Raspberry Pi Powered IOT Garden: 18 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Een van die hoofdoelwitte van hierdie projek was om die welstand van 'n tuin te handhaaf met behulp van die krag van die Internet of Things (IoT). Met die veelsydigheid van die huidige gereedskap en sagteware, is ons planter geïntegreer met sensors wat die intydse status van die aanlegte monitor. Ons het 'n slimfoon -app gebou waarmee ons toegang tot die data kan kry en indien nodig die nodige stappe doen.

Die ontwerp van ons planter is skaalbaar, goedkoop en maklik om te bou, wat dit die perfekte opsie maak om groen op u terras of agterplaas te voeg. Die slim tuin het bewys dat dit meer effektief is in waterverbruik en vergemaklik onderhoud en monitering.

Volg om te leer hoe u u eie databasis en app kan maak, deur 'n tuin te skep wat deur 'n klik op 'n knoppie gemonitor kan word!

Stap 1: Oorsig van die IOT -stelsel

Die Iot -stelsel funksioneer deur die volgende prosesse. 'N Framboos Pi word gebruik om nuttige inligting van die tuin, soos helderheid, humiditeit en die voginhoud in die grond, van verskillende sensors na 'n wolkdatabasis oor te dra. Sodra die inligting in die wolk is, kan u dit oral kry deur middel van 'n slimfoonprogram wat ons gebou het. Hierdie proses is ook omkeerbaar; die gebruiker kan instruksies, soos die toestand van die waterpomp, terugstuur na die tuin wat die vereiste opdragte sal uitvoer.

Die volgende is 'n paar van die belangrikste kenmerke van ons tuin:

Intydse terugvoer van die tuin se verskillende sensors

Databasis van die tuin se gesondheidstatus

Globale moniterings- en bedryfskapasiteit

Drupbesproeiingstelsel

App -beheerde watersisteem

Outomatiese water skedules

Ons het besluit om Google se Firebase as tussenganger van ons IOT -stelsel te gebruik om ons eie gratis wolkdatabasis te skep. Daarna het ons die MIT se App Inventor gebruik om 'n slimfoonprogram te maak wat versoenbaar is met die Firebase -databasis en die Raspberry Pi. Dit kan ook met die databasis kommunikeer met behulp van 'n gratis Python -biblioteek.

Stap 2: benodigde materiaal:

Die materiaal wat nodig is om die iot -planter te maak, kan maklik in plaaslike of aanlynwinkels gevind word. Die volgende lys is 'n beskrywing van al die benodigde onderdele.

HARDWARE:

1 "dennehoutplank - afmetings; 300 cm x 10 cm (aangesien die hout buite sal wees, sal ons behandelde hout aanbeveel)

1/4 "laaghout - afmetings; 120 cm by 80 cm

Seilblad - afmetings; 180 x 275 cm

PVC -pyp - afmetings; lengte 30 cm, diameter 2 cm

Chirurgiese buis - afmetings; 250 cm

Elmbooggewrig x 2

Houtskroef x 30

ELEKTRONIES:

Rasberry Pi3 Model B

Grove Pi + sensorskerm

12V magneetklep

Humiditeits- en temperatuursensor (dht11)

Vog sensor

Lichtsensor

Relay Module

12V kragtoevoer

Die totale koste van hierdie projek is ongeveer 50 dollar

Stap 3: 3D -gedrukte onderdele

Verskeie komponente wat vir hierdie projek aangepas moes word, is gemaak met behulp van 3D -drukwerk. Die volgende lys bevat die volledige lys van onderdele en hul druk spesifikasies. Al die STL -lêers word in 'n gids hierbo aangeheg, sodat 'n mens die nodige wysigings kan aanbring indien nodig.

Pypverbinding x 1, 30% vulsel

Spuitstukadapter x 3, 30% vulsel

Buisprop x 3, 10% vulsel

Haak x 2, 30% vulsel

Sensorhouer x 1, 20% invul

Klepadapter x 1, 20% vulsel

Bedrading Dekking x 1, 20% invul

Ons het ons Creality Ender 3 gebruik om die dele te druk, wat ongeveer 8 uur geneem het vir die 12 dele.

