El conjunt de sensors agrícoles: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Un projecte de Jackson Breakell, Tyler McCubbins i Jakob Thaler per a EF 230

L’agricultura és un factor vital de producció als Estats Units. Els cultius es poden utilitzar per a una àmplia varietat de finalitats diferents, que van des de les matèries primeres per a la producció de roba, productes farmacèutics i additius alimentaris fins al consum directe de les parts del cultiu, la majoria de les fruites germinades. La majoria dels cultius als Estats Units es conreen a l’aire lliure, on les condicions meteorològiques ni la temperatura no es poden controlar a gran escala. Tenint en compte com les condicions meteorològiques tan dràstiques poden afectar el creixement dels cultius, que afecten al seu torn l'economia dels Estats Units, el control de les condicions d'un camp de cultiu esdevé vital.

El nostre dispositiu, el conjunt de sensors agrícoles, permet als agricultors controlar l’estat de les parts preseleccionades del seu camp mitjançant 4 sensors: un sensor d’aigua de pluja, un sensor d’humitat del sòl, un sensor de temperatura i un sensor fotoelèctric. La combinació d’aquests sensors permet a un agricultor planificar adequadament la producció de collita de la temporada, ajustar-la per a una pluja massa petita o excessiva, tractar millor els desastres que poden matar els cultius i estalviar temps i problemes en prendre mostres de sòl i utilitzar equips de sensors més cars. En aquest instructiu, us guiarem pel cablejat i la codificació que hi ha darrere de la nostra matriu de sensors agrícoles, perquè vosaltres també pugueu fer-los vostres.

Pas 1: reuniu els materials necessaris

A continuació es mostra una llista dels materials necessaris per començar"

1. Arduino Board, preferiblement Arduino Uno

2. Tauler bàsic

3. Resistència 1x 220 ohm

4. Assortiment de cables de diferents colors

5. Micro USB a cable USB

6. Altaveu muntable a la placa

7. Sensor fotoelèctric

8. Sensor de temperatura

9. Sensor d'aigua de pluja

10. Sensor d’humitat del sòl

11. Ordinador amb Matlab 2017 i paquet de suport Arduino instal·lats (el paquet de suport es pot trobar a Complements)

Pas 2: connecteu el tauler i connecteu-vos

Comenceu mitjançant el cablejat de la placa tal com es mostra més amunt o de la manera que més us convingui. Hi ha formes literalment il·limitades de connectar el tauler, de manera que la configuració exacta depèn de vosaltres. Un cop connectada la placa, comenceu a connectar els sensors. Els sensors d’aigua de pluja, humitat del sòl i fotoelèctrics són sortides analògiques, així que assegureu-vos que estiguin connectats a la secció d’entrada analògica de l’Arduino. El sensor de temperatura, en canvi, és una sortida digital, així que assegureu-vos que estigui connectat a una entrada digital disponible al vostre Arduino. L'Arduino hauria de tenir sortides per a 3.3v i 5v, així que assegureu-vos que els sensors estan connectats a tensions amb què són compatibles.

Quan estigueu segur que la placa s'ha connectat correctament, connecteu el cable Micro USB a USB de l'ordinador al port Micro USB de l'ordinador i engegueu l'Arduino. Obriu Matlab i, assegurant-vos que heu instal·lat el paquet d'assistència d'Arduino als complements, executeu l'ordre "fopen (serial ('nada'))", sense el ". S'hauria d'aparèixer un error i l'error hauria de dir-ho hi ha un comportament disponible amb un número. Executeu l'ordre "a = arduino ('comx', 'uno')", on x és el número del vostre comportament, per assignar el vostre Arduino a un objecte. El LED de l'Arduino hauria de parpellejar ràpidament per indicar que està connectat.

Pas 3: codifiqueu els sensors fotoelèctrics i de temperatura

Abans de començar a codificar, anoteu on estan connectats els vostres sensors a l’Arduino, ja que això serà important per a l’ordre readVoltage. Comenceu el codi establint la variable llum solar igual a l'ordre "readVoltage (a, 'X #') ', on X # és el port al qual esteu connectat, i a simplement crida a l'Arduino que heu assignat a aquesta variable. Inicieu una sentència if, i configureu la primera condició per a la llum solar <3. Establiu la sortida com a "info. TOD = 'night'" per generar l'hora del dia com a estructura i, a continuació, afegiu una sentència else amb la sortida com a "info. TOD = ' Com que es tracta d'una sentència else, no necessitem cap condició, ja que funcionarà per a la resta de valors no definits a la sentència if. Assegureu-vos que finalitzeu la sentència if amb un final i passeu a la programació el sensor de temperatura.

Establiu la variable termo igual a una altra ordre readVoltage, sent l'ordre "readVoltage (a, 'X #')". En el nostre cas, s’havia de convertir la temperatura de les unitats de voltatge a centígrads, de manera que l’equació "tempC = (termo-.5). * 100" per convertir-la de la tensió a centígrads. Per comoditat, hem convertit la temperatura en centígrads a Fahrenheit, però això és purament opcional.

