Raspberry Pi Powered IOT Garden: 18 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Një nga objektivat kryesorë të këtij projekti ishte të ishte në gjendje të ruante mirëqenien e një kopshti duke përdorur fuqinë e Internetit të Gjërave (IoT). Me shkathtësinë e mjeteve dhe softuerit aktual, mbjellësi ynë është i integruar me sensorë që monitorojnë statusin në kohë reale të bimëve. Ne ndërtuam një aplikacion smartphone që le të hyjë në të dhënat dhe të ndërmarrë veprimet e nevojshme nëse është e nevojshme.

Dizajni i mbjellësit tonë është i shkallëzuar, me kosto të ulët dhe i lehtë për t'u ndërtuar, duke e bërë atë opsionin e përsosur për të shtuar gjelbërim në tarracën ose oborrin e shtëpisë. Kopshti i zgjuar është provuar të jetë më efikas në konsumin e ujit dhe lehtëson mirëmbajtjen dhe monitorimin.

Vazhdoni të mësoni se si të krijoni bazën e të dhënave dhe aplikacionin tuaj, duke krijuar një kopsht që mund të monitorohet me një klik të një butoni!

Hapi 1: Pasqyrë e sistemit IOT

Sistemi Iot funksionon përmes proceseve të mëposhtme. Një Raspberry Pi përdoret për të transmetuar informacione të dobishme të kopshtit, të tilla si shkëlqimi, lagështia dhe përmbajtja e lagështisë në tokë nga sensorë të ndryshëm në një bazë të dhënash cloud. Pasi informacioni të jetë në re, mund të arrihet nga kudo duke përdorur një aplikacion smartphone që kemi ndërtuar. Ky proces është gjithashtu i kthyeshëm, përdoruesi mund të dërgojë udhëzime, të tilla si gjendja e pompës së ujit, përsëri në kopsht i cili do të ekzekutojë komandat e kërkuara.

Më poshtë janë disa nga karakteristikat kryesore të kopshtit tonë:

Reagime në kohë reale të sensorëve të ndryshëm të kopshtit

Baza e të dhënave të gjendjes shëndetësore të kopshtit

Monitorimi global dhe kapacitetet operative

Sistemi i ujitjes me pika

Sistemi i ujit i kontrolluar nga aplikacioni

Oraret automatike të ujitjes

Ne vendosëm të përdorim Firebase të Google si ndërmjetës të sistemit tonë IOT, për të krijuar bazën tonë të të dhënave pa cloud. Ne pastaj përdorëm Aplikantin e MIT për të krijuar një aplikacion smartphone i cili është në përputhje me bazën e të dhënave Firebase dhe Raspberry Pi. Gjithashtu mund të komunikojë me bazën e të dhënave me ndihmën e një biblioteke pa pagesë Python.

Hapi 2: Materialet e nevojshme:

Materialet e nevojshme për të bërë mbjellësin e iot mund të gjenden lehtësisht në dyqanet lokale ose në internet. Lista e mëposhtme është një përshkrim i të gjitha pjesëve të nevojshme.

HARDWARE:

Dërrasë druri 1 pishe - dimensione; 300cm x 10cm (pasi druri do të jetë në natyrë, ne do të rekomandonim dru të trajtuar)

Kompensatë 1/4 " - dimensione; 120cm me 80cm

Fletë pëlhurë gomuar - dimensionet; 180cm x 275cm

Tub PVC - dimensionet; gjatësia 30cm, Dia 2cm

Tub kirurgjik - dimensionet; 250cm

Lidhja e bërrylit x 2

Vidë druri x 30

ELEKTRONIKA:

Rasberry Pi3 Model B

Mburoja e sensorit Grove Pi +

Valvula solenoide 12V

Sensori i lagështisë dhe temperaturës (dht11)

Sensor lagështie

Sensori i ndriçimit

Moduli i stafetës

Furnizimi me energji 12V

Kostoja totale e këtij projekti është afërsisht 50 dollarë

Hapi 3: Pjesë 3D të Shtypura

Komponentë të ndryshëm që duheshin përshtatur për këtë projekt u bënë me ndihmën e printimit 3d. Lista e mëposhtme përmban listën e plotë të pjesëve dhe specifikimet e printimit të tyre. Të gjithë skedarët STL jepen në një dosje të bashkangjitur më lart, duke lejuar që dikush të bëjë modifikimet e nevojshme nëse është e nevojshme.

