גן חכם - קליק וצמח: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מה אם היית יכול לגדל צמחים, פרחים, פירות או ירקות משלך בעזרת אפליקציית סמארטפון שמוודאת שהצמחים שלך מקבלים את התצורה האופטימלית של מים, לחות, אור וטמפרטורה ומאפשרת לך לעקוב אחר גידול הצמחים שלך בכל מקום ובכל מקום.

גן חכם - Click and Grow ידאג לצמחים שלכם גם כאשר אתם בחופשה, קילומטרים מהבית, על ידי הקפדה על מספיק מים, אור וטמפרטורה נכונה בכל עת.

באמצעות חיישנים מתקדמים המנטרים את הלחות, האור והטמפרטורה, היישום החכם שלנו יודע בדיוק מתי להשקות את הגינה שלכם ומהי כמות המים האופטימלית הנדרשת. כל המידע הרלוונטי על הגינה שלך נמצא במעקב מתמיד ומופיע על מסך הסמארטפון שלך בכל עת.

תוכלו לבחור לתת לאפליקציה החכמה להשקות את הגינה באופן אוטומטי בהתאם לתנאים השוררים בגינה, או לחילופין, תוכלו לבחור להשקות את הגינה באופן ידני בכל פעם שתחליטו ובכמות המים שתבחרו, על ידי לחיצה על כפתור בסמארטפון שלך.

הגינה החכמה שלנו מתאימה לתנאים המקומיים שלך ומפחיתה את צריכת המים וחשבונות המים בעד 60% על ידי השקיית הצמחים שלך בתזמון והתנאים המושלמים.

התקדמו לעתיד עם הגינה החכמה שלנו והתחילו לטפח את הגינה שלכם בקלות, במהירות ולא פחות חשובה מבלי להוציא הון.

שלב 1: חלקים

לפרויקט זה תזדקק ל:

מכשירים ולוחות אלקטרוניים:

1) NodeMCU;

2) 2 (או יותר) מרבב אנלוגי ערוצי;

3) טרנזיסטור;

4) משאבת מים (השתמשנו במשאבת Blige 12V 350GPH);

5) מקור כוח

חיישנים:

6) חיישן אור (התנגדות תלויה באור);

7) חיישן MPU-6050 (או כל חיישן טמפרטורה);

8) חיישן לחות קרקע קיבולית;

גוּפָנִי

9) צינור מים 3/4 ;

10) נגדים;

11) חוטים והרחבות;

12) סמארטפון

13) אפליקציית Blynk

שלב 2: חיווט - לוח וחיישנים

ראה להלן הוראות מפורטות כיצד לחבר את הרכיבים השונים, ועיין בתרשים החיווט שפורסם למעלה.

לוח ו- MultiPlexer

מניחים את ה- NodeMCU ואת המרבב על לוח הלוח כפי שמוצג בתרשים.

השתמש בשני מגשרים לחיבור ה- 5V וה- GND של ה- NodeMCU לעמודה '+' ו- '-' בלוח הלוח בהתאמה, וחבר את המרבב ל- NodeMCU כפי שמוצג למעלה.

חיבור החיישנים

1) חיישן אור (התנגדות תלויה באור) - תזדקק לשלושה מגשרים ונגד 100K.

השתמש ב -3 המגשרים לחיבור החיישן ל- 5V, GND ול- Y2 של ה- multiPlexer כפי שמוצג למעלה.

2) חיישן MPU -6050 - תזדקק לארבעה מגשרים לחיבור החיישן ל- 5V, GND ו- D3, D4 של ה- NodeMCU כפי שמוצג למעלה.

3) חיישן לחות קרקע קיבולית (CSMS) - חבר את ה- CSMS עם 3 מגשרים, ל- 5V, GND ו- Y0 של המרבב כפי שמוצג למעלה.

כעת, חבר את כבל ה- USB ל- NodeMCU והמשך לשלב הבא.

