IDC2018IOT Imeunganishwa Mfumo wa Chakula cha Pet, Maji na Ufuatiliaji: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Utangulizi

Iwe ni mwanafunzi chini ya shinikizo, mtu anayefanya kazi kwa bidii, au tu mbali na nyumbani kwa zaidi ya masaa machache kwa siku. Kama wamiliki wa wanyama wanaojali, tunataka kuhakikisha wapendwa wetu wanabaki na afya, wamelishwa na kwa kweli SI wamelala kwenye sofa (wewe mwanaharamu!). Ni wakati wa kuacha kuomba fadhila, au hata kulipia huduma kama hizo.

Pamoja na mradi huu mzuri tunakusudia kukupa uwezo wa kufanya mwenyewe (nikasikia ni jambo sasa). Tutaunda suluhisho la ufuatiliaji wa wanyama wetu wa kipenzi vizuri zaidi, na hata kuchukua hatua tukiwa ofisini, shuleni au tu tukishirikiana na marafiki zetu au wengine muhimu.

Mfumo huu utakuwezesha kulisha mnyama wako kwa mbali wakati unadhibiti kiwango cha chakula unachomwaga kutoka kwenye kontena, jaza bakuli la maji kila linapokuwa tupu. Kwa kuongeza, sasa tunaweza kufuatilia viwango vya maji ya bakuli kwa wakati halisi, kupima yaliyomo kwenye kontena la chakula na muhimu zaidi angalia mnyama kuishi kwa kutumia moduli ya kamera rahisi.

Kuhusu sisi

Tomer Maimon, Gilad Ram na Alon Shprung. Wanafunzi watatu wenye shauku ya Sayansi ya Kompyuta ya IDC Herzeliya. Huu ni mradi wetu wa kwanza wa Maagizo kama sehemu ya semina ya IoT - tunatumahi utapata ya kupendeza na ya kufurahisha kujenga!

Hatua ya 1: Kuelewa Usanifu:

Tunaweza kugawanya mfumo huu katika sehemu kuu mbili:

1. Njia zinazoingia za Takwimu:

   • Sensor ya maji - sampuli ya viwango vya maji ndani ya bakuli la wanyama, data hupitishwa kutoka kwa kitengo cha Node-MCU hadi seva ya Blynk na mwishowe huwasilishwa kupitia Dashibodi ya Pet.
   • Sonar sensor - sampuli ya yaliyomo kwenye chombo cha chakula, data hupitishwa kutoka kwa kitengo cha Arduino (na ugani wa ngao ya Ethernet) kwa seva ya Blynk na mwishowe inawasilishwa kupitia Dashibodi ya Pet.
   • Moduli ya Kamera ya Pi - sampuli za kila wakati za eneo la mnyama, Pi inashikilia seva yake ambayo hutoa malisho ya moja kwa moja kwa Dashibodi ya wanyama.

2. Mtiririko wa Amri:

   • Kitufe cha Kulisha (Dashibodi) - kusasisha pini halisi kupitia Blynk, kazi inayofaa inasababishwa kwenye bodi ya Arduino, Servo inahamia ili kuruhusu chakula kupita kwenye kifuniko.
   • Toa Maji (Dashibodi) - inasasisha kikamilifu pini halisi kupitia Blynk, kazi inayofaa inasababishwa kwenye bodi ya Node-MCU, upeanaji umebadilishwa kuwa ON, pampu ya maji itaanza kutiririsha maji kwenye bakuli la mnyama.
   • Pet Live Feed (Dashibodi) - iliyoingia ndani ya dashibodi, na kuwasilisha data ya moja kwa moja kupitia seva ya chupa ambayo inaendesha kwenye kifaa cha Pi.

Hatua ya 2: Orodha ya Sehemu

Ili kuanza kufanya kazi kwenye mfumo huu, utahitaji sehemu zifuatazo (au zinazofanana):

1. Kimwili:

   • Chombo cha Chakula: Tulitumia bomba la viwanda lenye urefu wa 45cm, ambalo tulinunua katika duka la idara ya nyumbani. Ni muhimu kuwa na vituo viwili. Moja ya kupima yaliyomo, na kutoka kwa pili kwa utaratibu wazi / wa karibu.
   • Tape ya Bomba: Kuweka vitu pamoja;)
   • Waya za Jumper: Kadri zaidi unganisho, kila wakati mzuri kuwa na nyongeza ikiwa kitu kitaenda vibaya.
   • Cable ya Ethernet: Kwa kuunganisha Arduino yetu (na ngao ya ethernet) kwenye wavuti.
   • Can ya bustani: Inatumika kama chombo cha maji na pampu ya maji.
   • Tube Fupi ya Maji: Imeunganishwa na pampu na inamwaga maji kwenye bakuli la mnyama.

