Vườn trong nhà Arduino: 7 bước

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

Làm vườn trong thời đại hiện đại có nghĩa là làm cho mọi thứ trở nên phức tạp và khó khăn hơn, với các electron, bit và byte. Kết hợp vi điều khiển và làm vườn là một ý tưởng thực sự phổ biến. Tôi nghĩ rằng đó là bởi vì các khu vườn có đầu vào và đầu ra rất đơn giản, dễ khiến bạn quan tâm. Tôi đoán mọi người (bao gồm cả tôi) thấy một sở thích nổi tiếng là đơn giản và thoải mái và không thể không cảm thấy bị buộc phải phức tạp hóa nó.

Trong dự án này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách xây dựng một phiên bản vườn trong nhà đơn giản hơn bằng cách sử dụng bảng Arduino Dev.

Tôi đang cung cấp hướng dẫn từng bước đầy đủ để chỉ cho bạn cách tạo khu vườn xinh đẹp của riêng bạn và tôi đang giải thích chi tiết về cả phần cứng và phần mềm để biến hướng dẫn này thành cách đơn giản nhất khiến bạn thử kỹ năng riêng về chế tạo điện tử. Dự án này rất hữu ích để thực hiện đặc biệt sau khi nhận được PCB tùy chỉnh mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB để cải thiện vẻ ngoài của chiếc xe của chúng tôi và cũng có đủ tài liệu và mã trong hướng dẫn này để cho phép bạn tạo hệ thống vườn tự động của mình.

Chúng tôi đã thực hiện dự án này chỉ trong 7 ngày, chỉ ba ngày để hoàn thành việc chế tạo phần cứng và lắp ráp, sau đó 4 ngày để chuẩn bị mã và ứng dụng Android. để kiểm soát khu vườn thông qua nó. Trước khi bắt đầu, chúng ta hãy xem trước

Bạn sẽ học được gì từ hướng dẫn này:

• Lựa chọn các thành phần phù hợp tùy thuộc vào chức năng dự án của bạn
• Tạo mạch để kết nối tất cả các thành phần đã chọn
• Lắp ráp tất cả các bộ phận của dự án và bắt đầu thử nghiệm
• Sử dụng ứng dụng Android. để kết nối qua Bluetooth và bắt đầu thao tác hệ thống

Bước 1: Vườn trong nhà là gì

Hầu hết các loại cây đều có nhu cầu đơn giản. Khi khách đi, họ tương đối không có nhu cầu. Chỉ có ba điều cơ bản bạn cần hiểu trước khi quyết định mời một cây trồng về nhà: ánh sáng, nước và không khí. Nếu bạn có thể nắm vững bốn yếu tố này, từ góc độ thực vật, bạn có thể tạo ra một khu vườn trong nhà ở bất kỳ đâu trên thế giới và vào bất kỳ mùa nào trong năm.

• Ánh sáng - Hầu hết các loại cây trong vườn cần ít nhất sáu giờ ánh sáng mỗi ngày. Nhưng nó phải là ánh sáng tốt. Nếu bạn đặt tay trước cửa sổ và nó không đổ bóng, rất có thể ánh sáng không đủ để hầu hết các loại cây có thể sống một cuộc sống hạnh phúc. Tuy nhiên, bạn luôn có thể bổ sung điều kiện ánh sáng yếu bằng đèn trồng cây. một bệ cửa sổ đầy nắng.
• Nước - Thực vật cần các điều kiện gần giống với môi trường sống bản địa của chúng. Một loài thực vật được mệnh danh là ngôi nhà sa mạc sẽ ít cần tưới nước thường xuyên hơn một loài thực vật sống trong đầm lầy. Biết cây ưa thích điều kiện nước nào là bước đầu tiên tốt để giữ một khu vườn trong nhà thành công. Nó dễ dàng hơn bạn nghĩ vì bản thân cây cối thường sẽ cung cấp cho bạn manh mối. Những cây có lá cao su dày là những cây tích trữ nước và thường có thể tồn tại trong môi trường ít nước hơn những cây có lá mỏng và mỏng manh. Nếu bạn không thích tưới cây, hãy chọn những giống cây có thể phát triển ít hơn hoặc chọn những chậu cây có bể chứa ẩn để giảm bớt công việc tưới nước của bạn.
• Không khí - Là một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp, thực vật tạo ra oxy và lọc các khí khó chịu, như formaldehyde, từ môi trường nhà bạn qua lá của chúng. Để giữ cho cây khỏe mạnh, bạn cần phải giữ cho lá của chúng sạch sẽ và giữ cho không khí xung quanh chúng luôn chuyển động và ẩm. Để làm điều này, bạn có thể đặt chúng ở nơi có luồng không khí tốt hoặc cung cấp cho chúng một chiếc quạt nhỏ.

