Raspberry Pi Inayotumiwa Bustani ya IOT: Hatua 18 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Moja ya malengo ya msingi ya mradi huu ilikuwa kuweza kudumisha ustawi wa bustani kwa kutumia nguvu ya Mtandaoni wa Vitu (IoT). Pamoja na ubadilishaji wa zana na programu ya sasa, mpandaji wetu ameunganishwa na sensorer zinazofuatilia hali ya wakati halisi wa mimea. Tuliunda programu ya smartphone ambayo hebu tupate data na tuchukue hatua zinazohitajika ikiwa ni lazima.

Ubunifu wa mpandaji wetu ni wa bei rahisi, wa bei ya chini na rahisi kujenga, na kuifanya iwe chaguo bora kuongeza kijani kibichi kwenye mtaro wa mtu au nyuma ya nyumba. Bustani nadhifu imeonekana kuwa na ufanisi zaidi katika matumizi ya maji na inawezesha utunzaji na ufuatiliaji.

Fuata ili ujifunze jinsi ya kutengeneza hifadhidata yako mwenyewe na programu, kwa kuunda bustani ambayo inaweza kufuatiliwa kwa kubofya kitufe!

Hatua ya 1: Muhtasari wa Mfumo wa IOT

Mfumo wa Iot hufanya kazi kupitia michakato ifuatayo. Raspberry Pi hutumiwa kupeleka habari muhimu za bustani, kama mwangaza, unyevu na unyevu kwenye mchanga kutoka kwa sensorer anuwai kwenye hifadhidata ya wingu. Mara tu habari iko kwenye wingu, inaweza kupatikana kutoka mahali popote ukitumia programu ya smartphone ambayo tulijenga. Mchakato huu unaweza kubadilishwa pia, mtumiaji anaweza kutuma maagizo, kama hali ya pampu ya maji, kurudi kwenye bustani ambayo itafanya amri zinazohitajika.

Zifuatazo ni baadhi ya huduma muhimu za bustani yetu:

Maoni ya wakati halisi wa sensorer anuwai za bustani

Hifadhidata ya hali ya afya ya bustani

Ufuatiliaji wa ulimwengu na uwezo wa kufanya kazi

Mfumo wa umwagiliaji wa matone

Mfumo wa maji unaodhibitiwa na App

Ratiba za kumwagilia moja kwa moja

Tuliamua kutumia Firebase ya Google kama mpatanishi wa mfumo wetu wa IOT, kuunda hifadhidata yetu ya wingu ya bure. Kisha tukatumia MIT's App Inventor kuunda programu tumizi ya smartphone ambayo inaambatana na hifadhidata ya Firebase na Raspberry Pi. Inaweza pia kuwasiliana na hifadhidata kwa msaada wa maktaba ya bure ya Python.

Hatua ya 2: Vifaa vinahitajika:

Vifaa vinavyohitajika kutengeneza mpandaji wa iot vinaweza kupatikana kwa urahisi katika duka za kawaida au za mkondoni. Orodha ifuatayo ni maelezo ya sehemu zote zinazohitajika.

Vifaa Vikuu:

1 "Wood Pine Wood - vipimo; 300cm x 10cm (kama kuni itakuwa nje, tunapendekeza kuni zilizotibiwa)

1/4 "Plywood - vipimo; 120cm na 80cm

Karatasi ya Tarpaulin - vipimo; 180cm x 275cm

Bomba la PVC - vipimo; urefu 30cm, Dia 2cm

Tube ya upasuaji - vipimo; 250cm

Pamoja Elbow x 2

Parafujo ya Mbao x 30

Elektroniki:

Mfano wa Rasberry Pi3 B

Ngao ya Shura ya Grove Pi +

Valve ya Solenoid ya 12V

Sensorer ya Unyevu na Joto (dht11)

Sensorer ya unyevu

Sensorer ya Mwangaza

Kupitisha Moduli

Ugavi wa Umeme wa 12V

Gharama ya jumla ya mradi huu ni takriban dola 50 za Kimarekani

Hatua ya 3: Sehemu zilizochapishwa 3d

Vipengele anuwai ambavyo vinahitaji kubadilishwa kwa mradi huu vilifanywa kwa msaada wa uchapishaji wa 3d. Orodha ifuatayo ina orodha kamili ya sehemu na maelezo yao ya uchapishaji. Faili zote za STL hutolewa kwenye folda iliyoambatanishwa hapo juu, ikiruhusu mtu kufanya marekebisho yao inahitajika ikiwa ni lazima.

Bomba la Pamoja x 1, 30% ya ujazo

Adapter ya pua x 3, 30% ya ujazaji

Tube kuziba x 3, 10% ujazo

Hook x 2, 30% ujazo

Sensor Mount x 1, 20% ujazo

Adapter ya Valve x 1, 20% ya ujazo

Jalada la wiring x 1, 20% ya ujazaji

Tulitumia Ender yetu ya Uumbaji 3 kuchapisha sehemu hizo, ambazo zilichukua karibu masaa 8 kwa sehemu 12.