Stap 4: Die planne

Die een is nie beperk tot die afmetings wat ons gekies het om ons planter te maak nie, maar hierbo is al die besonderhede wat nodig is om die projek te maak, aangeheg. In die volgende stappe kan u verwys na hierdie beelde om die hout te sny.

Stap 5: Bou die kante

Om die plante vas te hou, het ons besluit om 'n planterstruktuur van hout te maak. Die binneste afmetings van ons boks is 70 cm by 50 cm met 'n hoogte van 10 cm. Ons het dennehoutplanke gebruik om die sye te bou.

Met 'n sirkelsaag sny ons die vier stukke in lengte (afmetings hierbo aangeheg). Ons het proefgate op die gemerkte plekke geboor en die gate versink sodat die skroefkoppe regop sit. Sodra dit klaar was, het ons 8 houtskroewe ingedryf terwyl ons seker maak dat die sye vierkantig is wat die raam vasmaak.

Stap 6: Monteer die onderste paneel

Om die onderste paneel te maak, sny ons 'n reghoekige stuk laaghout van 5 mm, wat ons aan die syraam vasgemaak het. Maak seker dat die gate versink is sodat die skroewe in lyn is met die basis. Die benodigde afmetings kan hierbo aangeheg word.

Stap 7: Gate vir die pyp

Ons planter is gemaak vir drie rye plante. Daarom moet die kant vir die drupbesproeiingstelsel die pype vir die waterinvoer hou.

Begin deur die diameters van die verbindings te meet en trek dit ewe ver langs die korter kant van die raam. Aangesien ons nie 'n voorste stuk gehad het nie, het ons 'n gat van 10 mm geboor en dit dan met 'n figuursaag verbreed. Om die ruwe rande glad te maak, kan u 'n Dremel gebruik totdat die verbindings pas.

Stap 8: Koppel die waterpype

Om die verbindings te verbind, sny eenvoudig twee stukke PVC -pyp van 12 cm lank. Pas die stel droog aan om te kyk of alles goed pas.

Druk dan die 3D -gedrukte voeg in die sentrale gat en die twee PVC -elmboogverbindings aan die teenoorgestelde ente in totdat hulle gelyk is. Bevestig die paneel aan die raam en maak die verbindings van binne af met die 3D -gedrukte adapters vas. Alle verbindings is wrywingpas en moet waterdig wees, indien nie, kan u die verbindings verseël met warm gom of teflonband

Stap 9: Magneetklep

Om die vloei van water na die drupbesproeiingstelsel te beheer, het ons 'n magneetklep gebruik. Die klep dien as 'n hek wat oopmaak wanneer 'n elektriese sein gestuur word, wat dit outomaties beheerbaar maak. Om dit in te sluit, het ons die een kant aan die waterbron vasgemaak en die ander aan die waterinvoerpyp van die planter met behulp van 'n tussenganger. Dit is belangrik om die klep in die regte oriëntasie aan te sluit, gewoonlik gemerk as "IN" vir die watertoevoer ('n kraan) en "UIT" vir die wateruitset (die planter).

Stap 10: Bedrading van die elektronika

Hieronder is 'n tabel met die verskillende modules en sensors met hul onderskeie poorte op die grovepi+ skild.

• Temperatuur- en humiditeitsensor ==> poort D4
• Relay Module ==> poort D3
• Vogsensor ==> poort A1
• Lichtsensor ==> poort A0

Gebruik die bedradingsdiagram hierbo as 'n verwysing.

Stap 11: Sensorkompartement

Ons het 'n vakbak gebou wat al die elektronika bevat met die oorblywende laaghout. Ons sny die hout volgens die uitleg van die elektronika en plak die stukke aan mekaar vas. Nadat die gom droog was, het ons die kragtoevoer en Raspberry Pi in die boks aangebring en die drade van die sensors deur 'n gleuf gevoer. Om die gleuwe te bedek, het ons gedrukte omslae ingedruk om gapings te verseël.