Tôi sẽ tạo một hệ thống dựa trên Arduino để tăng cường tình trạng nhiệt độ và độ ẩm của cây trồng của tôi và tự động cung cấp các nhu cầu cần thiết của nó như cường độ ánh sáng, nước và không khí trong lành tinh khiết và để làm được điều này, tôi cần một số cảm biến để điều khiển một số bộ truyền động. Ví dụ: tôi sẽ điều khiển cường độ ánh sáng tùy thuộc vào tín hiệu nhận được từ cảm biến độ sáng ánh sáng, tương tự như khi tưới nước, tôi đã sử dụng cảm biến ẩm để bật và tắt máy bơm nước và cảm biến nhiệt độ / độ ẩm để bật và tắt điều khiển quạt DC 12V..

Bước 2: Cảm biến và Bộ truyền động

Chế tạo hệ thống này là việc Lắp ráp một số cảm biến và thiết bị truyền động để truy cập dữ liệu vật lý xung quanh nhà máy và có thể tìm thấy thứ nào được yêu cầu bởi nhà máy và khi nào bạn nên cung cấp nó.

Đây là lý do tại sao bạn nên sử dụng một số cảm biến và bộ truyền động được kết nối với một bảng Arduino:

Cảm biến

1. Cảm biến ánh sáng BH1750: BH1750FVI Là cảm biến ánh sáng kỹ thuật số, là một IC cảm biến ánh sáng xung quanh kỹ thuật số cho giao diện bus I2C. IC này là thích hợp nhất để lấy dữ liệu ánh sáng xung quanh để điều chỉnh công suất đèn nền của màn hình LCD và bàn phím của điện thoại di động. Có thể phát hiện phạm vi rộng ở độ phân giải Cao. (1 - 65535 lx).
2. Cảm biến độ ẩm của đất: Cảm biến độ ẩm đo điện trở hoặc độ dẫn điện qua ma trận đất giữa hai tiếp điểm về cơ bản là rác. Trước hết, sức đề kháng không phải là một chỉ số tốt về độ ẩm, bởi vì nó phụ thuộc nhiều vào một số yếu tố có thể khác nhau giữa các khu vườn bao gồm độ ph của đất, chất rắn hòa tan trong nước và nhiệt độ. Thứ hai, hầu hết chúng có chất lượng kém với các tiếp điểm dễ bị ăn mòn. Đối với hầu hết các phần, bạn sẽ may mắn có được một chiếc kéo dài qua cả mùa giải.
3. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm: DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm kỹ thuật số cơ bản, chi phí cực thấp. Nó sử dụng một cảm biến độ ẩm điện dung và một điện trở nhiệt để đo không khí xung quanh và phát ra tín hiệu kỹ thuật số trên chân dữ liệu (không cần chân đầu vào tương tự). Nó khá đơn giản để sử dụng, nhưng yêu cầu thời gian cẩn thận để lấy dữ liệu. Nhược điểm thực sự duy nhất của cảm biến này là bạn chỉ có thể lấy dữ liệu mới từ nó cứ sau 2 giây một lần, vì vậy khi sử dụng thư viện của chúng tôi, số đọc cảm biến có thể cũ lên đến 2 giây.

