גן עשבים מקורה חכם: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

פרויקטים של Fusion 360 »

במדריך זה אראה לכם כיצד הכנתי את גינת העשבים החכמה והמקורה שלי! היו לי כמה השראות לפרויקט הזה כשהראשון היה שיש לי עניין בדגמי Aerogarden הביתיים. בנוסף, היה לי מארדואינו מגה שאינו בשימוש עם מגן מסך מגע TFT שישב זה שנים בפח האלקטרוניקה שלי. חשבתי מדוע לא לנסות להכין גינת עשבי תיבול משלך עם ארדואינו עם קצת זמן נוסף שיש לי במהלך ההסגר! בסופו של דבר הלכתי קצת יותר עם הפרויקט בכך שהוספתי חיישני לחות לכל חלקת קרקע אבל זה הוכיח את עצמו כמועיל עד כה. בסך הכל, לא יכולתי להיות מאושרת יותר איך הכל יצא!

בדיוק סיימתי את הפרויקט הזה ושתלתי כמה בזיליקום וזרעי עירית בתאריך 5/7/2020. הוראה זו מתפרסמת ב- 5/11/2020. אני מקווה שצמחים יתחילו לנבוט בשבוע הקרוב ואני בטוח אעדכן את המדריך הזה עם תמונות צמיחה של התקדמות

להלן סקירה מהירה של כמה מהתכונות של גינת העשבים החכמה המקורה שלי:

- תצוגת מסך מגע המציגה שעה, יום בשבוע ותאריך.

- ארבעה חלקים בגודל 2.35 "x 2.35" x 2.33 "לשתילת עשבי תיבול. מגש אליקוט מוחדר לאגן שאוסף כל ניקוז מים ומבודד את עצמו מהאלקטרוניקה.

- הגדרת LED המאפשרת למשתמש להגדיר את הזמן והמשך הרצויים של "הדלקה". בנוסף, המשתמש יכול להשבית את הפעלת נוריות LED אם הוא בוחר בכך.

- דף חיישן לחות המציין אילו מבין 4 aliquots הצמחים צריכים להשקות.

- אור גידול מתכוונן שנותן למשתמש ~ 6-8 סנטימטרים נוספים של גובה ברגע שהצמחים מתחילים לצמוח.

אם אתה מעוניין לראות איך יצרתי את הפרויקט הזה או שאתה רוצה להכין כזה לעצמך, אנא עקוב!

אספקה

מכשירי חשמל:

- ארדואינו מגה 2560

- 2.8 אינץ 'מסך מגע TFT

- 4x חיישני לחות קרקע

- 3x N-Channel P30N06LE MOSFET

- מודול 1x RTC DS3231

- רצועת אור LED

- ספק כוח 5V 2A

- סוללת תאי 3V CR1220

- נגדים 3x 220 אוהם

- פרבורד

- ג'ק חבית DC

- חיווט

צמח גן צמחים:

- נימה מדפסת תלת מימד לבנה ושחורה 3D (אם תבחר להדפיס בסיס משלך)

- פורניר עץ אלון אדום

- מתכת דק מאלומיניום (אופציונלי)

- צבע ריסוס מתכתי ומבריק

- גימור עץ/כתם

- גימור פוליאוריטן מעיל אחד

מוצרי קרקע/צמחי מרפא:

- זרעי עשב לבחירה

- Miracle Grow אדמה

שונות:

- קלטת חשמל/סרט ציירים

- אקדח דבק חם

- מדפסת תלת מימד (אופציונלי)

- סכין מדויקת

- נייר זכוכית (~ 220 + חצץ)

- מלחם + הלחמה

- דבק על ציאנואקרילט

- כלים (חותכי חוטים, מספריים, צבת אף מחט)

שלב 1: הגדרת האלקטרוניקה

יש בעצם 4 רכיבים עיקריים לחלק האלקטרוניקה של הפרויקט כאשר המוח של הרכיבים הוא Arduino Mega 2560. 1) מגן מסך המגע TFT. 2) מודול שעון RTC. 3) חיישני הקרקע. 4) הטרנזיסטורים של MOSFET ורצועת ה- LED. השתמשתי במגה לפרויקט זה מכיוון שהוא סיפק לי סיכות נוספות לאחר הנחת מגן מסך המגע על המגה. ישנן הדרכות רבות לכל אחד מארבעת הרכיבים העיקריים שמניתי לעיל לפרויקט זה ואני אקשר כמה מאלה שבהם השתמשתי וכן אספק מידע נוסף שנוסף שנתקלתי בו בדרך.

