Pixie - Fai in modo che il tuo impianto sia intelligente: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Pixie è stato un progetto sviluppato con l'intento di rendere più interattive le piante che abbiamo in casa, poiché per la maggior parte delle persone una delle sfide di avere una pianta in casa è sapere come prendersene cura, quanto spesso si annaffia, quando e quanto sole è sufficiente, ecc. Mentre i sensori lavorano per ottenere i dati della pianta, un display a LED, volutamente pixelato (da cui il nome Pixie), mostra espressioni di base che indicano lo stato della pianta, come gioia mentre viene annaffiata o tristezza se la temperatura è troppo alta, indicando che dovrebbe essere portato in un luogo più fresco. Per rendere l'esperienza ancora più interessante, sono stati aggiunti altri sensori come presenza, tocco e luminosità, traducendosi in altre espressioni che fanno sembrare che ora tu abbia un animale domestico virtuale di cui prenderti cura.

Il progetto ha diversi parametri in cui è possibile personalizzare i limiti e le esigenze di ogni caso, considerando la diversità delle piante e dei sensori di marche diverse. Come sappiamo ci sono piante che hanno bisogno di più sole o acqua mentre altre possono vivere con meno risorse, come i cactus ad esempio, in casi come questo avere dei parametri è d'obbligo. In questo articolo, presenterò l'operazione e una panoramica su come costruire un Pixie utilizzando una piccola conoscenza di elettronica, componenti facilmente reperibili sul mercato e una custodia stampata in 3D.

Nonostante si tratti di un progetto perfettamente funzionante, ci sono possibilità di personalizzazione e miglioramenti che verranno presentati alla fine dell'articolo. Sarò lieto di rispondere a qualsiasi domanda sul progetto qui nei commenti o direttamente al mio account di posta elettronica o Twitter.

Forniture

Tutti i componenti si trovano facilmente in negozi specializzati o siti web.

• 1 MCU ESP32 (può essere utilizzato ESP8266 o anche un Arduino Nano se non si desidera inviare dati su Internet)

  Ho usato questo modello per il progetto

• 1 LDR 5mm GL5528
• 1 elemento PIR D203S o simile (è lo stesso sensore utilizzato nei moduli SR501 o SR505)
• 1 sensore di temperatura DHT11

• 1 Sensore di umidità del suolo

  Preferisco usare il sensore del suolo capacitivo invece di resistivo, questo video spiega bene perché

• 1 Led Matrix 8x8 con MAX7219. integrato

  Ho usato questo modello, ma potrebbe essere simile

• 1 Resistenza 4,7 kΩ 1/4 w
• 1 Resistenza 47 kΩ 1/4w
• 1 Resistenza 10 kΩ 1/4w

Altri

• stampante 3d
• Saldatore
• Pinze da taglio
• Fili per il collegamento del circuito
• Cavo USB per l'alimentazione

Passaggio 1: circuito

Il circuito può essere visto nell'immagine sopra utilizzando una breadboard, ma per essere posizionato nel case, le connessioni devono essere saldate direttamente per occupare meno spazio. La questione dello spazio utilizzato era un punto importante del progetto, ho cercato di ridurre il più possibile l'area che Pixie avrebbe occupato. Sebbene il case sia diventato piccolo, è ancora possibile ridurre ulteriormente, soprattutto sviluppando un PCB esclusivo per questo scopo.

Il rilevamento della presenza è stato effettuato utilizzando un solo elemento PIR invece di un modulo completo come SR501 o SR505, poiché non erano necessari il timer integrato e l'ampio raggio di attuazione superiore a cinque metri. Utilizzando solo l'elemento PIR la sensibilità è diminuita e il rilevamento della presenza avviene tramite software. Maggiori dettagli sulla connessione possono essere visualizzati qui.

Un altro problema ricorrente nei progetti elettronici è la batteria, c'erano alcune possibilità per questo progetto come una batteria da 9 V o una ricaricabile. Sebbene fosse più pratico, sarebbe stato necessario uno spazio extra nella custodia e ho finito per lasciare l'uscita USB dell'MCU esposta in modo che l'utente decida come sarà l'alimentazione e rendendo più semplice il caricamento dello schizzo.