Bộ truyền động

1. Ánh sáng trắng LED: Điốt phát quang (LED) là một nguồn sáng bán dẫn hai chì. Nó là một diode tiếp giáp p – n phát ra ánh sáng khi được kích hoạt. [5] Khi một điện áp thích hợp được đặt vào các dây dẫn, các electron có thể tái kết hợp với các lỗ trống trong thiết bị, giải phóng năng lượng dưới dạng photon.
2. Máy bơm nước: Máy bơm là một thiết bị di chuyển chất lỏng (chất lỏng hoặc chất khí), hoặc đôi khi bùn, bằng tác động cơ học. Máy bơm có thể được phân loại thành ba nhóm chính theo phương pháp chúng sử dụng để di chuyển chất lỏng: bơm trực tiếp, bơm dịch chuyển và bơm trọng lực. dịch. Máy bơm hoạt động thông qua nhiều nguồn năng lượng, bao gồm vận hành bằng tay, điện, động cơ hoặc năng lượng gió, có nhiều kích cỡ, từ siêu nhỏ để sử dụng trong các ứng dụng y tế đến máy bơm công nghiệp lớn.
3. Quạt làm mát DC 12V: Điều quan trọng là phải hiểu các kỹ thuật làm mát có thể được sử dụng để duy trì tuổi thọ của cây bằng cách di chuyển không khí trong lành xung quanh cây khi cần thiết để giữ cho cây trong điều kiện khỏe mạnh.

Bước 3: Chế tạo PCB (Do JLCPCB sản xuất)

Về JLCPCB

JLCPCB (Công ty TNHH Phát triển Công nghệ Điện tử JIALICHUANG Thâm Quyến), là doanh nghiệp nguyên mẫu PCB lớn nhất ở Trung Quốc và là nhà sản xuất công nghệ cao chuyên sản xuất nguyên mẫu PCB nhanh và sản xuất PCB hàng loạt.

Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất PCB, JLCPCB có hơn 200.000 khách hàng trong và ngoài nước, với hơn 8.000 đơn đặt hàng trực tuyến về tạo mẫu PCB và sản xuất PCB số lượng ít mỗi ngày. Năng lực sản xuất hàng năm là 200, 000 sq.m. cho nhiều loại PCB 1 lớp, 2 lớp hoặc nhiều lớp. JLC là nhà sản xuất PCB chuyên nghiệp với quy mô lớn, thiết bị tốt, quản lý chặt chẽ và chất lượng cao.

Quay lại dự án của chúng tôi

Để sản xuất PCB, tôi đã so sánh giá từ nhiều nhà sản xuất PCB và tôi đã chọn JLCPCB những nhà cung cấp PCB tốt nhất và những nhà cung cấp PCB rẻ nhất để đặt mua mạch này. Tất cả những gì tôi cần làm là một vài cú nhấp chuột đơn giản để tải lên tệp gerber và đặt một số thông số như màu sắc và số lượng độ dày của PCB, sau đó tôi chỉ phải trả 2 đô la để nhận PCB của mình chỉ sau 3 ngày và tôi nhận thấy rằng điều đó là một số ưu đãi giao hàng miễn phí theo thời gian trong nền tảng đặt hàng trực tuyến này.

Bạn có thể lấy tệp Mạch (PDF) từ đây.

Như bạn có thể thấy trong các hình trên, PCB được sản xuất rất tốt và tôi đã có hình dạng lá PCB giống như chúng tôi đã thiết kế và tất cả các nhãn và logo đều ở đó để hướng dẫn tôi trong các bước hàn.

Bước 4: Thành phần

Bây giờ chúng ta hãy xem xét các thành phần cần thiết cho dự án này và bạn có thể tìm thấy tất cả các liên kết liên quan để đặt hàng trực tuyến, vì vậy chúng tôi sẽ cần:

• - PCB mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB
• - Arduino Nano:
• - Mô-đun ESP01:
• - Mô-đun Bluetooth HC-05 hoặc HC-06:
• - Cảm biến ánh sáng BH1750:
• - Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm:
• - Cảm biến độ ẩm:
• - Máy bơm nước:
• - Quạt DC 12V:
• - đèn LED trắng:
• - Một số đầu nối Header:

Bước 5: Lắp ráp

Bây giờ chúng ta đã sẵn sàng, vì vậy hãy bắt đầu hàn các thành phần và đừng quên tuân theo nhãn để tránh những sai lầm khi hàn. Chúng tôi bắt đầu bằng cách hàn đầu nối Arduino để kiểm tra nguồn điện và bạn cũng có thể viết một số mã kiểm tra cơ bản để xác minh kết nối phù hợp cho từng cảm biến như Cảm biến ánh sáng và tương tự đối với đèn LED vì tất cả chúng đều được kết nối trực tiếp với bảng (Arduino) để bạn có đầy đủ quyền truy cập cho họ.