עיין בלוח הלוח והסכימה של Fritzing לפריסה הבסיסית של המעגל. הערה: לפריטינג לא היה חיישן האדמה המדויק בו השתמשתי בפרויקט שלי. אלה שבהם השתמשתי הגיעו גם עם מעגל משווה LM393 וניסיתי כמיטב יכולתי לשחזר את החיווט בתמונות Fritzing. ראה להלן מידע נוסף על החיווט המדויק אם הוא עדיין מבלבל.

1) Arduino Mega ומסך המגע 2.8 אינץ 'TFT

קישורים שימושיים:

מדריך Adafruit: יסודות לחיבור המגן, התקנת הספריות המתאימות והפעלת קודים לדוגמה.

אני מאמין שרכשתי את מגן מסך המגע שלי מ- Adafruit ובהחלט השתמשתי במדריך שלהם לעזרה בהגדרה ראשונית ובהפעלת הקודים לדוגמה. מלבד חיבור המגן כראוי, אין הרבה יותר מזה עד לחלק הקידוד בשלב הבא. אולם השלב החשוב הוא חיתוך סיכת הווין על המגן המתחבר לסיכת הווין של ארדואינו. חיתוך סיכה זו מאפשרת לך לקבל גישה לסיכה על מנת לספק את כוח הארדואינו מספק כוח חיצוני, לכן הקפד לעשות זאת.

2) מודול שעון RTC

קישורים שימושיים:

מדריך Adafruit: לוח פריצה שונה ממה שהשתמשתי בו בפרויקט שלי אבל אותו שבב DS3231.

חיבור מודול השעון בזמן אמת למגה הוא גם פשוט. כל מה שאתה צריך הוא חיבורי 5V, GND, SDA ו- SCL. עבור הפרויקט שלי, חיברתי SDA ו- SCL מהשעון לפינים 20 ו -21 בהתאמה במגה. השתמשתי גם בהדרכה של Adafruit לאתחול השעון, אך עוד על כך בשלב הבא. לעת עתה פשוט השלם את החיווט כפי שמתואר.

3) חיישני הקרקע

קישורים שימושיים:

הדרכה להוראות: למשתמש mdabusaayed יש הדרכה נהדרת ופשוטה כיצד להשתמש בחיישנים אלה!

למעשה הזמנתי את החיישנים האלה לאחר שהתחלתי את החלק האלקטרוניקה של הפרויקט. במקום חיישנים אלה במהלך הבדיקה הראשונית, השתמשתי במתגים רגילים ככניסות דיגיטליות ולכן אלה נמצאים במעגל הלוח המוקדם שלי. כפי שציינו המשתמשים, ניתן להשתמש בחיישני קרקע אלה ככניסות דיגיטליות או ככניסות אנלוגיות. כי רק רציתי שהחיישנים האלה יגידו לי אם האדמה יבשה או לא השתמשתי רק בסיכות הפלט הדיגיטליות שלהם. כל אחד זקוק לחיבור פינים מסוג 5v ו- GND והשתמשתי בסיכות 23-26 במגה כדי לחבר את היציאות הדיגיטליות שלהם

4) הטרנזיסטורים ורצועת ה- LED RGB

קישורים שימושיים:

מדריך רצועות אור Arduino-LED: קישורים אלה הם מאותו פרויקט Make שמראים כיצד להשתמש ב- MOSFETS ובסיכות פלט דיגיטליות של arduino להנעת רצועת LED RGB

