Controller V2 - Acquaponica intelligente: 49 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Il medico consiglia di assumere almeno 7 porzioni di frutta o verdura fresca ogni giorno.

Passaggio 1: il ciclo dell'acqua

L'energia del Sole alimenta il ciclo dell'acqua in cui le acque superficiali sulla Terra evaporano in nuvole, cadendo sotto forma di pioggia e ritornando all'Oceano come fiumi. I batteri e altri organismi viventi abbattono i rifiuti dall'oceano e dalla terra per creare nutrienti per le piante nel ciclo dell'azoto. I cicli dell'ossigeno, del ferro, dello zolfo, della mitosi e altri cicli si sono evoluti nel tempo.

Passaggio 2: mimetismo

I sistemi circolari sono intrinsecamente sostenibili. Se un tale sistema può produrre maestose foreste di sequoie, allora un tale sistema sembra una buona idea per il mio giardino. Imitando, ricreiamo funzionalmente un oceano, la terra e un ciclo dell'acqua usando le pompe. Il microrganismo colonizza avvia il ciclo dell'azoto e altri cicli si attivano man mano che il sistema matura.

Fase 3: Cicli umani

Poi gli umani sono arrivati al ciclo e il loro amore per tutto ha cambiato l'ambiente. Gli umani influenzano il modello in modo simile, i pesci sono sovralimentati dall'amore.

Passaggio 4: giardinaggio intelligente

La natura sembra fare meglio con meno interazioni con gli umani, gli umani sembrano aver bisogno di quell'interattività con la natura. Sembra un problema adatto alle tecnologie automatizzate e connesse. Quindi i circuiti elettronici e l'algebra booleana erano una scelta naturale.

Passaggio 5: costruire un giardino di acquaponica

La costruzione di un giardino sostenibile inizia con un design sostenibile, materiali sostenibili e processi sostenibili. Ciò significa ridurre la nostra impronta di plastica. In questo design, le gambe in legno e le travi del telaio provengono direttamente da un albero, il che fa male.

Passaggio 6: elenco dei materiali da giardino

Naturalmente, c'è un prezzo da pagare per il legno a venatura verticale che non devi sostenere.

Passaggio 7: laghetto protegge il tuo giardino

Ci sono numerose possibilità per impermeabilizzare le aiuole. Mi piacciono i materiali riciclati e il legname ingegnerizzato con il compensato che è il preferito in quanto è realizzato con impiallacciatura. In questo tutorial, usiamo Pond Shield che è una resina epossidica sicura per i pesci.

Applicare brillantezza sui bordi e su qualsiasi superficie ruvida, levigare la brillantezza. aspirare o spazzolare via tutte le particelle di polvere. Tagliare i fogli di fibra di vetro in strisce di 2 pollici di larghezza, abbastanza lunghe da aggirare ogni bordo all'interno del letto di coltivazione. Metti insieme la tua stazione di vetroresina. Mescolare 1 tazza di vernice, 1/2 tazza di indurente, 2/3 tazza di alcol denaturato sono mostrati

Mescolare lentamente utilizzando un accessorio per miscelatore di vernice per trapano per meno di 2 minuti al contrario. Usando un rullo (versare un po' alla volta) dipingi gli angoli, attacca la fibra di vetro e poi dipingi sulla fibra di vetro. L'idea è di saturare la fibra di vetro in modo che non ci siano sacche d'aria. Dipingi il resto del letto di coltivazione quando hai finito con la fibra di vetro.

Lascia asciugare, quindi carteggia leggermente per 4 ore per asciugare, quindi applica un altro strato di vernice liquida per gomma. Le immagini verde scuro sono dopo l'applicazione di 3 mani.

Passaggio 8: irrigazione e drenaggio

Il tubo di irrigazione è realizzato in PVC da 1/2" con fori praticati sotto ogni 6". Il tubo di livello e il tubo di drenaggio sono più grandi a 1". Un kit di paratia da 1" viene utilizzato come accoppiamento. Vogliamo mantenere asciutta la parte superiore del letto in modo che il tubo di livello sia 2 "sotto la parte superiore del letto di coltivazione.

Passaggio 9: modellazione

Modellare il comportamento o la struttura del ciclo dell'acqua non è così facile in quanto si tratta di sistemi enormi con numerose variabili. I modelli concettuali che costruiamo vengono astratti per nascondere dettagli complessi.

