Raspberry Pi хөдөлгүүртэй IOT цэцэрлэг: 18 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэхүү төслийн гол зорилтуудын нэг нь юмсын интернет (IoT) -ийн хүчийг ашиглан цэцэрлэгийн сайн сайхан байдлыг хадгалах явдал байв. Өнөөгийн багаж хэрэгсэл, програм хангамжийн олон талт байдлаас шалтгаалан манай тариалагч нь ургамлын бодит байдлыг хянадаг мэдрэгчтэй нэгтгэгдсэн болно. Бид ухаалаг гар утасны аппликейшн бүтээсэн бөгөөд өгөгдөлд хандах, шаардлагатай бол шаардлагатай арга хэмжээг авах боломжийг олгоно.

Манай тариурын загвар нь өргөтгөх боломжтой, өртөг багатай, бүтээхэд хялбар тул дэнж эсвэл арын хашаандаа ногоон байгууламж нэмэх төгс сонголт юм. Ухаалаг цэцэрлэг нь усны хэрэглээнд илүү үр дүнтэй болох нь батлагдсан бөгөөд засвар үйлчилгээ, хяналтыг хөнгөвчилдөг.

Ганцхан товчлуур дээр дарж хянах боломжтой цэцэрлэгийг бий болгосноор өөрийн мэдээллийн бааз, аппликейшнээ хэрхэн хийхийг сурч мэдээрэй.

Алхам 1: IOT системийн тойм

Iot систем нь дараах процессуудаар ажилладаг. Raspberry Pi нь гэрэлтүүлэг, чийгшил, хөрсний чийгшил зэрэг янз бүрийн мэдрэгчээс авсан цэцэрлэгийн ашигтай мэдээллийг үүл мэдээллийн санд дамжуулахад ашигладаг. Мэдээлэл үүлэнд орсны дараа бидний бүтээсэн ухаалаг гар утасны програмыг ашиглан хаанаас ч хандаж болно. Энэ процессыг буцаах боломжтой тул хэрэглэгч усны шахуургын төлөв гэх мэт зааврыг цэцэрлэг рүү буцааж илгээж, шаардлагатай командыг гүйцэтгэх боломжтой болно.

Манай цэцэрлэгийн гол онцлогуудын нэг бол дараахь зүйлүүд юм.

Цэцэрлэгийн янз бүрийн мэдрэгчийн талаархи бодит цагийн санал хүсэлт

Цэцэрлэгийн эрүүл мэндийн байдлын талаархи мэдээллийн сан

Дэлхий нийтийн хяналт, үйл ажиллагааны чадавхи

Дуслын усалгааны систем

Апп хяналттай усны систем

Автомат услах хуваарь

Бид Google -ийн Firebase -ийг IOT системийн зуучлагчаар ашиглахаар шийдэж, үүлний үнэгүй мэдээллийн санг бий болгохоор шийдсэн. Дараа нь бид MIT -ийн App Inventor -ийг ашиглан Firebase мэдээллийн сан болон Raspberry Pi -тэй нийцтэй ухаалаг гар утасны програм бүтээв. Мөн үнэгүй Python номын сангийн тусламжтайгаар мэдээллийн сантай харилцах боломжтой.

Алхам 2: Шаардлагатай материалууд:

Iot тариалагч хийхэд шаардлагатай материалыг орон нутгийн болон онлайн дэлгүүрээс хялбархан олж болно. Дараах жагсаалт нь шаардлагатай бүх хэсгүүдийн тайлбар юм.

ТОНОГ ТӨХӨӨРӨМЖ:

1 "Нарс модон банз - хэмжээ; 300см х 10см (мод гадаа байх тул бид боловсруулсан мод санал болгож байна)

1/4 "фанер - хэмжээс; 120 см -ээс 80 см

Брезент хуудас - хэмжээс; 180см х 275см

PVC хоолой - хэмжээс; урт 30 см, диаметр 2 см

Мэс заслын хоолой - хэмжээс; 250см

Тохойн үе x 2

Модон эрэг x 30

ЦАХИЛГААН:

Rasberry Pi3 загвар Б

Grove Pi + мэдрэгч бамбай

12V ороомог хавхлага

Чийг ба температур мэдрэгч (dht11)

