IoT APIS V2 - Mfumo wa Umwagiliaji wa mimea inayojitegemea wa IoT: Hatua 17 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Mradi huu ni mabadiliko ya mafundisho yangu ya awali: APIS - Mfumo wa Umwagiliaji wa mimea

Nimekuwa nikitumia APIS kwa karibu mwaka sasa, na nilitaka kuboresha muundo uliotangulia:

1. Uwezo wa kufuatilia mmea kwa mbali. Hivi ndivyo mradi huu ulivyowezeshwa na IoT.
2. Rahisi kuchukua nafasi ya uchunguzi wa unyevu wa mchanga. Nimepitia miundo mitatu tofauti ya uchunguzi wa unyevu, na bila kujali ni nyenzo gani nilizotumia, ilifutwa mapema au baadaye. Kwa hivyo muundo mpya ulipaswa kudumu kwa muda mrefu iwezekanavyo na ubadilishwe haraka na kwa urahisi.
3. Kiwango cha maji kwenye ndoo. Nilitaka kuweza kusema ni kiasi gani cha maji bado kinapatikana kwenye ndoo na kuacha kumwagilia wakati ndoo iko tupu.
4. Muonekano bora. Sanduku la mradi wa kijivu lilikuwa mwanzo mzuri, lakini nilitaka kuunda kitu kilichoonekana bora zaidi. Utakuwa mwamuzi ikiwa ningeweza kutimiza lengo hilo…
5. Kujitegemea. Nilitaka mfumo mpya uwe huru kwa suala la nguvu na / au upatikanaji wa wavuti.

Mradi unaosababishwa sio chini ya usanidi kisha mtangulizi wake, na una huduma zingine za ziada.

Pia nilitaka kutumia kichapishaji changu kipya cha 3D, kwa hivyo sehemu zingine italazimika kuchapishwa.

Hatua ya 1: Vifaa

Utahitaji vifaa vifuatavyo kujenga IoT APIS v2:

1. NodeMcu Lua ESP8266 ESP-12E Bodi ya Maendeleo ya WIFI - kwenye banggood.com
2. SODIAL (R) 3-Pin Moduli ya Upimaji wa Sensor ya Ultrasonic, Dual Transducer, pini tatu kwenye Bodi - kwenye amazon.com
3. DC 3V-6V 5V Pampu ndogo ya maji inayoweza kuingia kwenye Pampu ya Samaki ya Samaki - kwenye ebay.com
4. Rangi ya LED tatu - kwenye amazon.com
5. Bodi ya Vero - kwenye amazon.com
6. PN2222 transistor - kwenye amazon.com
7. Vipuli vya plastiki, bolts na karanga
8. Vifaa vya kusambaza na vifaa
9. Waya, vipinga, vichwa na vifaa vingine vya elektroniki
10. Tupu ya Tropicana OJ 2.78 QT jar
11. Misumari 2 ya mabati

Hatua ya 2: Ubunifu wa Jumla

Ubunifu wa jumla una vifaa vifuatavyo: 1. Uchunguzi wa unyevu wa mchanga na eneo la kumwagilia mimea (pamoja - kuchapishwa 3d) 2. Mirija na wiring3. Sensor ya kuvuja maji ya tray (3d iliyochapishwa) 4. Moduli ya kudhibiti imewekwa juu ya jar ya OJ (iliyowekwa na iliyofungwa kwenye kesi iliyochapishwa ya 3d) 5. Pampu ya maji iliyozama6. Mchoro wa NodeMCU7. Usanidi wa Io8 Ugavi wa umeme: USB kupitia njia ya umeme -OR- jopo la jua (hali ya uhuru) Wacha tujadili kila sehemu moja kwa moja

Hatua ya 3: Bomba la Maji lililozama

Pampu ya maji iliyozama iko chini ya kushughulikia kwa jar ya OJ (kuzuia kuingiliwa na kipimo cha kiwango cha maji). Pampu imewekwa kwa njia ambayo ina "hover" karibu 2-3 mm juu ya chini ya jar ili kuruhusu mtiririko wa maji bure kwa ulaji.

Kwa sababu pampu inapaswa kuzamishwa kabisa kwa operesheni ya kawaida, kiwango kidogo cha maji kwenye jar kinapaswa kuwa karibu 3 cm (karibu inchi 1).

Hatua ya 4: Moduli ya Udhibiti Imewekwa juu ya Jar ya OJ

Nilichagua jarida kubwa la Tropicana OJ kuwa chombo cha maji. Hizo zinapatikana sana na kiwango.

