Sistema di giardinaggio automatizzato Intel: 16 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

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Ciao a tutti !!!

Questo è il mio primo Instructabe su Intel Edison. Questa istruzione è una guida per realizzare un sistema di irrigazione automatizzato (irrigazione a goccia) per piccole piante in vaso o erbe utilizzando un Intel Edison e altri sensori elettronici economici. Questo è perfetto per coltivare piante da interni. Ma questa idea può essere implementata per un sistema più grande.

Appartengo a un villaggio e abbiamo la nostra azienda. Durante il soggiorno nel mio villaggio ricevevamo molte verdure fresche/foglie di erbe dalla nostra azienda (vedi immagini sopra). Ma ora la situazione è diversa, poiché sto in una città non più verdure fresche/foglie di erbe. Devo comprare queste dal negozio che non sono affatto fresche. A parte queste sono coltivate usando pesticidi nocivi che non fanno bene alla salute. Quindi sto progettando di rassodare le erbe a mio balcone che è completamente fresco e innocuo. Ma il rassodamento è un processo che richiede tempo. Dimentico sempre di dare acqua alle mie piante da fiore. Questo porta a dare l'idea di un sistema di giardinaggio automatizzato.

Il sistema è progettato per rilevare l'umidità del suolo, la quantità di luce che cade sulle piante e la portata dell'acqua. Quando il contenuto di umidità nel terreno è troppo basso, il sistema darà il comando per avviare una pompa e innaffiare il terreno. Il flussometro monitora il consumo di acqua.

Oltre a questo, Intel Edison trasmetterà informazioni sul livello di umidità, luce ambientale e portata al web. Puoi monitorare tutti i dati dal tuo smartphone utilizzando le app Blynk. Quindi un twit può essere inviato automaticamente al tuo account se l'umidità scende al di sotto di un determinato valore di soglia.

La cura per l'ambiente è diventata molto importante negli ultimi anni e c'è una crescente domanda di applicazioni "verdi" che possono aiutare a ridurre le emissioni di CO2 o rendere più efficiente la gestione dell'energia consumata. Per rendere il progetto più affidabile ed eco friendly, ho utilizzato energia solare per alimentare l'intero sistema.

Passaggio 1: parti necessarie

1. Intel Edison Board (Amazon)

2. Sensore di umidità (Amazon)

3. Sensore di flusso (Amazon)

4. Pompa DC (Amazon)

5. Fotocellula/LDR (Amazon)

6. MOSFET (IRF540 o IRL540) (Amazon)

7. Transistor (2N3904) (Amazon)

8. Diodo (1N4001) (Amazon)

9. Resistori (10K x2, 1K x1, 330R x1)

10. Condensatore -10uF (Amazon)

11. LED verde

12. Scheda prototipo a doppia faccia (5 cm x 7 cm) (Amazon)

13. Connettori JST M/F con fili (2 pin x 3, 3 pin x1) (eBay)

14. Jack DC-maschio (Amazon)

15. Pin di intestazione (Amazon)

16. Pannello solare 10W (Voc = 20V-25V) (Amazon)

17. Regolatore di carica solare (Amazon)

18. Batteria al piombo sigillata (Amazon)

Strumenti richiesti:

1. Saldatore (Amazon)

2. Tagliafili / Spelafili (Amazon)

3. Pistola per colla a caldo (Amazon)

4. Trapano (Amazon)

Passaggio 2: come funziona il sistema

Il cuore del progetto è la scheda Intel Edison. È collegata ai vari sensori (come umidità del suolo, luce, temperatura, flusso d'acqua ecc.) e a una pompa dell'acqua. I sensori monitorano i diversi parametri come umidità del suolo, luce solare e acqua flusso/consumo quindi inviato alla scheda Intel. Quindi la scheda Intel elabora i dati provenienti dai sensori e dà il comando alla pompa dell'acqua per l'irrigazione della pianta.

