Inteligentná vnútorná bylinková záhrada: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Projekty Fusion 360 »

V tomto návode vám ukážem, ako som si vyrobil svoju múdru izbovú bylinkovú záhradu! Mal som pár inšpirácií pre tento projekt, pričom prvým bolo, že som sa zaujímal o domáce modely Aerogarden. Okrem toho som mal nepoužívané Arduino Mega s dotykovým štítom TFT, ktoré mi roky sedelo v koši s elektronikou. Zistil som, prečo neskúsiť vytvoriť vlastnú Aerogarden ako bylinkovú záhradu pomocou Arduina s trochou času navyše, ktorý mám počas karantény! Nakoniec som sa k projektu trochu pridal, pretože som do každého alikvotného podielu pôdy pridal senzory vlhkosti, ale zatiaľ sa to osvedčilo. Celkovo vzaté, nemohol som byť šťastnejší z toho, ako všetko dopadlo!

Práve som dokončil tento projekt a zasadil niekoľko semien bazalky a pažítky dňa 7/5/2020. Tento návod je zverejnený 5/11/2020. Dúfam, že tento budúci týždeň začnú klíčiť rastliny a budem si určite aktualizovať tento návod na použitie s obrázkami rastu

Tu je stručný prehľad niektorých funkcií mojej inteligentnej izbovej bylinkovej záhrady:

- Dotykový displej, ktorý zobrazuje čas, deň v týždni a dátum.

- Štyri alikvoty 2,35 palca x 2,35 palca x 2,33 palca na výsadbu byliniek. Alikvotná vanička sa vloží do umývadla, ktoré zachytí všetok odtok vody a izoluje sa od elektroniky.

- Nastavenie LED, ktoré umožňuje užívateľovi nastaviť požadovaný čas a trvanie „zapnutia“. Užívateľ môže okrem toho zakázať zapínanie diód LED, ak sa tak rozhodne.

- Stránka senzora vlhkosti, ktorá označuje, ktoré zo 4 bylinkových alikvotov je potrebné zalievať.

- Nastaviteľné svetlo na pestovanie, ktoré dáva užívateľovi výšku približne 6 až 8 palcov, akonáhle rastliny začnú rásť.

Ak vás zaujíma, ako som tento projekt vytvoril, alebo si ho chcete vytvoriť pre seba, postupujte podľa nasledujúcich pokynov!

Zásoby

Elektronika:

- Arduino Mega 2560

- 2,8 palcový dotykový štít TFT

- 4x snímač pôdnej vlhkosti

- 3x N-kanálový MOSFET P30N06LE

- 1x modul RTC DS3231

- LED svetelný pás

- Napájanie 5V 2A

- 3 -článková batéria CR1220

- 3x 220 Ohm rezistory

- Perfboard

- DC Barrel Jack

- Elektrické vedenie

Bylinkový záhradný kvetináč:

- Biela a čierna 3D tlačiareň PLA vlákno (ak sa rozhodnete vytlačiť vlastnú základňu)

- Dýha z červeného duba

- Tenký hliníkový plech (voliteľné)

- Lesklá metalická farba v spreji a základný náter

- Povrchová úprava dreva/Moridlo

- Polyuretánová povrchová úprava One Coat

Pôdne/bylinné produkty:

- Semená byliniek podľa vlastného výberu

- Zázračná ornica

Zmiešaný:

- Elektrická páska/maliarska páska

- Horúca lepiaca pištoľ

- 3D tlačiareň (voliteľné)

- Presný nôž

- Brúsny papier (~ 220 + zrnitosť)

- Spájkovačka + spájka

- Kyanoakrylátové lepidlo

- Nástroje (nožnice na drôty, nožnice, kliešte na nos)

Krok 1: Nastavenie elektroniky

Elektronická časť projektu obsahuje v zásade 4 hlavné komponenty, pričom mozgom komponentov je Arduino Mega 2560. 1) Štít dotykovej obrazovky TFT. 2) Modul hodín RTC. 3) Senzory pôdy. 4) Tranzistory MOSFET a LED pásik. Na tento projekt som použil Mega, pretože mi po umiestnení krytu dotykovej obrazovky na Mega poskytol ďalšie piny. Existuje mnoho návodov pre každú zo 4 hlavných komponentov, ktoré som vyššie uviedol pre tento projekt, a prepojím niektoré z tých, ktoré som použil, a tiež poskytnem niekoľko dodatočných informácií, s ktorými som sa počas svojej cesty stretol.

