Hệ thống giám sát và điều khiển nhà kính thủy canh: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Trong phần hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà kính thủy canh. Tôi sẽ cho bạn thấy các thành phần đã chọn, sơ đồ đi dây về cách cấu tạo mạch và bản phác thảo Arduino được sử dụng để lập trình Seeeduino Mega 2560. Tôi cũng sẽ đăng một vài video ở cuối để bạn có thể xem kết quả cuối cùng

Đầu vào:

DHT11

Kết quả đầu ra:

• Máy bơm nước
• Máy bơm không khí
• 2 người hâm mộ
• Dải ánh sáng LED
• Màn hình LCD 4x20

Hàm số:

• Máy bơm không khí và nước được gắn với một chức năng ngắt bên ngoài được điều khiển bởi một công tắc SPDT. Điều này cho phép người dùng thay đổi dung dịch dinh dưỡng hoặc sửa chữa hệ thống tưới mà không cần phải tắt toàn bộ mạch điện. Điều này rất quan trọng vì khi bạn tắt toàn bộ mạch, thời gian cho ánh sáng sẽ đặt lại.
• Đèn được điều khiển bằng các hàm toán học đơn giản cho phép người dùng xác định thời gian họ muốn đèn bật và tắt.
• Các quạt được điều khiển bằng nhiệt độ. Tôi đã lập trình Rơ le để BẬT quạt bất cứ lúc nào cảm biến đọc trên 26 độ C. Và TẮT bất cứ lúc nào dưới 26 độ C.

Tôi cảm thấy rằng tôi nên đề cập rằng dự án này vẫn đang được tiến hành. Vào cuối mùa hè, tôi dự định lắp đặt cảm biến pH, độ dẫn điện và DO (vì đây là những yếu tố cần thiết để theo dõi hệ thống thủy canh đúng cách). Vì vậy, nếu bạn thích những gì bạn thấy, hãy kiểm tra lại thường xuyên trong suốt mùa hè để kiểm tra sự tiến bộ của tôi!

** Cập nhật (30/1/19) ** Mã cho dự án này hiện có sẵn qua tệp Greenhouse_Sketch.txt. (nằm ở cuối phần 4

Bước 1: Lựa chọn thành phần

Ảnh hiển thị cho Bước 1 cho thấy; Thành phần, Mô hình, Công ty, Chức năng và Giá cả.

Rất có thể bạn có thể tìm thấy những thành phần này với giá rẻ hơn thông qua Amazon hoặc các nguồn khác. Tôi chỉ thu thập thông tin này từ nguồn của mỗi thành phần vì tôi cũng đang thu thập các bảng thông số kỹ thuật cùng một lúc.

***Chỉnh sửa***

Chỉ cần nhận ra rằng tôi đã bỏ ngỏ 2x breadboards cho danh sách các bộ phận của mình. Chúng khá rẻ và có thể được mua thông qua Amazon hoặc bất kỳ nhà bán lẻ linh kiện nào.

Bước 2: Đấu dây mạch

Trong các bức ảnh hiển thị cho Bước 2, bạn sẽ tìm thấy sơ đồ nối dây cũng như cấu trúc vật lý của mạch. Khá nhiều công đoạn hàn đã được thực hiện trong bước này để đảm bảo các kết nối chắc chắn với rơ le cũng như công tắc ngắt và đèn.

Nếu bạn đang gặp vấn đề với việc kích hoạt một thành phần nào đó, hãy nhớ rằng DMM là người bạn TỐT NHẤT của bạn trong bước này. Kiểm tra điện áp trên một thành phần song song và kiểm tra dòng điện qua một thành phần mắc nối tiếp. Tôi nhận thấy rằng việc kiểm tra các thành phần bằng DMM nhanh hơn nhiều so với việc cố gắng dò lại hệ thống dây điện của tôi để tìm lý do vì một cái gì đó không hoạt động.

LƯU Ý: Bạn sẽ thấy rằng tôi đã sử dụng một tấm chắn MicroSD trên đầu Seeeduino Mega 2560. Điều này không cần thiết cho dự án này trừ khi bạn muốn ghi lại dữ liệu (mà tôi chưa lập trình cho…).

Bước 3: Xây dựng nhà kính thủy canh

Kích thước của nhà kính của bạn thực sự tùy thuộc vào bạn. Điều tốt nhất về dự án này là tất cả những gì bạn cần để làm cho nó ở quy mô lớn hơn là dây dài hơn! (Và một máy bơm nước có đầu trên 50 cm)

Khung cơ sở của nhà kính được xây dựng bằng gỗ của LOWE's và tôi đã sử dụng ống nhựa PVC dẻo và dây gà để tạo khung mui xe. (Ảnh 1)

