Pixie - Let Your Plant Smart: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Pixie bol projekt vyvinutý so zámerom dosiahnuť väčšiu interaktivitu rastlín, ktoré máme doma, pretože pre väčšinu ľudí je jednou z výziev mať doma rastlinu vedieť, ako sa o ňu starať, ako často polievame, kedy a koľko slnka stačí atď. Zatiaľ čo senzory pracujú na získavaní rastlinných údajov, LED displej, účelovo pixelový (odtiaľ názov Pixie), zobrazuje základné výrazy, ktoré indikujú stav rastliny, napríklad radosť z polievania alebo smútok. ak je teplota príliš vysoká, znamená to, že by ste ju mali preniesť na chladnejšie miesto. Aby bol zážitok ešte zaujímavejší, boli pridané ďalšie senzory, ako sú prítomnosť, dotyk a svietivosť, ktoré sa prekladajú do ďalších výrazov, z ktorých sa zdá, že teraz máte virtuálneho maznáčika, o ktorého sa musíte starať.

Projekt má niekoľko parametrov, v ktorých je možné prispôsobiť limity a potreby každého prípadu vzhľadom na rozmanitosť rastlín a senzory rôznych značiek. Ako vieme, existujú rastliny, ktoré potrebujú viac slnka alebo vody, zatiaľ čo iné môžu žiť s menším počtom zdrojov, ako sú napríklad kaktusy, v takýchto prípadoch je nevyhnutné mať parametre. V celom tomto článku predstavím operáciu a prehľad o tom, ako postaviť Pixie pomocou trocha znalostí elektroniky, komponentov, ktoré sa dajú ľahko nájsť na trhu, a 3D tlačeného puzdra.

Napriek tomu, že ide o plne funkčný projekt, existujú možnosti prispôsobenia a vylepšení, ktoré budú uvedené na konci článku. Na akékoľvek otázky o projekte rád odpoviem tu v komentároch alebo priamo na môj e -mail alebo účet Twitter.

Zásoby

Všetky komponenty sa dajú ľahko nájsť v špecializovaných predajniach alebo na webových stránkach.

• 1 MCU ESP32 (je možné použiť ESP8266 alebo dokonca Arduino Nano, ak nechcete odosielať údaje cez internet)

  Tento model som použil na projekt

• 1 LDR 5 mm GL5528
• 1 prvok PIR D203S alebo podobný (je to ten istý snímač používaný v moduloch SR501 alebo SR505)
• 1 Teplotný snímač DHT11

• 1 Snímač vlhkosti pôdy

  Dávajte prednosť použitiu kapacitného senzora pôdy pred odporovým, toto video dobre vysvetľuje, prečo

• 1 LED Matrix 8x8 s integrovaným MAX7219

  Použil som tento model, ale môže to byť niečo podobné

• 1 odpor 4,7 kΩ 1/4w
• 1 odpor 47 kΩ 1/4w
• 1 odpor 10 kΩ 1/4w

Iní

• 3D tlačiareň
• Spájkovačka
• Rezacie kliešte
• Drôty na pripojenie obvodu
• USB kábel pre napájanie

Krok 1: Okruh

Obvod je viditeľný na obrázku vyššie pomocou nepájivej dosky, ale aby boli umiestnené v puzdre, spoje musia byť spájkované priamo, aby zaberali menej miesta. Otázka použitého priestoru bola dôležitým bodom projektu, snažil som sa čo najviac zmenšiť plochu, ktorú by Pixie zaberal. Napriek tomu, že sa puzdro zmenšilo, je stále možné ho ďalej znižovať, najmä vyvinutím exkluzívneho PCB na tento účel.

Detekcia prítomnosti bola vykonaná pomocou iba jedného PIR prvku namiesto kompletného modulu, ako je SR501 alebo SR505, pretože integrovaný časovač a široký rozsah ovládania presahujúci päť metrov neboli požadované. Použitím iba prvku PIR sa citlivosť znížila a detekcia prítomnosti sa vykonáva pomocou softvéru. Viac podrobností o pripojení nájdete tu.

Ďalším opakujúcim sa problémom v elektronických projektoch je batéria, pre tento projekt existovalo niekoľko možností, ako je 9V batéria alebo nabíjateľná batéria. Aj keď to bolo praktickejšie, v puzdre bol potrebný ďalší priestor a nakoniec som nechal výstup USB MCU odkrytý, aby sa používateľ mohol rozhodnúť, aké bude napájanie, a uľahčiť nahranie náčrtu.