Nel decidere quali sensori utilizzare, una buona domanda potrebbe essere: quali sono i componenti più basilari del ciclo dell'acqua: un grande corpo idrico, terra, energia per sollevare l'acqua verso la terra, mezzi che si saturano per il deflusso e gravità affinché l'acqua tornare alla fonte. Questo stabilisce un livello base di raccolta dei dati richiesto in un tale giardino in quanto questi sono i processi importanti che necessitano di monitoraggio.

Un'altra buona domanda potrebbe essere quali sono i componenti di base dei cicli dell'azoto.

Passaggio 10: il set di sensori di base per acquaponica

Il set di sensori di base può essere ampliato e viene utilizzato per monitorare e visualizzare il ciclo dell'acqua e le condizioni ambientali.

Sensore di portata: un sensore ad effetto Hall utilizzato per misurare il movimento dell'acqua dal serbatoio. Questo monitora anche la pompa per guasti catastrofici o degrado. Viene anche utilizzato per monitorare le linee di irrigazione per i blocchi

Temperatura a 1 filo: utilizzata per misurare la temperatura dell'acqua nell'acquario, la temperatura ambiente o dei mezzi

Sensore di distanza IR - un sensore analogico che funziona facendo rimbalzare i segnali IR su un oggetto. Viene utilizzato per misurare la profondità dell'acqua nel letto di coltivazione. Viene anche utilizzato per monitorare i cicli di allagamento e drenaggio del letto di coltivazione.

Sensore a fotocellula - un sensore analogico la cui resistenza varia con l'intensità della luce. Viene utilizzato per misurare i livelli dall'illuminazione interna o dall'illuminazione naturale

Sensore di liquido - è un sensore analogico resistivo utilizzato per monitorare le perdite d'acqua attraverso le perdite.

Flussostato - è un sensore digitale basato su un interruttore reed magnetico. Era utilizzato per monitorare il drenaggio del letto di coltivazione.

Interruttore a galleggiante - è un sensore digitale basato su un interruttore magnetico reed On/Off. Viene utilizzato per garantire che il livello dell'acqua dell'acquario sia sempre sufficiente.

Passaggio 11: input della console seriale Linux

La tastiera e il mouse sono collegati alla console seriale su un computer Linux per consentire agli utenti di comunicare con il kernel Linux e le applicazioni anche a basso livello.

Invece di una tastiera e un mouse, abbiamo collegato un microcontrollore all'ingresso della console seriale del microcomputer Linux sulla scheda controller v2.

Ciò consente il passaggio di sensori e dati dell'attuatore tra il mondo esterno e le applicazioni del microcontrollore Linux senza la necessità di driver o configurazioni Linux speciali.

L'input della console in un computer Linux è l'interfaccia seriale utilizzata dalla tastiera/mouse per l'immissione dei dati da parte di un utente umano. I risultati vengono quindi normalmente visualizzati sullo schermo del monitor di un computer.

Passaggio 12: l'interfaccia seriale del controller V2

Il controller v2 è una scheda per computer basata su Linux con un microcontrollore collegato all'ingresso della console seriale invece della tastiera tradizionale. Ciò significa che può acquisire direttamente le letture dai sensori. Lo stadio di uscita ha vari driver hardware per il monitor di un computer.

Passaggio 13: Panoramica del controller V2

Il controller v2 è un computer Linux integrato che ha un microcontrollore Atmega 2560 collegato all'ingresso della console seriale. Ciò significa che può accettare dati in modo simile agli utenti che digitano sulla tastiera, solo i dati provengono da un Arduino Mega.

Le informazioni vengono poi elaborate con strumenti simili ai dati inseriti da un utente su una tastiera. Piuttosto che uno schermo monitor, lo stadio di uscita del controller v2 ha transistor a collettore aperto per relè e driver per altri attuatori.

Il controller v2 è precaricato con tutto il software necessario per utilizzare uno qualsiasi dei suoi componenti hardware integrati. Il controller v2 dispone inoltre di una piattaforma di backend e di un'API che consente l'accesso a tutti i componenti hardware in remoto, nonché la registrazione dei dati, la visualizzazione, gli avvisi e altri strumenti di elaborazione.