Чийгийн мэдрэгч

Гэрэл мэдрэгч

Реле модуль

12V цахилгаан хангамж

Энэ төслийн нийт өртөг нь ойролцоогоор 50 ам

Алхам 3: 3d хэвлэсэн хэсэг

Энэхүү төсөлд тохируулах шаардлагатай янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг 3d хэвлэлийн тусламжтайгаар хийсэн. Дараах жагсаалт нь эд ангиудын бүрэн жагсаалт, тэдгээрийг хэвлэх техникийн үзүүлэлтүүдийг агуулсан болно. Бүх STL файлуудыг хавсаргасан хавтсанд байрлуулсан бөгөөд шаардлагатай бол шаардлагатай өөрчлөлтийг хийх боломжтой болно.

Хоолойн үе x 1, 30% дүүргэгч

Цорго адаптер x 3, 30% дүүргэх

Хоолойн залгуур x 3, 10% дүүргэгч

Дэгээ x 2, 30% дүүргэгч

Мэдрэгчийн бэхэлгээ x 1, 20% дүүргэх

Valve Adapter x 1, 20% дүүргэлт

Утасны таг x 1, 20% дүүргэгч

Бид Creality Ender 3 -ийг ашиглан эд ангиудыг хэвлэхэд 12 хэсэгт 8 цаг орчим зарцуулсан.

Алхам 4: Төлөвлөгөөнүүд

Нэг нь бидний тариалагч хийхээр сонгосон хэмжээсээр хязгаарлагдахгүй, гэхдээ төслийг хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай бүх мэдээллийг хавсаргасан болно. Дараах алхамуудад мод огтлохын тулд эдгээр зургуудыг хийж болно.

Алхам 5: Хажуу талыг бий болгох

Ургамлыг хадгалахын тулд модоор мод тарих байгууламж хийхээр шийдсэн. Манай хайрцгийн дотоод хэмжээс нь 70см 50см, өндөр нь 10см. Бид нарс модон банз ашиглан хажуу талыг нь барьсан.

Дугуй хөрөө ашиглан бид дөрвөн хэсгийг уртаар нь хайчилж авав (дээрх хэмжээсүүд). Бид тэмдэглэгдсэн цэгүүдэд туршилтын цооног өрөмдөж, нүхийг нүхлэв. Хийж дууссаны дараа бид 8 модон эрэг шургуулж, хүрээ нь бэхлэгдсэн талууд дөрвөлжин хэлбэртэй эсэхийг шалгасан.

Алхам 6: Доод самбарыг суурилуулах

Доод самбар хийхийн тулд бид 5 мм фанерын тэгш өнцөгт хэсгийг хайчилж, дараа нь хажуугийн хүрээ рүү шургуулав. Шураг нь суурийн дагуу жигд байхын тулд нүхийг нааж байгаа эсэхийг шалгаарай. Шаардлагатай хэмжээсийг дээр хавсаргасан болно.

Алхам 7: Хоолойн нүх

Манай тариалагч нь гурван эгнээ ургамал байрлуулахаар хийгдсэн. Тиймээс дуслын усалгааны системийн хувьд нэг тал нь ус оруулах хоолойг барих шаардлагатай болдог.

Холбогчдын диаметрийг хэмжиж, хүрээний богино талаас ижил зайд зурна. Бидэнд forstner бит байхгүй тул бид 10 мм -ийн цооног өрөмдөж, дараа нь jigsaw ашиглан өргөжүүлсэн. Барзгар ирмэгийг тэгшлэхийн тулд холбогчийг тохирох хүртэл Dremel ашиглаж болно.

Алхам 8: Ус дамжуулах хоолойг холбох

Хамтарсан холболтыг холбохын тулд 12 см урт PVC хоолойн хоёр хэсгийг хайчилж ав. Бүх зүйл эвтэйхэн нийцэж байгаа эсэхийг шалгахын тулд тохиргоог хуурай хэлбэрээр тохируулна уу.

Дараа нь төв цооног дахь 3d хэвлэмэл холбоос ба эсрэг талын хоёр PVC тохой холбогчийг угааж дуустал нь шургуулна. Самбарыг хүрээ рүү буцааж холбож, холбогчийг дотроос нь 3d хэвлэсэн адаптераар таглаарай. Бүх холболтууд нь үрэлтэнд тохирсон бөгөөд ус нэвтэрдэггүй байх ёстой, хэрэв үгүй бол үеийг халуун цавуу эсвэл тефлон туузаар битүүмжилж болно.

