מערך החיישן החקלאי: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

פרויקט של ג'קסון ברייק, טיילר מק'קובינס וג'ייקוב ת'אלר עבור EF 230

חקלאות היא גורם ייצור חיוני בארצות הברית. ניתן להשתמש בגידולים למגוון רחב של מטרות שונות, החל מחומרי גלם לייצור בגדים, תרופות ותוספי מזון וכלה בצריכה ישירה של חלקי היבול, לרוב הפירות המנבטים. רוב הגידולים בארצות הברית גדלים בחוץ, שם לא ניתן לשלוט בתנאי מזג האוויר או בטמפרטורה בהיקף גדול. בהתחשב עד כמה תנאי מזג אוויר שליליים יכולים להשפיע על גידול הגידולים, ובעקבותיהם להשפיע על כלכלת ארצות הברית, מעקב אחר תנאי שדה היבול הופך לחיוני.

המכשיר שלנו, מערך החיישן החקלאי, מאפשר לחקלאים לעקוב אחר מצבם של חלקים שנבחרו מראש בשדה שלהם באמצעות 4 חיישנים: חיישן מי גשמים, חיישן לחות קרקע, חיישן טמפרטורה וחיישן פוטואלקטרי. שילוב החיישנים הללו מאפשר לחקלאי לתכנן כראוי את תפוקת היבול של העונה, להתאים למעט מדי או יותר מדי גשם, להתמודד טוב יותר עם אסונות שעלולים להרוג יבולים ולחסוך זמן וצרות מלקחת דגימות קרקע ושימוש בציוד חיישנים יקר יותר. במדריך זה נלווה אותך דרך החיווט והקידוד שמאחורי מערך החיישנים החקלאי שלנו, כך שגם אתה תוכל ליצור משלך.

שלב 1: אסוף חומרים נדרשים

להלן רשימת החומרים הדרושים שתצטרך כדי להתחיל"

1. לוח Arduino, רצוי Arduino Uno

2. קרש לחם בסיסי

3. 1x 220 אוהם נגד

4. חוטים מגוונים בצבעים שונים

5. כבל מיקרו USB ל- USB

6. רמקול הניתן להרכבה על הלוח

7. חיישן פוטואלקטרי

8. חיישן טמפרטורה

9. חיישן מי גשמים

10. חיישן לחות קרקע

11. מחשב עם מותקן חבילת התמיכה של Matlab 2017 וחבילת התמיכה של Arduino (ניתן למצוא את חבילת התמיכה תחת הרחבות)

שלב 2: חבר את הלוח וחבר

התחל על ידי חיווט הלוח כפי שמוצג למעלה, או באופן המתאים לך ביותר. ישנן ממש דרכים בלתי מוגבלות של הלוח, כך שהתצורה המדויקת באמת תלויה בך. לאחר חיבור הלוח, התחל לחבר את החיישנים שלך. מי הגשמים, לחות הקרקע והחיישנים הפוטואלקטריים הם כולם יציאות אנלוגיות, לכן ודא שהם מחוברים לחלק האנלוגי של הארדואינו. חיישן הטמפרטורה, לעומת זאת, הוא פלט דיגיטלי, לכן וודא שהוא מחובר לכניסה דיגיטלית זמינה ב- Arduino שלך. ל- Arduino צריכות להיות יציאות עבור 3.3v ו- 5v, אז ודא שהחיישנים מחוברים למתחים שהם תואמים להם.

לאחר שאתה בטוח שהלוח מחובר כהלכה, חבר את כבל ה- Micro USB ל- USB מהמחשב שלך ליציאת ה- Micro USB במחשב שלך והפעל את ה- Arduino שלך. פתח את Matlab, וודא שהתקנת את חבילת התמיכה של Arduino תחת תוספות, הפעל את הפקודה, "fopen (סדרתי ('nada'))", ללא ". אמורה להופיע שגיאה והשגיאה אמורה להראות יש לך קומפורט זמין עם מספר. הפעל את הפקודה "a = arduino ('comx', 'uno')", כאשר x הוא מספר החבר שלך, כדי למפות את הארדואינו שלך לאובייקט. הנורית ב- Arduino צריך להבהב במהירות כדי לציין שהוא מחובר.