Lidhja e tubit x 1, mbushje 30%

Përshtatës i hundës x 3, mbushje 30%

Tub Plug x 3, 10% mbushje

Hook x 2, mbushje 30%

Sensori Mount x 1, 20% mbushje

Përshtatës valvulash x 1, mbushje 20%

Mbulesa e telave x 1, mbushje 20%

Ne përdorëm Creality Ender 3 për të printuar pjesët, të cilat zgjatën rreth 8 orë për 12 pjesët.

Hapi 4: Planet

Njëra nuk është e kufizuar në dimensionet që ne zgjodhëm për të bërë mbjellësin tonë, por bashkangjitur më sipër janë të gjitha detajet e kërkuara për të bërë projektin. Në hapat e mëposhtëm mund të referoheni për t'i bërë këto imazhe për të prerë drurin.

Hapi 5: Ndërtimi i Anëve

Për të mbajtur bimët vendosëm të bëjmë një strukturë mbjellëse nga druri. Dimensionet e brendshme të kutisë sonë janë 70cm me 50cm me lartësi 10cm. Ne përdorëm dërrasat e drurit të pishës për të ndërtuar anët.

Duke përdorur një sharrë rrethore ne i premë katër pjesët në gjatësi (dimensionet e bashkangjitura më lart). Ne kemi shpuar vrima pilot në pikat e shënuara dhe i kemi kundërpërgjigjur vrimat në mënyrë që kokat e vidhave të ulen në të njëjtin nivel. Pasi të kemi mbaruar, ne futëm në 8 vida druri duke u siguruar që anët të ishin katrore të cilat siguronin kornizën.

Hapi 6: Montimi i panelit të poshtëm

Për të bërë panelin e poshtëm ne prerë një pjesë drejtkëndëshe të kompensatës 5mm, të cilën më pas e vidhosëm në vend në kornizën anësore. Sigurohuni që vrimat të jenë të zhytura në mënyrë që vidhat të jenë të barabarta me bazën. Dimensionet e nevojshme mund të gjenden të bashkangjitura më sipër.

Hapi 7: Vrima për tubin

Mbjellësi ynë është bërë për të akomoduar tre rreshta bimësh. Prandaj për sistemin e ujitjes me pika njëra anë duhet të mbajë tubat për hyrjen e ujit.

Filloni duke matur diametrat e lidhësve dhe tërhiqini ato në mënyrë të barabartë në anën më të shkurtër të kornizës. Meqenëse nuk kishim një copë të fortë, ne hapëm një vrimë 10 mm dhe pastaj e zgjeruam atë me një bashkim pjesësh figure. Për të zbutur skajet e përafërta mund të përdorni një Dremel derisa lidhësit të përshtaten.

Hapi 8: Lidhja e tubave të ujit

Për të lidhur nyjet thjesht prerë dy pjesë të tubit PVC të gjatë 12 cm. Vendoseni thatë pajisjen për të kontrolluar nëse gjithçka përshtatet mirë.