Základné rozloženie obvodu nájdete na mojej Fritzingovej doske a schéme. POZNÁMKA: Fritzing nemal presný snímač pôdy, ktorý som použil vo svojom projekte. Tie, ktoré som použil, boli tiež vybavené porovnávacím obvodom LM393 a snažil som sa čo najlepšie replikovať zapojenie na Fritzingových obrázkoch. Ak je stále mätúce, nižšie nájdete ďalšie informácie o presnom zapojení.

1) Arduino Mega a 2,8 palcový dotykový displej TFT

Užitočné odkazy:

Výukový program Adafruit: Základy pripojenia štítu, inštalácie príslušných knižníc a spustenia ukážkových kódov.

Verím, že som si kúpil štít na dotykovej obrazovke od spoločnosti Adafruit a rozhodne som použil ich návod na pomoc pri počiatočnom nastavení a spustení vzorových kódov. Okrem vhodného pripojenia štítu k nemu v skutočnosti nie je oveľa viac, než kódovacia časť v nasledujúcom kroku. Jedným z dôležitých krokov je však pripnutie kolíka Vin na štít, ktorý sa pripája k kolíku Arduino Vin. Orezanie tohto kolíka vám umožní prístup k pinom, aby ste mohli arduino napájať z externého zdroja napájania, takže to urobte.

2) Modul hodín RTC

Užitočné odkazy:

Výukový program Adafruit: Iná odpočinková doska, ako som použil vo svojom projekte, ale rovnaký čip DS3231.

Pripojenie hodinového modulu v reálnom čase k Mega je tiež jednoduché. Všetko, čo potrebujete, je pripojenie 5V, GND, SDA a SCL. Pre svoj projekt som pripojil SDA a SCL z hodín na piny 20 a 21 na Mega. Použil som aj návod Adafruit na inicializáciu hodín, ale viac o tom v nasledujúcom kroku. Zatiaľ dokončite zapojenie podľa obrázku.

3) Senzory pôdy

Užitočné odkazy:

Výukový program Instructables: Používateľ mdabusaayed má skvelý a jednoduchý návod, ako tieto senzory využiť!

Tieto senzory som si skutočne objednal po spustení elektronickej časti projektu. Namiesto týchto senzorov počas počiatočného testovania som ako digitálne vstupy použil bežné prepínače, a preto sú prítomné v mojom ranom obvode breadboard. Ako poznamenáva užívateľ, tieto pôdne senzory je možné použiť ako digitálne vstupy ALEBO analógové vstupy. Pretože som len chcel, aby mi tieto senzory povedali, či je pôda suchá alebo nie, použil som iba ich digitálne výstupné kolíky. Každý potrebuje 5 V a GND pinové pripojenie a na pripojenie svojich digitálnych výstupov som použil piny 23-26 na Mega

4) Tranzistory a RGB LED pásik

Užitočné odkazy:

Výukový program Arduino-LED Light Strip: Tieto odkazy sú z rovnakého projektu Make Project, ktorý ukazuje, ako používať digitálne výstupné kolíky MOSFETS a arduino na pohon a RGB LED pásik

Svetelné pásmo Arduino-LED:

Zobral som lacný RGB LED pásik od FiveBelow, ktorý je možné napájať z 5V. Digitálne výstupné kolíky Arduino nedokážu dodať dostatok prúdu pre pásik, v ktorom vstupujú do hry MOSFETY. Prepojený tutoriál vysvetľuje obvod oveľa podrobnejšie, ako môžem ja, takže si to overte, ak vás zaujíma, prečo som to urobil. Pri pripájaní pásika a MOSFETOV k arduinu postupujte podľa zapojenia v mojej schéme zapojenia. Disclaimer: Teraz si uvedomujem, že existuje veľa výskumu o konkrétnych diódach LED na pestovanie rastlín s X príkonom na frekvenciách Y. Silne pochybujem, že môj lacný pás v hodnote 5 dolárov spĺňa väčšinu z týchto kritérií, ale zistil som, že nejaké svetlo je lepšie ako žiadne, a držím palce, aby som tu v najbližších týždňoch dosiahol rast byliniek: p Ako bolo uvedené v úvode „V prípade, že budem potrebovať robustnejšie LED svetlo/pás, budem naďalej aktualizovať tento návod.

Krok 2: Program Arduino

Pri vytváraní programu som mal na mysli niekoľko cieľov, ktoré som chcel dosiahnuť. Najprv som chcel, aby dotykový displej zobrazoval aktuálny čas a dátum. Za druhé, chcel som na obrazovke niekoľko funkčných obrázkov, ktoré by používateľ mohol identifikovať a stlačiť, aby sa dostali na rôzne obrazovky s ďalšími možnosťami (vedro na zalievanie na stránku senzora vlhkosti a nastavenia na stránku s nastaveniami LED). Nakoniec som chcel obrázok na obrazovke, aby používateľovi oznámil, či LED diódy svietili alebo nie (indikované žiarovkou).