In breve, la scheda controller v2 è l'interfaccia fisica per una potente piattaforma IoT full-stack facile da usare per qualsiasi applicazione fisica

Passaggio 14: la scheda controller V2

.è stato un lungo viaggio per progettare e costruire queste schede. Posso condividere l'esperienza in un successivo istruibile. Ci sono più informazioni qui

Passaggio 15: PinOut del controller V2

Passaggio 16: specifiche del controller V2

Passaggio 17: strumenti della piattaforma controller V2

Passaggio 18: diagramma a blocchi del controller V2

Passaggio 19: collegamento dei sensori analogici al controller V2

I sensori analogici hanno generalmente un pin di segnale, un pin di terra e occasionalmente un terzo pin di alimentazione. Il controller v2 interfaccerà i sensori analogici senza alcun hardware aggiuntivo.

Collegare il pin del segnale analogico a qualsiasi pin analogico libero sulla scheda e collegare le rispettive linee di alimentazione.

Se è necessario un resistore divisore di potenziale, è possibile utilizzarne uno pull-up software interno oppure è possibile commutare quello di precisione a bordo premendo il rispettivo dip switch.

Passaggio 20: collegamento dei sensori digitali al controller V2

Collegare la linea del sensore digitale al rispettivo pin digitale sulla scheda e ai pin di alimentazione.

se necessario, attivare la resistenza di pull-up software per il sensore digitale

Passaggio 21: collegamento dei sensori a 1 filo al controller V2

Alcuni sensori hanno microcontrollori in cui le condizioni del computer restituiscono valori come un flusso di bit. I sensori a 1 filo sono sensori tipici. Il controller v2 ha vari circuiti integrati per tali dispositivi.

Per collegare diciamo un sensore di temperatura a 1 filo, collegare la linea del segnale dati a una qualsiasi delle linee digitali con un 4k7

resistenza parassita e collegare i segnali di alimentazione. Sposta il resistore 4k7 in posizione ON

Passaggio 22: collegamento dei sensori da giardino al controller V2

Passaggio 23: collegamento degli 8 sensori di base al controller V2

Passaggio 24: collegamento dei sensori al giardino

Vengono mostrate le posizioni tipiche dei sensori.

Passaggio 25: panoramica del giardino connesso

Il microcontrollore Atmega 2560 esegue il primo e unico sketch Arduino che abbia mai scritto. Esamina continuamente i pin di input per i valori grezzi e li invia come stringa JSON all'output seriale.

Passaggio 26: valori grezzi del sensore seriale

Vengono mostrate le stringhe seriali con le letture dei pin grezzi inviate dal microcontrollore al microcomputer

Passaggio 27: stringa JSON serializzata

Uno script Python su OpenWrt serializza le stringhe del sensore in un oggetto JSON, aggiunge elementi extra e invia i dati sulla rete all'API

Passaggio 28: collegamento al controller V2

• Usando Ethernet, collega il controller v2 al tuo computer
• Utilizzare un adattatore da USB a Ethernet, se necessario
• Alimenta il controller v2 utilizzando un alimentatore da 9 V CC
• Al tuo computer verrà assegnato un indirizzo IP automatico 192.168.73.x dal controller v2 se è abilitato per la configurazione IP automatica (DHCP Enabled)

Passaggio 29: topologia dell'API Garden

I dati del giardino vengono inviati all'API v2 per la registrazione, l'analisi, la visualizzazione, gli avvisi e il controllo remoto.

Passaggio 30: accesso ai dati in remoto utilizzando l'API

Una chiamata di rest HTTP all'API con le credenziali appropriate restituirà i dati più recenti come mostrato di seguito

ricciolo

{ "baudRate": 38400, "name": "kj_v2_01", "uptime": "1:24:10.140000", "pins": { "D38": 0, "D39": 0, "D36": 0, "D37": 0,, "D33": 0, "D30": 0, "D31": 0, "A15": 422, "A14": 468, "A11": 624, "A10": 743, "A13": 475, "A12 ": 527, "relay8": 0, "UART3": 0, "A1": 933, "A0": 1023, "A3": 1022, "A2": 1023 "A9": 1023, "A8": 348, "D29": 0, "D28": 0, "nutrientTemp": 22.44, "D23": 1, "D22": 0, }, "version": "v2.0.0", "wlan0": "192.168. 1.2", "initialize": 0, "atmegaUptime": "00:00:34:52", "timestamp": 1473632348121, "day": 1472256000000, "time": "2016-09-11T22:19:08.121Z ", "_id": "57d5d85cd065ea4654009fce" }

