Pixie - Để cây trồng của bạn thông minh: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Pixie là một dự án được phát triển với mục đích làm cho những cây trồng ở nhà có tính tương tác cao hơn, vì đối với hầu hết mọi người, một trong những thách thức khi có một cây trồng ở nhà là biết cách chăm sóc nó, tần suất chúng ta tưới nước, khi nào và bao nhiêu mặt trời là đủ, v.v. Trong khi các cảm biến hoạt động để thu thập dữ liệu thực vật, màn hình LED, được tạo pixel có chủ đích (do đó có tên là Pixie), hiển thị các biểu thức cơ bản cho biết trạng thái của cây, chẳng hạn như niềm vui khi nó được tưới nước hoặc buồn bã nếu nhiệt độ quá cao, chỉ ra rằng nó nên được đưa đến một nơi mát mẻ hơn. Để làm cho trải nghiệm thú vị hơn nữa, các cảm biến khác như sự hiện diện, cảm ứng và độ sáng đã được thêm vào, chuyển thành các biểu thức khác khiến bạn có vẻ như bây giờ có một con vật cưng ảo để chăm sóc.

Dự án có một số thông số để có thể tùy chỉnh các giới hạn và nhu cầu của từng trường hợp, xem xét sự đa dạng của thực vật cũng như cảm biến của các thương hiệu khác nhau. Như chúng ta đã biết, có những loại cây cần nhiều nắng hoặc nước hơn trong khi những loài khác có thể sống với ít tài nguyên hơn, chẳng hạn như xương rồng chẳng hạn, trong những trường hợp như thế này, việc có các thông số là điều bắt buộc. Trong suốt bài viết này, tôi sẽ trình bày hoạt động và tổng quan về cách chế tạo một Pixie bằng cách sử dụng một chút kiến thức về điện tử, các linh kiện dễ tìm thấy trên thị trường và vỏ máy in 3d.

Mặc dù đó là một dự án đầy đủ chức năng, có những khả năng tùy chỉnh và cải tiến sẽ được trình bày ở cuối bài viết. Tôi sẽ sẵn lòng trả lời bất kỳ câu hỏi nào về dự án ở đây trong phần bình luận hoặc gửi trực tiếp đến email hoặc tài khoản Twitter của tôi.

Quân nhu

Tất cả các thành phần có thể dễ dàng tìm thấy trong các cửa hàng hoặc trang web chuyên biệt.

• 1 MCU ESP32 (có thể sử dụng ESP8266 hoặc thậm chí là Arduino Nano nếu bạn không muốn gửi dữ liệu qua internet)

  Tôi đã sử dụng mô hình này cho dự án

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 phần tử PIR D203S hoặc tương tự (nó là cùng một cảm biến được sử dụng trong các mô-đun SR501 hoặc SR505)
• 1 Cảm biến nhiệt độ DHT11

• 1 Cảm biến độ ẩm của đất

  Thích sử dụng cảm biến đất điện dung thay vì điện trở, video này giải thích rõ lý do tại sao

• 1 Ma trận Led 8x8 với MAX7219 tích hợp

  Tôi đã sử dụng mô hình này, nhưng nó có thể tương tự

• 1 Điện trở 4,7 kΩ 1 / 4w
• 1 Điện trở 47 kΩ 1 / 4w
• 1 Điện trở 10 kΩ 1 / 4w

Khác

• máy in 3D
• Sắt hàn
• Kìm cắt
• Dây kết nối mạch
• Cáp USB để cung cấp điện

Bước 1: Mạch

Mạch có thể được nhìn thấy trong hình trên bằng cách sử dụng bảng mạch, nhưng để được đặt trong hộp, các kết nối phải được hàn trực tiếp để chiếm ít không gian hơn. Vấn đề về không gian sử dụng là một điểm quan trọng của dự án, tôi đã cố gắng giảm càng nhiều càng tốt diện tích mà Pixie sẽ chiếm dụng. Mặc dù trường hợp đã trở nên nhỏ, nhưng vẫn có thể giảm hơn nữa, đặc biệt là bằng cách phát triển một PCB độc quyền cho mục đích này.

Việc phát hiện sự hiện diện chỉ được thực hiện bằng cách sử dụng một phần tử PIR thay vì một mô-đun hoàn chỉnh như SR501 hoặc SR505, vì bộ hẹn giờ tích hợp và phạm vi hoạt động rộng vượt quá năm mét là không cần thiết. Chỉ sử dụng phần tử PIR, độ nhạy giảm và việc phát hiện sự hiện diện được thực hiện thông qua phần mềm. Có thể xem thêm chi tiết về kết nối tại đây.

Một vấn đề lặp lại khác trong các dự án điện tử là pin, có một số khả năng cho dự án này như pin 9v hoặc pin có thể sạc lại. Mặc dù nó thực tế hơn, nhưng sẽ cần thêm một khoảng trống trong trường hợp và cuối cùng tôi vẫn để đầu ra USB của MCU để người dùng quyết định nguồn điện sẽ như thế nào và giúp tải lên bản phác thảo dễ dàng hơn.