Arduino-LED Video Strip Video:

הרמתי רצועת LED RGB זולה מ- FiveBelow שאפשר להפעיל אותה מ- 5V. סיכות הפלט הדיגיטליות של Arduino אינן יכולות לספק מספיק זרם לרצועה, שם נכנסים MOSFETS למשחק. המדריך המקושר מסביר את המעגל בפירוט הרבה יותר טוב ממה שאני יכול, אז בדוק זאת אם אתה מעוניין מדוע עשיתי זאת. עקוב אחר החיווט בתרשים המעגלים שלי על מנת לחבר את הרצועה ו- MOSFETS לארדואינו. כתב ויתור: עכשיו אני מבין שיש המון מחקר על נוריות צמחים ספציפיות לגידול צמחים עם כמות אנרגיה X בתדרי Y. אני בספק רב אם רצועה הזולה של $ 5 עומדת בהרבה מהקריטריונים האלה אבל הבנתי שקצת אור עדיף על כלום ואני מחזיק אצבעות שאקבל כאן קצת גידול עשבי תיבול בשבועות הקרובים: p כאמור בהקדמה, אמשיך לעדכן הוראה זו במידה ויהיה צורך להשתמש בנורה/רצועה LED חזקים יותר.

שלב 2: תוכנית Arduino

בעת יצירת התוכנית שלי, היו לי כמה מטרות בראש עם מה שאני רוצה שהיא תשיג. ראשית, רציתי למסך המגע להציג את השעה והתאריך הנוכחיים. שנית, רציתי כמה תמונות פונקציונאליות על המסך שהמשתמש יכול לזהות וללחוץ כדי להעביר אותן למסכים שונים עם אפשרויות נוספות (דלי השקיה לדף חיישן לחות וההגדרות לדף הגדרות ה- LED.) לבסוף, רציתי תמונה על המסך כדי לספר למשתמש אם נורות ה- LED דולקות או לא (מסומן על ידי הנורה).

הקוד ארוך במקצת ולכן לא אלך שורה אחר שורה אלא אדגיש תכונות כלליות של מה שהקוד עושה. זה אולי לא מושלם אבל זה משיג את מה שאני רוצה שזה ישיג. אל תהסס להוריד ולשנות את הקוד שלי כרצונך! היו כמה סרטוני יוטיוב מעולים שעזרו לי בכל הנוגע לכתיבת הקוד: איך למכטרוניקה ול educ8s.tv היו כמה הדרכות נהדרות. אני כן רוצה לציין שהתמונות של דלי ההשקיה, הנורה ולוגו ההגדרה הודפסו על המסך מערכי מפת הסיביות שלהם. Image2cpp הוא כלי נהדר שהשתמשתי בו הממיר תמונות אוטומטיות למפות סיביות.

אם אינך מעוניין בתהליך החשיבה שלי לגבי הקוד, התעלם ממה שמופיע למטה והורד את תוכנית ה-.ino שלי ואת קובץ ה-.c. הקפד למקם את שניהם באותה תיקיה. חבר את המגה שלך למחשב באמצעות יציאת ה- USB ושימוש ב- Arduino IDE, העלה את התוכנית למגה שלך!

מדגיש קוד Indoor_Flower_Pot.ino

התחלתי

- כלול ספריות Adafruit (GFX, TFTLCD, TouchScreen.h, RTClib.h)

- הגדר סיכות/משתנים במסך מגע (הרבה מזה העתקתי והדבקתי מהקוד לדוגמא של Adafruit במסך המגע TFT

- הגדר משתנים המשמשים לאורך התוכנית

התקנה בטלה

- התחבר למסך מגע TFT

- הגדר את סיכות חיישן הקרקע ואת סיכות הלד באמצעות הפונקציה pinMode ()

- צייר את מסך הבית (עשיתי פונקציות ספציפיות לתוכנית שלי על מנת לצייר כל מסך. תוכל למצוא אותן בתחתית התוכנית שלי לאחר לולאת חלל ())