שלב 3: חיווט - טרנזיסטור ומשאבה

ראה להלן הוראות מפורטות כיצד לחבר את ה- Rely ומשאבת המים, והתייעץ בתמונות החיווט שפורסמו למעלה.

טרָנזִיסטוֹר

השתמש ב -3 מגשרים לחיבור הטרנזיסטור כדלקמן:

1. רגל אמצעית ל- '-' של משאבת המים;

2. רגל שמאל ל- '-' של ספק הכוח 12V;

3. רגל ימין ל- D0 של ה- MCU;

משאבת מים

חבר את ה '+' של ספק הכוח 12V ל- '+' של משאבת המים.

שלב 4: חיבור המערכת

אנו ממליצים לשים את לוח הלחם יחד עם כל שאר הרכיבים למעט המשאבה בקופסה יפה.

הדף צריך להיות בתוך דלי מים.

קח צינור ארוך 3/4 '; חסמו קצה אחד של הצינור, והרכיבו את הקצה השני למשאבת המים; עושה כמה חורים לאורך הצינור, ופרוס אותו ליד הצמחים;

הכניסו את חיישן הקרקע לאדמה. שים לב שקו האזהרה של החיישן צריך להיות מחוץ לאדמה.

תוכל להציץ בתמונה למעלה כדי לראות כיצד הצבנו את המערכת.

שלב 5: הקוד

פתח את קובץ ה-.ino המצורף עם עורך arduino.

לפני שתעלה אותו ל- NodeMCU אנא שים לב לפרמטרים הבאים שתרצה לשנות:

1) const int AirValue = 900; עליך לבדוק ערך זה באמצעות חיישן לחות הקרקע שלך.

הוצא את החיישן מהאדמה ובדוק את הערך שאתה מקבל. תוכל לשנות את הערך בקוד בהתאם.

2) const int WaterValue = 380; עליך לבדוק ערך זה בעזרת החיישן שלך.

הוציאו את החיישן מהאדמה והכניסו לכוס מים. בדוק את הערך שאתה מקבל - תוכל לשנות את הערך בקוד בהתאם.

לאחר ביצוע האמור לעיל פשוט העלה את הקוד ה- NodeMCU.

שלב 6: יישומי IFTTT

אם המערכת תחליט להשקות את הגינה אוטומטית היא תשלח לך מייל, כך שתדע שהגינה שלך הושקה, כיוון שהאדמה הייתה יבשה מאוד.

אנו ממליצים לך להגדיר את המערכת כך שתשקיה רק בלילות, או כאשר מפלס השמש נמוך.

באופן זה תחסוך כמות מים משמעותית בכל חודש !!

באפליקציית Blynk השתמשנו בווידג'ט webhook אחד. ווידג'ט webhook שימש להפעלת אירוע ב- applets IFTTT. IFTTT תאריך/שעה -> webhooks, סיכה וירטואלית ב- Blynk משנה את ערכו. מה שמפעיל פונקציה ששולחת לך דואר כשהאדמה יבשה מאוד והופעלה השקיה אוטומטית.

שלב 7: גן חכם - יישום BLYNK

אפליקציית BLYNK שלנו מכילה את התכונות הבאות:

1) LCD - ה- LCD יספק לך מידע רלוונטי על המערכת. היא תודיע לך כאשר המערכת מפעילה את משאבת המים והשקיה את הצמחים.

2) סולם לחות הקרקע - מספק מידע על לחות הקרקע.

הסולם מראה את הלחות באחוזים כך שאפס אחוז מייצג את רמת הלחות הממוצעת של האוויר, ו -100 אחוז מייצג לחות של מים.

הוספנו גם תיאור מילולי של רמת הלחות המיוצגת על ידי חמש אפשרויות:

א רטוב מאוד - כשהאדמה צפה במים.

ב 'רטוב - בין הנורמלי למבול. מצב זה צפוי להתרחש זמן מה לאחר השקיית הקרקע.

ג אידיאלי - כאשר האדמה מכילה כמות מים אידיאלית לצמחים.

