Pixie - Let Your Plant Smart: 4 Steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Pixie var ett projekt som utvecklats i avsikt att göra de växter vi har hemma mer interaktiva, eftersom en av utmaningarna med att ha en planta hemma för de flesta är att veta hur man tar hand om den, hur ofta vi vattnar, när och hur mycket sol räcker osv. Medan sensorer arbetar för att få växtdata, visar en LED -skärm, avsiktligt pixelerad (därav namnet Pixie), grundläggande uttryck som anger anläggningens tillstånd, till exempel glädje medan den vattnas eller sorg om temperaturen är för hög, vilket indikerar att den ska föras till en svalare plats. För att göra upplevelsen ännu mer intressant har andra sensorer som närvaro, beröring och ljusstyrka lagts till, vilket har lett till andra uttryck som får dig att tycka att du nu har ett virtuellt husdjur att ta hand om.

Projektet har flera parametrar där det är möjligt att anpassa gränserna och behoven för varje fall, med tanke på mångfalden av växter samt sensorer från olika märken. Som vi vet finns det växter som behöver mer sol eller vatten medan andra kan leva med färre resurser, till exempel kaktusar, i fall som detta är det ett måste att ha parametrar. I hela denna artikel kommer jag att presentera operationen och en översikt över hur man bygger en Pixie med lite kunskap om elektronik, komponenter som lätt finns på marknaden och ett 3D -tryckt fodral.

Även om det är ett fullt fungerande projekt, finns det möjligheter till anpassning och förbättringar som kommer att presenteras i slutet av artikeln. Jag svarar gärna på alla frågor om projektet här i kommentarerna eller direkt till mitt e -post- eller Twitter -konto.

Tillbehör

Alla komponenter finns enkelt i specialaffärer eller webbplatser.

• 1 MCU ESP32 (ESP8266 kan användas eller till och med en Arduino Nano om du inte vill skicka data över internet)

  Jag har använt denna modell för projektet

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 PIR -element D203S eller liknande (det är samma sensor som används i SR501- eller SR505 -moduler)
• 1 DHT11 Temperaturgivare

• 1 Jordfuktighetsgivare

  Föredrar att använda kapacitiv jordsensor istället för resistiv, den här videon förklarar väl varför

• 1 Led Matrix 8x8 med integrerad MAX7219

  Jag använde den här modellen, men den kan vara likadan

• 1 Motstånd 4,7 kΩ 1/4w
• 1 Motstånd 47 kΩ 1/4w
• 1 Motstånd 10 kΩ 1/4w

Andra

• 3d skrivare
• Lödkolv
• Skärtång
• Ledningar för kretsanslutning
• USB -kabel för strömförsörjning

Steg 1: Krets

Kretsen kan ses på bilden ovan med en brödbräda, men för att placeras i fodralet måste anslutningar lödas direkt för att ta mindre plats. Frågan om det använda utrymmet var en viktig punkt i projektet, jag försökte minska så mycket som möjligt det område som Pixie skulle uppta. Även om fallet har blivit litet är det fortfarande möjligt att minska ytterligare, särskilt genom att utveckla ett exklusivt kretskort för detta ändamål.

Närvarodetektering gjordes med endast ett PIR -element istället för en komplett modul som SR501 eller SR505, eftersom den integrerade timern och det breda manöverområdet som överstiger fem meter inte krävdes. Genom att bara använda PIR -elementet minskade känsligheten och närvarodetektering görs via programvara. Mer information om anslutningen kan ses här.

En annan återkommande fråga i elektroniska projekt är batteriet, det fanns några möjligheter för detta projekt som ett 9v batteri eller ett laddningsbart. Även om det var mer praktiskt, skulle det behövas ett extra utrymme i fodralet och jag slutade lämna USB -utgången från MCU -enheten så att användaren bestämmer hur strömförsörjningen kommer att bli och gör det lättare att ladda upp skissen.

Steg 2: 3D -design och utskrift

Tillsammans med kretsen utvecklades ett fodral för Pixie -komponenterna och skrevs ut på en Ender 3 Pro med PLA. STL -filerna inkluderades här.

Några begrepp fanns när designen av detta fall:

• Eftersom plantkrukan normalt ligger på ett bord har displayen placerats något lutad för att inte tappa visningsområdet
• Utformad för att undvika användning av tryckstöd
• Uppmuntrar utbyte av delar till andra färger för att göra produkten mer personlig, utbytbar och passande design
• Temperatursensorn med öppning för yttre miljö för att möjliggöra en mer korrekt avläsning

• Med tanke på de olika krukstorlekarna kan installationen av Pixie i anläggningen ske på två sätt

  • Genom en stång fäst vid jorden; eller
  • Med hjälp av ett band som lindas runt plantkrukan

Förbättringspunkter

Även om det är funktionellt, finns det några punkter i konstruktionen som måste modifieras, till exempel storleken på väggarna som har definierats för att undvika materialförlust och påskynda utskriften under prototypning med 1 mm.

Beslagen måste förbättras genom att applicera designmönstren i 3D -utskrift, förmodligen kommer det att vara nödvändigt att justera storleken på pinnen och stativbeslaget för att snäppa bitarna korrekt.

Steg 3: Kod

Som programmerare kan jag säga att det var det roligaste med att arbeta, tänka på hur man strukturerar och organiserar koden, tog några timmars planering och resultatet blev ganska tillfredsställande. Det faktum att de flesta sensorer använder en analog ingång genererade en separat behandling av koden för att försöka få en mer exakt avläsning som försöker ignorera falska positiva så mycket som möjligt. Diagrammet ovan skapades med de viktigaste kodblocken och det illustrerar kärnfunktionen, för mer information rekommenderar jag att du tittar på koden på

Det finns flera punkter som kan ändras som gör att du kan anpassa Pixie som du vill. Bland dem kan jag lyfta fram:

• Sensorläsningsfrekvens
• Tidsgräns för uttryck
• Max och min temperatur, belysning och markgränser samt tröskelvärdet för sensorer
• Visa ljusintensitet för varje uttryck
• Tiden mellan ramarna för varje uttryck
• Animationerna är separerade från koden så att du kan ändra dem om du vill

Utlösare

Det var nödvändigt att implementera ett sätt att upptäcka när en åtgärd hände i realtid baserat på de senaste avläsningarna. Detta var nödvändigt i tre kända fall, vattning, närvaro och beröring, dessa händelser bör utlösas så snart en betydande variation av sensorn detekteras och för detta användes en annan implementering. Ett exempel på detta är närvarosensorn, eftersom endast PIR -elementet användes i den analoga ingången, värdena läser ofta av variationer och en logik var nödvändig för att deklarera att det finns närvaro eller inte medan temperaturgivaren i sin tur har en mycket låg variation och bara standardavläsningen av dess värden är tillräckligt för att justera Pixies beteende.

Steg 4: Projektera nästa steg

• Bli en IoT -enhet och börja skicka data till en plattform via MQTT
• En app för anpassning av parametrar och kanske uttryck
• Få beröringen att fungera genom att vidröra växten. Jag hittade ett bra exempel på Touche-liknande projekt om Instructables
• Inkludera ett batteri
• Designa ett kretskort
• Skriv ut hela vasen inte bara Pixie -fodralet
• Inkludera en piezo i projektet för att spela ljud i enlighet med uttrycken
• Utöka Pixies "minne" med historiska data (för länge utan att upptäcka närvaro kan generera ett sorgligt uttryck)
• UV -sensor för att detektera en sol exponering mer exakt