Kód je trochu dlhý, takže nebudem ísť riadok po riadku, ale skôr zdôrazním všeobecné vlastnosti toho, čo kód robí. Možno to nie je dokonalé, ale plní to, čo chcem, aby dosiahlo. Neváhajte si stiahnuť a vyladiť môj kód, ako chcete! Existuje niekoľko skvelých videí z YouTube, ktoré mi pomohli pri písaní kódu: Ako na mechatroniku a educ8s.tv bolo niekoľko skvelých návodov. Chcem spomenúť, že obrázky polievacieho vedra, žiarovky a loga nastavenia boli vytlačené na obrazovku z ich hodnôt bitmapy. Image2cpp je vynikajúci nástroj, ktorý som použil a ktorý automaticky prevádza obrázky na bitové mapy.

Ak vás môj myšlienkový postup pre kód nezaujíma, ignorujte nižšie uvedené a stiahnite si môj program.ino a tiež súbor.c. Uistite sa, že obaja umiestnite do rovnakého priečinka. Pripojte svoj Mega k počítaču cez USB port a pomocou Arduino IDE nahrajte program do svojho Mega!

Hlavné vlastnosti kódu Indoor_Flower_Pot.ino

Počiatočné

- Zahrnúť knižnice Adafruit (GFX, TFTLCD, TouchScreen.h, RTClib.h)

- Definujte piny/premenné na dotykovej obrazovke (väčšinu z nich som skopíroval a vložil z ukážkového kódu Adafruit na dotykový displej TFT

- Definujte premenné používané v celom programe

Zrušenie nastavenia

- Pripojte sa k dotykovej obrazovke TFT

- Konfigurujte kolíky senzora pôdy a kolíky LED pomocou funkcie pinMode ()

- Nakresliť domovskú obrazovku (Pre svoj program som urobil konkrétne funkcie, aby som nakreslil každú obrazovku. Tie nájdete v spodnej časti môjho programu za prázdnou slučkou ())

Prázdna slučka

- Nakreslite domovskú obrazovku, ak je to vybraté

- Skontrolujte čas a aktualizujte obrazovku, ak sa čas zmenil

- Skontrolujte čas a zistite, či je medzi LED „Čas zapnutia“a LED „Časovač“

- Ak je to tak, zapnite LED diódy a nakreslite žiarovku na obrazovku

- Ak nie, vypnite LED diódy a vyberte žiarovku z obrazovky

- Ak je vybraté vedro na vodu, nakreslite stránku senzora vlhkosti

- Prečítajte si vstupy senzora pôdy a ak je pôda suchá, vyplňte príslušný kruh

- Ak je pôda stále vlhká, nechajte kruh nevyplnený

- Ak je vybratý obrázok nastavení, nakreslite stránku s nastaveniami LED

- Prečítajte si a uložte Čas, AM alebo PM a Časovač.

- Ak je zvolená dióda LED VYPNUTÁ, nechajte diódy LED vypnuté bez ohľadu na čas alebo časovač zapnutia

Krok 3: Návrh bylinkovej záhrady a 3D tlač

Vedel som pred navrhovaním bylinkovej záhrady, že chcem základ zabaliť dyhou. Z tohto dôvodu som potreboval vytvoriť skôr hranatý dizajn s ostrými rohmi než zaoblenejší dizajn, pretože dyha by pravdepodobne nepriľnula aj k niečomu eliptickejšiemu. Ďalšou funkciou, ktorú som chcel, bol nastaviteľný hriadeľ pre diódy LED, aby sa prispôsobil rastu rastlín. Okrem toho som potreboval priestor na umiestnenie dotykovej obrazovky/elektroniky, ako aj samostatného umývadla rastlín, ktoré bude obsahovať všetku vodu a izolovať ju od elektroniky. Nakoniec som vytvoril vlastnú podnosovú vložku pre bylinky, ktoré mali 4 oddelené alikvóty a dokonale zapadali do umývadla. Som spokojný s tým, ako dizajn dopadol! Na tento projekt som použil Fusion 360 a na všetko som zahrnul svoje súbory.stl a.gcode, takže si ich môžete pokojne stiahnuť, vyladiť a vytlačiť!

