Pametni zatvoreni biljni vrt: 6 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-23 14:37

Fusion 360 projekti »

U ovom Instructable -u ću vam pokazati kako sam napravio svoj pametni zatvoreni biljni vrt! Imao sam nekoliko inspiracija za ovaj projekt, a prvi je bio taj da sam se malo zanimao za domaće modele Aerogarden -a. Osim toga, imao sam nekorišteni Arduino Mega sa TFT ekranom osjetljivim na dodir koji je upravo sjedio u mojoj korpi za elektroniku godinama. Shvatio sam zašto ne bih pokušao napraviti svoj vlastiti Aerogarden poput biljnog vrta koristeći Arduino s malo ovog dodatnog vremena koje imam za vrijeme karantene! Završio sam s projektom malo više jer sam svakom alikvotu tla dodao senzore vlage, ali se to do sada pokazalo korisnim. Sve u svemu, ne mogu biti sretniji kako je sve ispalo!

Upravo sam završio ovaj projekt i 5.7.2020. Posijao sjemenke bosiljka i vlasca. Ovo uputstvo je objavljeno 11.5.2020. Nadam se da će biljke početi klijati ove predstojeće sedmice i bit ću siguran da ću ovu Instructable ažurirati slikama napretka rasta

Evo kratkog pregleda nekih karakteristika mog pametnog zatvorenog biljnog vrta:

- Zaslon osjetljiv na dodir prikazuje vrijeme, dan u sedmici i datum.

- Četiri alikvota dimenzija 2,35 "x 2,35" x 2,33 "za sadnju bilja. Posuda za alikvote je umetnuta u posudu koja prikuplja svu odvodnju vode i izoluje se od elektronike.

- LED postavka koja omogućava korisniku da postavi željeno vrijeme i trajanje "uključivanja". Osim toga, korisnik može onemogućiti uključivanje LED dioda ako to želi.

- Stranica senzora vlage koja pokazuje koji od 4 alikvota biljaka treba zalijevati.

- Podesivo svjetlo za rast koje daje korisniku ~ 6-8 inča visine nakon što biljke počnu rasti.

Ako ste zainteresovani da vidite kako sam napravio ovaj projekat ili želite da ga napravite za sebe, pratite nas!

Supplies

Elektronika:

- Arduino Mega 2560

- 2.8 TFT ekran osetljiv na dodir

- 4x senzori za vlagu tla

- 3x N-kanalni P30N06LE MOSFET

- 1x RTC DS3231 modul

- LED svjetlosna traka

- Napajanje 5V 2A

- CR1220 3V ćelijska baterija

- 3x 220 Ohm otpornici

- Perfboard

- DC Barrel Jack

- Ožičenje

Sadilica biljnih vrtova:

- Bijelo -crni 3D štampač PLA filament (ako odlučite da štampate svoju bazu)

- Crveni hrastov furnir

- Tanki aluminijumski lim (opciono)

- Sjajna metalna boja u spreju i temeljni premaz

- Drvena završna obrada/mrlja

- Poliuretanska završna obrada u jednom sloju

Proizvodi od zemlje/bilja:

- Seme bilja po vašem izboru

- Čudo raste gornji sloj tla

Ostalo:

- Električna traka/Slikarska traka

- Pištolj za vruće ljepilo

- 3D štampač (opcionalno)

- Exacto nož

- brusni papir (~ 220 + zrna)

- lemilica + lemljenje

- Cijanoakrilatni super ljepilo

- Alati (rezači žice, škare, kliješta s iglastim nosem)

Korak 1: Postavljanje elektronike

U suštini postoje 4 glavne komponente elektroničkog dijela projekta, a mozak komponenti je Arduino Mega 2560. 1) TFT ekran osjetljiv na dodir. 2) RTC modul sata. 3) Senzori tla. 4) MOSFET tranzistori i LED traka. Koristio sam Mega za ovaj projekt jer mi je pružio dodatne pinove nakon postavljanja štita ekrana osjetljivog na dodir na Mega. Postoji mnogo vodiča za svaku od 4 glavne komponente koje sam gore naveo za ovaj projekt, a ja ću povezati neke od onih koje sam koristio, kao i pružiti neke dodatne informacije na koje sam naišao usput.