2. Sensorer:

   • Sensor ya Kiwango cha Maji cha WINGONEER: Pima viwango vya maji ndani ya bakuli la mnyama.
   • Sensor ya Sonar - Pima umbali wa kiwango cha chakula kutoka kifuniko cha juu ndani ya chombo.
   • Kupokezana kwa TONGLING: Inaturuhusu kuwasha / kuzima pampu ya maji inayotiririsha maji.
   • Moduli ya Kamera ya Pi: Imeunganishwa na kifaa cha rasiberi Pi, na mito ya picha ya eneo la wanyama kipenzi.
   • Servo ya kawaida: Kufuli na Kufungua chombo cha chakula.

3. Vifaa vya Elektroniki / Bodi:

   • Arduino Uno: Inadhibiti utekelezaji wa kitengo cha chombo cha chakula.
   • Arduino Ethernet Shield: Hutoa unganisho la mtandao kwa bodi yetu.
   • NodeMCU (ESP-8266): Inadhibiti kitengo cha maji, kwa kupima na kumwaga maji. Bodi hii ina uwezo wa kuunganisha kupitia WiFi.
   • Raspberry Pi 3 - mwenyeji wa seva ya kamera na hutoa malisho ya moja kwa moja kwenye dashibodi ya wanyama kipenzi.
   • VicTsing 80 GPH Pampu ya Maji inayoweza kuingia chini: Inamwaga maji kutoka kwenye bustani inaweza kwenye bakuli, pamoja na bomba la maji.

Hatua ya 3: Wiring na Kuweka Vitu Pamoja

Wiring

Kabla ya kuanza, inashauriwa kuweka Arduino / Node-MCU kwenye ubao wa mkate ili iwe rahisi kwa kuweka waya wote pamoja na kuiweka kwenye eneo lolote la mwili. Kwa kuongeza, inashauriwa kutumia waya mrefu ili kuzuia makosa yanayotokana na kikosi cha kebo. Tulikupa mchoro wa wiring kwa Node-MCU (Kitengo cha Maji) na Arduino (Kitengo cha Chakula).

1. Kitengo cha Chakula (Arduino):

   • Sensorer ya Sonar:

     • GND (Nyeusi) = GND
     • VCC (Nyekundu) = 5V
     • Trig (Zambarau) = 3
     • Echo (Bluu) = 4

   • Servo:

     • GND (Nyeusi) = GND
     • VCC (Nyekundu) = 5V
     • Ishara (Njano) = 9

2. Kitengo cha Maji (Node):

   • Sensor ya Kiwango cha Maji:

     • S (Bluu) = A0
     • + (Nyekundu) = 3v3
     • - (Nyeusi) = GND

   • Peleka tena (umeme kwa pampu ya maji):

     • IN (Njano) = D1
     • VCC (Nyekundu) = Vin
     • GND (Nyeusi) = GND

3. Kitengo cha Kamera (Pi):

   • Sensorer ya Kamera:

     • Unganisha kwenye bandari ya kamera moja ya Pi (kebo ya flux)
     • Ikiwa unatafuta kujifunza zaidi kuhusu Pi na moduli ya kamera - Kiungo

Kukusanya Sehemu Pamoja

Katika sehemu hii, unakaribishwa kubinafsisha na kurekebisha mradi huu ili "uufanye wako". Lakini tutakupa picha na maelezo ya kujenga upya toleo letu la bidhaa.

1. Kitengo cha Chakula (Arduino): Chombo kiko sawa mbele, tutazingatia kutengeneza vifuniko viwili.

   • Kifuniko cha juu: Kata mashimo 2 kwenye kifuniko ili sensorer ya Sonar iweze kuingia (angalia picha iliyoambatanishwa).
   • Utando wa kifuniko cha chini: Anza kwa kuchukua kiambatisho kimoja cha plastiki (kilichotolewa na sensa ya servo) na ujenge umbo la "Nyundo ya Sledge" ukitumia mkanda wa bomba / vijiti vya mbao (tulitumia mkanda tu). Ifuatayo, ambatisha servo. Sasa, tunahitaji mashimo 2 kwenye kifuniko yenyewe. Wa kwanza anapaswa kuruhusu servo kutoshea katika s.t utaratibu tulioujenga uliowekwa kwenye "upande wa ndani" wa kifuniko. Kata shimo lingine kulingana na upande wa "kichwa cha nyundo" ulichotengeneza. Kwa njia hii, wakati wowote servo inafunguliwa, mkia wa nyundo utafagia chakula kuelekea kutoka na kuzuia kutoka kwa vipande vikubwa kukwama pamoja.
2. Kitengo cha Maji (Node-MCU): Unganisha tu bomba la maji na pampu ya maji, sasa iweke ndani ya bustani inaweza (hakikisha HUWEKI sehemu isiyofaa na waya wa kupeleka na umeme ndani ya maji).
3. Kitengo cha Kamera: Unachohitaji kufanya ni kuweka Pi na moduli ya kamera mahali unapochagua.