Základňa kvetináča bola príliš veľká na to, aby sa zmestila do mojej tlačiarne, takže som ju musel vytlačiť na dve časti. Všetko som vytlačil bielym PLA vláknom s výnimkou vložky do zásobníka, ktorú som vytlačil čiernou farbou. Ako softvér na krájanie som použil Cura a moje tlačové podrobnosti sú uvedené nižšie. Dajte mi vedieť, či by ste chceli v softvéri na krájanie vidieť viac fotografií z každej časti.

Podrobnosti o softvéri na krájanie:

- Moja tlačiareň: Maker Select Printer V2- Tryska: 0,4 mm- Vlákno: čiernobiele vlákno PLA 1,75 mm- Teplota pri tlači/Teplota pri vytváraní dosky: 210 C/60 ° C- Rýchlosť tlače: 60 mm/s- Výplň: 25%- Povoliť podporu: Áno, všade- Priľnavosť stavebnej dosky: 3 mm

Krok 4: Dokončenie bylinkovej záhrady

Pretože základ bylinkovej záhrady bol vytlačený v dvoch častiach, prvým krokom bolo ich zlepenie pomocou rýchleho kyanoakrylátového superlepidla. Obrázky zvýrazňujú niektoré z najdôležitejších krokov a uvediem ich nižšie podľa jednotlivých častí.

Bylinková záhradná základňa:

Po zlepení dvoch častí som vzal brúsny papier so strednou zrnitosťou a trochu zdrsnil základňu. Potom som rozložil dyhu a vystopoval všetky 4 strany základne, ako aj vrch, na dyhu. Nechcel som dyhovať šachtu, takže som to nechal holé. Na vyrezanie dyhy som použil nôž Exacto. Pri sledovaní a rezaní dyhy buďte opatrní, aby ste zaistili, že zrno dreva bude pri lepení v správnom smere. Nakoniec som urobil túto chybu, ale našťastie to bolo na zadnej strane a je ťažké povedať. Potom som na dyhu naniesol malé množstvo lepidla, dostatočné na pokrytie celého povrchu, a prilepil som ho na podklad z bylinkovej záhrady. Urobil som dve strany naraz, aby som mohol pridať závažia/svorky.

Akonáhle bola všetka dyha zlepená a vysušená, vzal som brúsny papier so zrnitosťou 220 a ručne vyhladil základňu. Tu budete chcieť byť opatrní a trpezliví, aby ste náhodou nechytili hrubý roh dyhy a neodtrhli ju. Časť trpezlivosti je dôležitá, pretože zaoblenie okrajov a zaistenie, aby všetko vyzeralo hladko, bude nejaký čas trvať. Na niektoré väčšie praskliny, ktoré som pri brúsení nedokázal zaguľatiť, som nakoniec použil malé množstvo plniva do dreva.

Po dokončení brúsenia som použil niekoľko vrstiev dreva Minwax a pri nanášaní som postupoval podľa ich pokynov. Potom, čo som nechal ~ 24 hodín pôsobiť, som na základňu naniesol jeden náter polyuretánu, aby mal príjemný hladký lesk!

Nádoba na výsadbu:

Tento krok pravdepodobne nie je potrebný, ale bol som paranoidný z toho, že voda potenciálne uniká do elektroniky. Aj keď pochybujem, že z vložky zásobníka do umývadla vôbec bude odtekať veľa vody, stále som pokračoval v pridávaní malého množstva silikónu do rohov umývadla.

Podpora LED svetla

Chcel som natrieť vrchnú časť svetelnej podpery v kovovom lesku, aby mala záhradná škôlka ľahký pocit. Urobil som to tak, že maliarsku pásku prelepím nosným hriadeľom a potom na exponovanú oblasť nanesiem vrstvu základného náteru. Po zaschnutí som nasledoval dvoma vrstvami metalickej lesklej sprejovej farby. Napodiv som po natretí dielu našiel v mojej pracovnej oblasti tenký kus plechu a myslel som si, že to bude vyzerať ešte realistickejšie a lepšie ako farba v spreji. Vystopoval som oblasť hornej časti svetelnej podpery, vyrezal kov a na ohýbanie kovu som použil zverák. Potom som to nalepil na vrch. Na čistenie kovu a dodanie pekného lesku som použil oceľovú vlnu.

Krok 5: Dokončenie elektroniky a zapojenia

Teraz, keď bola základňa bylinkovej záhrady hotová a bola natretá podpora LED svetla, posledným krokom bolo dokončenie zapojenia a pridanie všetkých komponentov! Nižšie opäť uvediem všetky dôležité kroky. Zistil som, že veľa drôtu a horúceho lepidla je môj najlepší priateľ.