Molimo pogledajte moju Fritzing ploču i shemu za osnovni izgled kola. NAPOMENA: Fritzing nije imao tačan senzor tla koji sam koristio u svom projektu. Oni koje sam koristio također su dolazili sa komparatorskim krugom LM393 i pokušao sam najbolje što sam mogao ponoviti ožičenje na slikama Fritzing. U nastavku pogledajte više informacija o točnom ožičenju ako je i dalje zbunjujuće.

1) Arduino Mega i 2,8 -inčni TFT ekran osjetljiv na dodir

Korisni linkovi:

Vodič za Adafruit: Osnove povezivanja štita, instaliranja odgovarajućih biblioteka i izvođenja primjera kodova.

Vjerujem da sam kupio svoj štit za dodirni zaslon od Adafruit -a i definitivno koristio njihov vodič za pomoć pri početnom postavljanju i pokretanju primjera kodova. Osim odgovarajućeg povezivanja štita, zaista nema mnogo više do kodiranja u sljedećem koraku. Jedan važan korak je izrezivanje Vin pin -a na štitu koji se povezuje sa Arduino Vin pin -om. Odrezivanje ovog pina omogućuje vam pristup pin -u kako biste napajali arduino iz vanjskog izvora napajanja, pa to svakako učinite.

2) RTC modul sata

Korisni linkovi:

Vodič za Adafruit: Drugačija ploča za razbijanje od one koju sam koristio u svom projektu, ali isti čip DS3231.

Povezivanje modula sata u stvarnom vremenu s Megom je također jednostavno. Sve što vam je potrebno su 5V, GND, SDA i SCL veze. Za svoj projekt, spojio sam SDA i SCL sa sata na pinove 20 i 21 na Mega -i. Koristio sam i Adafruitov vodič za inicijalizaciju sata, ali o tome više u sljedećem koraku. Za sada samo dovršite ožičenje kako je prikazano.

3) Senzori tla

Korisni linkovi:

Vodič za instruktore: Korisnik mdabusaayed ima sjajan i jednostavan vodič o tome kako koristiti ove senzore!

Zapravo sam naručio ove senzore nakon početka elektroničkog dijela projekta. Umjesto ovih senzora tijekom početnog testiranja, koristio sam obične prekidače kao digitalne ulaze, zbog čega su oni prisutni u mom ranom krugu matične ploče. Kao što je primijetio korisnik mdabusaayed, ovi senzori tla mogu se koristiti kao digitalni ulazi ILI analogni ulazi. Zato što sam samo htio da mi ti senzori kažu je li tlo suho ili ne, koristio sam samo njihove digitalne izlazne pinove. Svakom je potrebna 5v i GND pin veza, a ja sam koristio pinove 23-26 na Megi za povezivanje svojih digitalnih izlaza

4) Tranzistori i RGB LED traka

Korisni linkovi:

Vodič za Arduino-LED svjetlosne trake: Ove veze su istog Make Project-a koje pokazuju kako koristiti MOSFET-ove i arduino digitalne izlazne pinove za pogon i RGB LED traku

Arduino-LED svjetlosna traka Video:

Uzeo sam jeftinu RGB LED traku od FiveBelowa koja se može napajati iz 5V. Arduino digitalni izlazi ne mogu opskrbiti dovoljno struje za traku na kojoj MOSFET -i dolaze u igru. Povezani vodič objašnjava krug mnogo detaljnije nego što mogu, pa provjerite ako vas zanima zašto sam to učinio. Slijedite ožičenje u mojoj shemi spojeva kako biste spojili traku i MOSFET -ove na arduino. Odricanje od odgovornosti: Sada shvaćam da postoji mnoštvo istraživanja o specifičnim LED biljkama za uzgoj biljaka sa X snagom na Y frekvencijama. Čisto sumnjam da moja jeftina traka od 5 USD zadovoljava većinu tih kriterija, ali zaključio sam da je malo svjetla bolje od nijednog i držim palčeve da ću ovdje u narednih nekoliko sedmica postići rast biljaka: p Kao što je spomenuto u uvodu, Nastavit ću ažurirati ovaj Instructable ako trebam koristiti robusnije LED svjetlo/traku.

Korak 2: Arduino program

Prilikom stvaranja svog programa imao sam na umu nekoliko ciljeva sa onim što sam želio postići. Prvo sam htio da zaslon osjetljiv na dodir prikazuje trenutno vrijeme i datum. Drugo, htio sam nekoliko funkcionalnih slika na ekranu koje je korisnik mogao identificirati i pritisnuti ih da ih odvede na različite ekrane s dodatnim opcijama (kanta za zalijevanje do stranice senzora vlage i postavke na stranicu s postavkama LED -a.) Konačno, želio sam sliku na ekranu da obavijestite korisnika da li su LED svjetla uključena ili ne (označeno žaruljom).