Pastaj shtyjeni bashkuesin e printuar 3d në vrimën qendrore dhe dy lidhëset e bërrylit PVC në skajet e kundërta derisa të skuqen. Bashkojeni panelin përsëri në kornizë dhe mbyllni lidhësit nga brenda me adaptorët e printuar 3D. Të gjitha lidhjet janë të përshtatshme për fërkimin dhe duhet të jenë të papërshkueshëm nga uji, nëse jo, mund të vulosni nyjet me zam të nxehtë ose kasetë Teflon

Hapi 9: Valvula solenoide

Për të kontrolluar rrjedhën e ujit në sistemin e ujitjes me pika ne përdorëm një valvul solenoid. Valvula vepron si një portë që hapet kur dërgohet një sinjal elektrik duke e bërë atë të kontrollueshëm automatikisht. Për ta inkorporuar atë, ne lidhëm njërin skaj në burimin e ujit dhe tjetrin në tubin e hyrjes së ujit të mbjellësit duke përdorur një përshtatës ndërmjetës. Isshtë e rëndësishme të lidhni valvulën në orientimin e duhur në përgjithësi të etiketuar si "IN" për hyrjen e ujit (një rubinet) dhe "OUT" për daljen e ujit (mbjellësi).

Hapi 10: Instalimi i pajisjeve elektronike

Më poshtë është një tabelë me modulet dhe sensorët e ndryshëm me portat e tyre përkatëse në mburojën grovepi+.

• Sensori i Temperaturës dhe Lagështisë ==> porta D4
• Moduli i stafetës ==> porti D3
• Sensori i lagështisë ==> porti A1
• Sensori i dritës ==> porta A0

Përdorni diagramin e instalimeve elektrike të bashkangjitur më sipër si referencë.

Hapi 11: Ndarja e sensorit

Ne ndërtuam një kuti ndarëse që mbante të gjithë pajisjet elektronike me kompensatë të mbetur. Ne prerë drurin sipas paraqitjes së elektronikës dhe ngjitëm pjesët së bashku. Pasi zamja ishte tharë, ne montuam furnizimin me energji elektrike dhe Raspberry Pi në kutinë e ndarjes, duke ushqyer telat e sensorëve përmes një çarë. Për të mbuluar hapësirat ne shtymë kapakët e shtypur për të vulosur çdo boshllëk.

Mount Sensor ka vrima për të bashkuar kunjat në të cilat mund të montoni sensorët. Bashkangjitni sensorin e shkëlqimit dhe lagështisë në pjesën e sipërme dhe sensorin e lagështisë në vendin e rregullueshëm. Për ta bërë kutinë e ndarjes lehtësisht të lëvizshme, ne vidhosim grepa të printuar 3D dhe montimin e sensorit i cili lejoi kutinë të kapet mbi strukturën kryesore. Në këtë mënyrë, njësia e sistemit elektronik dhe iot mund të integrohet lehtësisht në çdo mbjellës.

Hapi 12: Krijimi i bazës së të dhënave

Hapi i parë është krijimi i një baze të dhënash për sistemin. Klikoni në lidhjen e mëposhtme (baza e zjarrit Google), e cila do t'ju çojë në faqen e internetit të Firebase (do të duhet të regjistroheni me llogarinë tuaj në Google). Klikoni në butonin "Fillo" i cili do t'ju çojë në tastierën e firebase. Pastaj krijoni një projekt të ri duke klikuar në butonin "Shto Projekt", plotësoni kërkesat (emri, detajet, etj) dhe përfundoni duke klikuar në butonin "Krijo Projekt".

Ne vetëm kërkojmë mjetet e bazës së të dhënave të Firebase, kështu që zgjidhni "bazën e të dhënave" nga menyja në anën e majtë. Tjetra klikoni në butonin "Krijo bazën e të dhënave", zgjidhni opsionin "modaliteti i testimit" dhe klikoni në "aktivizo". Tjetra vendosni bazën e të dhënave në një "bazë të dhënash në kohë reale" në vend të "zjarrit të reve" duke klikuar në menunë zbritëse në krye. Zgjidhni skedën "rregullat" dhe ndryshoni dy "false" në "të vërteta", më në fund klikoni në skedën "të dhëna" dhe kopjoni URL -në e bazës së të dhënave, kjo do të kërkohet më vonë.

