IDC2018IOT i lidhur me ushqimin, ujin dhe sistemin e monitorimit të kafshëve shtëpiake: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Prezantimi

Pavarësisht nëse jeni një student nën presion, një person punëtor, ose thjesht larg shtëpisë për më shumë se disa orë në ditë. Si pronarë të kujdesshëm të kafshëve shtëpiake, ne duam të sigurohemi që të dashurit tanë të jenë të shëndetshëm, të ushqyer dhe natyrisht JO të shtrirë në divan (bastard!). Timeshtë koha të ndaloni së kërkuari favore, apo edhe të paguani për shërbime të tilla.

Me këtë projekt të mrekullueshëm ne synojmë t'ju ofrojmë aftësinë për ta bërë vetë (kam dëgjuar se është një gjë tani). Ne do të krijojmë një zgjidhje për monitorimin më të mirë të kafshëve tona shtëpiake, dhe madje do të ndërmarrim veprime ndërsa jemi në zyrë, shkollë ose thjesht duke u shoqëruar me miqtë tanë ose të tjerë të rëndësishëm.

Ky sistem do t’ju mundësojë të ushqeni kafshën tuaj nga distanca ndërsa kontrolloni sasinë e ushqimit që derdhni nga ena, mbushni tasin e ujit sa herë që të rrjedhë bosh. Përveç kësaj, ne tani mund të monitorojmë nivelet e ujit të tasit në kohë reale, të masim përmbajtjen e enës së ushqimit dhe më e rëndësishmja të shikojmë kafshën shtëpiake duke përdorur një modul të thjeshtë kamera.

Rreth nesh

Tomer Maimon, Gilad Ram dhe Alon Shprung. Tre studentë pasionantë të Shkencave Kompjuterike të IDC Herzeliya. Ky është projekti ynë i parë Instructables si pjesë e një punëtorie IoT - shpresojmë se do ta gjeni interesante dhe argëtuese për t’u ndërtuar!

Hapi 1: Kuptimi i Arkitekturës:

Ne mund ta ndajmë këtë sistem në dy pjesë kryesore:

1. Kanalet e të dhënave hyrëse:

   • Sensori i ujit - marrja e mostrave të nivelit të ujit brenda tasit të kafshëve shtëpiake, të dhënat transmetohen nga njësia Node -MCU në serverin Blynk dhe më në fund paraqiten përmes Pultit të Pet.
   • Sensori Sonar - marrja e mostrës së përmbajtjes së enës së ushqimit, të dhënat transmetohen nga njësia Arduino (me shtrirje të mburojës Ethernet) në serverin Blynk dhe më në fund paraqiten përmes Pultit të Pet.
   • Moduli i Kamerave Pi - vazhdimisht mostrat e kornizave të zonës së kafshëve shtëpiake, Pi po pret serverin e vet i cili siguron ushqimin e drejtpërdrejtë në Pultin e kafshëve.

2. Rrjedha e komandës:

   • Butoni i ushqimit (Paneli i Kontrollit) - duke azhurnuar një vlerë virtuale të pinit përmes Blynk, funksioni përkatës aktivizohet në tabelën Arduino, Servo pastaj po lëviz për të lejuar që ushqimi të kalojë nëpër kapak.
   • Jep Ujë (Pult) - azhurnon në mënyrë aktive një vlerë virtuale të pinit përmes Blynk, funksioni përkatës aktivizohet në tabelën Node -MCU, stafeta kalon në ON, pompa e ujit do të fillojë të rrjedhë ujë në tasin e kafshës shtëpiake.
   • Pet Live Feed (Dashboard) - e ngulitur brenda pultit, dhe duke paraqitur të dhëna të drejtpërdrejta përmes serverit të shisheve i cili funksionon në pajisjen Pi.

Hapi 2: Lista e Pjesëve

Për të filluar punën në këtë sistem, do t'ju duhen pjesët e mëposhtme (ose të ngjashme):

1. Fizike:

   • Enë ushqimore: Ne përdorëm një tub industrial 45cm të dyanshëm, të cilin e blemë në një dyqan shtëpie. Importantshtë e rëndësishme të kesh 2 dalje. Një për matjen e përmbajtjes, dhe dalja e dytë për mekanizmin e hapur/mbylljes.
   • Kaseta e kanalit: Për t'i mbajtur gjërat së bashku;)
   • Telat Jumper: Sa më shumë të jetë më mirë, gjithmonë është mirë të kesh ndonjë shtesë nëse diçka nuk shkon.
   • Kabllo Ethernet: Për lidhjen e Arduino (me mburojë ethernet) në internet.
   • Kanaçe për kopshtarinë: Përdoret si enë për ujë dhe pompë uji.
   • Tub i shkurtër uji: Lidhet me pompën dhe derdh ujë në tasin e kafshës shtëpiake.

