing per al cablejat. L'esp32 es va muntar en un tauler fotogràfic amb la pantalla OLED al costat oposat on s'enfrontaria al petit forat de la part posterior central de la caixa de bandes. Els LED es van connectar a dues sortides digitals de l'ESP. Un és indicatiu d’una connexió WiFi i l’altre anuncia si el relé està activat a la sortida d’aigua. La bateria Lipo està connectada a l'entrada de la bateria del tauler. La resta de plaques (pH, relé, Etape, temperatura d’un fil, OLED) s’alimenten des dels 3 volts de la placa. L'encesa / apagada es connecta a terra mitjançant el pin d'activació de la placa principal; el LED s'alimenta mitjançant cap connexió a l'alimentació. Definitivament, l’eTape és una cosa que cal examinar detingudament: al meu tauler es va invertir el corrent elèctric i el sòl (VERMELL / NEGRE) i sembla que és el cas d’altres que han tingut aquest problema (cerqueu aquest problema al lloc web d’adafruits …) a més, la resistència inclosa al capçal s'ha de mesurar acuradament: no està publicada. La nova placa DH Robot funciona ara amb 3V i, per tant, funciona amb l’ESP32. No he pogut fer funcionar A0: no accepta entrades abans de la connexió Wifi, així que he utilitzat altres entrades analògiques.

Pas 3: construïu-lo

Tot s’adapta amb força a la caixa principal. Dos pols de conducte elèctric queden molt bé als mugrons impermeables de la part inferior. Aquests suporten els instruments de mesura. Es poden fer arbitràriament més llargs o més curts per suspendre la caixa més amunt o més avall fins al nivell de l’aigua; els vostres únics límits són la longitud dels cables de connexió que han d’entrar a la caixa. Aquests tubs s’han de segellar a la part inferior amb silici. Els instruments estan suspesos dels connectors impresos en 3D que corresponen a la curvatura del cos de l’etape i del conducte. Es poden ajustar fàcilment amb femelles. També es van imprimir suports especials per a la sonda de pH i la sonda de temperatura d’un fil. El suport de la caixa per als interruptors de control de nivell d'aigua també es va imprimir en 3D. Aquests interruptors són impermeables, estan ben dissenyats i són econòmics. Sembla que són interruptors de canya tancats. La caixa es va omplir de silici després de fixar-la amb una femella inclosa a l'interior. La distància entre aquests commutadors determinarà la quantitat de líquid que es permet entrar abans del tancament. Tots els cables es condueixen a través d’una obertura inferior i després es tanquen amb silici. El cable de la sonda de pH es va introduir per l’obertura superior, ja que és probable que es canviï amb freqüència. L'interruptor d'encès / apagat estava enganxat en calent a la seva posició. Es va imprimir en 3D un bastidor per muntar de forma segura l’esp32 amb pantalla. Una petita finestra rodona de plàstic es va siliconar sobre l'obertura de la coberta posterior per protegir la pantalla OLED de l'aigua.

Pas 4: fitxers d'impressió 3D

Aquests són els fitxers STL per a tots els titulars i suports relacionats. Tots van ser dissenyats per adaptar-se a les funcions de suport. La caixa del solenoide s'ha de modificar després de la impressió dels ports de control de potència / relé i del forat LED de la part frontal.

Pas 5: control de l'aigua

El solenoide de 12 volts es va col·locar a la seva pròpia carcassa impresa en 3D que també incloïa un port per a alimentació separada i una línia de control de la placa de relés de plomes a la carcassa principal. També incloïa un petit led vermell que s’encenia quan s’activa el solenoide. Les mànegues de jardí normals es poden connectar amb les obertures de 3/4 polzades; no obtingueu la varietat de 1/2 polzada; us costarà trobar connectors …

Pas 6: programeu-lo

El codi és bastant senzill. Es disputa un parell de subrutines diferents i les informa a la xarxa Blynk. Si heu treballat amb Blynk abans de conèixer el trepant. Heu d'incloure tot el programari Blynk i la clau de connexió per al vostre microcontrolador i la vostra estació d'informes. També heu de proporcionar credencials a la vostra connexió Wifi. Tot funciona molt bé i proporciona una manera molt fàcil d’informar de dades complicades sense fer molta feina. Cal configurar una sèrie de temporitzadors mediats per Blynk per a cada sensor mesurat. S’han d’iniciar i executar en una subrutina independent. En tinc de separades per al pH, la temperatura, l’alçada de l’aigua i el temps que la electrovàlvula roman oberta; es tracta de comprovar si l’aigua està massa llarga sense omplir el dipòsit. No és bo. La subrutina d’alçada de l’aigua només pren una mitjana de diverses lectures del divisor de voltatge de l’eTape (vegeu la nota anterior: aquest instrument no estava connectat de fàbrica …) i, a continuació, corregiu la lectura amb funcions de mapa i restricció realitzades amb mesures a l’aigua. tanc als límits alt i baix de la cinta. La subrutina de pH era més complicada. DH Robot va incloure alguns programes per fer la inicialització, però no vaig aconseguir que funcionés. Haureu de fer lectures en brut del port A2 amb memòries intermèdies de 4.0 i 7.0 (incloses al kit) i establir-les en el "valor àcid" i "valor neutre" a la secció superior del programa. A continuació, identificarà el pendent i la intercepció i per calcular tots els valors de pH posteriors. El pH s’haurà de tornar a calibrar de la mateixa manera cada 2 mesos per comprovar-lo. La subrutina temporal és el vostre programa estàndard d’un fil. L'única activitat de la secció de bucle buit és comprovar l'estat dels dos commutadors flotants per determinar quan cal activar l'aigua i iniciar un temporitzador.

Pas 7: utilitzeu-lo

En els primers assaigs, la màquina va funcionar bé, ja que tenia un rang fàcilment ajustable per als instruments i un recinte resistent a l'aigua que facilita la configuració en un entorn que canvia ràpidament. Caldrà veure si la distància entre els dos interruptors de nivell d’aigua resulta adequada. L'entorn de Blynk facilitava la realització d'informes i control amb el mòbil. El control directe sobre el relé de sortida per telèfon fa possibles anul·lacions del sistema quan es produeixen situacions de nivell d’aigua espantoses. La facilitat amb què podeu proporcionar sortida canalitzada immediatament a tants dispositius com sigui possible facilita l’intercanvi de dades amb diverses persones. Els interessos futurs seran l’automatització del subministrament de nutrients, les proves de conductivitat (problemes coneguts amb la mesura del pH) i la xarxa de malla amb altres nodes per mesurar ubicacions remotes al complex de cultiu.