Passaggio 31: accedere all'interfaccia di amministrazione

• Punta il tuo browser su
• Nome utente: root
• Password: tempV2pwd (o qualunque cosa sia stata modificata)

Passaggio 32: configurare il nuovo nome del dispositivo

• Nella barra dei menu di sistema, fai clic su "Sistema" dall'elenco a discesa
• Digita il nuovo nome del dispositivo nel campo Nome host
• Fai clic su "Salva e applica"
• Premere l'interruttore di alimentazione Off/On. Il nuovo nome host ha effetto.

Passaggio 33: configurazione del Wi-Fi sul controller V2

• Seleziona l'opzione Wifi dal menu "Rete"
• Nel menu Wi-Fi, fai clic sul pulsante "Scansione"

Passaggio 34: selezione della rete Wi-Fi

Seleziona la tua rete Wi-Fi dall'elenco utilizzando il pulsante "Unisciti alla rete"

Passaggio 35: accesso alla rete WIFI

• Inserisci le credenziali di sicurezza per la tua rete
• Seleziona "Invia" L'icona di stato wireless dovrebbe diventare blu e indicare la forza della connessione
• Fare clic su "Salva e applica" per completare la configurazione Wi-Fi

Passaggio 36: ricerca del dispositivo

Se la tua connessione di rete è stata stabilita con successo, il tuo dispositivo dovrebbe iniziare automaticamente a inviare dati all'API remota su

Cerca il nome del tuo dispositivo nell'elenco. Se non è presente, conferma il tuo nome host e la configurazione della rete WIFI nell'interfaccia di stato dell'amministratore.

Passaggio 37: registrazione dell'account e del dispositivo

Crea un account qui

Invia il tuo nome utente e il nome del dispositivo a [email protected]

Accedi dopo aver ricevuto un'email di conferma che il dispositivo ti è stato assegnato.

Passaggio 38: sensori del dispositivo di mappatura

Normalmente l'hardware del microcontrollore sembra complicato perché anche il sensore più semplice richiede circuiti di interfaccia elettronici: breadboard, scudi, cappelli, cappucci ecc.

Il software tende ad apparire complicato in quanto di solito fa troppo: interfaccia i segnali dei sensori, interpreta i dati, presenta valori leggibili, prende decisioni, intraprende azioni ecc.

Ad esempio, il collegamento di un termistore (resistenza dipendente dalla temperatura) a un pin analogico di solito richiede un circuito divisore di potenziale con un resistore di pull-up collegato a Vcc. Un programma per visualizzare questo valore in Celsius richiederà alcune righe di codice non inglesi. L'hardware e il software sembreranno complicati con 8 sensori. La modifica dei pin o l'aggiunta di nuovi sensori richiederà un nuovo firmware. Questo diventa ulteriormente complicato se tutto deve funzionare da remoto.

Il controller v2 ha circuiti integrati per interfacciare quasi tutti i sensori senza componenti esterni. Il firmware sul controller v2 esegue il polling di tutti i pin di input e restituisce i valori grezzi. I valori grezzi vengono inviati in modo sicuro all'API dove vengono mappati ai rispettivi sensori per la visualizzazione, l'analisi, il controllo remoto e gli avvisi.

La mappatura viene eseguita dalla libreria kj2arduino che consente lo scambio continuo di sensori o pin sulla scheda controller v2 senza nuovo software o hardware. Seleziona il tuo nome pin e il sensore collegato al giardino (o all'applicazione fisica) come mostrato nell'immagine.

Passaggio 39: dettagli del sensore mappato

Dopo che un sensore è stato mappato, è possibile accedere ai suoi dettagli e metadati facendo clic sul tipo di sensore.

Qui è possibile specificare il tipo di sensore, le unità, i setpoint, i messaggi, le icone, le notifiche e il codice di conversione per il sensore. Il codice di conversione (es. ldr2lumens mostrato) è una chiamata di funzione alla libreria kj2arduino. Converte i valori grezzi del sensore inviati in dati leggibili dall'uomo per la presentazione.

