Smart Indoor Plant Monitor - Scopri quando la tua pianta ha bisogno di annaffiare: 8 passaggi (con immagini)

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

Un paio di mesi fa, ho realizzato uno stick per il monitoraggio dell'umidità del suolo che è alimentato a batteria e può essere inserito nel terreno nel vaso della tua pianta da interni per darti alcune informazioni utili sul livello di umidità del suolo e LED lampeggianti per dirti quando innaffiare il tuo pianta.

Fa un ottimo lavoro, ma è piuttosto prominente bloccato nel piatto e non è il dispositivo più bello. Quindi questo mi ha fatto pensare a un modo per creare un monitor per piante da interno dall'aspetto migliore che potesse darti le informazioni di cui hai bisogno a colpo d'occhio.

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Forniture

• Seeeduino XIAO - Acquista qui
• O Seeeduino XIAO da Amazon - Acquista qui
• Sensore di umidità del suolo capacitivo - Acquista qui
• LED RGB da 5 mm - Acquista qui
• Resistenza da 100Ω - Acquista qui
• Resistenza da 200Ω - Acquista qui
• Cavo a nastro - Acquista qui
• Perni testata femmina - Acquista qui
• MDF da 3 mm - Acquista qui
• Acrilico 3mm - Acquista qui
• Adesivo epossidico - Acquista qui

Passaggio 1: progettazione della base

Dopo aver giocato con un paio di idee, ho pensato di creare una semplice base rotonda su cui appoggiare la pianta da interno, simile a un sottobicchiere. La base sarebbe composta da tre strati, uno strato di MDF, quindi uno strato indicatore che si illuminerebbe per mostrare lo stato dell'impianto e quindi un altro strato di MDF.

Lo strato indicatore sarebbe illuminato da un LED RGB che sarebbe diventato verde quando la pianta aveva abbastanza acqua e rosso quando la pianta aveva bisogno di acqua. I livelli di umidità intermedi sarebbero diverse tonalità di giallo/arancione quando il LED passa dal verde al rosso. Quindi un giallo-verde significherebbe che c'è ancora una discreta quantità d'acqua e un giallo-arancione significherebbe che dovresti innaffiare la tua pianta abbastanza presto.

Volevo ancora utilizzare gli stessi sensori capacitivi di monitoraggio dell'umidità del suolo che ho usato nel primo progetto, poiché avevo un paio di pezzi di ricambio. Questa volta, tuttavia, non ci sarà alcuna elettronica collegata direttamente, tutta l'elaborazione verrà eseguita nella base.

Il microcontrollore che ho deciso di usare era il Seeeduino XIAO perché è davvero piccolo, è compatibile con Arduino e costa solo $5.

Ho iniziato misurando la base del vaso in modo da poter rendere la nuova base leggermente più grande. Ho progettato i componenti in Inkscape per essere tagliati al laser e in formato PDF per essere stampati e tagliati a mano. Puoi scaricare i modelli qui.

Passaggio 2: tagliare l'acrilico e l'MDF

Ho ritagliato i componenti da MDF da 3 mm e acrilico trasparente da 3 mm sul mio laser cutter. Se non hai un laser cutter, puoi stampare i modelli PDF e ritagliare i componenti a mano. Sia l'MDF che l'acrilico sono abbastanza facili da lavorare.

Per far sì che il LED RGB illumini i bordi dello strato acrilico, dovrai irruvidirli usando della carta vetrata. Ho usato della carta vetrata a grana 240 e ho levigato tutti i bordi dell'acrilico fino a ottenere una foschia bianca uniforme. I bordi grezzi diffondono la luce del LED e fanno sembrare l'acrilico come se si stesse illuminando.

Passaggio 3: assemblaggio della base

Quindi, incolla gli strati insieme usando un adesivo epossidico.

Usa solo una piccola quantità di resina epossidica, non vuoi che fuoriesca dai bordi e sulle facce acriliche che hai appena levigato o dovrai carteggiarle di nuovo.

Usa dei piccoli morsetti per tenere insieme gli strati o mettili sotto un oggetto pesante mentre la resina epossidica polimerizza.

Passaggio 4: saldatura dell'elettronica

Mentre la resina epossidica si indurisce, puoi saldare i tuoi componenti insieme.

Il circuito è abbastanza semplice, hai solo due uscite PWM per controllare il LED RGB, una per la gamba verde e una per la gamba rossa, e poi un singolo ingresso analogico per leggere l'uscita del sensore.

Avrai anche bisogno di un resistore di limitazione della corrente su ciascuna delle due gambe del LED. La luce verde di questi LED è generalmente molto più luminosa di quella rossa, quindi ho usato una resistenza da 220Ω sulla gamba verde e una resistenza da 100Ω sulla gamba rossa per bilanciare un po' meglio i colori.

Questi sensori capacitivi di umidità del suolo dovrebbero essere in grado di funzionare a 3,3 V o 5 V, tuttavia, ne ho avuti un paio che semplicemente non emettono nulla quando sono alimentati da 3,3 V. Se si scopre che non si ottiene alcun output dal sensore, potrebbe essere necessario alimentarlo dall'alimentazione a 5 V su Arduino - Vcc. Il sensore abbassa comunque la tensione, quindi otterrai comunque solo un'uscita a 3,3 V. Fai attenzione se usi un sensore di modello diverso poiché questo particolare Arduino può accettare solo fino a 3,3 V sugli ingressi analogici.