I vari parametri vengono poi inviati al web tramite il WiFi integrato di Intel Edison. Successivamente si interfaccia con le app Blynk per il monitoraggio dell'impianto dal proprio Smartphone/Tablet.

Per una facile comprensione ho diviso i progetti in sezioni più piccole come di seguito

1. Iniziare con Edison

2. Alimentazione per il progetto

3. Collegamento e test dei sensori

4. Realizzazione di circuiti/schermi

5. Interfacciamento con l'app Blynk

6. Software

7. Preparazione dell'allegato

8. Test finale

Passaggio 3: impostazione di Intel Edison

Compro questa scheda di espansione Intel Edison e Arduino da Amazon. Sono molto sfortunato perché non l'ho preso da Instructable Campaign. Conosco Arduino, ma ho trovato un po' difficile iniziare a utilizzare Intel Edison. Ad ogni modo, dopo alcuni giorni di tentativi, ho scoperto che è abbastanza facile da usare. Ti guiderò nei seguenti passaggi per iniziare rapidamente. Quindi non spaventarti:)

Basta seguire le seguenti istruzioni che spiegano bene come iniziare con Edison

Se sei un principiante assoluto, segui il seguente Instructable

Una guida per principianti assoluti all'Intel Edison

Se sei un utente Mac, segui il seguente Instructable

VERA guida per principianti alla configurazione di Intel Edison (con Mac OS)

Oltre a questi Sparkfun e Intel hanno ottimi tutorial per iniziare con Edison.

1. Tutorial Sparkfun

2. Tutorial Intel

Scarica tutto il software richiesto dal sito Web di Intel

software.intel.com/en-us/iot/hardware/edison/downloads

Dopo aver scaricato il software, è necessario installare i driver, IDE e OS

Autisti:

1. Driver FTDI

2. Driver Edison

IDE:

Arduino IDE

Flashare il sistema operativo:

Edison con Yocto Linux Image

Dopo aver installato tutto, devi configurare la connessione WiFi

Passaggio 4: alimentazione

Abbiamo bisogno di energia per questo progetto per due scopi

1. Per alimentare Intel Edison (7-12V DC) e diversi sensori (5V DC)

2. Per far funzionare la pompa CC (9V CC)

Scelgo una batteria al piombo sigillata da 12 V per alimentare l'intero progetto. Perché l'ho presa da un vecchio UPS per computer. Poi ho pensato di utilizzare l'energia solare per caricare la batteria. Quindi ora il mio progetto è completamente affidabile ed ecologico.

Vedere le immagini sopra per la preparazione dell'alimentatore.

Il sistema di ricarica solare è costituito da due componenti principali

1. Pannello solare: converte la luce solare in energia elettrica

2. Solar Charge Controller: per caricare la batteria in modo ottimale e controllare il carico

Ho scritto 3 istruzioni sulla creazione di un controller di carica solare. Quindi puoi seguirlo per crearne uno tuo.

ARDUINO-SOLAR-CHARGE-CONTROLLER

Se non vuoi farlo, acquistalo da eBay o Amazon.

Collegamento:

La maggior parte del controller di carica ha comunemente 3 terminali: solare, batteria e carico.

Collegare prima il regolatore di carica alla batteria, in quanto ciò consente al regolatore di carica di essere calibrato alla tensione di sistema appropriata. Collegare prima il terminale negativo e poi il positivo. Collegare il pannello solare (prima il negativo e poi il positivo) Infine collegarsi al terminale di carico CC. Nel nostro caso il carico è Intel Edison e la pompa CC.

Ma la scheda Intel e la pompa necessitano di una tensione stabile. Quindi un convertitore buck DC-DC è collegato al terminale di carico DC del controller di carica.

Passaggio 5: sensore di umidità

Il funzionamento dei sensori di umidità si basa sulla resistività dell'acqua per determinare il livello di umidità del suolo. I sensori misurano la resistenza tra due sonde separate inviando una corrente attraverso una di esse e leggendo una corrispondente caduta di tensione dovuta a un valore noto del resistore.