Passaggio 40: icone dei sensori mappati

I valori del sensore mappato sono mostrati come icone dinamiche nell'opzione della scheda Sensore dispositivo.

Le icone cambieranno in base ai valori configurati nell'interfaccia dei dettagli del sensore del dispositivo

Passo 41: Animazione del giardino

I valori del sensore possono anche essere visti come un'animazione dinamica del giardino nella scheda Animazione giardino. I colori e le forme cambieranno in base ai valori di setpoint del sensore.

Passaggio 42: tendenza

I dati del sensore del dispositivo possono anche essere visualizzati come grafici per il calpestio.

Passaggio 43: avvisi del sensore Twitter

Gli avvisi vengono inviati in base al dispositivo, ai dettagli del sensore e ai valori di setpoint.

Passaggio 44: componenti del controller intelligente

La maggior parte dei componenti è facilmente disponibile su eBay o Amazon e la maggior parte delle varianti. Il controller v2 viene fornito con tutto il software preinstallato. Puoi ottenere il controller v2 da me a Kijani Grows. Se usi un flussostato, prendine uno con una portata bassa per evitare riflussi.

Passaggio 45: collegamento dei carichi a tensione di rete

Questa fase è facoltativa e necessaria solo se vuoi controllare il tuo giardino in modo autonomo o da remoto.

Alte tensioni elettriche pericolose coinvolte. Segui le istruzioni a tuo rischio

Interrompere il collegamento sotto tensione o neutro dal cavo di alimentazione. Stagnalo usando un saldatore. Collegare le due estremità del cavo di alimentazione alla connessione Normalmente Aperta (NA) del relè. Collegare il carico da alimentare su un'estremità del cavo di alimentazione e inserire l'altra in una presa di rete come mostrato di seguito. Alimentare il transistor a collettore aperto per accendere il carico tramite il relè. Ripetere per l'altra uscita di rete commutata

I pin IO vanno al connettore Linux J19 sul controller v2:

• Vcc - Vcc
• Gnd - Gnd
• IO20 - Relè 1
• IO19 - Relè 2
• IO18 - Relè 3
• IO22 - Relè 4

Per la pompa, la pompa del serbatoio, le luci e l'alimentatore rispettivamente. (non importa davvero che tutto sia mappato via software)

Passaggio 46: un recinto

Usando una matita, uno strumento Dremel e un trapano ho tagliato tutto per adattarlo alle custodie.

Puoi ottenere questo come kit Jimmy per semplificarti la vita.

Passaggio 47: avviare il giardino intelligente

Il controller funzionerà con qualsiasi giardino.

Se ne costruisci uno come il mio, tutto ciò di cui hai bisogno è un filtro nel letto di coltivazione e l'acqua di pesca sicura nel serbatoio. La maggior parte dei mezzi idroponici funzionerà alla grande, per il giardino interno uso argilla espansa leggera.

Collegare la pompa, l'illuminazione interna, il cavo di alimentazione. Premi il pulsante di accensione, fai un passo indietro… divertiti: lascia che il controller v2 diventi parte del tuo ecosistema.

Quando tutto sembra ok, aggiungi il pesce. Ho circa 12 pesci rossi nella mia vasca. Suggerisco di procurarsi un kit per il test della qualità dell'acqua dell'acquario per monitorare il giardino mentre scorre biologicamente.

Coltivo microgreens e germogli trasmettendoli sui supporti di argilla. In generale, la mia regola con le piante che coltivo è che sia meglio che inizi a mangiarle entro la settimana o che abbiano alcune proprietà medicinali.

Passaggio 48: il medico consiglia 7 porzioni di frutta o verdura fresca

..quelli del mio orto smart sono i miei preferiti…

Passaggio 49: Smart Garden Live Links

Ecco alcuni collegamenti in tempo reale al giardino del mio ufficio e ad altri. Aggiorna se non viene caricato nulla all'inizio. Sii gentile.

tendenze -

icone -

animazione -

avviso -

video -

il controller v2 supporta anche i video per i flussi timelapse

vedi anche, ndovu, themurphy (la telecamera sopra), stupidsChickenCoop, ecovillage e gli altri con accesso pubblico.

Secondo Premio al Concorso dell'Acqua