Solviktbaserad växthantering med ESP32: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Att odla växter är kul och att vattna och ta hand om dem är egentligen inget krångel. Mikrokontrollerapplikationer för att övervaka deras hälsa finns överallt på internet och inspirationen till deras design kommer från växtens statiska natur och enkelheten att övervaka något som inte springer runt och svettas. Jag är relativt ny när det gäller växttillväxt och guider på internet tycktes vara skrivna av välmenande men inte ingenjörstyper. En vän som jag frågade "hur mycket vattnar jag dem …" svarade det enda sättet är att lyfta växten och om den känns lätt vattnar du den. Han är väldigt bra på att "växa". Att sticka fingret i jorden hjälper inte mycket. De flesta instruktörer använder en billig jordfuktighetsprob som är benägen för en mängd olika fel-de mest uppenbara är felaktigheter och korrosion.

Genom att granska litteraturen framgår att smuts kan vara upp till 40% vatten och för att mäta detta krävs ganska dyra instrument. De billigare proberna är beroende av vattenledning, som varierar med lösta salter och andra faktorer. Ovan är en graf som jag gjorde av en behållare med smuts som vägdes under 2 veckor följt av ugnsvärme till 300 för att ta bort allt icke fastnat vatten. Fyrtio procent av den totala jorden är vatten och under tio varma dagar med direkt sol förlorade det 75% av detta vatten i en relativt linjär takt. Så vad är rätt fuktnivå? Det beror på en mängd olika faktorer, men när du bygger den här maskinen är en bra aning att noggrant vattna din anläggning till den nivå som du tycker är rätt och sätta den på maskinen som noggrant mäter dess vikt och sedan inom en viss gräns lägger till vatten vid behov. Designen kan modifieras för hängande växtkorgar och trycksatta vattensystem.

Maskinen var tvungen att köra på solenergi, vara autonom med sin egen vattenförsörjning, övervaka sin vattentillförsel genom meddelanden till webben, sova när den inte används för att minimera ström och komma ihåg basvikten och hur många vattningar och andra data mellan sömnen cykler. Den nya ESP32 verkade vara en bra kandidat för hjärnan.

Steg 1: Samla dina tillbehör

Maskinen är gjord av två BigBox -butiker på 12 tum keramiska plattor i en aluminiumkanalram som smälter in en vattentank. Elektroniken sitter fast i en elektrisk låda av plast på baksidan. Vattentanken har en utloppsslang från en sluten pump och sensorenhet limmad på botten av tanken som matar anläggningen. Lastcellens fribärare från en tvärstråle högst upp på enheten.

1. Arrow Home Products 00743 2 Gallon Slimline Dryckesbehållare i Clear

2. uxcell 5st 5.5V 60mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY

3. Gikfun Metal Ball Tilt Shaking Position Switches för Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 10 kg aluminiumlegering elektronisk skala lastcell

5. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 fjäderbräda

6. HX711 Viktvägning Lastcellskonverteringsmodul Sensorer Annonsmodul för Arduino

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. TP4056 litiumcelladdningsmodul med batteriskydd

9. ECEEN USB Pump Mini nedsänkbar vattenpumpning för akvarium hydroponisk drivs via USB DC 3,5-9V

10. 18650 Lipo -batteri med batterihållare

Steg 2: Bygg rutan

Lådramen är gjord av BigBox 1 tum aluminiumvinkel. Du får den allmänna idén från bilderna och det är inte så svårt att montera. Ramarna är baserade på de kvadratfotiga plattorna som bildar enhetens fram- och baksida. Plattorna hålls mot aluminiumramens ytor med kisellim. Dimensionen på mittdelen beror på storleken på din vattentank. Tanköppningen är utformad så att du enkelt kan dra ut den ur enheten och fylla på den uppifrån. Ledningar och rör som fäster tanken måste vara tillräckligt långa och böjda på baksidan.

Solpanelens placering är konstruktionsberoende. Jag tänkte använda flera runda paneler för att ge det ett "tärning" -utseende, men slog mig ner på rutorna eftersom de gav den bästa kombinationen av spänning och ström. Jag tänker inte gå in på detaljerna för att ansluta flera solpaneler men du behöver minst 5,5v för att få laddarkretsen att fungera. Dessa paneler var alla krokade parallellt för att öka strömstyrkan. Hålen i den keramiska plattan borras noggrant med en diamantbit-se till att du använder vatten som kylvätska för att göra detta eller förstör biten. Dessa hål bör bara ta ett par minuter vardera. Använd liberala mängder kisellim för att hålla panelerna och trådarna på insidan av plattorna på plats.

Lastcellen är mycket rimlig och har klassificering i olika vikter. Jag använde 10 kg-sorten men om du går tungt planterar du planera därefter. Precis som mina andra instruktioner: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ måste dessa lastceller frikopplas ut från stödsidan med sina 4 mm och 5 mm tejpade skruvhål. I detta fall håller ett aluminiumkorsstycke mellan de två keramiska kakelstödet ena änden av lastcellen. Den andra stöder en plattform av platt aluminiumstångs kisel limmat på växtdräneringskoppen. Var mycket försiktig med trådarna från dessa killar-de är mycket ömtåliga och nästan omöjliga att reparera om de bryts av nära deras ursprung. Släng med mycket varmt lim eller kisel för att behålla sin integritet.