Krok 2: 3D návrh a tlač

Spolu s obvodom bol vyvinutý a vytlačený kryt na umiestnenie komponentov Pixie na zariadení Ender 3 Pro pomocou PLA. Tu boli zahrnuté súbory STL.

Pri návrhu tohto prípadu boli prítomné niektoré koncepty:

• Pretože je kvetináč obvykle na stole, displej bol umiestnený mierne naklonený, aby nedošlo k strate zobrazovacej oblasti
• Navrhnuté tak, aby sa zabránilo používaniu tlačových podpier
• Podporuje výmenu dielov za iné farby, aby bol výrobok prispôsobenejší, vymeniteľnejší a vhodnejší
• Teplotný snímač s otvorom pre vonkajšie prostredie umožňuje presnejšie odčítanie

• Vzhľadom na rôzne veľkosti kvetináčov je možné inštaláciu Pixie do závodu vykonať dvoma spôsobmi

  • Prostredníctvom tyče pripevnenej k Zemi; alebo
  • Pomocou popruhu, ktorý sa obalí okolo kvetináča

Body zlepšenia

Napriek tomu, že je funkčný, v návrhu je niekoľko bodov, ktoré je potrebné upraviť, napríklad veľkosť stien, ktoré boli definované, aby sa predišlo strate materiálu a urýchlila tlač počas prototypovania o 1 mm.

Kovanie je potrebné vylepšiť použitím návrhových vzorov v 3D tlači, pravdepodobne bude potrebné prispôsobiť veľkosť tvarovky palice a stojana, aby kusy správne zacvakli.

Krok 3: Kód

Ako programátor môžem povedať, že to bola najzábavnejšia časť práce, premýšľanie nad štruktúrou a organizáciou kódu, niekoľkohodinové plánovanie a výsledok bol celkom uspokojivý. Skutočnosť, že väčšina senzorov používa analógový vstup, vygenerovala oddelené spracovanie kódu, aby sa pokúsili získať presnejšie údaje a snažili sa čo najviac ignorovať falošne pozitívne výsledky. Vyššie uvedený diagram bol vytvorený s hlavnými blokmi kódu a ilustruje základnú funkcionalitu. Pre viac podrobností odporúčam pozrieť sa na kód na

Existuje niekoľko bodov, ktoré je možné zmeniť, ktoré vám umožňujú prispôsobiť Pixie podľa vášho želania. Medzi nimi môžem zdôrazniť:

• Frekvencia snímania senzora
• Časový limit výrazov
• Maximálne a minimálne teploty, limity osvetlenia a zeme, ako aj prah senzorov
• Zobrazte intenzitu svetla každého výrazu
• Čas medzi rámcami každého výrazu
• Animácie sú oddelené od kódu, čo vám umožňuje ich prípadnú úpravu

Spúšťače

Bolo potrebné implementovať spôsob, ako zistiť, kedy sa akcia deje v reálnom čase na základe posledných čítaní. To bolo nevyhnutné v troch známych prípadoch, zalievanie, prítomnosť a dotyk, tieto udalosti by sa mali spustiť hneď, ako sa zistia značné odchýlky senzora, a preto sa použila iná implementácia. Príkladom toho je snímač prítomnosti, pretože v analógovom vstupe bol použitý iba prvok PIR, načítané hodnoty sa často líšia a bola potrebná logika na vyhlásenie, či je alebo nie je prítomný, zatiaľ čo snímač teploty má naopak veľmi nízka variácia a len štandardné čítanie jej hodnôt stačí na úpravu správania Pixie.

Krok 4: Projektujte ďalšie kroky

• Staňte sa zariadením IoT a začnite odosielať údaje na platformu prostredníctvom MQTT
• Aplikácia na prispôsobenie parametrov a možno výrazov
• Nechajte dotyky fungovať tak, že sa dotknete rastliny. Na Instructables som našiel skvelý príklad projektu podobného Touche
• Zahrňte batériu
• Navrhnite DPS
• Vytlačte si celú vázu nielen v prípade Pixie
• Zahrňte do projektu piezo, aby ste podľa výrazov prehrali zvuky
• Rozšírte „pamäť“Pixie o historické údaje (príliš dlhé bez detekcie prítomnosti by mohlo vyvolať smutný výraz)
• UV senzor na presnejšiu detekciu slnečného žiarenia