2. Sensorë:

   • Sensori i nivelit të ujit WINGONEER: Matni nivelet e ujit brenda tasit të kafshës shtëpiake.
   • Sensori Sonar - Matni distancën e nivelit të ushqimit nga kapaku i sipërm brenda enës.
   • Stafetë TONGLING: Na lejon të ndezim/fikim pompën e ujit e cila rrjedh ujë.
   • Moduli i Kamera Pi: Lidhet me një pajisje Pi mjedër dhe transmeton imazhe të zonës së kafshëve shtëpiake.
   • Servo Generic: Bllokon dhe Zhbllokon enën e ushqimit.

3. Pajisjet / tabelat elektronike:

   • Arduino Uno: Kontrollon zbatimin e njësisë së enës së ushqimit.
   • Arduino Ethernet Shield: Siguron lidhje interneti në bordin tonë.
   • NodeMCU (ESP-8266): Kontrollon njësinë e ujit, si për matjen ashtu edhe për derdhjen e ujit. Ky bord ka aftësinë për t'u lidhur përmes WiFi.
   • Raspberry Pi 3 - pret serverin e kamerës dhe siguron ushqim të drejtpërdrejtë në pultin e kafshëve shtëpiake.
   • VicTsing 80 GPH Pompë Uji Zhytëse: Rrjedh ujin nga kanaçe e kopshtarisë në tas, së bashku me tubin e ujit.

Hapi 3: Instalimi dhe vendosja e gjërave së bashku

Instalime elektrike

Para se të fillojmë, rekomandohet të vendosni Arduino / Node-MCU në një dërrasë buke për ta bërë më të lehtë bashkimin e të gjitha telave dhe vendosjen e tij në çdo vend fizik. Përveç kësaj, rekomandohet të përdorni tela të gjatë për të parandaluar gabimet që rrjedhin nga shkëputja e kabllove. Ne ju siguruam një diagram të instalimeve elektrike për Nyjen-MCU (Njësia e Ujit) dhe Arduino (Njësia e Ushqimit).

1. Njësia e ushqimit (Arduino):

   • Sensori Sonar:

     • GND (E zezë) = GND
     • VCC (E kuqe) = 5V
     • Trig (Purple) = 3
     • Jehona (Blu) = 4

   • Servo:

     • GND (E zezë) = GND
     • VCC (E kuqe) = 5V
     • Sinjal (i verdhë) = 9

2. Njësia e Ujit (Nyja):

   • Sensori i nivelit të ujit:

     • S (Blu) = A0
     • + (E kuqe) = 3v3
     • - (E zezë) = GND

   • Stafetë (e lidhur me energji elektrike në pompën e ujit):

     • IN (E verdhë) = D1
     • VCC (E kuqe) = Vin
     • GND (E zezë) = GND

3. Njësia e kamerës (Pi):

   • Sensori i kamerës:

     • Lidhu me portën e vetme të kamerës Pi (kabllo fluksi)
     • Nëse kërkoni të mësoni më shumë rreth Pi me modulin e kamerës - Lidhje

Montimi i pjesëve së bashku

Në këtë pjesë, jeni të mirëpritur të personalizoni dhe modifikoni këtë projekt në mënyrë që ta "bëni atë tuajin". Por ne do t'ju ofrojmë imazhe dhe përshkrim për të rindërtuar versionin tonë të produktit.

1. Njësia e Ushqimit (Arduino): Enë është mjaft e drejtë përpara, ne do të përqëndrohemi në hartimin e dy kapakëve.

   • Kapaku i sipërm: Pritini 2 vrima në kapak që sensori Sonar të përshtatet (shiko figurën e bashkangjitur).
   • Kapaku i poshtëm + Mekanizmi: Filloni me marrjen e njërës prej shtojcave plastike (e pajisur me sensorin servo) dhe ndërtoni një formë "Smeck Hammer" duke përdorur shirit ngjitës / shkopinj druri (ne përdorëm vetëm kasetë). Tjetra, bashkojeni atë servo. Tani, na duhen 2 vrima në vetë kapakun. E para duhet të lejojë që servo të përshtatet në s.t mekanizmin që kemi ndërtuar në të vendosur në "anën e brendshme" të kapakut. Pritini një vrimë tjetër bazuar në anën e "kokës së çekiçit" që keni punuar. Në këtë mënyrë, sa herë që servo hapet, bishti i çekiçit do të fshijë ushqimin drejt daljes dhe do të parandalojë që pjesët e mëdha të mbërthehen së bashku.
2. Njësia e Ujit (Nyja-MCU): Thjesht lidhni tubin e ujit me pompën e ujit, tani vendoseni brenda kutisë së kopshtarisë (sigurohuni që MOS E vendosni pjesën e gabuar me stafetën dhe telat elektrikë brenda ujit).
3. Njësia e kamerës: E tëra çfarë ju duhet të bëni është ta vendosni Pi me modulin e kamerës në një vend të zgjedhur nga ju.