שלב 3: קוד את החיישנים הפוטואלקטריים והטמפרטורה

לפני שתתחיל לקודד, רשום היכן החיישנים שלך מחוברים ב- Arduino, מכיוון שזה יהיה חשוב עבור הפקודה readVoltage. התחל את הקוד שלך על ידי הגדרת אור שמש המשתנה השווה לפקודה "readVoltage (a, 'X#') ', כאשר X# הוא היציאה שאליה אתה מחובר, ופשוט קורא ל- Arduino שמיפת למשתנה זה. התחל משפט if, והגדר את התנאי הראשון לאור השמש <3. הגדר את הפלט כ- "info. TOD = 'night'" כדי להוציא את השעה ביום כמבנה, ולאחר מכן הוסף משפט אחר עם הפלט כ- "info. TOD = ' day '". מכיוון שזו הצהרה אחרת, איננו צריכים תנאי, מכיוון שהיא תעבוד על כל הערכים האחרים שאינם מוגדרים במשפט if. הקפד לסיים את משפט if שלך עם סיום, ועבור לתכנות. חיישן הטמפרטורה.

הגדר את המשתנה תרמו שווה לפקודה readVoltage אחרת, הפקודה היא "readVoltage (a, 'X#')". במקרה שלנו, היה צורך להמיר את הטמפרטורה מיחידות מתח לצלסיוס, ולכן המשוואה "tempC = (תרמו -5).*100" כדי להמיר מהמתח לצלסיוס. למען הקלות, המרתנו את הטמפרטורה בצלסיוס לפרנהייט, אך הדבר אופציונלי בלבד.

קוד למטרות הדבקה

אור שמש = קריאת מתח (א, 'A1') אם אור שמש <3

info. TOD = 'לילה'

אַחֵר

info. TOD = 'יום'

סוֹף

thermo = readVoltage (a, 'A3');

tempC = (תרמו-.5).*100;

info.tempF = (9/5.*tempC) +32

שלב 4: קוד את חיישני לחות מי הגשם והקרקע

כפי שצוין בשלב האחרון, וודא שאתה יודע לאילו יציאות החיישנים שלך מחוברים ללוח ה- Arduino, מכיוון שהוא יהפוך את הצעד הזה להרבה פחות מתסכל. התחל עם חיישן מי הגשם, והתחל הצהרת if. הגדר את התנאי הראשון עבור "readVoltage (a, 'X#')> 4", והגדר את הפלט שלו ל- "info. Rain = 'no משקעים". הוסף elseif, והגדר את התנאי שלו לפקודה readVoltage לפני, אך הגדר אותו> 2. הוסף "&&" כדי לסמן תנאי נוסף שעליו להתקיים, והגדר אותו לפקודה readVoltage כמו קודם, והגדר אותו ל- <= 4. הפלט יהיה "info. Rain = 'misting'". לבסוף, הוסף עוד והגדר את הפלט שלו ל- "info. Rain = 'גשם'". ייתכן שיהיה עליך להתאים את הערכים לתנאים בהתאם ללחות הסביבה של החדר בו אתה עובד.

לאחר מכן, התחל את הקוד עבור חיישן לחות הקרקע, והתחל בהצהרת if. הגדר את המצב של המשפט if ל- "readVoltage (a, 'X#')> 4, והוסף את הפלט" info.soil = 'dry' ". הוסף משפט elseif, והשתמש בפקודה readVoltage למעלה, הגדר אותו ל-> 2. הוסף "&&", והגדר פקודה נוספת של readVoltage עבור <= 4. הגדר את הפלט שלה ל "info.soil = 'saturation אופטימלי'". הוסף משפט אחר והגדר את הפלט שלו ל- "info.soil = 'flood' ", ואל תשכח להוסיף סוף.