Hatua ya 4: Mipango

Moja haizuiliwi kwa vipimo ambavyo tulichagua kutengeneza mpandaji wetu, lakini iliyoambatanishwa hapo juu ni maelezo yote yanayotakiwa kufanya mradi huo. Katika hatua zifuatazo mtu anaweza kutaja fanya picha hizi kukata kuni.

Hatua ya 5: Kujenga pande

Ili kushikilia mimea tuliamua kutengeneza muundo wa upandaji kwa kuni. Vipimo vya ndani vya sanduku letu ni 70cm na 50cm na urefu wa 10cm. Tulitumia mbao za mbao za pine kujenga pande.

Kutumia msumeno wa mviringo tulikata vipande vinne kwa urefu (vipimo vilivyoambatanishwa hapo juu). Tulichimba mashimo ya rubani kwenye sehemu zilizowekwa alama na tukazima mashimo ili vichwa vya screw vikae vizuri. Mara tu tumekamilisha, tuliendesha visu 8 vya kuni huku tukihakikisha pande zote zilikuwa mraba ambazo zililinda fremu.

Hatua ya 6: Inafaa Jopo la Chini

Ili kutengeneza jopo la chini tunakata kipande cha mstatili cha plywood ya 5mm, ambayo baadaye tukaingiza sura ya upande. Hakikisha mashimo hayazingatiwi ili screws ziwe na msingi. Vipimo vinavyohitajika vinaweza kupatikana hapo juu.

Hatua ya 7: Mashimo ya Bomba

Mpandaji wetu ametengenezwa ili kubeba safu tatu za mimea. Kwa hivyo kwa mfumo wa umwagiliaji wa matone upande mmoja unahitaji kushikilia mabomba kwa uingizaji wa maji.

Anza kwa kupima vipenyo vya viunganishi na uvichora kwa usawa kwa upande mfupi wa fremu. Kwa kuwa hatukuwa na forstner kidogo, tulichimba shimo la 10mm na kisha tukapanua na jigsaw. Ili kulainisha kingo mbaya mtu anaweza kutumia Dremel hadi viunganishi vitoshe.

Hatua ya 8: Kuunganisha Mabomba ya Maji

Kuunganisha viungo tu kata vipande viwili vya bomba la PVC urefu wa 12 cm. Futa kavu iliyowekwa ili kuangalia ikiwa kila kitu kinafaa snuggly.

Kisha sukuma kwenye kiunga kilichochapishwa cha 3d kwenye shimo la kati na viunganisho viwili vya kiwiko vya PVC kwenye ncha zinazopingana mpaka vimeze. Ambatisha jopo kwenye fremu na ubatie viunganishi kutoka ndani na adapta zilizochapishwa 3d. Viunganisho vyote vinafaa msuguano na vinapaswa kuwa na maji, ikiwa sio hivyo, mtu anaweza kuziba viungo na gundi moto au mkanda wa Teflon

Hatua ya 9: Valve ya Solenoid

Kudhibiti mtiririko wa maji kwenye mfumo wa umwagiliaji wa matone tulitumia valve ya solenoid. Valve hufanya kama lango linalofungua wakati ishara ya umeme inatumwa na kuifanya idhibitike kiatomati. Ili kuiingiza, tuliunganisha ncha moja kwenye chanzo cha maji na nyingine kwenye bomba la kuingiza maji la mpandaji kwa kutumia adapta ya mpatanishi. Ni muhimu kuunganisha valve kwenye mwelekeo sahihi ambao kwa ujumla umetambulishwa kama "IN" kwa pembejeo la maji (bomba) na "OUT" kwa pato la maji (mpandaji).

Hatua ya 10: Wiring umeme

Chini ni meza na moduli na sensorer anuwai zilizo na bandari zao kwenye ngao ya grovepi +.

• Sensorer ya Joto na Unyevu ==> bandari D4
• Moduli ya Kupeleka ==> bandari D3
• Sensor ya unyevu ==> bandari A1
• Sensorer ya Mwanga ==> bandari A0

Tumia mchoro wa wiring uliowekwa hapo juu kama kumbukumbu.

Hatua ya 11: Sehemu ya Sensorer

Tuliunda sanduku la chumba ambalo lilikuwa na vifaa vyote vya elektroniki na plywood iliyobaki. Tulikata kuni kulingana na mpangilio wa umeme na tukaunganisha vipande pamoja. Mara gundi ilipokauka tuliweka usambazaji wa umeme na Raspberry Pi ndani ya sanduku la compartment, tukilisha waya wa sensorer kupitia slot. Kufunika inafaa sisi kusukuma katika inashughulikia kuchapishwa kuziba mapungufu yoyote.