Perfboard:

Dostal som malú perfboard a rozložil na ňu modul MOSFET, RTC a odpory, aby som získal približnú veľkosť. Potom som to odrezal a začal som spájkovať súčiastky. Môžete si skutočne navrhnúť svoj perfboard tak, ako by ste chceli. Na mojej perfboarde uvidíte, že som mal jednu hlavnú (+5V) linku a jednu hlavnú (GND) linku. Uvedomte si, že do konca bude váš perfboard vyzerať ako deň bez vlasov, pričom káble budú chodiť všade. Dôvodom je, že budete potrebovať 7 káblov k vášmu arduinu (SDA, SCL z modulu RTC, Vin, GND a 3 digitálne piny pripojené k vášmu rezistoru/základňovému kolíku na MOSFETe.) Budete tiež potrebovať ďalší Z neho prechádza 8 káblov k vašim snímačom vlhkosti (4 kladné vodiče smerujú ku každému kolíku 5V snímača pôdneho senzora a 4 uzemňovacie vodiče ku každému uzemňovacímu kolíku snímača pôdy).

LED svetelný pás na podporu svetla:

Po rozmotaní LED som zistil, že 2 časti pásu sa zmestili na dĺžku podpery, než som ju musel odstrihnúť. Akonáhle som mal všetky pásy, použil som ich horúcim lepidlom na miesto, aby medzi nimi bol malý priestor. Potom som použil flexibilný drôt 28 na spájkovanie a pripojenie každého (+)-(+), B-B, R-R a G-G k príslušným podložkám. Po dokončení som prúžok otestoval, aby som sa ubezpečil, že všetky podložky sú správne spájkované pred podávaním drôtu cez podporný hriadeľ.

Konečné zhromaždenie:

Začal som konečnú montáž lepením DC konektora za tepla na miesto. Potom som priviedol 4 malé flexibilné drôty s priemerom 28 od základne, cez stredný hriadeľ a hore k podpore svetla. POZNÁMKA: Je dôležité prestrihnúť kábel na dĺžku, ktorá bude siahať až k svetlám, aj keď sú stredný hriadeľ a svetlo úplne zdvihnuté. Potom som každý drôt spájkoval s príslušnými podložkami na svetle. (+) Vodič bol zapojený priamo do konektora DC.

Z konektora (+) DC konektora som pripojil drôt a druhý koniec spájkoval s 5V linkou na perfboarde. Tento postup som zopakoval z konektora (-) DC konektora na uzemnenie.

Potom som použil kúsok horúceho lepidla a prilepil som dosku na spodnej časti základne bylinkovej záhrady. Pripojil som príslušné káble k arduinu podľa svojej schémy a namontoval dotykový displej cez okno v prednej časti základne. V závislosti od tesnosti lícovania môže, ale nemusí byť potrebné použiť dotyk horúceho lepidla na jeho utesnenie na mieste.

Nakoniec som za horúca prilepil štyri moduly senzora pôdy na miesto na bočných stenách, aby som zaistil, že každý senzor bol vhodne umiestnený pre zodpovedajúce čítanie na stránke senzora vlhkosti na dotykovej obrazovke. Potom som pripojil štyri senzory pôdy, previedol drôty cez malé otvory a pridal misku rastlín k podnosu!

A len tak je zapojenie hotové!

Krok 6: Pôda, semená a kompletná

Posledným krokom je získanie sadivovej pôdy a semien podľa vášho výberu! Každý alikvot zásobníkovej vložky som naplnil zeminou do hĺbky asi 0,5 palca. V strede každej pôdy som vytvoril malé odtlačky, do každého som pridal niekoľko semien a zasypal ~ 0,25 palcom zeminy.

Potom som podnos pridal do umývadla rastlín a umiestnil som ho do základu bylinkovej záhrady! Pri zalievaní som našiel najlepší spôsob, ako to dosiahnuť, a to tak, že som použil morčací baster a pridával vodu, kým sa pôda nebude zdať vlhká. Potom môžem potvrdiť, že pôda je dostatočne zalievaná po niekoľkých minútach čakania a kontrole stránky senzora vlhkosti. Ak nie sú kruhy vyplnené, znamená to, že rastliny sú náležite napojené!

Teraz dúfame, že bylinky skutočne rastú: P Dúfam, že sa vám tento návod páčil a tešíte sa, či si niekto z vás vyrobí svoj vlastný. Šťastnú výrobu!

Druhé miesto v súťaži Arduino 2020