קוד למטרות הדבקה

אם readVoltage (a, 'A0')> 4 info. Rain = 'אין משקעים'

elseif readVoltage (a, 'A0')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

info. Rain = 'ערפול'

אַחֵר

info. Rain = 'גשם'

סוֹף

אם readVoltage (a, 'A2')> 4

info.soil = 'יבש'

elseif readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

info.soil = 'רוויה אופטימלית'

אַחֵר

info.soil = 'הצפה'

סוֹף

שלב 5: קידוד פלט תיבת הודעות ורמקולים

התפוקות למכשיר זה יכולות להשתנות במידה רבה, אך במקרה זה נלווה אותך ביציאת רמקולים המותקנת ישירות במכשיר ויציאת תיבת הודעות הניתנת לצפייה במחשב מרוחק. הרמקול שלנו נועד להפיק תדרים שונים, משמעות נמוכה יותר, לטמפרטורת גידול אופטימלית, אור שמש, לחות קרקע ומשקעים. התחל את קוד הפלט של הרמקול שלך עם משפט if, והגדר את מצבו לפקודה "readVoltage (a, 'X#')> 4 || info.tempF = 3 || readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4 ". הוסף את אותה פקודת playTone כפי שמוצג למעלה, אך שנה 200 ל -1000 כדי לייצר צליל גבוה וחיובי יותר. לאחר מכן, הוסף עוד, והוסף שוב את אותה פקודת playTone, אך שנה 1000 ל- 1500. צלילים משתנים אלה מצביעים על חומרת המצב של השדה. הקפד להוסיף קצה להשלמת הצהרת ה- if שלך.

קטע הקוד האחרון שלנו יהיה פלט המייצר תיבת הודעות. צור מחרוזת באמצעות 'סימנים בסוגריים, והמיר את חלקי המבנה שלך למחרוזות באמצעות הפקודה "num2str (info.x)", כאשר x הוא שם של מבנה משנה במבנה המידע. השתמש "בשורת מחרוזת חדשה" כדי להוסיף שורות חדשות לתיבת ההודעות שלך, והקלד את הודעתך בטקסט באמצעות מרכאת, והוסף את הערך האמיתי של השדה למחרוזת באמצעות הפקודה num2str הנ"ל. לבסוף, כשהמחרוזת מוגדרת, השתמש בפקודה "msgbox (string)" כדי להציג את הנתונים כתיבת הודעות בצג שלך.

קוד למטרות הדבקה

אם readVoltage (a, 'A2')> 4 || info.tempF <32 playTone (a, 'D9', 200, 1)

elseif שמש> = 3 || readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

playTone (a, 'D9', 1000, 3)

אַחֵר

playTone (a, 'D9', 1500, 5)

סוֹף

string = ['הטמפ' היא (deg F) ', num2str (info.tempF)]

string = [string newline 'The ground is', num2str (info.soil)]

string = [string newline 'Outside משקעים הוא', num2str (info. Rain)]

string = [string newline 'השעה ביום היא', num2str (info. TOD)]

msgbox (מחרוזת)

שלב 6: מסקנה

בעוד העולם ממשיך להסתמך יותר ויותר על חלופות סינתטיות לפריטים שנבצרו בעבר מגידולים, החקלאות בהחלט תישאר גורם רלוונטי וחשוב במשק למשך זמן רב. ניטור הולם של חקלאות הוא חיוני עבור החקלאי כדי להפיק את המרב מהקציר שלו, ועם המכשיר שלנו, לא רק אפשר לעקוב אחר כל שטח החקלאות מרחוק, אלא אפשר לעשות זאת בזול וקל לביצוע. התקנה ואמינה. אנו מקווים כי מדריך זה הוכיח כי הוא אינפורמטיבי וקל לביצוע, ואנו מקווים שהמכשיר יוכיח את עצמך בכל דרך שתרצה ליישם או להתנסות בו.

קידוד שמח, צוות מערך החיישנים החקלאיים