Алхам 9: Соленоид хавхлага

Дуслын усалгааны системд орж буй усны урсгалыг хянахын тулд цахилгаан соронзон хавхлага ашигласан. Хавхлага нь цахилгаан дохио илгээгдэх үед нээгддэг хаалганы үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд үүнийг автоматаар удирдах боломжтой болгодог. Үүнийг оруулахын тулд бид нэг үзүүрийг усны эх үүсвэрт, нөгөө үзүүрийг зуучлагчийн адаптер ашиглан таригчийн усны оролтын хоолойд холбосон. Хавхлагыг зөв чиглэлд холбох нь ихэвчлэн усны оролт (цорго) болон "гаралт" (гаргагч) -ийн "OUT" гэсэн шошготой байдаг.

Алхам 10: Электроникийн утас холбох

Гропепи+ бамбай дээрх өөр өөр модулиуд болон мэдрэгч бүхий хүснэгтийг доор харуулав.

• Температур ба чийгшил мэдрэгч ==> D4 порт
• Релей модуль ==> D3 порт
• Чийгийн мэдрэгч ==> A1 порт
• Гэрлийн мэдрэгч ==> A0 порт

Дээрх хавсаргасан утас диаграмыг лавлагаа болгон ашиглана уу.

Алхам 11: Мэдрэгчийн тасалгаа

Бид фанерын үлдэгдэл бүхий бүх цахилгаан хэрэгслийг багтаасан тасалгааны хайрцаг барьсан. Бид электроникийн зохион байгуулалтын дагуу модыг хайчилж, хэсгүүдийг хооронд нь наасан. Цавуу хатсаны дараа бид цахилгаан тэжээл болон Raspberry Pi -ийг тасалгааны хайрцагт суулгаж, мэдрэгчийн утсыг үүрээр тэжээв. Нүхийг таглахын тулд бид цоорхойг битүүмжлэхийн тулд хэвлэсэн бүрхүүлд оруулав.

Мэдрэгчийн бэхэлгээ нь мэдрэгчийг холбох боломжтой шонгуудыг бэхлэх нүхтэй байдаг. Гэрэлтүүлэг, чийгшлийн мэдрэгчийг дээд талд, чийг мэдрэгчийг тохируулах үүрэнд холбоно уу. Тасалгааны хайрцгийг хялбархан салгаж авахын тулд бид 3D хэвлэсэн дэгээ, мэдрэгчийн бэхэлгээг шургуулж, хайрцгийг үндсэн бүтэц дээр бэхлэх боломжийг олгов. Ийнхүү цахим болон iot системийн нэгжийг ямар ч тариалагчтай хялбархан нэгтгэх боломжтой.

Алхам 12: Өгөгдлийн сан үүсгэх

Эхний алхам бол системийн мэдээллийн сан үүсгэх явдал юм. Дараах линк дээр дарна уу (Google firebase), энэ нь таныг Firebase вэбсайт руу хөтлөх болно (та Google акаунтаараа нэвтрэх шаардлагатай болно). "Эхлэх" товчийг дарна уу, энэ нь таныг firebase консол руу шилжүүлэх болно. Дараа нь "Төсөл нэмэх" товчийг дарж шинэ төсөл үүсгэж, шаардлагыг (нэр, дэлгэрэнгүй мэдээлэл гэх мэт) бөглөж, "Төсөл үүсгэх" товчийг дарж дуусгана уу.

Бидэнд Firebase-ийн мэдээллийн сангийн хэрэгслүүд хэрэгтэй байгаа тул зүүн талын цэснээс "мэдээллийн сан" -г сонгоно уу. Дараа нь "Өгөгдлийн сан үүсгэх" товчийг дарж, "туршилтын горим" сонголтыг сонгоод "идэвхжүүлэх" дээр дарна уу. Дараа нь дээд хэсэгт байрлах унах цэс дээр дарж мэдээллийн санг "үүлний галын дэлгүүр" биш харин "бодит цагийн мэдээллийн сан" болгож тохируулна уу. "Дүрэм" табыг сонгоод хоёр "худал" -ыг "үнэн" болгон өөрчилж, эцэст нь "өгөгдөл" таб дээр дараад мэдээллийн баазын URL -ийг хуулж аваарай, үүнийг дараа нь хийх шаардлагатай болно.