ד יבש - כשהאדמה מתחילה להתייבש. עם זאת, ברוב הצמחים אין צורך להשקות עדיין.

E. יבש מאוד - במצב זה השקיית הקרקע בהקדם האפשרי (שים לב שאם מצב השקיה אוטומטית מופעל, המערכת תשקות את הגינה באופן אוטומטי כשהאדמה יבשה מאוד).

* כמובן שהרמה האידיאלית של לחות הקרקע תלויה בצמחים המיוחדים שיש לך בגינה שלך.

* אתה יכול לשנות את רמת עמידות המים ורמת עמידות האוויר בהתאם להסבר למעלה.

3) קרני שמש - מספק לך מידע על רמת האור שהצמחים נחשפים אליה. רמת האור האידיאלית הדרושה תלויה בסוג הצמחים שיש לכם בגינה שלכם.

4) טמפ ' - מספק לך את הטמפ' באזור הסביבה של הצמחים שלך.

5) השקיה אוטומטית - כאשר כפתור זה מופעל, המערכת תשקה את הצמחים באופן אוטומטי כאשר לחות הקרקע מגיעה ל'יבש מאוד '.

6) כמות - בלחיצה על '+' או ' -' תוכל לבחור את כמות המים (בליטר) להשקיית הצמחים.

שלב 8: הדמיית המערכת בפעולה

ראו את המערכת עובדת בשידור חי בסרטון המצורף !!:)

שים לב שמכיוון שאתה מפעיל את ההשקיה האוטומטית, המערכת תשקות את הגינה שלך אוטומטית ברגע שהאדמה תתייבש מאוד. ניתן להגדיר את המערכת להשקיה רק כשהשמש לא חזקה מדי (למשל רק בשעות הלילה המאוחרות) כך שהמים לא יבזבזו !!!

אם המערכת תחליט להשקות את הגינה אוטומטית היא תודיע לך על מסך האפליקציה (אם היא פתוחה בסמארטפון שלך), והיא גם תשלח לך דוא ל!

שלב 9: שיפורים ותוכניות עתידיות

האתגר העיקרי

האתגר העיקרי שלנו היה להבין באילו חיישנים עלינו להשתמש, היכן למקם אותם ובאיזה ערכי נקודת סיום עלינו להשתמש בכדי להשיג את התוצאות הטובות ביותר.

מכיוון שהיה לנו הרבה מידע להציג (לחות הקרקע, הטמפרטורה, רמת האור, מצב הקרקע וכו ') בילינו הרבה זמן כדי להפוך את האפליקציה שלנו לבהירה ונוחה ככל שנוכל.

בהתחלה עבדנו עם Rely, מה שהקשה מאוד על חיינו, ניסינו מספר סמכויות והבנו שה- NodeMCU וה- reli לפעמים לא מאוד יציבים, כערך הגבוה של הפינים הדיגיטליים של פלט ה- NodeMCU רק 3 וולט, כאשר ההסתמכות עובדת עם 5V, כך שכאשר רצינו להדליק את המשאבה ולהגדיר את פלט D1 ל- HIGH, המתג לא עבד מכיוון שה- relie צפה ש -5 V ישנה את מצבו.

ברגע שהחלפנו את ה- reli עם הטרנזיסטור, נוכל לשלוט במשאבה בקלות.

מגבלות המערכת

הגינה שלנו קטנה, לא ניתן היה להכיל מספר רב של חיישנים על מנת לקבל מידע מכמה אזורים שונים בגינה שלנו. עם יותר חיישנים וגינה גדולה יותר, נוכל ללמוד יותר על התנאים השוררים בכל אזור בגינה ולהשתמש במאפיינים ספציפיים לכל אזור בגינה, כך שהוא יקבל את התנאים והטיפול הטובים ביותר לצרכים הספציפיים שלו, וגם להתאים אותו להשקיה אוטומטית.

חזון עתידי

מחשבותינו העתידיות נובעות בעיקר ממגבלות המערכת. המטרה היא ליישם את אותה מערכת גינה חכמה- רק גדולה בהיקפים גדולים יותר.

