Bộ điều khiển thủy canh: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Một tổ chức tiện lợi có tên là Seeds of Change ở Anchorage, Alaska đã và đang giúp những người trẻ tuổi bắt đầu hoạt động thương mại hiệu quả. Nó vận hành một hệ thống trồng cây thủy canh thẳng đứng lớn trong một nhà kho đã được chuyển đổi và cung cấp việc làm để học kinh doanh chăm sóc cây trồng. Họ quan tâm đến một hệ thống IOT để giúp tự động hóa việc kiểm soát nước của họ. Tài liệu hướng dẫn này chủ yếu để ghi lại những nỗ lực tình nguyện của tôi nhằm xây dựng một hệ thống vi điều khiển có thể mở rộng và giá cả phải chăng để hỗ trợ những nỗ lực của họ.

Các hoạt động trồng trọt bằng phương pháp thủy canh lớn đã xuất hiện và biến mất trong vài năm qua. Việc hợp nhất trong lĩnh vực kinh doanh này được đánh dấu bởi sự khó khăn trong việc tạo ra lợi nhuận. Bạn phải tự động hóa như điên của tất cả các tài khoản để tạo ra những túi rau diếp lạ mắt bán kiếm lời. Những đơn vị thẳng đứng này không tạo ra bất kỳ thứ gì với bất kỳ calo thực sự nào - về cơ bản bạn đang trồng nước đóng gói độc đáo - vì vậy bạn phải bán nó với giá cao. Bộ phận điều chỉnh chống nước này được chế tạo để kiểm soát mực nước trong hồ chứa chính và liên tục đo độ sâu, độ ph, nhiệt độ của nó. Thiết bị chính chạy trên ESP32 Featherwing và báo cáo những phát hiện của nó thông qua web tới ứng dụng blynk trên điện thoại của bạn để theo dõi và cảnh báo qua email hoặc tin nhắn nếu mọi thứ trở nên bất thường với bạn.

Bước 1: Thu thập tài liệu của bạn

Thiết kế dựa trên các hộp điện chống nước giá rẻ của Lowes và một vài giá đỡ được in 3D. Các bộ phận còn lại đều tương đối rẻ ngoại trừ đơn vị pH từ DF Robot và ETape từ Adafruit. DF Robot bán phiên bản 3 volt mới của cảm biến pH tương tự với đầu dò pH rẻ hơn và bạn có thể sẽ phải đầu tư vào một phiên bản đắt tiền của loại này để ngâm liên tục. Tôi chưa bao gồm một máy kiểm tra độ dẫn điện nhưng cái này có thể sẽ được nâng cấp sau khi xem cái này có giá như thế nào.

1. Hộp điện chống nước hai gang của Lowes - với nhiều phụ kiện khác nhau để giữ ống thẳng và ống uốn cong- $ 10

2. Cảm biến mức chất lỏng eTape tiêu chuẩn 12 với vỏ nhựa Adafruit - $ 59 bạn có thể nhận được cái này mà không có vỏ nhựa với giá thấp hơn $ 20…

3. Adafruit HUZZAH32 - Bảng lông vũ ESP32 - bảng tuyệt vời. $ 20

4. Aiskaer 2 miếng Gắn bên hông Bể cá gắn bên hông Công tắc phao chất lỏng nằm ngang Mức nước $ 4

5. Adafruit Lông vũ chuyển tiếp nhỏ không chốt

6. Lipo - pin $ 5 (dự phòng nguồn)

7. Màu sắc đa dạng của đèn LED đôi

8. Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số DS18B20 không thấm nước + thêm $ 10 Adafruit