Loop Void

- צייר את מסך הבית אם זה מה שנבחר

- בדוק את השעה ועדכן את המסך אם הזמן השתנה

- בדוק את השעה ובדוק אם הוא נופל בין LED "On Time" לבין LED "Timer"

- אם כן, הדלק את נוריות ה- LED וצייר את הנורה על המסך

- אם לא, הפעל את הנורות והסר את הנורה מהמסך

- צייר את דף חיישן הלחות אם נבחר דלי המים

- קרא את תשומות חיישן הקרקע ומלא את העיגול המתאים אם האדמה יבשה

- אם האדמה עדיין לחה, שמור על העיגול ללא מילוי

- צייר את דף הגדרות ה- LED אם נבחרה תמונת ההגדרות

- קרא ושמור את השעה On Time, AM או PM, and the Timer.

- אם LED כבוי נבחר, שמור על נוריות LED ללא קשר לזמן ההפעלה או הטיימר

שלב 3: עיצוב גן הצמחים והדפסה תלת -ממדית

ידעתי לפני עיצוב גינת הצמחים שאני רוצה לעטוף את הבסיס בפורניר. בגלל זה, הייתי צריך ליצור עיצוב מעט מרובע עם פינות חדות יותר מאשר עיצוב מעוגל יותר מכיוון שציפוי הפורניר כנראה לא ידבק במשהו אליפטי יותר. תכונה נוספת שרציתי הייתה פיר מתכוונן ללדים על מנת להתאים לצמיחת הצמחים. בנוסף, הייתי צריך מקום להכיל את מסך המגע/האלקטרוניקה כמו גם אגן צמחים נפרד שיכיל כל מים ויבודד אותו מהאלקטרוניקה. לבסוף, יצרתי תבנית מגש משלי לעשבי התיבול שהיו בהם 4 אליקוטים נפרדים והתאימו בצורה מושלמת לאגן. אני שמח איך העיצוב יצא! השתמשתי ב- Fusion 360 לפרויקט זה וכללתי את קבצי.stl וקבצי.gcode שלי לכל דבר, אל תהסס להוריד, לצבוט ולהדפיס!

בסיס העציץ היה גדול מכדי להתאים למדפסת שלי אז הייתי צריך להדפיס את זה בשני חלקים. הדפסתי הכל בנימה PLA לבנה למעט הכנס המגש שהדפסתי בשחור. השתמשתי בקורה כתוכנת החיתוך שלי ופרטי ההדפסה שלי להלן. הודע לי אם אתה רוצה לראות תמונות נוספות של כל חלק בתוכנת החיתוך.

פרטי תוכנת חיתוך:

- המדפסת שלי: Maker Select Printer V2- זרבובית: 0.4 מ"מ- נימה: נימה PLA בשחור-לבן 1.75 מ"מ- טמפ 'הדפסה/טמפרטורת בניית לוח: 210C/60C- מהירות הדפסה: 60 מ"מ/שניות- מילוי: 25%- אפשר תמיכה: כן, בכל מקום- בניית לוח הדבקה: שוליים 3 מ"מ

שלב 4: גימור גן הצמחים

מכיוון שבסיס גינת העשבים הודפס בשני חלקים השלב הראשון היה להדביק אותם בעזרת דבק -על ציאנואקרילט מהיר. התמונות מדגישות כמה מהשלבים החשובים ביותר ואני אפרט אותן בהמשך על סמך חלק.

בסיס צמחי מרפא:

לאחר שהדבקתי את שני החלקים, לקחתי נייר זכוכית מחומץ בינוני וחיספתי מעט את הבסיס. לאחר מכן פרשתי את הציפוי שלי וחיפשתי את כל 4 הצדדים של הבסיס, כמו גם את החלק העליון על הפורניר. לא רציתי לפורר את הפיר ולכן שמרתי על החשוף. השתמשתי בסכין מדויקת כדי לחתוך את הפורניר. היזהר בעת מעקב וחתך של הפורניר כדי להבטיח שגרגר העץ יהיה בכיוון הנכון בעת ההדבקה. בסופו של דבר עשיתי את הטעות הזו אבל למרבה המזל היא הייתה על הגב וקשה לדעת. לאחר מכן מרחתי דבק בכמות קטנה על הציפוי, מספיק כדי לכסות את כל המשטח, והדבקתי אותו על בסיס גינת העשבים. עשיתי שני צדדים בכל פעם כדי שאוכל להוסיף משקולות/מהדקים.