Codi per enganxar

llum del sol = readVoltage (a, 'A1') si la llum del sol és inferior a 3

info. TOD = 'nit'

en cas contrari

info. TOD = "dia"

final

termo = readVoltage (a, 'A3');

tempC = (termo-.5). * 100;

info.tempF = (9 / 5. * tempC) +32

Pas 4: codifiqueu els sensors d'aigua de pluja i d'humitat del sòl

Com es va dir a l'últim pas, assegureu-vos de saber a quins ports es connecten els vostres sensors a la placa Arduino, ja que farà que aquest pas sigui molt menys frustrant. Comenceu pel sensor d'aigua de pluja i inicieu una afirmació if. Estableix la primera condició per a "readVoltage (a, 'X #')> 4" i estableix la seva sortida a "info. Rain = 'sense precipitacions". Afegiu un elseif i configureu el seu condicional a l'ordre readVoltage abans, però configureu-lo a> 2. Afegiu un "&&" per significar una altra condició que s'ha de complir i configureu-lo a una ordre readVoltage com abans i configureu-lo a <= 4. La sortida serà "info. Rain = 'misting'". Finalment, afegiu-ne una altra i configureu la sortida a "info. Rain = 'aiguat'". És possible que hagueu d’ajustar els valors segons les condicions en funció de la humitat ambiental de l’habitació on esteu treballant.

A continuació, comenceu el codi del sensor d'humitat del sòl i comenceu amb una sentència if. Establiu la condició de la sentència if a "readVoltage (a, 'X #')> 4, i afegiu la sortida" info.soil = 'dry' ". Afegiu una sentència elseif i, mitjançant l'ordre readVoltage anterior, configureu-la per a> 2. Afegiu un "&&" i configureu una altra comanda readVoltage per a <= 4. Establiu la seva sortida a "info.soil = 'saturació òptima" ". Afegiu una instrucció else i configureu la sortida a" info.soil =' flood ' ", i no us oblideu d'afegir un final.

Codi per enganxar

si readVoltage (a, 'A0')> 4 info. Rain = "sense precipitacions"

elseif readVoltage (a, 'A0')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

info. Rain = "boira"

en cas contrari

info. Rain = "xàfec"

final

si readVoltage (a, 'A2')> 4

info.soil = 'sec'

elseif readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

info.soil = "saturació òptima"

en cas contrari

info.soil = 'inundació'

final

Pas 5: Codificació de sortida de l’altaveu i del quadre de missatges

Les sortides d’aquest dispositiu poden variar molt, però, en aquest cas, us guiarem per una sortida d’altaveu muntada directament en un dispositiu i una sortida de quadre de missatges que es pot veure en un ordinador remot. El nostre altaveu està dissenyat per generar diferents freqüències, amb un significat inferior, pitjor, per obtenir una temperatura òptima del cultiu, la llum solar, la humitat del sòl i les precipitacions. Comenceu el codi de sortida de l'altaveu amb una sentència if i configureu la seva condició a l'ordre "readVoltage (a, 'X #')> 4 || info.tempF = 3 || readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4 ". Afegiu la mateixa comanda playTone que es mostra més amunt, però canvieu de 200 a 1000 per obtenir un to més alt i positiu. A continuació, afegiu una altra cosa i torneu a afegir la mateixa comanda playTone, però canvieu de 1000 a 1500. Aquests tons diferents indiquen la gravetat de la situació del camp. Assegureu-vos que afegiu un final per completar la vostra declaració if.

La nostra secció final de codi serà una sortida que produeix un quadre de missatge. Creeu una cadena amb marques 'entre claudàtors i convertiu les parts de l'estructura en cadenes mitjançant l'ordre "num2str (info.x)", on x és un nom de subestructura a l'estructura d'informació. Utilitzeu "string newline" per afegir línies noves al quadre de missatges i escriviu el missatge en text mitjançant la cometa, afegint el valor real del camp a la cadena mitjançant l'ordre num2str esmentada. Finalment, amb la cadena definida, s'ha utilitzat l'ordre "msgbox (cadena)" per mostrar les dades com a quadre de missatge al monitor.

Codi per enganxar

si readVoltage (a, 'A2')> 4 || info.tempF <32 playTone (a, 'D9', 200, 1)

elseif llum del sol> = 3 || readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

playTone (a, 'D9', 1000, 3)

en cas contrari

playTone (a, 'D9', 1500, 5)

final

string = ['La temperatura és (deg F)', num2str (info.tempF)]

string = [string newline 'The soil is', num2str (info.soil)]

string = [string newline 'Outside precipitation is', num2str (info. Rain)]

string = [string newline 'L'hora del dia és', num2str (info. TOD)]

msgbox (cadena)

Pas 6: Conclusió

Tot i que el món segueix confiant cada vegada més en alternatives sintètiques als articles prèviament collits de cultius, l’agricultura seguirà sent un factor rellevant i important de l’economia durant molt de temps. El seguiment adequat de les terres de conreu és crucial perquè un agricultor pugui treure el màxim profit de la seva collita i, amb el nostre dispositiu, no només és possible controlar de forma remota tota la terra de conreu, sinó que també es pot fer de manera econòmica i fàcil de instal·lació i forma fiable. Esperem que aquesta guia hagi estat informativa i fàcil de seguir, i esperem que el dispositiu sigui útil per al que vulgueu implementar o experimentar.

Codificació feliç, L’equip de matrius de sensors agrícoles