אנו מאמינים כי ניתן להתאים מערכת כזו לכל סוג פלטפורמה החל מגנים פרטיים, כמו גם מגנים ציבוריים ועד לענף החקלאות, כמו חממות גדולות ושדות חקלאיים.

לכל מערכת (בהתאם לגודלה) נשתמש בחיישנים נוספים. לדוגמה:

1. מספר רב של חיישני לחות קרקע: בעזרת מספר רב של חיישנים נוכל לדעת את רמת הלחות בכל חלק ספציפי של הקרקע/הקרקע.

2. מספר רב של חיישני אור: בדומה לסיבה למעלה אפילו כאן נוכל לקבל יותר מספציפי באזורים שונים של הגינה.

על ידי הוספת חיישנים אלה, נוכל להרכיב טיפול ספציפי לכל סוג של צמח בגינה שלנו.

מכיוון שצמחים מסוגים שונים דורשים טיפול שונה, אנו יכולים להתאים כל אזור בגינה שלנו לסוג אחר של צמחים, ועם מספר רב של חיישנים אנו מתאימים לצמח הספציפי את המצב הדרוש לו. כך נוכל לגדל מגוון צמחים בשטח קטן יותר.

יתרון משמעותי נוסף של מספר רב של חיישנים הוא היכולת לזהות את רמת הלחות בקרקע והטמפרטורה, נעילה כדי לדעת מתי יש צורך להשקות כל חלק של כדור הארץ ונוכל לשלוט בהשקיה כך שתגרום חיסכון מרבי במים. עלינו להשקות את כל הגינה רק אם חלק קטן ממנה יבש, נוכל לשנות רק את האזור הזה.

3. חיבור המערכת לברז המים הראשי - כך לא נצטרך למלא מים במיכל. היתרון הגדול של חיבור כזה הוא שליטה מרבית על ההשקיה וכמות המים שכל אזור בקרקע מקבל, בלי לדאוג שהמים במיכל ייגמרו.

4. יישום ייעודי למערכת - כתיבת אפליקציה חדשה התואמת את המערכת. עם כל יישום האהבה שלנו אם Blynk, איננו יכולים להשתמש בו כיישום המערכת הראשי. ברצוננו לכתוב יישום ייחודי למערכת התואם את הבקר והחיישנים שאיתם אנו רוצים לעבוד על מנת לתת חוויה מושלמת למשתמש.

כתיבת אפליקציה כזו תעניק לנו את האפשרות להוסיף עוד תכונות, ואז את אלו שאנו יכולים למצוא בבלינק. למשל בניית פרופיל משתמש ללקוח, איסוף המידע על כל לקוח וייעוץ לו לגבי הנכסים הטובים והיעילים ביותר המתאימים לצרכיו.

נרצה לבנות אלגוריתם שלומד את כל המידע שאנו מקבלים ממגוון החיישנים ולהשתמש בו על מנת להביא את התנאים הטובים ביותר לצמחים.

בהמשך נוכל ליצור מעגל לקוחות מקוון המתעדכן בהמלצות ומקבל עזרה מקוונת במצב של בעיה במערכת.

אנו באמת חושבים שלפרויקט כזה יש פוטנציאל גדול לשרת מגוון רחב של לקוחות: מאנשים פרטיים שיש להם גינות קטנות דרך גינות דקורטיביות בעסקים שירצו לטפח את הגינות שלהם בקלות, תוך חיסכון במים ובמשאבים, ועד חקלאים וחברות גדולות המחזיקות שדות וחממות גדולות ומחפשות פתרון יעיל וזול יחסית שייתן להם את המידע הרלוונטי ביותר על התוצרת שלהן, כך שיתנו להם יתרונות על פני יריביהם מבחינת איכות התוצרת שלהם, ועל ידי חיסכון בהוצאות, הן של מים והן של סחורה פגומה שלא טופלו כראוי (למשל קיבל יותר מדי מים).