לאחר שכל הציפוי הודבק ויובש, לקחתי נייר זכוכית מחומץ 220 וחלקתי ידנית את הבסיס. תרצה להיות זהיר וסבלני כאן כדי לא לתפוס בטעות פינה מחוספסת של הציפוי שלך ולקרוע אותו. חלק הסבלנות חשוב מכיוון שייקח קצת זמן לעגל את הקצוות ולגרום להכל להיראות חלק. בסופו של דבר השתמשתי בכמות קטנה של מילוי עץ לכמה מהסדקים הגדולים יותר שלא יכולתי לעגל בזמן השיוף.

לאחר שהשיוף הושלם, השתמשתי בכמה שכבות של גימור מעץ Minwax ופעלתי לפי הוראותיהם בעת המריחה. לאחר שנתתי לשבת ~ 24 שעות, מרחתי פוליאוריטן על שכבה אחת על הבסיס כדי לתת לו ברק חלק ונחמד!

אגן שתילים:

שלב זה כנראה לא נחוץ, אבל הייתי פרנואידית לגבי מים שעלולים לדלוף אל האלקטרוניקה. למרות שאני בספק אם הרבה מים יתנקזו מהתבנית של המגש לאגן, בכל זאת המשכתי להוסיף כמות קטנה של סיליקון לפינות האגן.

תמיכה באור LED

רציתי לצבוע את החלק העליון של תומך האור בברק מתכתי כדי לתת לו תחושה קלילה של משתלת הגן. עשיתי זאת על ידי הדבקה על פיר התמיכה בעזרת סרט צייר ולאחר מכן החלת שכבה פריימר על האזור החשוף. לאחר שהתייבש, עקבתי אחריו בשתי שכבות של צבע ריסוס הברק המתכתי. באופן מוזר, מצאתי פיסת דק דקה באזור העבודה שלי לאחר שציירתי את היצירה וחשבתי שייראה מציאותי וטוב עוד יותר מצבע הריסוס. עקבתי אחר האזור של החלק העליון של התמיכה הקלה, חתכתי את המתכת והשתמשתי באחיזת סגירה כדי לכופף מתכת. לאחר מכן הדבקתי אותו בחלקו העליון. השתמשתי בצמר פלדה כדי לנקות את המתכת ולהעניק לה ברק יפה.

שלב 5: סיום האלקטרוניקה והחיווט

כעת, כשבסיס גינת העשבים הסתיים ותמיכת אור LED נצבעה, השלב האחרון היה השלמת החיווט והוספת כל הרכיבים! שוב אפרט להלן כל שלב חשוב. גיליתי שהרבה חוטים ודבק חם הם החברים הכי טובים שלי.

פרבורד:

קיבלתי לוח פרפ קטן ופרשתי עליו את מודולי ה- MOSFET, ה- RTC והנגדים כדי לקבל גודל משוער. לאחר מכן חתכתי אותו והתחלתי להלחם את הרכיבים. אתה באמת יכול לעצב את הלוח שלך איך שאתה רוצה. תראה על לוח הלוח שלי שהיה לי קו ראשי אחד (+5V) וכן קו ראשי (GND) אחד. הבינו שבסוף סיום הלוח שלכם ייראה כמו יום שיער גרוע עם חוטים לכל מקום. הסיבה לכך היא שתצטרך 7 חוטים המגיעים לארדואינו שלך (SDA, SCL ממודול RTC, Vin, GND, ו -3 הפינים הדיגיטליים המחוברים לנגד/סיכת הבסיס שלך ב- MOSFET.) תצטרך גם תוספת 8 חוטים מגיעים ממנה לחיישני הלחות שלך (4 חוטים חיוביים הולכים לכל סיכת 5v חיישן אדמה ו -4 חוטי קרקע לכל סיכת קרקע של חיישן אדמה).