Mlima wa Sensor una mashimo ya kushikamana na vigingi ambavyo unaweza kuweka sensorer. Ambatisha mwangaza na sensorer ya unyevu juu na sensa ya unyevu kwenye mpangilio unaoweza kubadilishwa. Ili kufanya sanduku la chumba liondolewe kwa urahisi tulikunja ndoano zilizochapishwa za 3D na mlima wa sensorer ambao uliruhusu sanduku kubandika kwenye muundo kuu. Kwa njia hii, kitengo cha mfumo wa elektroniki na iot kinaweza kuunganishwa kwa urahisi kwa mpandaji wowote.

Hatua ya 12: Kuunda Hifadhidata

Hatua ya kwanza ni kuunda hifadhidata ya mfumo. Bonyeza kwenye kiunga kifuatacho (Google firebase), ambacho kitakuongoza kwenye wavuti ya Firebase (itabidi uingie na akaunti yako ya Google). Bonyeza kitufe cha "Anza" ambacho kitakupeleka kwenye kiwambo cha firebase. Kisha unda mradi mpya kwa kubofya kitufe cha "Ongeza Mradi", jaza mahitaji (jina, maelezo, nk) na ukamilishe kwa kubofya kitufe cha "Unda Mradi".

Tunahitaji tu zana za hifadhidata ya Firebase, kwa hivyo chagua "hifadhidata" kutoka kwenye menyu upande wa kushoto. Bonyeza ijayo kwenye kitufe cha "Unda Hifadhidata", chagua chaguo la "hali ya mtihani" na bonyeza "wezesha". Ifuatayo weka hifadhidata hiyo kwa "hifadhidata ya wakati halisi" badala ya "duka la moto la wingu" kwa kubofya kwenye menyu ya kushuka hapo juu. Chagua kichupo cha "sheria" na ubadilishe "uwongo" mbili kuwa "kweli", mwishowe bonyeza kichupo cha "data" na unakili URL ya hifadhidata, hii itahitajika baadaye.

Jambo la mwisho ambalo utahitaji kufanya ni kubonyeza ikoni ya gia karibu na muhtasari wa mradi, kisha kwenye "mipangilio ya mradi", kisha chagua kichupo cha "akaunti za huduma", mwishowe bonyeza "Siri za Hifadhidata" na uangalie nambari ya usalama ya hifadhidata yako. Ukiwa na hatua hii kamili, umefanikiwa kuunda hifadhidata yako ya wingu ambayo inaweza kupatikana kutoka kwa smartphone yako na kutoka kwa Raspberry Pi. (Tumia picha zilizoambatanishwa hapo juu ikiwa kuna mashaka fulani, au toa tu swali au maoni kwenye sehemu ya maoni)

Hatua ya 13: Kuanzisha Programu

Sehemu inayofuata ya mfumo wa IoT ni matumizi ya smartphone. Tuliamua kutumia MIT App Inventor kutengeneza programu yetu ya kibinafsi. Kutumia programu ambayo tumeunda kwanza fungua kiunga kifuatacho (MIT App Inventor), ambacho kitakuongoza kwenye ukurasa wao wa wavuti. Bonyeza ijayo kwenye "tengeneza programu" kuelekea juu ya skrini na uingie na akaunti yako ya Google.

Pakua faili ya.aia ambayo imeunganishwa hapa chini. Fungua kichupo cha "miradi" na bonyeza "Ingiza mradi (.aia) kutoka kwa kompyuta yangu" kisha chagua faili ambayo umepakua na bonyeza "sawa". Katika kidirisha cha vifaa, tembeza chini hadi utakapoona "FirebaseDB1", bonyeza juu yake na urekebishe "FirebaseToken", "FirebaseURL" kwa maadili ambayo ulikuwa umeweka kumbukumbu katika hatua ya awali.

Mara baada ya hatua hizi kukamilika uko tayari kupakua na kusakinisha programu. Unaweza kupakua programu moja kwa moja kwenye simu yako kwa kubofya kichupo cha "Jenga" na kubofya kwenye "App (toa nambari ya QR ya.apk)" kisha utafute nambari ya QR na smartphone yako au kubofya "App (save.apk to my computer. "utapakua faili ya apk kwenye kompyuta yako ambayo unahitaji kuhamia kwenye smartphone yako kisha uweke.