Gjëja e fundit që do të duhet të bëni është të klikoni në ikonën e ingranazhit pranë përmbledhjes së projektit, pastaj në "cilësimet e projektit", pastaj zgjidhni skedën "llogaritë e shërbimit", më në fund klikoni në "Sekretet e bazës së të dhënave" dhe shënoni kodin e sigurisë të bazës së të dhënave tuaja. Me këtë hap të plotë, ju keni krijuar me sukses bazën tuaj të të dhënave cloud e cila mund të arrihet nga smartphone juaj dhe nga Raspberry Pi. (Përdorni fotografitë e bashkangjitura më sipër në rast dyshimesh të caktuara, ose thjesht bëni një pyetje ose koment në pjesën e komenteve)

Hapi 13: Konfigurimi i Aplikacionit

Pjesa tjetër e sistemit IoT është aplikacioni për smartphone. Ne vendosëm të përdorim MIT App Inventor për të bërë aplikacionin tonë të personalizuar. Për të përdorur aplikacionin që kemi krijuar, së pari hapni lidhjen e mëposhtme (MIT App Inventor), e cila do t'ju çojë në faqen e tyre të internetit. Tjetra klikoni në "krijoni aplikacione" në krye të ekranit dhe regjistrohuni me llogarinë tuaj Google.

Shkarkoni skedarin.aia që është i lidhur më poshtë. Hapni skedën "projekte" dhe klikoni në "Importo projekt (.aia) nga kompjuteri im" më pas zgjidhni skedarin që sapo keni shkarkuar dhe klikoni "ok". Në dritaren e komponentëve, lëvizni të gjithë poshtë derisa të shihni "FirebaseDB1", klikoni mbi të dhe modifikoni "FirebaseToken", "FirebaseURL" në vlerat për të cilat keni mbajtur shënim në hapin e mëparshëm.

Pasi të përfundojnë këto hapa, jeni gati të shkarkoni dhe instaloni aplikacionin. Mund ta shkarkoni aplikacionin drejtpërdrejt në telefonin tuaj duke klikuar në skedën "Ndërto" dhe duke klikuar në "Aplikacion (jepni kodin QR për.apk)" pastaj skanoni kodin QR me telefonin tuaj të mençur ose duke klikuar "Aplikacioni (ruani.apk në kompjuterin tim) "" do të shkarkoni skedarin apk në kompjuterin tuaj të cilin duhet ta zhvendosni në smartphone tuaj për ta instaluar më pas.

Hapi 14: Programimi i Raspberry Pi

Raspberry Pi duhet të ndizet me versionin më të fundit të Raspbian (Raspbian). Në rast se planifikoni të përdorni mburojën GrovePi+ siç bëmë ne, ndezni Raspberry Pi tuaj me versionin më të fundit të "Raspbian for Robots" (Raspbian për Robots). Pasi të keni ndezur Raspberry Pi tuaj do t'ju duhet të instaloni një bibliotekë shtesë python. Hapni terminalin dhe ngjisni komandat e mëposhtme:

1. kërkesat e instalimit të sudo pip == 1.1.0
2. sudo pip instaloni python-firebase

Pasi të bëhet kjo, shkarkoni skedarin e bashkangjitur më poshtë dhe ruajeni atë në një drejtori në Raspberry Pi tuaj. Hapni skedarin dhe lëvizni poshtë në rreshtin 32. Në këtë rresht zëvendësoni pjesën që thotë "ngjisni URL -në tuaj këtu" me URL -në e bazës së të dhënave që keni shënuar më herët, sigurohuni që të ngjisni URL -në në mes të 's -ve. Me këtë, ju keni mbaruar, hapni terminalin dhe drejtoni shkrimin python duke përdorur komandën "python".