רצועת אור LED על אור תמיכה:

לאחר פירוק הנורית, גיליתי כי 2 חלקים מהרצועה יכולים להתאים לאורך התמיכה לפני שנאלץ לחתוך אותה. לאחר שהיו לי את כל הרצועות, השתמשתי בדבק חם כדי להדביק אותן במקום ונותן מקום קטן בין כל רצועה. לאחר מכן השתמשתי בחוט גמיש של 28 מד כדי להלחם ולחבר כל (+)-(+), B-B, R-R ו- G-G לרפידות המתאימות להם. לאחר סיום, בדקתי את הרצועה כדי לוודא שכל הרפידות מולחמות כהלכה לפני הזנת חוט דרך פיר התמיכה.

הרכבה סופית:

התחלתי בהרכבה הסופית על ידי הדבקה חמה של שקע ה- DC במקום. לאחר מכן הזנתי 4 חוטים קטנים וגמישים של 28 מד מהבסיס, דרך הציר האמצעי ועד לתמיכת האור. הערה: חשוב לחתוך את החוט לאורך שיגיע עד האורות גם כאשר הפיר והאור האמצעי מוגבהים לגמרי. לאחר מכן הלחמתי כל חוט לרפידות המתאימות להם על האור. החוט (+) חובר ישירות לשקע DC.

ממסוף שקע DC (+) חיברתי חוט והלחמתי את הקצה השני לקו 5V בלוח ה perfboard. חזרתי על התהליך הזה ממסוף שקע DC (-) לקו הקרקע.

לאחר מכן השתמשתי בכף דבק חם והדבקתי את הלוח על החלק התחתון של בסיס גן העשבים. חיברתי את החוטים המתאימים לארדואינו בהתבסס על סכמטי שלי והתאים את מסך המגע דרך החלון בחזית הבסיס. תלוי עד כמה ההתאמה צמודה, ייתכן שיהיה עליך להשתמש במגע של דבק חם כדי לאטום אותו במקומו.

לבסוף הדבקתי את ארבעת המודולים של חיישן הקרקע למקומם על הקירות הצדדיים, כדי להבטיח שכל חיישן היה ממוקם כראוי לקריאה המתאימה בעמוד חיישן הלחות של מסך המגע. לאחר מכן חיברתי את ארבעת חיישני הקרקע, הזנתי את החוטים דרך החריצים הזעירים והוספתי את אגן הצמחים עם המגש!

ובדיוק ככה החיווט הסתיים!

שלב 6: אדמה, זרעים והשלמה

השלב האחרון הוא קבלת עציץ וזרעים לבחירתכם! מילאתי כל חלקה של תבנית המגש באדמת עציצים עד כ- 0.5 אינץ 'מלמעלה. יצרתי רשמים קטנים במרכז כל אדמה, הוספתי כמה זרעים לכל אחד, וכיסיתי באדמה ~ 0.25 אינץ'.

לאחר מכן הוספתי את המגש לאגן הצמחים והנחתי אותו בבסיס גן העשבים! בעת השקיה מצאתי שהדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא באמצעות מחיצת הודו והוספת מים עד שהאדמה נראית לחה. לאחר מכן אוכל לאשר שהאדמה מושקה מספיק לאחר המתנה של מספר דקות ובדיקת דף חיישן הלחות. אם העיגולים אינם מלאים זה מצביע על כך שהצמחים מושקים כראוי!

עכשיו הנה לקוות שעשבי התיבול אכן גדלים: P אני מקווה שנהניתם מהמדריך הזה ומצפים לראות אם מישהו מכם מכין משלכם. עשייה שמחה!

סגנית בתחרות ארדואינו 2020