Таны хийх ёстой хамгийн сүүлийн зүйл бол төслийн тоймны хажууд байгаа арааны дүрс дээр дарж, "төслийн тохиргоо" дээр дарж, "үйлчилгээний данс" табыг сонгоод "мэдээллийн баазын нууц" дээр дарж аюулгүй байдлын кодыг тэмдэглэх явдал юм. таны мэдээллийн сангаас. Энэ алхамыг хийсний дараа та ухаалаг гар утас болон Raspberry Pi -ээс хандах боломжтой үүл мэдээллийн баазаа амжилттай үүсгэсэн болно. (Тодорхой эргэлзээ байвал дээрх хавсаргасан зургуудыг ашиглана уу, эсвэл коммент хэсэгт асуулт эсвэл сэтгэгдлээ бичээрэй)

Алхам 13: Програмыг тохируулах

IoT системийн дараагийн хэсэг нь ухаалаг гар утасны програм юм. Бид MIT App Inventor -ийг ашиглан өөрийн хүссэн аппликейшнээ хийхээр шийдсэн. Бидний үүсгэсэн програмыг ашиглахын тулд эхлээд дараах линкийг нээнэ үү (MIT App Inventor), энэ нь таныг тэдний вэб хуудас руу хөтлөх болно. Дараа нь дэлгэцийн дээд хэсэгт байрлах "програм үүсгэх" дээр дараад Google акаунтаараа нэвтэрнэ үү.

Доорх линкээр орсон.aia файлыг татаж аваарай. "Төслүүд" табыг нээгээд "Миний компьютерээс төсөл оруулах (. Aia)" дээр дарж татаж авсан файлаа сонгоод "OK" дээр дарна уу. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цонхонд "FirebaseDB1" -ийг харах хүртэл доошоо гүйлгээд, дээр нь дараад "FirebaseToken", "FirebaseURL" -ийг өмнөх алхам дээр тэмдэглэж байсан утгууд болгон өөрчилнө үү.

Эдгээр алхамуудыг хийсний дараа та програмыг татаж аваад суулгахад бэлэн болно. Та "Бүтээх" таб дээр дарж "Апп (.apk -ийн QR кодыг оруулна уу)" дээр дарж, дараа нь ухаалаг гар утсаараа QR кодыг скан хийх эсвэл "Апп (миний компьютерт хадгалах.apk) дээр дарж програмыг шууд утсан дээрээ татаж авах боломжтой.) "Та apk файлыг компьютер дээрээ татаж аваад ухаалаг гар утсан дээрээ зөөж суулгах хэрэгтэй.

Алхам 14: Raspberry Pi програмчлах

Raspberry Pi -ийг Raspbian (Raspbian) -ийн хамгийн сүүлийн хувилбараар гэрэлтүүлэх хэрэгтэй. Хэрэв та бидний хийсэн шиг GrovePi+ бамбайг ашиглахаар төлөвлөж байгаа бол Raspberry Pi -гээ "Raspbian for Robots" (Raspbian for Robots) -ийн хамгийн сүүлийн хувилбараар гэрэлтүүлээрэй. Raspberry Pi -г анивчсаны дараа нэмэлт питон номын сан суулгах шаардлагатай болно. Терминалыг нээгээд дараах тушаалуудыг оруулна уу.

1. sudo pip суулгах хүсэлт == 1.1.0
2. sudo pip нь python-firebase суулгана

Үүнийг хийсний дараа доор хавсаргасан файлыг татаж аваад Raspberry Pi дээрх лавлах санд хадгална уу. Файлыг нээгээд 32 -р мөр рүү гүйлгэнэ үү. Энэ мөрөнд "энд URL хаягаа оруулна уу" гэсэн хэсгийг өмнө нь тэмдэглэсэн мэдээллийн баазынхаа URL хаягаар сольж, URL хаягийг хооронд нь байрлуулахаа мартуузай. Үүнийг хийсний дараа терминалыг нээгээд "python" командыг ашиглан python скриптийг ажиллуулна уу.