Passaggio 2: progettazione e stampa 3D

Insieme al circuito, è stata sviluppata e stampata una custodia per ospitare i componenti Pixie su un Ender 3 Pro utilizzando PLA. I file STL sono stati inclusi qui.

Alcuni concetti erano presenti durante la progettazione di questo caso:

• Poiché il vaso è normalmente su un tavolo, il display è stato posizionato leggermente inclinato per non perdere l'area di visualizzazione
• Progettato per evitare l'uso di supporti di stampa
• Incoraggia lo scambio di parti con altri colori al fine di rendere il prodotto più personalizzato, intercambiabile e dal design aderente
• Il sensore di temperatura con apertura per ambiente esterno per consentire una lettura più corretta

• Considerando le diverse dimensioni del vaso, l'installazione di Pixie nella pianta può essere eseguita in due modi

  • Attraverso un'asta fissata alla terra; o
  • Usando una cinghia che avvolge il vaso della pianta

Punti di miglioramento

Sebbene funzionali, ci sono alcuni punti del design che devono essere modificati, come la dimensione delle pareti che sono state definite per evitare perdite di materiale e velocizzare la stampa in fase di prototipazione di 1 mm.

I raccordi devono essere migliorati applicando i modelli di progettazione in stampa 3D, probabilmente sarà necessario regolare le dimensioni del bastone e del supporto per agganciare correttamente i pezzi.

Passaggio 3: codice

Da programmatore posso dire che è stata la parte più divertente del lavoro, pensare a come strutturare e organizzare il codice, ha richiesto alcune ore di progettazione e il risultato è stato abbastanza soddisfacente. Il fatto che la maggior parte dei sensori utilizzi un ingresso analogico ha generato un trattamento separato del codice per cercare di ottenere una lettura più accurata cercando di ignorare il più possibile i falsi positivi. Il diagramma sopra è stato creato con i principali blocchi di codice e illustra le funzionalità principali, per maggiori dettagli consiglio di dare un'occhiata al codice su

Ci sono diversi punti aperti alla modifica che ti permettono di personalizzare Pixie come desideri. Tra questi posso evidenziare:

• Frequenza di lettura del sensore
• Timeout delle espressioni
• Limiti di temperatura massima e minima, illuminazione e suolo, nonché la soglia dei sensori
• Visualizza l'intensità della luce di ogni espressione
• Tempo tra i fotogrammi di ogni espressione
• Le animazioni sono separate dal codice permettendoti di modificarle se lo desideri

Trigger

Era necessario implementare un modo per rilevare quando si stava verificando un'azione in tempo reale in base alle ultime letture. Ciò era necessario in tre casi noti, irrigazione, presenza e tocco, questi eventi dovrebbero essere attivati non appena viene rilevata una variazione notevole del sensore e per questo è stata utilizzata una diversa implementazione. Ne è un esempio il sensore di presenza, in quanto nell'ingresso analogico è stato utilizzato solo l'elemento PIR, i valori letti variano spesso ed è stata necessaria una logica per dichiarare presenza o meno mentre il sensore di temperatura, a sua volta, ha una bassa variazione e solo la lettura standard dei suoi valori è sufficiente per regolare il comportamento del Pixie.

Passaggio 4: Progetta i passaggi successivi

• Diventa un dispositivo IoT e inizia a inviare dati a una piattaforma tramite MQTT
• Un'App per la personalizzazione dei parametri e magari delle espressioni
• Fai funzionare il tocco toccando la pianta. Ho trovato un ottimo esempio di progetto simile a Touche su Instructables
• Includere una batteria
• Progetta un PCB
• Stampa il vaso completo non solo il caso del Pixie
• Includere un piezo nel progetto per riprodurre i suoni in base alle espressioni
• Estendi la "memoria" del Pixie con i dati storici (troppo tempo senza rilevare la presenza potrebbe generare un'espressione triste)
• Sensore UV per rilevare un'esposizione solare più accurata