Hatua ya 14: Kupanga Raspberry Pi

Pi ya Raspberry inahitaji kuangazwa na toleo la hivi karibuni la Raspbian (Raspbian). Ikiwa una mpango wa kutumia ngao ya GrovePi + kama sisi, fanya Raspberry Pi yako na toleo la hivi karibuni la "Raspbian for Robots" badala yake (Raspbian for Robots). Mara tu ukiangaza Raspberry yako Pi utahitaji kusanikisha maktaba ya ziada ya chatu. Fungua kituo na ubandike amri zifuatazo:

1. maombi ya kusakinisha bomba pip == 1.1.0
2. Sudo pip kufunga python-firebase

Mara baada ya kumaliza, pakua faili iliyoambatishwa hapo chini na uihifadhi kwenye saraka kwenye Raspberry Pi yako. Fungua faili na utembeze chini hadi laini ya 32. Kwenye mstari huu badilisha sehemu inayosema "weka URL yako hapa" na URL ya hifadhidata yako ambayo ulibaini hapo awali, hakikisha kubandika URL katikati ya ya. Kwa hili, umemaliza, fungua wastaafu na uendesha hati ya chatu ukitumia amri ya "chatu".

Hatua ya 15: Kutumia App

Kiolesura cha programu yetu kinajielezea kabisa. Sanduku nne za juu zinaonyesha maadili ya wakati halisi wa mwangaza, joto, unyevu na unyevu wa mchanga kwa asilimia. Maadili haya yanaweza kusasishwa kwa kubofya kitufe cha "pata maadili" ambayo inaamuru Raspberry Pi kusasisha hifadhidata ya wingu ikifuatiwa na kitufe cha "furahisha" ambacho kinaburudisha skrini mara tu hifadhidata imesasishwa.

Sehemu ya chini ya skrini ni ya mfumo wa umwagiliaji wa matone. Kitufe cha "on" kinawasha pampu ya maji wakati kitufe cha "kuzima" kinaizima. Kitufe cha "auto" hutumia anuwai ya sensorer kukokotoa maji halisi yanayohitajika kila siku na kumwagilia mimea mara mbili kwa siku saa 8 asubuhi na 4 PM.

Hatua ya 16: Kitambaa cha Tarpaulin

Kwa kuwa unyevu wa mchanga unaweza kuoza kuni kwa muda, tunakata karatasi ya turubai kwa ukubwa na kuipaka kwenye uso wa ndani wa mpandaji. Hakikisha kuivuta juu ya pande na mwishowe kuishikilia na gundi. Mara tu tukimaliza tulijaza mchanga ambao tulipata kutoka shamba la hapa. Panua udongo sawasawa mpaka juu kisha pachika safu tatu za neli ya umwagiliaji wa matone.

Kwenye kona karibu na mabomba ya maji inafaa sanduku la elektroniki na kupachika sensorer ya unyevu kwenye mchanga. Hizi hufanya kazi ya wiring iwe rahisi kwani valve ya solenoid iko karibu na umeme na inaweza kushikamana kwa urahisi.

Hatua ya 17: Mfumo wa Umwagiliaji wa Matone

Kata vipande vitatu vya mrija wa upasuaji ukinyoosha urefu wa mpandaji (karibu 70cm) hii itakuwa kama njia kuu ya matone kwa mimea. Kwa hivyo panga nafasi inayohitajika kati ya mimea na kuchimba shimo la 1mm na vipindi. Jaribu ikiwa maji hutiririka kwa urahisi na kupanua mashimo ikiwa inahitajika. Tumia kuziba tatu kufunga ncha kuhakikisha kuwa maji yamezuiliwa kutoka tu kwenye mashimo ya matone.

Pachika kidogo zilizopo kwenye mchanga na wako tayari kumwagilia mimea yako!

Hatua ya 18: Matokeo ya Upandaji

Picha hapo juu ni matokeo ya bustani ya iot inayofanya kazi kwa mwezi. Mimea ina afya na tumeweza kukuza mimea kama vile mint na coriander.

Kupitia majaribio, tumeona kuwa hali-kiotomatiki huokoa karibu 12% ya maji kwa siku. Wakati mimea inamwagiliwa kwa njia ya umwagiliaji wa matone, mizizi yake hukua moja kwa moja ikitoa nafasi zaidi ya kupanda mimea zaidi katika mpandaji. Kikwazo pekee ambacho tuliona ni kwamba mimea kubwa inahitaji kina zaidi cha mchanga. Hiyo ilisema kwa sababu ya ujenzi wa kawaida mtu anaweza kuongeza msingi wa kina kwa mahitaji yao.

Kuhitimisha, mfumo huu sio tu unafanya bustani yako iwe na ufanisi zaidi lakini pia inahakikisha ustawi wa mimea yako kwani maoni ya data ya wakati halisi hutoa njia thabiti ya kutoa kiwango sahihi cha maji na jua. Tunatumahi kuwa inayoweza kufundishwa ilikuwa muhimu na kwamba itakusaidia kukuza bustani yako mwenyewe ya iot.

Kufanya furaha!

Tuzo ya Kwanza katika Changamoto ya IoT