Hapi 4: Konfiguroni Blynk

Të gjitha aftësitë në distancë në këtë projekt bazohen në Blynk. Ky shërbim në thelb na siguron një Web-Server falas dhe API RESTful për komunikimin me pajisjet tona Arduino/Node-MCU përmes internetit duke përdorur protokollin HTTP. Blynk na lejon të përcaktojmë kunjat virtuale, të cilat do të përdoren si një adresë për ekzekutimin e funksioneve specifike që lidhen me derdhjen e ujit, ushqyerjen dhe marrjen e mostrave të sensorëve të ndryshëm (ne e bëmë atë pjesë për ju, gjithçka që duhet të bëni është të merrni shenjën tuaj të aplikimit, e cila do të shpjegohet më tej).

Si të merrni shenjën time të vërtetimit të Blynk

1. Shkarkoni aplikacionin Blynk përmes AppStore / PlayStore për pajisjen tuaj celular.
2. Regjistrohuni për këtë shërbim (është falas për t’u përdorur).
3. Filloni një projekt të ri, sigurohuni që të zgjidhni pajisjen e duhur (në rastin tonë ESP8266).
4. Pas krijimit, do të dërgohet një email me AUTENTICATION TOKEN - Ruajeni shenjën për hapat e ardhshëm.

Shënim: Blynk mund të përdoret plotësisht përmes aplikacionit, por ne vendosëm të zbatojmë pultin tonë të personalizuar.

Së fundi, për të vazhduar në hapin tjetër, duhet të shkarkoni dhe instaloni bibliotekën Blynk - Link (kaloni në pjesën 3)

Hapi 5: Konfiguroni enën e ushqimit, pompën e ujit dhe kamerën e drejtpërdrejtë

Në këtë pikë, ne përfunduam montimin e të gjitha pjesëve së bashku dhe morëm blynkAuthAppToken (shih hapin 3).

Ne ju siguruam të gjithë kodin që ju nevojitet për të drejtuar këtë projekt, gjithçka që duhet të bëni është të ndryshoni disa ndryshore në kod, të cilat do ta bëjnë atë sistemin tuajin "tuajin".

Para së gjithash, filloni me shkarkimin e Arduino IDE (nëse nuk e keni bërë ende) - Lidhja

Kontejner për ushqim Arduino

1. Vendosni IDE në bordin Arduino: Veglat -> Bordi -> Arduino/Genuino Uno

2. Sigurohuni që keni instaluar këto biblioteka: Skica -> Përfshirja e Bibliotekës -> Menaxhimi i Bibliotekave

   Stafetë (Nga Rafael)

3. Hapni skedarin e skicës PetFeeder.ino, konfiguroni parametrat e mëposhtëm (shihni imazhin e bashkangjitur për ndihmë):

   autor = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";

4. Përpiloni dhe Ngarko skicën në pajisjen tuaj Arduino.

Njësia e Ujit Nyje-MCU

1. Vendosni IDE në bordin Node-MCU:

   Shikoni pjesën e parë të këtij udhëzuesi për shpjegim të hollësishëm

2. Sigurohuni që keni instaluar këto biblioteka: Skica -> Përfshirja e Bibliotekës -> Menaxhimi i Bibliotekave

   Menaxher WiFi (Nga tzapu)

3. Hapni skedarin e skicës PetFeeder.ino, konfiguroni parametrat e mëposhtëm (shihni imazhin e bashkangjitur për ndihmë):

   • autor = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";
   • ssid = "YOUR_WIFI_SSID"; // Në thelb është emri i rrjetit tuaj WiFi
   • kalim = "YOUR_WIFI_PASSWORD"; // nëse nuk keni fjalëkalim, përdorni vargun bosh ""
4. Përpiloni dhe Ngarko skicën në pajisjen tuaj Node-MCU.