9. Trọng lực: Bộ công cụ đo / cảm biến pH tương tự V2 DF Robot 39 đô la - Đầu dò pH công nghiệp sẽ đắt hơn 49 đô la

10 Công tắc Bật / Tắt bằng kim loại chắc chắn chống thấm nước với vòng LED màu đỏ - Bật / Tắt màu đỏ 16mm $ 5

11 Van điện từ nước bằng nhựa - 12V - 3/4 (Đừng lấy 1/2 inch - nó không phù hợp với bất cứ thứ gì…)

12. Diymall 0,96 Inch Màu vàng Xanh I2c IIC Mô-đun LED LCD nối tiếp Oled $ 5

Bước 2: Nối dây

Chỉ cần làm theo sơ đồ Fritzing cho hệ thống dây điện. Esp32 được gắn trên một bảng ảnh với màn hình OLED ở phía đối diện, nơi nó sẽ đối diện với lỗ nhỏ ở mặt sau trung tâm của hộp gang-box. Đèn LED được kết nối với hai đầu ra kỹ thuật số của ESP. Một biểu thị cho kết nối WiFi và một thông báo nếu Rơ le được bật cho đầu ra nước. Pin Lipo được gắn vào đầu vào pin trên bo mạch. Tất cả các bo mạch khác (pH, relay, Etape, nhiệt độ một dây, OLED) đều được cấp nguồn từ 3 volt trên bo mạch. Việc bật / tắt được kết nối với đất bằng chốt bật trên bo mạch chính - đèn LED được cấp nguồn bằng cách KHÔNG kết nối với nguồn. ETape chắc chắn là thứ cần phải kiểm tra cẩn thận - trên bo mạch của tôi, nguồn điện và mặt đất đã bị đảo ngược (ĐỎ / ĐEN) và điều này có vẻ đúng với những người khác gặp sự cố này (tìm kiếm trên trang web adafruits cho vấn đề này…) Ngoài ra, điện trở bao gồm trong đầu phải được đo cẩn thận - nó không được công bố. Bảng DH Robot mới hiện hoạt động với 3V và do đó hoạt động với ESP32. Không thể làm cho A0 hoạt động - không nhận đầu vào trước khi kết nối Wifi, vì vậy tôi đã sử dụng các đầu vào tương tự khác.

Bước 3: Xây dựng nó

Mọi thứ nằm gọn trong hộp chính. Hai cực của ống luồn dây điện vừa khít với các núm chống thấm ở phía dưới. Chúng hỗ trợ các công cụ đo lường. Chúng có thể được làm dài hơn hoặc ngắn hơn tùy ý để treo hộp cao hơn hoặc thấp hơn mực nước - giới hạn duy nhất của bạn là chiều dài dây kết nối của bạn phải đi vào hộp. Các ống này nên được bịt kín ở đáy bằng silicon. Các thiết bị được treo trên các đầu nối in 3D tương ứng với độ cong của thân etape và ống dẫn. Chúng có thể dễ dàng điều chỉnh bằng đai ốc cánh. Các giá đỡ đặc biệt cho đầu dò pH và đầu dò nhiệt độ một dây cũng được in. Hộp hỗ trợ cho các công tắc điều khiển mức - nước cũng được in 3D. Các thiết bị chuyển mạch này không thấm nước và được thiết kế tốt và rẻ. Chúng dường như được bao bọc bởi công tắc sậy. Hộp chứa đầy silicon sau khi chúng được cố định bằng đai ốc bên trong. Khoảng cách giữa các công tắc này sẽ xác định lượng chất lỏng được phép vào trước khi ngắt. Tất cả các dây dẫn được dẫn qua một lỗ bên dưới và sau đó được bịt kín bằng silicon. Dây thăm dò pH được đưa vào qua lỗ trên vì rất có thể nó sẽ bị thay ra ngoài thường xuyên. Công tắc bật / tắt đã được dán nóng vào vị trí. Giá đỡ để gắn chặt esp32 với màn hình được in 3D. Một cửa sổ nhựa tròn nhỏ xíu đã được tráng silicon trên nắp lưng mở ra để bảo vệ màn hình OLED khỏi nước.

Bước 4: Tệp in 3D

Đây là các tệp STL cho tất cả các chủ sở hữu và hỗ trợ liên quan. Tất cả đều được thiết kế để phù hợp với các tính năng hỗ trợ. Hộp cho bộ điện từ phải được sửa đổi sau khi in cho các cổng điều khiển nguồn / rơ le và lỗ LED ở mặt trước.