Moduli ya kudhibiti imewekwa juu ya jar baada ya bomba la asili kuondolewa.

Jukwaa ambalo moduli ya kudhibiti iko ni 3d iliyochapishwa. Faili ya STL hutolewa katika sehemu za faili na michoro za hii inayoweza kufundishwa.

Pampu, neli na wiring hupitishwa kupitia ushughulikiaji wa jar ya Tropicana ili kusafisha nafasi ya kipimo cha kiwango cha maji.

Ngazi ya maji hupimwa na sensor ya umbali wa ultrasonic iliyounganishwa na jukwaa la moduli ya kudhibiti. Ngazi ya maji imedhamiriwa kama tofauti ni kipimo cha umbali wa jar tupu, na jar inajazwa maji kwa kiwango fulani.

Moduli ya kudhibiti na sensorer ya Merika imefunikwa na "kuba" iliyochapishwa 3d. Faili ya STL ya kuba hutolewa katika sehemu ya faili na michoro ya hii inayoweza kufundishwa.

Hatua ya 5: Moduli ya Kudhibiti - Schematics

Skimu za moduli ya kudhibiti (pamoja na orodha ya vifaa), na faili za muundo wa bodi ya mkate hutolewa katika sehemu ya faili na michoro ya hii inayoweza kufundishwa.

KUMBUKA: Kufanya kazi na NodeMCU imeonekana kuwa kazi ngumu kwa njia ya pini zilizopo za GPIO. Karibu GPIO zote hutumikia kazi kadhaa, ambazo zinawafanya wasipatikane kwa matumizi, au haiwezekani kutumia katika hali ya usingizi mzito (kwa sababu ya kazi maalum wanayocheza wakati wa mchakato wa buti). Mwishowe niliweza kupata usawa kati ya utumiaji wa GPIOs na mahitaji yangu, lakini ilichukua mila kadhaa ya kukatisha tamaa.

Kwa mfano idadi ya GPIOs hubaki "moto" wakati wa usingizi mzito. Kuunganisha LED kwa wale walioshindwa kusudi la kupunguza matumizi ya nguvu wakati wa usingizi mzito.

Hatua ya 6: Sensor ya Uvujaji wa Maji ya Tray

Ikiwa sufuria yako ina shimo la kufurika chini, basi kuna hatari ya maji kufurika tray ya chini na kumwagika sakafuni (rafu au chochote mmea wako upo).

Niligundua kuwa kipimo cha unyevu wa mchanga huathiriwa sana na nafasi ya uchunguzi, wiani wa mchanga, umbali kutoka kwa sehemu ya kumwagilia, nk Kwa maneno mengine, kwenda kwa unyevu wa mchanga kunaweza tu kuharibu nyumba yako ikiwa maji yatafurika tray ya chini na kumwagika.

Sensor ya kufurika ni spacer kati ya sufuria na tray ya chini, na waya mbili zimefungwa kwenye baa. Maji yanapojaza tray, waya hizo mbili zinaunganishwa, na hivyo kuashiria microcontroller kwamba maji yapo kwenye tray ya chini.

Hatimaye, maji hupuka, na waya hukatwa.

Tray ya chini ni 3d iliyochapishwa. Faili ya STL inapatikana kutoka kwa faili na michoro ya sehemu hii inayoweza kufundishwa.

Hatua ya 7: Utaftaji wa Unyevu wa Udongo na Ufungashaji wa Maji

Nilitengeneza hexagon 3d iliyofungwa iliyochapwa kuwa uchunguzi wa unyevu wa mchanga pamoja na boma la kumwagilia.

Faili ya uchapishaji ya 3d (STL) inapatikana katika sehemu ya faili na michoro ya hii inayoweza kufundishwa.

Ziwa lina sehemu mbili, ambazo zinapaswa kushikamana pamoja. Uboreshaji wa barbed uliobadilishwa umewekwa kwenye kando ya ua ili kushikamana na neli.

Shimo mbili za 4.5mm hutolewa ili kuweka kucha, ambazo hutumika kama uchunguzi wa unyevu wa mchanga. Uunganisho kwa microcontroller unapatikana kupitia spacers za chuma zilizochaguliwa haswa kutoshea kucha.

Ubunifu wa 3d unafanywa kwa kutumia www.tinkercad.com ambayo ni zana nzuri na rahisi kutumia lakini yenye nguvu ya kubuni ya 3d.