Bước 2: Thiết kế và in 3D

Cùng với mạch, một hộp đựng để chứa các thành phần Pixie đã được phát triển và in trên Ender 3 Pro bằng PLA. Các tệp STL đã được bao gồm ở đây.

Một số khái niệm đã xuất hiện trong quá trình thiết kế trường hợp này:

• Vì chậu cây thường được đặt trên bàn nên màn hình đã được đặt hơi nghiêng để không làm mất vùng quan sát
• Được thiết kế để tránh việc sử dụng các giá đỡ in ấn
• Khuyến khích trao đổi các bộ phận để lấy màu khác để làm cho sản phẩm được cá nhân hóa, thiết kế thay thế cho nhau và phù hợp hơn
• Cảm biến nhiệt độ mở ra môi trường bên ngoài để cho phép đọc chính xác hơn

• Xem xét các kích thước chậu khác nhau, việc lắp đặt Pixie trong cây có thể được thực hiện theo hai cách

  • Thông qua một thanh cố định với trái đất; hoặc
  • Dùng dây quấn quanh chậu cây

Điểm cải thiện

Mặc dù chức năng, có một số điểm trong thiết kế phải được sửa đổi, chẳng hạn như kích thước của các bức tường đã được xác định để tránh thất thoát vật liệu và tăng tốc độ in trong quá trình tạo mẫu thêm 1mm.

Các phụ kiện cần được cải thiện bằng cách áp dụng các mẫu thiết kế trong in 3d, có lẽ sẽ cần điều chỉnh kích thước của thanh và chân đế phù hợp để chụp các mảnh một cách chính xác.

Bước 3: Mã

Là một lập trình viên, tôi có thể nói rằng đó là phần thú vị nhất khi làm việc, nghĩ về cách cấu trúc và tổ chức mã, mất vài giờ lập kế hoạch và kết quả là khá hài lòng. Thực tế là hầu hết các cảm biến sử dụng đầu vào tương tự đã tạo ra một cách xử lý mã riêng biệt để cố gắng thu được kết quả đọc chính xác hơn, cố gắng bỏ qua các kết quả dương tính giả càng nhiều càng tốt. Sơ đồ trên được tạo với các khối mã chính và nó minh họa chức năng cốt lõi, để biết thêm chi tiết, tôi khuyên bạn nên xem mã tại

Có một số điểm mở để sửa đổi cho phép bạn tùy chỉnh Pixie theo ý muốn. Trong số đó tôi có thể làm nổi bật:

• Tần số đọc cảm biến
• Hết thời gian biểu thức
• Nhiệt độ tối đa và tối thiểu, ánh sáng và giới hạn đất cũng như ngưỡng của cảm biến
• Hiển thị cường độ ánh sáng của từng biểu thức
• Thời gian giữa các khung của mỗi biểu thức
• Các hoạt ảnh được tách ra khỏi mã cho phép bạn sửa đổi chúng nếu bạn muốn

Gây nên

Cần phải triển khai một cách để phát hiện khi nào một hành động đang xảy ra trong thời gian thực dựa trên các lần đọc cuối cùng. Điều này là cần thiết trong ba trường hợp đã biết, chảy nước, hiện diện và chạm vào, những sự kiện này phải được kích hoạt ngay khi phát hiện ra sự thay đổi đáng kể của cảm biến và đối với trường hợp này, một cách triển khai khác đã được sử dụng. Một ví dụ về điều này là cảm biến hiện diện, vì chỉ phần tử PIR được sử dụng trong đầu vào tương tự, các giá trị đọc thay đổi thường xuyên và một lôgic là cần thiết để tuyên bố rằng có sự hiện diện hay không trong khi cảm biến nhiệt độ, đến lượt nó, có rất sự thay đổi thấp và chỉ cần đọc tiêu chuẩn các giá trị của nó là đủ để điều chỉnh hành vi của Pixie.

Bước 4: Dự án các bước tiếp theo

• Trở thành thiết bị IoT và bắt đầu gửi dữ liệu đến một nền tảng thông qua MQTT
• Một ứng dụng để tùy chỉnh các thông số và có thể là các biểu thức
• Làm cho cảm ứng hoạt động bằng cách chạm vào cây. Tôi đã tìm thấy một ví dụ tuyệt vời về dự án giống như Touche trên Bảng hướng dẫn
• Bao gồm một pin
• Thiết kế PCB
• In chiếc bình hoàn chỉnh không chỉ vỏ của Pixie
• Bao gồm một piezo trong dự án để phát âm thanh tương ứng với các biểu thức
• Mở rộng "bộ nhớ" của Pixie với dữ liệu lịch sử (quá lâu mà không phát hiện sự hiện diện có thể tạo ra một biểu hiện buồn)
• Cảm biến UV để phát hiện phơi nắng chính xác hơn