Passaggio 5: installazione dell'elettronica

Successivamente, dovrai installare i componenti elettronici nell'alloggiamento sul retro della base.

Quando ho provato ad assemblare i miei componenti per la prima volta, ho visto che ero stato un po' ottimista nel pensare che li avrei inseriti tutti nello spazio a due strati, quindi ho dovuto tagliare uno strato distanziatore aggiuntivo.

Spingi il tuo LED nel foro nell'acrilico, assicurandoti che la parte più luminosa del LED sia all'interno dello strato acrilico. Quindi non spingerlo fino in fondo.

Quindi incolla il tuo Arduino nell'alloggiamento e i perni dell'intestazione sul coperchio superiore. Puoi usare la resina epossidica o una pistola per colla per questo passaggio, io ho usato una pistola per colla perché si fissa più velocemente. È anche una buona idea coprire i giunti saldati sui perni dell'intestazione con la colla in modo che non si mettano in cortocircuito sulle gambe del LED quando lo chiudi.

Questo è tutto per l'assemblaggio, ora devi solo programmarlo.

Passaggio 6: programmazione di Arduino

Lo schizzo è abbastanza semplice. Prende solo le letture dal sensore di umidità del suolo e quindi le mappa tra i limiti di bagnato e asciutto. Quindi utilizza questi valori mappati per pilotare i due LED in modo proporzionale.

Quindi il LED rosso è completamente acceso e il verde è completamente spento quando è asciutto e viceversa quando è bagnato. I livelli intermedi hanno uscite PWM scalate per fornire le diverse sfumature di giallo/arancione.

Nella mia prima versione dello schizzo, ho appena aggiornato i LED con ogni valore letto dal sensore. Ho notato che c'era qualche variazione nelle misurazioni e ogni tanto c'era un valore che era significativamente più alto o più basso degli altri, che causava uno sfarfallio/glitch di colore. Quindi ho cambiato un po' il codice in modo che le ultime dieci letture siano mediate e questa media guidi piuttosto il colore del LED. Ciò rende le modifiche un po' più graduali e consente alcuni valori anomali senza influire in modo significativo sul colore.

Questi dati possono essere visualizzati nell'uscita del monitor seriale.

Puoi scaricare lo schizzo qui insieme a una descrizione completa del codice.

Passaggio 7: calibrazione del sensore

L'ultima cosa da fare prima di utilizzare il monitor è calibrare il sensore. Dovrai farlo in modo che il tuo Arduino sappia a quale livello di umidità la tua pianta ha abbastanza acqua e a quale livello di umidità ha bisogno di acqua. Questo è un passaggio importante perché l'uscita di ciascun sensore è leggermente diversa in base alla posizione e al tipo di terreno e ogni pianta ha requisiti di irrigazione diversi.

Il modo migliore per farlo è iniziare con la tua pianta "secca", con il terreno a un livello di umidità dove ti aspetteresti di annaffiarla.

Posiziona la tua pianta sulla base, spingi il sensore nel terreno (non immergere i componenti elettronici), quindi collega il sensore ai perni della testata sulla base.

Collega il tuo Arduino al computer e apri il monitor seriale. Dovrai aggiungere un Serial.print(""); riga al codice per stampare le uscite del sensore sul monitor seriale in modo da poter vedere i valori grezzi. Vuoi che venga visualizzato un nuovo valore ogni 1-2 secondi, puoi cambiarlo usando il ritardo. Puoi anche emettere il risultato della media mobile se lo desideri, dovrai solo aspettare un po' più a lungo per ottenere le tue letture stabilizzate.

Nota la media di circa 10-20 letture una volta che si sono stabilizzate, questo sarà il tuo setpoint "secco".

Una volta che sei soddisfatto delle letture a secco, innaffia la tua pianta come faresti normalmente. Dategli abbastanza acqua per essere completamente assorbito dal terreno, ma non annegarlo. Ora fai lo stesso di prima e ottieni un setpoint "umido" medio.

Aggiorna i due set point nel codice, quindi ricarica lo sketch e sei pronto per iniziare a utilizzare correttamente la base.

Passaggio 8: utilizzo del monitor intelligente per piante da interni

Poiché hai appena innaffiato la tua pianta per calibrarla, il display dovrebbe essere verde. Inizierà lentamente a diventare gialla e poi di nuovo rossa nei prossimi giorni man mano che il terreno si asciuga.

A causa dell'array della media mobile, c'è un po' di ritardo tra quando si innaffia la pianta e quando il sensore diventa di nuovo verde. Dovrebbe diventare verde dopo circa 20-30 secondi.

Se hai intenzione di utilizzare la base in un luogo molto soleggiato, potresti voler aggiungere un secondo o un terzo LED e un altro strato acrilico alla base per renderla un po' più grande e luminosa.

Fatemi sapere cosa ne pensate di questo monitor nella sezione commenti qui sotto. Cosa ti piace e cosa cambieresti?

Come accennato in precedenza, vota per questo progetto nel concorso Remix se ti è piaciuto!

Divertiti a costruire il tuo!