Bước 5: Kiểm soát nước

Bộ điện từ 12 volt được đặt vào vỏ máy in 3D tùy chỉnh của riêng nó, cũng bao gồm một cổng cho nguồn điện riêng và một đường điều khiển từ bảng tiếp điện lông vũ trong vỏ chính. Nó cũng bao gồm một đèn LED nhỏ màu đỏ bật khi điện từ được kích hoạt. Vòi vườn thông thường có thể kết nối với các lỗ 3/4 inch - đừng chọn loại 1/2 inch này - bạn sẽ gặp khó khăn trong việc tìm đầu nối….

Bước 6: Lập trình nó

Mã này khá đơn giản. Nó kết hợp một số chương trình con khác nhau và báo cáo chúng qua mạng Blynk. Nếu bạn đã làm việc với Blynk trước khi bạn biết về mũi khoan. Bạn phải bao gồm tất cả phần mềm Blynk và khóa kết nối cho bộ vi điều khiển và trạm báo cáo cụ thể của bạn. Bạn cũng phải cung cấp thông tin xác thực cho kết nối Wifi của mình. Tất cả đều hoạt động khá đẹp và cung cấp một cách thực sự dễ dàng để báo cáo dữ liệu phức tạp mà không cần thực hiện nhiều thao tác. Bạn phải thiết lập một loạt bộ hẹn giờ qua trung gian Blynk cho mỗi cảm biến được đo. Chúng phải được khởi động và chạy trong một chương trình con riêng biệt. Tôi có những cái riêng biệt cho độ pH, nhiệt độ, độ cao của nước và thời gian mà van điện từ vẫn mở - điều này để kiểm tra xem nước có quá lâu mà không làm đầy bình hay không - không tốt. Chương trình con đo độ cao mực nước chỉ lấy trung bình nhiều lần đọc từ bộ chia điện áp trên eTape (xem lưu ý trước - thiết bị này được nối dây sai từ nhà máy….) Và sau đó sửa chữa số đọc bằng bản đồ và hạn chế các chức năng được thực hiện với các phép đo trong nước bể ở giới hạn cao và thấp của băng. Chương trình con pH phức tạp hơn. DH Robot bao gồm một số phần mềm để thực hiện việc khởi tạo nhưng tôi không thể làm cho nó hoạt động được. Bạn sẽ phải lấy các bài đọc thô từ cổng A2 với bộ đệm ở 4.0 và 7.0 (bao gồm trong bộ) và đặt chúng thành "giá trị axit" và "giá trị trung tính" trong phần trên của chương trình. Sau đó, nó sẽ xác định độ dốc và điểm chặn y để tính toán tất cả các giá trị pH tiếp theo cho bạn. Độ pH sẽ phải được hiệu chuẩn lại theo cách tương tự khoảng 2 tháng một lần để kiểm tra. Chương trình con tạm thời là chương trình một dây tiêu chuẩn của bạn. Hoạt động duy nhất trong phần void loop là kiểm tra trạng thái của hai công tắc phao để xác định thời điểm bật nước và bắt đầu hẹn giờ.

Bước 7: Sử dụng nó

Trong các thử nghiệm ban đầu, máy hoạt động tốt - có phạm vi điều chỉnh dễ dàng cho các thiết bị và vỏ bọc chống nước giúp thiết lập dễ dàng hơn trong môi trường thay đổi nhanh. Nó sẽ phải được xem nếu khoảng cách giữa hai công tắc mực nước chứng minh là đủ. Môi trường Blynk làm cho việc báo cáo và kiểm soát bằng điện thoại di động được thực hiện dễ dàng. Điều khiển trực tiếp rơ le đầu ra bằng điện thoại giúp hệ thống có thể bị ghi đè khi phát sinh các tình huống đáng sợ về mực nước. Sự dễ dàng mà bạn có thể cung cấp ngay lập tức đầu ra theo kênh cho nhiều thiết bị nhất có thể giúp cho việc chia sẻ dữ liệu với nhiều người trở nên liền mạch. Mối quan tâm trong tương lai sẽ là tự động hóa việc cung cấp chất dinh dưỡng, kiểm tra độ dẫn điện (các vấn đề đã biết về đo độ pH) và kết nối mạng lưới với các nút khác để đo các vị trí ở xa trong khu liên hợp trồng trọt.