Moduli Pi Kamera e Gjallë

1. Lidhni modulin e kamerës pi
2. Drejtoni "sudo raspi-config" dhe aktivizoni opsionin "kamera".

3. Provoni kamerën duke përdorur komandën "raspistill" për të kapur një fotografi

   r aspistill -o image.jpg

4. Vendosni serverin e kamerës në internet Flask:

   • Instaloni të gjitha kërkesat duke përdorur pip install -r kërkesat.txt
   • Përdorni python për të drejtuar camera_server.py
   • Shikoni atë në 127.0.0.1:5000/video_feed

5. Vendosni serverin në internet të Flask që të funksionojë në nisje:

   • Shtoni rreshtin e mëposhtëm në vijim /etc/rc.local (para vijës së daljes):

     python /camera_server.py

Hapi 6: Si të përdorni Panelin e Kontrollit

Konfigurimi

Kjo pjesë është mjaft e thjeshtë, gjithçka që duhet të bëni është të futni "shenjën e aplikacionit blynk" në skedarin "index.js" si më poshtë:

const blynkToken = "YOUR_BLYNK_APP_TOKEN" // përdor të njëjtën shenjë nga hapat e mëparshëm.

Përdorimi

1. Hapni pultin duke klikuar dy herë në skedarin "index.html".
2. Paneli do të mostrojë sistemin automatikisht çdo 10 minuta.
3. Masat e Kontejnerit të Ujit dhe Ushqimit mund të merren me dorë.
4. Butonat "Jep Ujë" dhe "Ushqe" përdoren për të furnizuar në mënyrë aktive kafshën tuaj me ushqim dhe ujë.
5. Pjesa e poshtme e pultit, do të paraqesë burimin e drejtpërdrejtë nga moduli i kamerës nëse ndiqni me kujdes udhëzimet e hapit të mëparshëm.

Shënim: Nëse dëshironi të personalizoni numrin e hapjeve të enës së ushqimit kur ushqeni, hapni skedarin "index.js" dhe ndryshoni "vlerën" në rreshtin tjetër nga "3" në çdo numër sipas zgjedhjes tuaj:

marr (baseURL + '/update/V1? vlera = 3');

Hapi 7: Sfidat, Kufijtë dhe Planet e së Ardhmes

Sfidat

Sfidat kryesore për ne në këtë projekt, ishin të lidhura me hartimin e mekanizmit të hapjes/mbylljes së enës së ushqimit dhe krijimin e një kodi të qëndrueshëm të njëkohshëm për kontrollin dhe matjen e njësisë ushqimore. Unë besoj se kemi provuar të paktën 4 versione të ndryshme derisa të jemi të kënaqur. Shqetësimi kryesor ishte ushqimi që bllokonte daljen. Për të parandaluar këtë, ne zgjodhëm një model Sledge-Hammer, në këtë mënyrë sa herë që hapim enën, bishti i "çekiçit" po fshin ushqimin drejt daljes. Për më tepër, përdorimi i një tubi me dy anë e bëri jetën tonë shumë më të thjeshtë gjatë ndërtimit të enës së ushqimit. Një objekt i tillë është i përsosur për vendosjen e mekanizmit të daljes në njërën anë, dhe një sensor distancë në anën tjetër për matjen e përmbajtjes së tij.

Kufijtë

Në këtë fazë të projektit, ka pak kufizime në sistem:

1. Nuk është plotësisht i automatizuar, do të thotë që ushqimi dhe derdhja e ujit bëhet me dorë përmes pultit të monitorimit pa ndonjë planifikues të zgjuar (i cili mund të shtohet në të ardhmen, ose të zbatohet nga ju!).
2. Pulti po funksionon në vend nga laptopi juaj, në mënyrë që të bëhet më i arritshëm ai mund të strehohet në platforma të njohura si "Heroku".
3. Ne përdorëm një modul kamera shumë të thjeshtë, i cili mund të zëvendësohet me një modul shumë më të komplikuar për të mundësuar cilësi më të mirë të imazhit dhe shtimin e mundshëm të kanalit të komunikimit me kafshën tuaj (duke përdorur një altoparlant).

Planet e së ardhmes

Nëse do të kishim kohën dhe buxhetin për të vazhduar zhvillimin e këtij sistemi, kishim disa ide dhe orar të mundshëm në mendje:

1. Shtimi i sistemit të planifikimit automatik për ushqimin e kafshëve shtëpiake - 2 ~ 3 ditë punë.
2. Ndërtimi i një faqe në internet për t'u mundësuar përdoruesve të sistemit tonë të krijojnë pult të personalizuar të cilët janë të pritur në internet dhe të arritshëm nga çdo pajisje e lidhur - 1-2 muaj punë.
3. Puna në një version industrial për këtë sistem, duke bërë të mundur që më shumë pronarë të kafshëve shtëpiake të kontrollojnë dhe komunikojnë më mirë kafshët e tyre në internet, ne kishim shumë interes nga miqtë që panë rezultatin e këtij Udhëzuesi. Pra, nëse keni pasion të kohës për ta çuar projektin në nivelin tjetër - keni mbështetje të plotë!

Shpresojmë që ju ka pëlqyer të lexoni (dhe shpresojmë ta ndërtoni!) Këtë projekt:)