Алхам 15: Апп ашиглах

Манай апп-ийн интерфейс нь өөрөө маш ойлгомжтой байдаг. Шилдэг дөрвөн хайрцагт гэрэлтүүлэг, температур, чийгшил, хөрсний чийгийн агууламжийг бодит цагийн хувиар харуулдаг. Эдгээр утгыг Raspberry Pi -д үүл мэдээллийн санг шинэчлэх заавар өгдөг "утгыг авах" товчлуур дээр дарж, мэдээллийн санг шинэчилсний дараа дэлгэцийг сэргээдэг "шинэчлэх" товчийг дарж шинэчлэх боломжтой.

Дэлгэцийн доод хэсэг нь дуслын усалгааны систем юм. "Нээлттэй" товчлуур нь усны насосыг асаах үед "унтраах" товчлуурыг унтраадаг. "Авто" товчлуур нь янз бүрийн мэдрэгчийн утгыг ашиглан өдөр бүр шаардлагатай усыг тооцоолж, ургамлыг өдөрт хоёр удаа өглөөний 8, 16 цагт усалдаг.

Алхам 16: Брезент доторлогоо

Хөрсний чийг нь цаг хугацаа өнгөрөх тусам модыг ялзарч болзошгүй тул бид брезентэн хуудсыг хэмжээгээр нь огтолж, тарианы дотоод гадаргуу дээр доторлогоо тавив. Үүнийг хажуу талаас нь татаж, эцэст нь цавуугаар байрлуул. Үүнийг хийсний дараа бид нутгийн фермээс авсан хөрсийг дүүргэв. Хөрсийг орой хүртэл жигд тарааж, дараа нь дуслын усалгааны хоолойн гурван эгнээ хийнэ.

Усны хоолойн ойролцоох буланд электрон хайрцаг байрлаж, чийг мэдрэгчийг хөрсөнд оруулна. Цахилгаан ороомог хавхлага нь электроникийн ойролцоо байрладаг тул амархан холбох боломжтой тул эдгээр нь утсыг холбох ажлыг хөнгөвчилдөг.

Алхам 17: Дуслын усалгааны систем

Тариалагчийн уртын дагуу (70 см орчим) сунгасан мэс заслын хоолойноос гурван хэсгийг хайчилж авбал энэ нь ургамлын дуслын гол шугам болно. Тиймээс ургамлын хоорондох зайг төлөвлөж, 1 мм -ийн нүх, интервалуудыг өрөмдөнө. Ус амархан дусдаг эсэхийг шалгаж, шаардлагатай бол нүхийг томруулна уу. Гурван залгуур ашиглан усыг зөвхөн дуслын нүхнээс гадагшлуулахыг хязгаарлаж, үзүүрийг нь хаа.

Хоолойг хөрсөнд бага зэрэг суулгаж, ургамлаа услахад бэлэн боллоо!

Алхам 18: Үрийг тарих

Дээрх зургууд нь iot цэцэрлэгийн нэг сарын турш хийсэн ажлын үр дүн юм. Ургамлууд эрүүл бөгөөд бид гаа, кориандра зэрэг ургамлыг тарьж чадлаа.

Туршилтаар бид автомат горим нь өдөрт ойролцоогоор 12% ус хэмнэдэг болохыг олж мэдсэн. Дуслын усалгааны тусламжтайгаар ургамлыг усалдаг тул үндэс нь шууд ургадаг бөгөөд энэ нь таригчдад илүү их ургамал ургуулах боломжийг олгодог. Бидний ажигласан цорын ганц дутагдал нь том ургамалд хөрсний гүн шаардлагатай байдаг. Модульчлагдсан хийцийн ачаар тэдний шаардлагад илүү гүнзгий суурийг нэмж болно.

Дүгнэж хэлэхэд, энэ систем нь таны цэцэрлэгийг илүү үр дүнтэй болгохоос гадна ургамлын сайн сайхан байдлыг хангаж өгдөг. Энэхүү зааварчилгаа нь ашигтай байсан бөгөөд энэ нь танд өөрийн цэцэрлэгт хүрээлэнгээ ургуулахад тусална гэж найдаж байна.

Аз жаргалтай хийцгээе!

IoT Challenge -ийн анхны шагнал