KUMBUKA: Unaweza kutaka kuuliza kwa nini sikutumia mojawapo ya viini vya udongo vilivyotengenezwa kabla? Jibu ni: foil juu ya hizo kufuta ndani ya wiki. Kwa kweli, hata kwa wakati mdogo misumari iko chini ya voltage, bado huharibika na inahitaji kubadilishwa angalau mara moja kwa mwaka. Muundo hapo juu unaruhusu kubadilisha misumari ndani ya sekunde.

Hatua ya 8: Tubing na Wiring

Maji huwasilishwa kwa mpango kupitia Tubing ya Nusu-wazi ya Mpira wa Latex (yenye 1/4 "Kipenyo cha Ndani na 5/16" Kipenyo cha Nje).

Bomba la pampu linahitaji neli kubwa na adapta: Kikemikali chenye Kemikali ya Polypropen iliyokatizwa, Kupunguza Sawa kwa Kitambulisho cha Tube cha 1/4 "x 1/8".

Mwishowe, Funguli iliyosimamishwa kwa Polypropen iliyosababishwa na kemikali, Sawa kwa 1/8 Kitambulisho cha Tube hutumika kama kiunganishi kwenye eneo la kumwagilia.

Hatua ya 9: Mchoro wa NodeMCU

Mchoro wa NodeMCU hutumia huduma kadhaa za IoT APIS v2:

1. Inaunganisha kwenye mtandao uliopo wa WiFi -OR- kama Njia ya Ufikiaji wa WiFi (kulingana na usanidi)
2. Maswali seva za NTP kupata muda wa ndani
3. Inatumia webserver kwa ufuatiliaji wa mimea, na kurekebisha vigezo vya kumwagilia na mitandao
4. Hupima unyevu wa udongo, tray ya chini inayovuja maji, kiwango cha maji kwenye jar, na hutoa dalili ya kuona kupitia 3 rangi ya LED
5. Inatumia njia za mkondoni na kuokoa umeme
6. Inaokoa habari juu ya kila kumwagilia inaendesha ndani ya kumbukumbu ya ndani

Hatua ya 10: Mchoro wa NodeMCU - WiFi

Kwa chaguo-msingi IoT APIS v2 itaunda kituo cha ufikiaji cha WiFi kiitwacho "Plant_XXXXXX", ambapo XXXXXX ni nambari ya serial ya chip ya ESP8266 kwenye bodi ya NodeMCU.

Unaweza kupata seva ya wavuti iliyojengwa kupitia URL: https://plant.io seva ya ndani ya DNS itaunganisha kifaa chako na ukurasa wa hali ya APIS.

Kutoka kwa ukurasa wa hali, unaweza kwenda kwenye ukurasa wa vigezo vya kumwagilia na ukurasa wa vigezo vya mtandao, ambapo unaweza kufanya IoT APIS v2 iunganishwe na mtandao wako wa WiFi na uanze kuripoti hali kwa wingu.

IoT APIS inasaidia njia za shughuli mkondoni na kuokoa nguvu:

1. Katika hali ya mkondoni IoT APIS inaweka unganisho la WiFi kila wakati, ili uweze kuangalia hali yako ya mmea wakati wowote
2. Katika hali ya kuokoa nguvu, IoT APIS huangalia unyevu wa mchanga na kiwango cha maji mara kwa mara, na kukiweka kifaa kati ya hali ya "usingizi mzito" kati, na hivyo kupunguza sana matumizi yake ya nguvu. Walakini, kifaa haipatikani mkondoni kila wakati, na vigezo vinaweza kubadilishwa tu wakati wa nguvu ya kifaa (kwa sasa kila dakika 30, iliyokaa na saa / nusu saa ya saa halisi). Kifaa kitakaa mkondoni kwa dakika 1 kila dakika 30 ili kuruhusu mabadiliko ya usanidi, na kisha itaingia kwenye hali ya usingizi mzito. Ikiwa mtumiaji anaunganisha kwenye kifaa, wakati wa "up" unapanuliwa hadi dakika 3 kwa kila unganisho.

Wakati kifaa kimeunganishwa kwenye mtandao wa WiFi wa ndani, anwani yake ya IP inaripotiwa kwa seva ya wingu ya IoT, na inayoonekana kwenye kifaa cha ufuatiliaji wa rununu.