Lưu ý: Bạn cần giữ cho mỏ hàn của mình đẹp và sạch sẽ. Điều đó có nghĩa là lau nó trên miếng bọt biển mỗi khi bạn sử dụng. Đầu mỏ hàn của bạn phải sạch và sáng bóng. Bất cứ khi nào bạn thấy đầu nhọn bị bẩn do chất trợ dung hoặc bị oxy hóa, điều đó có nghĩa là làm mất độ sáng bóng của nó, bạn nên làm sạch nó. Ngay cả khi bạn đang ở giữa hàn. Có một đầu hàn sạch sẽ giúp cho việc truyền nhiệt đến mục tiêu hàn dễ dàng hơn RẤT NHIỀU.

PCB mà chúng tôi đặt hàng từ JLCPCB sẽ hướng dẫn bạn giữ mọi thứ ở đúng vị trí, vì vậy đừng ngần ngại truy cập liên kết này nếu bạn muốn xem PCB mà chúng tôi đã thực hiện và đặt hàng trực tuyến.

Như bạn có thể thấy, việc sử dụng PCB này rất tiện dụng vì chất lượng của nó và chắc chắn rằng tất cả các nhãn ở đó đều cung cấp hướng dẫn tốt nhất cho bạn, vì vậy bạn sẽ chắc chắn 100% rằng mình sẽ không mắc bất kỳ lỗi hàn nào.

Tôi đã hàn từng bộ phận vào vị trí của nó và bạn có thể sử dụng cả hai mặt của PCB để hàn các bộ phận điện tử của mình.

Bây giờ chúng tôi đã có sẵn PCB và tất cả các thành phần được hàn rất tốt, sau đó tôi đã chuẩn bị thiết kế này để thực hiện cắt laser CNC nhằm đưa bộ phận điện tử và nhà máy vào một giá đỡ, vì vậy nếu bạn muốn thiết kế giống như của tôi tìm tệp (DXF) ở đây

Bước 6: Ứng dụng Android

Ứng dụng này sẽ cho phép bạn kết nối với Arduino của mình thông qua Bluetooth và sử dụng chế độ Thủ công, bạn có thể truy cập vào quạt, đèn và cả máy bơm nước để điều khiển BẬT và TẮT, mà không quên các cảm biến mà bạn có thể đọc dữ liệu của chúng bằng nhấn nút “lấy dữ liệu” và tất cả dữ liệu thích hợp sẽ được hiển thị trên màn hình điện thoại thông minh của bạn.

Bạn có thể tải ứng dụng android này miễn phí từ liên kết này

Bước 7: Mã Arduino và kiểm tra xác thực

mã có sẵn và như thường lệ, bạn có thể tải xuống từ liên kết này. Và như bạn có thể thấy trong các bức ảnh, mã rất đơn giản và được chú thích rất tốt để bạn có thể hiểu nó mà bạn sở hữu.

Như bạn có thể thấy, mỗi nút có một chức năng với hệ thống nhưng điều tôi thực sự đánh giá cao là chế độ tự động điều khiển độ sáng ánh sáng, tôi đã đặt cảm biến ánh sáng ở đế dưới thì khi chúng ta chọn chế độ này, hệ thống sẽ điều khiển độ sáng của mặt trước đèn LED sáng tùy thuộc vào tín hiệu cảm biến. Ngoài ra, chúng tôi có thể đọc các giá trị nhiệt độ và độ ẩm trực tiếp trên màn hình của điện thoại thông minh thực sự ấn tượng.