Steg 3: Bygg pumpen/tom strömställarhållaren

Pumpen drivs av ett relä från Lipo -batteriet och fungerar bra med den begränsade spänningen, men du kan inte överstiga höjden på cirka 2 fot om du inte använder en effektförstärkare för att höja spänningen. Pumpen är faktiskt en mästare, behöver inte priming, är vattentät och har en USB -kontakt i ena änden. Går dock inte bra med att torka. Reservoarens fullständiga/tomma omkopplare är helt enkelt en lutningsomkopplare som jag svepte i kisel till vattentät och sedan fäst vid ett aluminiumstångsstöd för pumpen och en flytande gummikung. Gummiankan ska vara direkt bunden till aluminiumstången för att ta bort dragkraften från lutningsomkopplarna. När det finns vatten i behållaren flyter ankan och lutar omkopplaren-kortsluten till marken och tillåter kommandon att driva reläet och pumpen. Den skickar också denna data till webben och skickar dig en tweet om du behöver vatten. Pumpen är kisellimmad på denna stödstruktur och limmas sedan på botten av vattenbehållaren.

Steg 4: Bygga elektroniken

Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board är en relativt ny mikrokontroller och fungerar mycket bra i denna hjärntunga växthjälpare. Fördelen med denna bräda framför den äldre 8266 är i dess bättre sömnförmåga (förmodligen år istället för en timme eller så …) dess förmåga att komma ihåg vad den lärde sig mellan tupplurar (den gamla 8266 -återställningen från marknoll …) och lägre strömförbrukning medan du tupplurar och fler nålar. Den store Youtuber Andreas Spiess beskriver ändringarna i koden för att få ESP32 att göra ett riktigt jobb med vägning och du bör titta på hans video om du vill veta mer om hur detaljerna fungerar. Sömnsexemplet från Arduino IDE användes och modifierades också för denna programvara.

Fritzing -diagrammet visar noggrant alla ledningsanslutningar. Komponenterna monterades perfekta brädor och kopplades sedan ihop. Lipo -batteriet är din vanliga billiga 18650 på egen släde. Laddarkortet är en TP4056 som Andreas säger är mycket effektiv i den här laddningsrollen. På/Av-knappen med inbyggd LED sänder ström till hela systemet samt den gemensamma reläanslutningen som driver pumpen. Reläbrädet är en snygg Adafruit -låsande reläfjäderbräda som körs på 3 V. HX711 -förstärkaren drivs genom Adafruit och är ansluten till två stift på sitt bräda.

Alla komponenter staplas i en elektrisk utomhuslåda i plast som är öppen på den nedre delen för att tillåta luftflöde men blockera regn. Placera ESP32 ovanpå för att tillåta programmering och seriell övervakning med locket av.

Steg 5: Programvara

"laddar =" lat"

Enheten är enkel att använda. När strömmen slås på blinkar strömbrytaren tills en krukväxt som har vattnats till en nivå du vill behålla placeras på plattformen. Efter viktstabilisering kommer datorn ihåg denna initialvikt och varje timme eller inställt intervall jämför plantornas nya vikt och antingen korrigerar den med extra pumpat vatten eller rapporterar den nya vikten och all annan information till Thingspeak och sedan somnar. Graferna ovan återspeglar produktionen under en tre dagars tidsperiod för en tomatplanta som är cirka 2 fot lång och växer i full sol. Växtens tillväxt med tiden kommer naturligtvis att påverka krukans vikt och bör kompenseras genom att göra om initialiseringen efter en tid som bestäms av massan av växttillväxten. Ytterligare mjukvaruanpassningar skulle möjliggöra automatiserad analys av växternas högsta och lägsta vattentolerans och krav genom att översvämma krukan tills vikten inte längre ändrades och sedan mäta lutningen för vattens viktminskning över tid. Detta beror på jordtyp, väder och växt- och rotstruktur. Ytterligare vattningsalgoritmer baserade på Thingspeak -datautvärderingar kan sedan anpassas. Nackdelarna med vikt istället för ledande sensoranläggningsunderhåll är behovet av ett begränsat vattnat område att väga, men smarta planteringar som den här är billiga, lätt nätverksanslutna och kontrollerade och på ett konstigt OCD -sätt roligt att följa på internet.

Steg 7: Gör om

Ja, väl designad fungerade maskinen bra i en vecka eller så och då skulle det ha en tendens att ESP32 gick in i en konstig slinga och inte starta korrekt och tömma batteriet över natten. Ingen mängd programvaruändring kunde påverka detta så jag gav upp och lade till en Adafruit TPL5111 för att styra energicykeln för ESP men eftersom jag inte längre kunde använda minnet som innan skrev jag för att använda EEPROM och bytte från Thingspeak till Blynk som jag hitta mer kul på din telefon och ett riktigt bra system. Hårdvarubytet handlar bara om att ansluta TPL 5111 till ström och jord, en färdig stift till ESP och Enable ut till EN -stiftet. Se till att du sätter en omkopplare mellan EN-ut och EN på tavlan så att du kan ändra program och ladda upp. Jag ställer in sömncykeln varannan timme. För att rensa ut EEPROM och återställa enheten för en ny anläggning eller för ytterligare vikt satte jag upp en strömbrytare i Blynk för att rensa minnet och starta om viktprocessen. Programmet för den nya programvaran ingår ovan och programmet på Blynk är självklart att sätta upp. Denna maskin fungerar verkligen bra och producerar några dandy -produkter. Jag är faktiskt imponerad av hur roligt det visade sig vara --- solceller fungerar lätt och det tar aldrig slut på ström.