Die sensorhouer het gate om penne vas te maak waarop u die sensors kan monteer. Bevestig die helderheids- en humiditeitsensor aan die bokant en die vogsensor op die verstelbare gleuf. Om die komkas maklik verwyderbaar te maak, het ons 3D -gedrukte hake en die sensorhouer vasgeskroef waarmee die boks op die hoofstruktuur kon vasklem. Op hierdie manier kan die elektroniese en iot -stelsel -eenheid maklik in enige planter geïntegreer word.

Stap 12: Skep die databasis

Die eerste stap is om 'n databasis vir die stelsel te skep. Klik op die volgende skakel (Google firebase), wat u na die Firebase -webwerf sal lei (u moet met u Google -rekening aanmeld). Klik op die knoppie "Begin" wat u na die vuurbank -konsole sal neem. Skep dan 'n nuwe projek deur op die "Voeg projek" -knoppie te klik, vul die vereistes in (naam, besonderhede, ens.) En voltooi deur op die "Skep projek" -knoppie te klik.

Ons benodig net die databasisinstrumente van Firebase, dus kies 'databasis' in die menu aan die linkerkant. Klik vervolgens op die knoppie "Skep databasis", kies die opsie "toetsmodus" en klik op "aktiveer". Stel die databasis dan na 'n 'intydse databasis' in plaas van die 'wolkvuurwinkel' deur op die keuselys bo-aan te klik. Kies die oortjie "reëls" en verander die twee "onwaar" na "waar", klik uiteindelik op die blad "data" en kopieer die databasis -URL; dit sal later benodig word.

Die laaste ding wat u moet doen, is om op die rat -ikoon langs die projekoorsig te klik, dan op "projekinstellings", dan die oortjie "diensrekeninge" te klik, uiteindelik op "Database -geheime" te klik en die sekuriteitskode op te teken van u databasis. Nadat u hierdie stap voltooi het, het u u wolkdatabasis suksesvol geskep wat vanaf u smartphone en vanaf die Raspberry Pi verkry kan word. (Gebruik die foto's hierbo as u twyfel, of laat 'n vraag of opmerking in die kommentaarafdeling)

Stap 13: Die opstel van die app

Die volgende deel van die IoT -stelsel is die slimfoontoepassing. Ons het besluit om die MIT App Inventor te gebruik om ons eie pasgemaakte app te maak. Om die app wat ons geskep het, te gebruik, maak eers die volgende skakel oop (MIT App Inventor), wat u na hul webblad sal lei. Klik vervolgens op "skep programme" bo -aan die skerm en meld aan met u Google -rekening.

Laai die.aia -lêer af wat hieronder gekoppel is. Open die oortjie "projekte" en klik op "Import project (.aia) from my computer", kies dan die lêer wat u pas afgelaai het en klik op "ok". Blaai alles af in die komponentvenster totdat u 'FirebaseDB1' sien, klik daarop en verander die 'FirebaseToken', 'FirebaseURL' na die waardes waarvan u in die vorige stap kennis geneem het.

Sodra hierdie stappe voltooi is, is u gereed om die app af te laai en te installeer. U kan die app direk op u telefoon aflaai deur op die blad "Bou" te klik en op "App (verskaf QR -kode vir.apk) te klik" en dan die QR -kode met u slimfoon te skandeer of op "App" te klik (stoor. Apk op my rekenaar) "laai u die apk -lêer af op u rekenaar wat u na u slimfoon moet skuif om dit dan te kan installeer.