Kôd je donekle dugačak, pa neću ići red po red, već ću radije istaknuti opće karakteristike onoga što kôd radi. Možda nije savršeno, ali postiže ono što želim da postigne. Slobodno preuzmite i prilagodite moj kôd po želji! Bilo je sjajnih Youtube videa koji su mi pomogli pri pisanju koda: How to Mechatronics i education8s.tv imali su nekoliko odličnih vodiča. Želim napomenuti da su slike kante za zalijevanje, žarulje i logotipa za postavljanje odštampane na ekranu iz njihovih bitmap vrijednosti. Image2cpp je odličan alat koji sam koristio za automatsko pretvaranje slika u bitmape.

Ako vas ne zanima moj proces razmišljanja o kodu, zanemarite ono što je dolje i preuzmite moj.ino program kao i.c datoteku. Obavezno stavite oboje u istu fasciklu. Povežite svoj Mega s računarom putem USB priključka i pomoću Arduino IDE -a prenesite program na svoj Mega!

Indoor_Flower_Pot.ino kod ističe

Inicijalno

- Uključite biblioteke Adafruit (GFX, TFTLCD, TouchScreen.h, RTClib.h)

- Definirajte pinove/varijable zaslona osjetljivog na dodir (mnogo toga sam kopirao i zalijepio iz Adafruit -ovog primjera koda na TFT ekranu osjetljivom na dodir

- Definirajte varijable koje se koriste u cijelom programu

Void Setup

- Povežite se sa TFT ekranom osetljivim na dodir

- Konfigurirajte pinove osjetnika tla i LED pinove pomoću funkcije pinMode ()

- Nacrtajte početni ekran (napravio sam posebne funkcije za svoj program kako bih nacrtao svaki ekran. One možete pronaći na dnu mog programa nakon void petlje ())

Void Loop

- Nacrtajte početni ekran ako je to ono što je odabrano

- Provjerite vrijeme i ažurirajte ekran ako se vrijeme promijenilo

- Provjerite vrijeme i provjerite da li pada između LED "Uključeno vrijeme" i LED "Tajmer"

- Ako je tako, uključite LED diode i nacrtajte žarulju na ekranu

- Ako nije, isključite LED diode i uklonite sijalicu sa ekrana

- Nacrtajte stranicu senzora vlage ako je odabrana posuda za vodu

- Pročitajte ulaze senzora tla i popunite odgovarajući krug ako je tlo suho

- Ako je tlo još vlažno, neka krug ne bude ispunjen

- Nacrtajte stranicu sa postavkama LED -a ako je odabrana slika postavki

- Pročitajte i spremite On Time, AM ili PM i Timer.

- Ako je odabrano LED isključeno, neka LED bude isključeno bez obzira na vrijeme uključivanja ili tajmer

Korak 3: Dizajniranje biljnog vrta i 3D štampanje

Prije projektiranja Herb Garden -a znao sam da želim podlogu obložiti furnirom. Zbog toga sam morao stvoriti pomalo četvrtast dizajn s oštrim uglovima, a ne zaobljenijim dizajnom jer se furnir vjerojatno neće tako dobro pridržavati nečeg više eliptičnog. Još jedna karakteristika koju sam želio bila je podesiva osovina za LED diode kako bi se prilagodio rastu biljaka. Osim toga, bila mi je potrebna prostorija za smještaj ekrana osjetljivog na dodir/elektronike, kao i zasebnog bazena za biljke koji bi sadržavao svu vodu i izolirao je od elektronike. Konačno, stvorio sam vlastiti umetak za poslužavnik za bilje koje je imalo 4 zasebna alikvota i savršeno se uklapalo u umivaonik. Zadovoljan sam kako je dizajn ispao! Koristio sam Fusion 360 za ovaj projekt i uključio sam svoje.stl datoteke i.gcode datoteke za sve pa slobodno preuzimajte, dotjerujte i ispišite!