Hatua ya 11: Mchoro wa NodeMCU - NTP

IoT APIS v2 hutumia itifaki ya NTP kupata wakati wa ndani kutoka kwa seva za wakati wa NIST. Wakati sahihi hutumiwa kuamua ikiwa kifaa kinapaswa kuingia kwenye "usiku" mode, i.e. epuka kuendesha pampu au taa inayowaka.

Wakati wa usiku unaweza kusanidiwa kwa siku za kazi na asubuhi ya wikendi kando.

Hatua ya 12: Mchoro wa NodeMCU - Seva ya Wavuti ya Mitaa

IoT APIS v2 hutumia seva ya wavuti ya ndani kwa kuripoti hali na mabadiliko ya usanidi. Ukurasa wa nyumbani hutoa habari juu ya unyevu wa sasa na kiwango cha maji, uwepo wa maji yaliyofurika kwenye tray ya chini, na takwimu za kukimbia kwa kumwagilia hivi karibuni. kupitia kusanidi kitufe cha mtandao) hutoa uwezo wa kuungana na mtandao wa ndani wa WiFi, na ubadilishe kati ya njia za Mtandaoni na Kuokoa Nguvu. (Mabadiliko kwenye usanidi wa mtandao yatasababisha kifaa kuweka upya) Ukurasa wa usanidi wa kumwagilia (unapatikana kupitia usanidi wa kitufe cha maji) hutoa uwezo wa kubadilisha vigezo vya kumwagilia (unyevu wa mchanga kuanza / kuacha kumwagilia, muda wa kukimbia kumwagilia na kutulia kwa kueneza kati ya mbio, idadi ya mbio, nk) Faili za HTML za Webserver ziko kwenye folda ya data ya mchoro wa IoT APIS Arduino IDE. Wanapaswa kupakiwa kwenye kumbukumbu ya NodeMCU kama mfumo wa faili wa SPIFF ukitumia zana ya "ESP8266 Sketch Data Upload" iliyoko hapa.

Hatua ya 13: Mchoro wa NodeMCU - Ingia ya Maji ya Mitaa na Ufikiaji wa Mfumo wa Faili ya ndani

Ikiwa muunganisho wa mtandao haupatikani mfumo wa IoT APIS v2 unashughulikia shughuli zote za kumwagilia ndani.

Ili kufikia logi, unganisha kwenye kifaa na uende kwenye ukurasa wa '/ hariri', kisha pakua faili ya kumwagilia. Faili hii ina historia ya mbio zote za kumwagilia tangu kuanza kwa magogo.

Mfano wa faili kama hiyo ya logi (katika muundo uliotengwa kwa kichupo) imeambatishwa na hatua hii.

KUMBUKA: Ukurasa wa kupakua haupatikani wakati IoT APIS v2 inaendesha ni Njia ya Ufikiaji (kwa sababu ya kutegemea maktaba ya Hati ya Mkondoni ya Java).

Hatua ya 14: Mchoro wa NodeMCU - Unyevu wa Udongo, Uvujaji wa Maji ya Tray ya Chini, Kiwango cha Maji, Rangi ya 3 ya Rangi

Upimaji wa unyevu wa mchanga unategemea kanuni sawa na APIS ya asili. Tafadhali rejelea hiyo inayoweza kufundishwa kwa maelezo.

Uvujaji wa tray ya maji hugunduliwa kwa kutumia voltage kwa waya zilizopo chini ya sufuria kwa kutumia vipingaji vya ndani vya PULLUP. Ikiwa hali ya PIN iko chini, basi kuna maji kwenye tray. PIN hali ya HIGH inaonyesha kwamba mzunguko "umevunjika", kwa hivyo hakuna maji kwenye sinia ya chini.

Ngazi ya maji imedhamiriwa na kupima umbali kutoka juu ya jar hadi kwenye uso wa maji na kulinganisha na umbali hadi chini ya jar tupu. Tafadhali kumbuka matumizi ya sensorer ya pini 3! Hizo ni ghali zaidi kuliko sensorer nne za pini za HC-SR04. Kwa bahati mbaya niliishiwa GPIO kwenye NodeMCU na ilibidi nikate kila waya niliyoweza kufanya muundo ufanye kazi kwa NodeMCU moja tu bila mizunguko ya ziada.