Hapi 15: Përdorimi i Aplikacionit

Ndërfaqja e aplikacionit tonë është mjaft vetë-shpjeguese. Katër kutitë e para shfaqin vlerat e shkëlqimit, temperaturës, lagështisë dhe lagështisë së tokës në kohë reale në përqindje. Këto vlera mund të përditësohen duke klikuar në butonin "merrni vlerat" i cili udhëzon Raspberry Pi të azhurnojë bazën e të dhënave cloud, e ndjekur nga butoni "refresh" i cili rifreskon ekranin pasi të jetë përditësuar baza e të dhënave.

Pjesa e poshtme e ekranit është për sistemin e ujitjes me pika. Butoni "on" ndez pompën e ujit ndërsa butoni "off" e fik atë. Butoni "auto" përdor vlerat e ndryshme të sensorit për të llogaritur ujin e saktë të nevojshëm në baza ditore dhe ujit bimët dy herë në ditë në orën 8 të mëngjesit dhe 4 pasdite.

Hapi 16: Liner me pëlhurë gomuar

Meqenëse lagështia e tokës mund të kalbet drurin me kalimin e kohës, ne prerë një fletë pëlhurë gomuar në madhësi dhe e vendosëm atë në sipërfaqen e brendshme të mbjellësit. Sigurohuni që ta tërhiqni anash dhe më në fund mbajeni në vend me pak zam. Pasi mbaruam, mbushëm tokën që morëm nga një fermë lokale. Përhapeni tokën në mënyrë të barabartë deri në majë dhe më pas vendosni tre rreshtat e tubit të ujitjes me pika.

Në cepin pranë tubave të ujit vendosni kutinë elektronike dhe vendosni sensorin e lagështisë në tokë. Kjo e bën punën e instalimeve elektrike më të lehtë pasi valvula solenoid është afër elektronikës dhe mund të lidhet lehtësisht.

Hapi 17: Sistemi i ujitjes me pika

Pritini tre pjesë të tubit kirurgjikal që shtrihen përgjatë gjatësisë së mbjellësit (rreth 70 cm) kjo do të veprojë si vija kryesore e pikimit për bimët. Prandaj planifikoni hapësirën e nevojshme midis bimëve dhe shponi një vrimë 1 mm dhe intervalet. Provoni nëse uji pikon lehtë dhe zmadhoni vrimat nëse është e nevojshme. Përdorni tre priza për të mbyllur skajet duke u siguruar që uji është i kufizuar të dalë vetëm nga vrimat e pikimit.

Futini pak tubat në tokë dhe jeni gati për të ujitur bimët tuaja!

Hapi 18: Rezultatet e mbjelljes

Fotografitë e mësipërme janë rezultatet e punës së kopshtit iot për një muaj. Bimët janë të shëndetshme dhe ne arritëm të rritim barëra të tilla si nenexhik dhe koriandër.

Përmes eksperimentimit, ne kemi vërejtur se modaliteti automatik kursen afër 12% të ujit në ditë. Ndërsa bimët ujiten përmes ujitjes me pika, rrënjët e tyre rriten drejt duke i dhënë më shumë hapësirë të rriten më shumë bimë në mbjellëse. E vetmja pengesë që vumë re ishte se bimët më të mëdha kanë nevojë për më shumë thellësi toke. Thënë kështu për shkak të ndërtimit modular, lehtë mund të shtoni një bazë më të thellë në kërkesat e tyre.

Për të përfunduar, ky sistem jo vetëm që e bën kopshtin tuaj më efikas, por gjithashtu siguron mirëqenien e bimëve tuaja pasi reagimet e të dhënave në kohë reale sigurojnë një metodë të fuqishme për të dhënë sasinë e duhur të ujit dhe dritës së diellit. Shpresojmë që mësimi të ishte i dobishëm dhe se do t'ju ndihmojë të rritni kopshtin tuaj.

Gëzuar bërja!

Çmimi i parë në Sfidën IoT