Hatua ya 4: Sanidi Blynk

Uwezo wote wa kijijini katika mradi huu unategemea Blynk. Huduma hii kimsingi hutupatia Web-Server ya bure na API ya RESTful ya kuwasiliana na vifaa vyetu vya Arduino / Node-MCU kwenye wavuti kwa kutumia itifaki ya HTTP. ambayo itaelezwa baadaye).

Jinsi ya Kupata Ishara Yangu ya Uthibitishaji wa Blynk

1. Pakua programu ya Blynk kupitia AppStore / PlayStore kwa kifaa chako cha rununu.
2. Jisajili kwa huduma hii (ni bure kutumia).
3. Anza mradi mpya, hakikisha uchague kifaa sahihi (kwa upande wetu ESP8266).
4. Baada ya kuunda, barua pepe iliyo na AUTHENTICATION TOKEN itatumwa - Hifadhi ishara kwa hatua zifuatazo.

Kumbuka: Blynk inaweza kutumika kikamilifu kupitia programu, lakini tuliamua kutekeleza dashibodi yetu iliyoboreshwa.

Mwishowe, ili kuendelea na hatua inayofuata, unapaswa kupakua na kusanikisha maktaba ya Blynk - Kiungo (ruka hadi sehemu ya 3)

Hatua ya 5: Sanidi Kontena la Chakula, Pampu ya Maji na Kamera ya Moja kwa Moja

Kwa wakati huu, tulimaliza kukusanya sehemu zote pamoja na tukapata blynkAuthAppToken (tazama hatua 3).

Tulikupa nambari yote unayohitaji kuendesha mradi huu, unachohitajika kufanya ni kubadilisha anuwai kadhaa kwenye nambari, ambayo itaifanya iwe "mfumo wako" wa kibinafsi.

Kwanza kabisa, anza na kupakua Arduino IDE (ikiwa haujafanya hivyo bado) - Kiungo

Chombo cha Chakula cha Arduino

1. Sanidi IDE kwa bodi ya Arduino: Zana -> Bodi -> Arduino / Genuino Uno
2. Hakikisha umeweka maktaba hizi: Mchoro -> Jumuisha Maktaba -> Dhibiti Maktaba

   Kupitisha (Na Rafael)

3. Fungua faili ya mchoro ya PetFeeder.ino, sanidi vifungu vifuatavyo (angalia picha iliyoambatishwa kwa msaada):

   mwandishi = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";

4. Jumuisha na Pakia mchoro kwenye kifaa chako cha Arduino.

Kitengo cha Maji cha Node-MCU

1. Sanidi IDE kwa bodi ya Node-MCU:

   Tazama sehemu ya kwanza ya kufundisha kwa maelezo ya kina

2. Hakikisha umeweka maktaba hizi: Mchoro -> Jumuisha Maktaba -> Dhibiti Maktaba

   Meneja wa WiFi (Na tzapu)

3. Fungua faili ya mchoro ya PetFeeder.ino, sanidi vifungu vifuatavyo (angalia picha iliyoambatishwa kwa msaada):

   • mwandishi = "REPLACE_WITH_YOUR_BLYNK_TOKEN";
   • ssid = "YAKO_WIFI_SSID"; // Kimsingi ni jina la mtandao wako wa WiFi
   • pasi = "YAKO_WIFI_PASSWORD"; // ikiwa huna nenosiri, tumia kamba tupu ""
4. Jumuisha na Pakia mchoro kwenye kifaa chako cha Node-MCU.

Moduli ya Kamera ya Moja kwa Moja ya Pi

1. Unganisha moduli ya kamera ya pi
2. Endesha "sudo raspi-config" na uweke chaguo la "kamera" kuwezesha.
3. Jaribu kamera kwa kutumia amri ya "raspistill" ili kunasa picha

   r aspistill -o picha.jpg

4. Weka seva ya kamera ya wavuti ya Flask:

   • Sakinisha mahitaji yote kwa kutumia pip install -r mahitaji.txt
   • Tumia chatu kuendesha kamera_server.py
   • Iangalie tarehe 127.0.0.1: 1:5000/video_feed

5. Weka seva ya wavuti ya Flask ili kuanza kwenye boot:

   • Ongeza mstari ufuatao kwa /etc/rc.local (kabla ya mstari wa kutoka):

     chatu / kamera_server.py

Hatua ya 6: Jinsi ya Kutumia Jopo la Kudhibiti

Sanidi

Sehemu hii ni rahisi, unachohitajika kufanya ni kuingiza "ishara ya programu ya blynk" kwa faili ya "index.js" kama ifuatavyo:

const blynkToken = "YOUR_BLYNK_APP_TOKEN" // tumia ishara hiyo kutoka kwa hatua zilizopita.