Stap 14: Programmering van die Raspberry Pi

Die Raspberry Pi moet met die nuutste weergawe van Raspbian (Raspbian) geflits word. As u van plan is om die GrovePi+ -skerm te gebruik soos ons gedoen het, flits u Raspberry Pi eerder met die nuutste weergawe van "Raspbian for Robots" (Raspbian vir Robots). Nadat u u Raspberry Pi geflits het, moet u 'n ekstra python -biblioteek installeer. Maak die terminale oop en plak die volgende opdragte:

1. sudo pip installeringsversoeke == 1.1.0
2. sudo pip installeer python-firebase

Sodra dit klaar is, laai die onderstaande lêer af en stoor dit in 'n gids op u Raspberry Pi. Maak die lêer oop en blaai af na reël 32. Vervang op hierdie reël die gedeelte wat sê "plak u URL hier" met die URL van u databasis wat u vroeër opgemerk het. Maak seker dat u die URL tussen die 's' plak. Hiermee is u klaar, maak die terminale oop en voer die python -script uit met die opdrag "python".

Stap 15: Gebruik die app

Die koppelvlak van ons app is baie duidelik. Die boonste vier bokse toon real-time waardes van helderheid, temperatuur, humiditeit en die grondvoginhoud in persentasies. Hierdie waardes kan opgedateer word deur op die knoppie "kry waardes" te klik, wat die Raspberry Pi opdrag gee om die wolkdatabasis op te dateer, gevolg deur die "verfris" -knoppie wat die skerm verfris sodra die databasis opgedateer is.

Die onderste gedeelte van die skerm is vir die drupbesproeiingstelsel. Die "aan" knoppie skakel die waterpomp aan terwyl die "af" knoppie dit afskakel. Die "outomatiese" knoppie maak gebruik van die verskillende sensorwaardes om die presiese water wat daagliks benodig word te bereken en maak die plante twee keer per dag om 08:00 en 16:00 nat.

Stap 16: Seilvoering

Aangesien die grond se vog met verloop van tyd die hout kan verrot, sny ons 'n seilblad op maat en voer dit op die binnekant van die planter uit. Maak seker dat u dit oor die kante trek en dit dan uiteindelik met 'n bietjie gom op sy plek hou. Sodra dit klaar was, het ons grond ingevul wat ons van 'n plaaslike plaas gekry het. Versprei die grond eweredig tot bo -op en sluit dan die drie rye van die drupbesproeiingskanaal in.

Op die hoek naby die waterpype pas die elektroniese boks en steek die vogsensor in die grond. Dit maak die bedrading makliker, aangesien die magneetklep naby die elektronika is en maklik verbind kan word.

Stap 17: Drupbesproeiingstelsel

Sny drie stukke van die chirurgiese buis wat oor die lengte van die planter strek (ongeveer 70 cm), wat die belangrikste druppellyn vir die plante sal wees. Beplan dus die nodige spasiëring tussen die plante en boor 'n gat van 1 mm en die tussenposes. Toets of die water maklik drup en vergroot die gate indien nodig. Gebruik die drie proppe om die ente toe te maak en maak seker dat die water slegs uit die drupgate kom.

Sit die buise effens in die grond en is u gereed om u plante nat te maak!

Stap 18: Plantresultate

Die foto's hierbo is die resultate van die iot -tuin wat 'n maand lank werk. Die plante is gesond en ons het daarin geslaag om kruie soos kruisement en koljander te verbou.

Deur middel van eksperimentering het ons opgemerk dat die outomatiese modus ongeveer 12% water per dag bespaar. Namate die plante deur drupbesproeiing natgemaak word, groei hul wortels reguit, wat meer ruimte bied om meer plante in die planter te laat groei. Die enigste nadeel wat ons opgemerk het, was dat die groter plante meer gronddiepte benodig. As gevolg van die modulêre konstruksie, kan u maklik 'n dieper basis aan hul vereistes toevoeg.

Ten slotte maak hierdie stelsel nie net u tuin meer doeltreffend nie, maar verseker dit ook die welstand van u plante, aangesien die terugvoering van data in real-time 'n robuuste metode bied om die regte hoeveelheid water en sonlig te gee. Ons hoop dat die instruksies nuttig was en dat dit u sal help om u eie tuin te kweek.

Lekker maak!

Eerste prys in die IoT -uitdaging