Baza sadilica je bila prevelika da stane u moj štampač, pa sam morala da je odštampam u dva dela. Štampao sam sve u bijelim PLA filamentima, osim umetaka u ladicu koji sam štampao crnom bojom. Koristio sam Cura kao softver za rezanje, a detalji o ispisu su ispod. Javite mi ako želite vidjeti više slika svakog dijela u softveru za rezanje.

Detalji softvera za rezanje:

- Moj štampač: Maker Select Printer V2- Mlaznica: 0,4 mm- Žica: Crno-bijela PLA vlakna 1,75 mm- Temperatura štampe/Temperatura ugrađene ploče: 210C/60C- Brzina štampe: 60 mm/s- Ispuna: 25%- Omogući podršku: Da, svugdje- Adhezija građevinske ploče: obod 3 mm

Korak 4: Završite biljni vrt

Budući da je biljna baza odštampana u dva dijela, prvi korak je bilo njihovo lijepljenje pomoću brzog ljepila sa cijanoakrilatom. Slike ističu neke od najvažnijih koraka i navest ću ih u nastavku na temelju dijela.

Biljna baza:

Nakon što sam spojio dva dijela, uzeo sam brusni papir srednje granulacije i malo hrapavio podlogu. Zatim sam položio furnir i ocrtao sve 4 strane baze, kao i vrh, na furnir. Nisam htio furnirati osovinu pa sam je držao golom. Upotrebio sam egzaktni nož za izrezivanje furnira. Budite oprezni pri ucrtavanju i rezanju furnira kako biste bili sigurni da će zrna drveta nakon lijepljenja biti u pravom smjeru. Napravio sam ovu grešku, ali na sreću to je bilo s leđa i teško je reći. Zatim sam na furnir nanio malu količinu ljepila, dovoljnu da pokrije cijelu površinu, i zalijepio ga na baštu sa biljkama. Radio sam dvije strane odjednom kako bih mogao dodati utege/stezaljke.

Nakon što je cijeli furnir zalijepljen i osušen, uzeo sam brusni papir od 220 zrnaca i ručno zagladio podlogu. Ovdje biste trebali biti oprezni i strpljivi kako ne biste slučajno uhvatili grubi kut furnira i otkinuli ga. Dio strpljenja je važan jer će trebati neko vrijeme da zaoblite rubove i učinite da sve izgleda glatko. Na kraju sam ipak upotrijebio malu količinu drvenog punila za neke veće pukotine koje nisam mogao zaobliti tijekom brušenja.

Nakon što je brušenje završeno, upotrijebio sam nekoliko slojeva Minwax drveta i slijedio njihova uputstva prilikom nanošenja. Nakon što sam ostavio da odstoji ~ 24 sata, na bazi sam nanio poliuretan u jednom sloju kako bih joj dao lijep glatki sjaj!

Bazen za sadnju:

Ovaj korak vjerojatno nije potreban, ali bio sam paranoičan u pogledu vode koja potencijalno curi u elektroniku. Iako sumnjam da će uopće iscuriti mnogo vode iz umetka ladice u umivaonik, ipak sam nastavio s dodavanjem male količine silikona u uglove umivaonika.

LED Light Support

Htio sam obojati vrh oslonca za svjetlo u metalni sjaj kako bih mu dao vrtni rasvjetni osjećaj. To sam učinio tako što sam traku za slikanje zalijepio preko potporne osovine, a zatim nanosio sloj temeljnog premaza na izloženo područje. Nakon što se osuši, nanosim dva sloja boje u spreju sa metalnim sjajem. Čudno, pronašao sam tanak komad lima u svom radnom području nakon što sam ga naslikao i pomislio da bi to izgledalo još realnije i bolje od boje u spreju. Nacrtao sam područje vrha svjetlosnog oslonca, izrezao metal i upotrijebio hvataljku za savijanje metala. Zatim sam ga zalijepila na vrh. Koristio sam čeličnu vunu za čišćenje metala i dao mu lijep sjaj.

Korak 5: Dovršavanje elektronike i ožičenja

Sada kada je bašta sa biljnim biljem završena i oslikana LED rasvjeta, posljednji korak je bilo dovršenje ožičenja i dodavanje svih komponenti! U nastavku ću ponovo navesti svaki važan korak. Otkrio sam da mi je puno žice i vrućeg ljepila najbolji prijatelj.