Matumizi

1. Fungua dashibodi kwa kubonyeza mara mbili faili ya "index.html".
2. Dashibodi itapima mfumo kiatomati kila baada ya dakika 10.
3. Hatua za Chombo cha Maji na Chakula zinaweza kuchukuliwa kwa mikono.
4. Vifungo vya "Toa Maji" na "Kulisha" hutumiwa kusambaza mnyama wako kwa chakula na maji.
5. Sehemu ya chini ya dashibodi, itawasilisha malisho ya moja kwa moja kutoka kwa moduli ya kamera ikiwa ulifuata maagizo ya hatua ya awali kwa uangalifu.

Kumbuka: Ikiwa unataka kugeuza kukufaa idadi ya nyakati ambazo kontena la chakula hufunguliwa wakati unalisha, fungua faili ya "index.js" na ubadilishe "thamani" kwenye laini inayofuata kutoka "3" hadi nambari yoyote ya chaguo lako:

Leta (baseURL + '/ update / V1? Thamani = 3');

Hatua ya 7: Changamoto, Mipaka na Mipango ya Baadaye

Changamoto

Changamoto kuu kwetu katika mradi huu, zilihusiana na kubuni mfumo wa kufungua / kufunga kontena la chakula na kuunda nambari thabiti ya wakati mmoja ya kudhibiti na kupima kitengo cha chakula. Ninaamini tulijaribu angalau matoleo 4 tofauti hadi tukaridhika. Wasiwasi mkubwa ulikuwa chakula kikizuia kutoka. Ili kuzuia hilo, tulichagua muundo wa Sledge-Nyundo, kwa njia hii wakati wowote tunapofungua chombo, mkia wa "nyundo" unafagia chakula kuelekea nje. Kwa kuongezea, kutumia bomba la pande mbili kulifanya maisha yetu iwe rahisi wakati wa kujenga chombo cha chakula. Vitu vile ni kamili kwa kuweka utaratibu wa kutoka upande mmoja, na sensa ya umbali upande mwingine kwa kupima yaliyomo.

Mipaka

Katika awamu hii ya mradi, kuna mapungufu kadhaa kwa mfumo:

1. Sio kiotomatiki kabisa, ikimaanisha kuwa kulisha na kumwagilia maji hufanywa kwa mikono kupitia dashibodi ya ufuatiliaji bila vipangilio vyovyote vyenye busara (ambavyo vinaweza kuongezwa baadaye, au kutekelezwa na wewe!).
2. Dashibodi inaendeshwa kienyeji kutoka kwa kompyuta yako mwenyewe, ili iweze kupatikana zaidi inaweza kupangiwa kwenye majukwaa maarufu kama "Heroku".
3. Tulitumia moduli ya kamera rahisi sana, ambayo inaweza kubadilishwa na moduli ngumu zaidi kuwezesha ubora wa picha na inawezekana kuongeza kituo cha mawasiliano na mnyama wako (kwa kutumia spika).

Mipango ya Baadaye

Ikiwa tulikuwa na wakati na bajeti ya kuendelea kuunda mfumo huu, tulikuwa na maoni kadhaa na ratiba inayowezekana katika akili:

1. Kuongeza mfumo wa upangaji wa moja kwa moja wa kulisha mnyama - siku 2 ~ 3 za kazi.
2. Kuunda wavuti kuwezesha watumiaji wa mfumo wetu kuunda dashibodi iliyogeuzwa kukufaa ambayo inakaribishwa mkondoni na kupatikana kutoka kwa kifaa chochote kilichounganishwa - miezi 1-2 ya kazi.
3. Fanya kazi kwa toleo la viwandani kwa mfumo huu, kuwezesha wamiliki zaidi wa wanyama kudhibiti vizuri na kuwasiliana na wanyama wao wa kipenzi mkondoni, tulikuwa na hamu kubwa kutoka kwa marafiki ambao waliona matokeo ya Agizo hili. Kwa hivyo, ikiwa una shauku ya wakati wa kuchukua mradi kwenda ngazi inayofuata - una msaada kamili!

Tunatumahi umefurahiya kusoma (na tunatumahi kujenga!) Mradi huu:)