Một tấm nhựa đơn giản đã được sử dụng để che mui xe và tạo ra một hệ sinh thái biệt lập cho cây trồng. Hai chiếc quạt mắc nối tiếp được sử dụng để di chuyển không khí trong nhà kính. Một để kéo không khí vào và một để kéo không khí ra ngoài. Điều này được thực hiện để làm mát nhà kính càng nhanh càng tốt và để mô phỏng một làn gió. Quạt được lập trình để tắt khi DHT11 đo nhiệt độ hoặc = đến 26 * C. Điều này sẽ được hiển thị trong phần phác thảo của hướng dẫn. (Ảnh 2)

Hệ thống thủy canh bao gồm một ống PVC 3 "O. D với hai lỗ 2" được khoét ở phía trên cho các chậu lưới. Chúng được đặt cách nhau 3 "để mỗi cây có đủ không gian cho việc ra rễ và phát triển. Một hệ thống nhỏ giọt đã được sử dụng để cung cấp dung dịch dinh dưỡng cho cây và một lỗ 1/4" được khoét trên đáy PVC để cho phép nước để trở lại bể chứa bên dưới. Cả hai máy bơm không khí và nước đều được kết nối với một công tắc ngắt điều khiển chúng từ khoảng trống thứ hai chạy song song với vòng rỗng chính. Điều này đã được thực hiện để tôi có thể tắt máy bơm để thay đổi dung dịch dinh dưỡng mà không ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ thống. (Ảnh 3, 4 và 5)

Một dải đèn LED được gắn vào phía trên bên trong của mui xe và được đấu dây vào rơ le thông qua bộ khuếch đại RBG. Đèn sáng trên bộ hẹn giờ được điều khiển bởi câu lệnh "If" và "else if". Trong chương trình của tôi, bạn sẽ thấy chúng được lập trình để bật và tắt sau mỗi 15 giây. Đây hoàn toàn là mục đích trình diễn và cần được thay đổi theo chu kỳ ánh sáng bình thường để có điều kiện phát triển tối ưu. Ngoài ra, đối với các điều kiện trồng trọt thực tế, tôi khuyên bạn nên sử dụng đèn phát triển thực sự thay vì dải đèn LED đơn giản mà tôi đã sử dụng trong dự án lớp của mình. (Ảnh 6)

Bước 4: Lập trình trong Arduino

Ảnh 1: Thiết lập Thư viện và định nghĩa

• unsigned long timer_off_lights = 15000

  đây là nơi chúng tôi xác định thời điểm tắt đèn LED. Đèn hiện được lập trình để bật cho đến khi đạt đến thời gian này. Để sử dụng thực tế, tôi khuyên bạn nên kiểm tra chu kỳ ánh sáng mong muốn cho cây bạn muốn trồng. Ví dụ: nếu bạn muốn đèn sáng trong 12 giờ, hãy thay đổi thời gian này từ 15000 thành 43200000

Không cần thay đổi nào khác trong phần này của chương trình

Ảnh 2: Thiết lập void

Không cần thay đổi trong phần này

Ảnh 3: void loop

• khác nếu (time_diff <30000)

  Vì đèn được lập trình để bật khi bắt đầu và tắt sau 15 giây trong chương trình. 30000 đóng vai trò là giới hạn thời gian đo được. Đèn vẫn tắt cho đến khi thời gian đạt đến 30000 và sau đó được đặt lại về 0, do đó, đèn bật lại cho đến khi đạt đến 15000 một lần nữa. 30000 nên được thay đổi thành 86400000 để thể hiện chu kỳ 24 giờ

• nếu (t <26)

  đây là lúc chương trình yêu cầu người hâm mộ tiếp tục TẮT. Nếu cây của bạn yêu cầu nhiệt độ khác nhau, hãy thay đổi 26 để phù hợp với nhu cầu của bạn

• khác nếu (t> = 26)

  đây là lúc chương trình yêu cầu người hâm mộ tiếp tục BẬT. Thay đổi 26 này thành cùng một số mà bạn đã thay đổi câu lệnh trước đó

Ảnh 4: void StopPumps

đây là khoảng trống thứ cấp được đề cập ở phần đầu của hướng dẫn này. Không cần thay đổi, nó chỉ cho các chân kết nối biết phải làm gì khi công tắc SPDT bị lật khỏi vị trí ban đầu.

Bước 5: Video Hiển thị Chức năng của Hệ thống

Video 1:

Cho biết máy bơm nước và không khí đang được điều khiển bằng công tắc. Bạn cũng có thể thấy đèn LED trên rơ le thay đổi như thế nào khi công tắc được ném.

Video 2:

Bằng cách xem Serial Monitor, chúng ta có thể thấy rằng đèn sẽ bật sau khi chương trình được khởi động. Khi time_diff vượt qua ngưỡng 15000 ms, đèn sẽ tắt. Ngoài ra, khi time_diff vượt qua ngưỡng 30000 ms, chúng ta có thể xem time_diff đặt lại về 0 và đèn bật trở lại.

Video 3:

Chúng ta có thể thấy trong video này rằng nhiệt độ đang điều khiển các quạt.

Video 4:

Chỉ cần đi dạo quanh nhà kính

Giải thưởng lớn trong cuộc thi cảm biến năm 2016