Perfboard:

Uzeo sam malu ploču za postavljanje i na nju postavio MOSFET -ove, RTC modul i otpornike kako bih dobio približnu veličinu. Zatim sam ga izrezao i počeo lemiti komponente. Zaista možete dizajnirati svoju perfboard ploču kako god želite. Vidjet ćete na mojoj perfboard ploči da sam imao jednu glavnu (+5V) liniju kao i jednu glavnu (GND) liniju. Shvatite da će do kraja vaše perfboard ploče izgledati kao loš dan kose sa žicama posvuda. To je zato što će vam trebati 7 žica koje idu na vaš arduino (SDA, SCL iz RTC modula, Vin, GND i 3 digitalna pina spojena na vaš otpornik/bazni pin na MOSFET -u.) Također će vam trebati dodatni 8 žica dolazi od njega do vaših senzora vlage (4 pozitivne žice idu do svakog 5v pina senzora tla, a 4 žice za uzemljenje idu do svakog pina uzemljenja senzora tla).

LED svjetlosna traka na nosaču svjetla:

Nakon što sam raspleo LED, otkrio sam da 2 dijela trake mogu odgovarati dužini oslonca prije nego što sam ga morao rezati. Nakon što sam nabavio sve trake, upotrijebio sam ih vrućim ljepilom kako bih ih zalijepio, ostavljajući malo prostora između svake trake. Zatim sam upotrijebio fleksibilnu žicu promjera 28 za lemljenje i spojio svaki (+)-(+), B-B, R-R i G-G na odgovarajuće podloge. Nakon što sam završio, testirao sam traku kako bih se uvjerio da su svi jastučići pravilno lemljeni prije prolaska žice kroz potporno vratilo.

Završna skupština:

Završnu montažu započeo sam vrućim lijepljenjem DC utičnice na mjesto. Zatim sam uvukao 4 male fleksibilne žice promjera 28 od baze, kroz srednju osovinu, pa sve do nosača za svjetlo. NAPOMENA: važno je odrezati žicu na dužinu koja će sezati do svjetla čak i kad su srednja osovina i svjetlo potpuno podignuti. Zatim sam svaku žicu lemio na odgovarajuće jastučiće na svjetlu. (+) Žica je spojena direktno u DC utičnicu.

S priključka (+) istosmjerne utičnice spojio sam žicu i lemio drugi kraj na 5V vod na ploči. Ponovio sam taj proces od (-) priključka istosmjerne utičnice do uzemljenja.

Zatim sam upotrijebio mrvicu vrućeg ljepila i zalijepio ploču na mjesto na dno bašte sa biljkama. Priključio sam odgovarajuće žice na arduino na osnovu moje sheme i postavio ekran osjetljiv na dodir kroz prozor na prednjoj strani baze. Ovisno o tome koliko dobro prianjate, možda ćete morati ili ne morate upotrijebiti dodir vrućeg ljepila da biste ga zalijepili na mjesto.

Konačno, vruće sam zalijepio četiri modula senzora tla na njihova mjesta na bočnim zidovima osiguravajući da je svaki senzor prikladno postavljen za odgovarajuće očitavanje na stranici osjetnika vlage na ekranu osjetljivom na dodir. Nakon toga, spojio sam četiri senzora tla, provukao žice kroz male proreze i dodao posudu za biljke s ladicom!

I tek tako ožičenje je završeno!

Korak 6: Tlo, sjeme i kompletno

Zadnji korak je pribavljanje zemlje za sadnju i sjemena po vašem izboru! Napunio sam svaki alikvot umetka u tacnu zemljom za sađenje do otprilike 0,5 inča od vrha. Napravio sam male utiske u središtu svakog tla, svakom dodao po nekoliko sjemenki i prekrio sa ~ 0,25 zemlje.

Zatim sam dodao poslužavnik u posudu za biljke i stavio ga u baštu sa biljkama! Prilikom zalijevanja, našao sam najbolji način da to učinim korištenjem purećeg tijesta i dodavanjem vode sve dok tlo ne postane vlažno. Nakon toga mogu potvrditi da je tlo dovoljno zalijevano nakon čekanja nekoliko minuta i provjere stranice senzora vlage. Ako su krugovi nepopunjeni, to znači da su biljke pravilno zalijevane!

Sada se nadamo da će bilje zaista rasti: P Nadam se da ste uživali u ovom Instructable -u i radujem se vidjeti hoće li neko od vas napraviti svoj. Sretno stvaranje!

Drugoplasirani na Arduino takmičenju 2020