Rangi ya LED 3 hutumiwa kuibua hali ya APIS:

1. Kuangaza kwa kiasi KIJANI - kuunganisha kwenye mtandao wa WiFi
2. Kuangaza haraka KIJANI - kuuliza seva ya NTP
3. Kifupi KIJANI - imeunganishwa na WiFi na imepata wakati wa sasa kutoka kwa NTP kwa mafanikio
4. Kwa ufupi solid WHITE - uanzishaji wa mtandao umekamilika
5. Kupepesa haraka NYEUPE - kuanzisha Njia ya Ufikiaji
6. Kuangaza haraka BLUE - kumwagilia
7. Kuangaza kwa wastani BLUE - kueneza
8. Kwa muda mfupi AMBER imara ikifuatiwa na RED kwa muda mfupi - haiwezi kupata muda kutoka NTP
9. Kwa ufupi imara NYEUPE wakati wa ufikiaji wa seva ya ndani ya wavuti

LED haifanyi kazi katika hali ya "usiku". Njia ya NIght inaweza tu kuamuliwa kwa uaminifu ikiwa kifaa kiliweza kupata wakati wa ndani kutoka kwa seva za NTP angalau mara moja (Saa Saa ya ndani itatumika hadi unganisho lingine la NTP lianzishwe)

Mfano wa kazi ya LED inapatikana kwenye YouTube hapa.

Hatua ya 15: Nguvu ya jua, Benki ya Nguvu na Operesheni ya Kujitegemea

Moja ya maoni nyuma ya IoT APIS v2 ilikuwa uwezo wa kufanya kazi kwa uhuru.

Ubunifu wa sasa hutumia jopo la umeme wa jua na benki ya muda ya umeme ya 3600 mAh kufanikisha hilo.

1. Jopo la jua linapatikana kwenye amazon.com
2. Benki ya umeme inapatikana pia kwenye amazon.com

Jopo la jua limejenga katika betri ya 2600 mAh pia, lakini haikuweza kudumisha operesheni ya 24h ya APIS hata katika hali ya kuokoa nguvu (nashuku kuwa betri haifanyi kazi vizuri na malipo ya wakati huo huo na kutokwa). Mchanganyiko wa betri mbili zinaonekana kutoa nguvu za kutosha na huruhusu kuchaji tena betri zote mbili wakati wa mchana. Jopo la jua hutoza benki ya nguvu, wakati benki ya nguvu inawezesha kifaa cha APIS.

Tafadhali kumbuka:

Vipengele hivyo ni vya hiari. Unaweza tu kuwezesha kifaa na adapta yoyote ya USB ambayo inatoa 1A sasa.

Hatua ya 16: Ujumuishaji wa IOT - Blynk

Moja ya malengo ya muundo mpya ilikuwa uwezo wa kufuatilia unyevu wa mchanga, kiwango cha maji na vigezo vingine kwa mbali.

Nilichagua Blynk (www.blynk.io) kama jukwaa la IoT kwa sababu ya urahisi wa matumizi na muundo unaovutia wa kuona.

Kwa kuwa mchoro wangu unategemea maktaba ya vyama vingi vya ushirika vya TaskScheduler, sikutaka kutumia maktaba za vifaa vya Blynk (hazijawezeshwa kwa TaskScheduler). Badala yake, nilitumia Blynk HTTP RESTful API (inapatikana hapa).

Kusanidi programu ni rahisi kama inavyoweza kuwa. Tafadhali fuata viwambo vya skrini vilivyoambatanishwa.

Hatua ya 17: Mchoro na Faili

Mchoro wa IoT APIS v2 uko kwenye github hapa: Sketch

Maktaba machache yaliyotumiwa na mchoro iko hapa:

1. TaskScheduler - maktaba ya ushirika ya kazi nyingi kwa Arduino na esp8266
2. AvgFilter - utekelezaji kamili wa kichujio cha Wastani wa utaftaji wa data ya sensorer
3. RTCLib - utekelezaji wa vifaa na programu Saa Saa ya Saa (iliyobadilishwa na mimi)
4. Muda - Marekebisho ya maktaba ya Wakati
5. Saa za eneo - maktaba inayounga mkono mahesabu ya ukanda wa saa

KUMBUKA:

Hati za data, nyaraka za pini, na faili za 3D ziko kwenye folda ndogo ya "faili" za mchoro kuu.

Faili za HTML za seva ya wavuti iliyojengwa inapaswa kupakiwa kwenye kumbukumbu ya NODE MCU kwa kutumia arduino-esp8266fs-plugin (ambayo huunda faili ya mfumo kutoka kwa folda ndogo ya "data" ya folda kuu ya mchoro na kuipakia kwenye kumbukumbu ya flash)

Mkimbiaji Juu katika Mashindano ya Bustani ya Bustani 2016