Maggiore è l'acqua, minore è la resistenza e, utilizzando questo, possiamo determinare i valori di soglia per il contenuto di umidità. Quando il terreno è asciutto, la resistenza sarà elevata e l'LM-393 mostrerà un valore elevato in uscita. Quando il terreno è bagnato, mostrerà un valore basso nell'output.

LM-393 DRIVER (sensore di umidità) -> Intel Edison

GND -> GND

5V -> 5

VOUT -> A0

Codice di prova:

int umido_sensor_Pin = A0; // Il sensore è collegato al pin analogico A0

int umido_sensor_Value = 0; // variabile per memorizzare il valore proveniente dal sensore void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { // legge il valore dal sensore: umido_sensor_Value = analogRead(moist_sensor_Pin); ritardo(1000); Serial.print("Lettura sensore di umidità = "); Serial.println(moist_sensor_Value); }

Passaggio 6: sensore di luce

Per monitorare la quantità di luce solare che cade sulla pianta abbiamo bisogno di un sensore di luce. È possibile acquistare un sensore già pronto. Ma io preferisco crearne uno mio utilizzando una fotocellula/LDR. È molto economico, facile da ottenere in molte dimensioni e specifiche.

Come funziona ?

Una fotocellula è fondamentalmente un resistore che cambia il suo valore resistivo (in ohm) a seconda di quanta luce brilla sulla faccia ondulata. Maggiore è la quantità di luce che cade su di essa, minore è la resistenza e viceversa.

Per saperne di più sulla Fotocellula, clicca qui

Circuito di breadboard:

Il sensore di luce può essere realizzato realizzando un circuito divisore di tensione con resistenza superiore (R1) come fotocellula/LDR e una resistenza inferiore (R2) come resistore da 10K. Vedere il circuito mostrato sopra.

Per saperne di più, puoi vedere il tutorial di adafruit.

Collegamento:

LDR un pin - 5V

Giunzione --- A1

Resistenza 10K un pin - GND

Circuito di filtro del rumore opzionale: collegare un condensatore da 0.1uF attraverso il resistore da 10K per filtrare il rumore indesiderato.

Codice di prova:

Risultato:

La lettura del monitor seriale mostra che il valore del sensore è più alto in caso di luce solare intensa e più basso durante l'ombra.

int LDR = A1; // LDR è collegato al pin analogico A1

int ValoreLDR = 0; //questa è una variabile per memorizzare i valori LDR void setup() { Serial.begin(9600); //avvia il monitor seriale con 9600 buad } void loop() { LDRValue = analogRead(LDR); //legge il valore di ldr tramite LDR Serial.print("Light Sensor Value: "); Serial.println(LDRValue); //stampa i valori LDR sul monitor seriale delay(50); //Questa è la velocità con cui LDR invia il valore ad arduino }

Passaggio 7: crea il sensore di luce

Se disponi di un sensore di luce groove Seeedstudio, puoi saltare questo passaggio. Ma non ho un sensore groove, quindi ho creato il mio. Se non avrai dubbi, imparerai di più e proverai un grande piacere dopo il completamento.

Prendi due pezzi di fili con la lunghezza desiderata e spella l'isolamento alle estremità. Collega un connettore JST a due pin all'estremità. Puoi acquistare anche un connettore con fili.

La fotocellula ha gambe lunghe che devono ancora essere agganciate a brevi mozziconi per abbinare i cavi.

Tagliare due pezzi corti di termoretraibile per isolare ciascuna gamba. Inserire il tubo termoretraibile nei fili.

Quindi la fotocellula viene saldata all'estremità dei cavi.

Ora il sensore è pronto. Quindi puoi semplicemente legarlo facilmente alla posizione desiderata. Il resistore da 10K e il condensatore da 0.1uF saranno saldati sul circuito principale che spiegherò più avanti.

Passaggio 8: sensore di flusso

Il sensore di flusso viene utilizzato per misurare il liquido che scorre attraverso un tubo/contenitore. Potresti pensare perché abbiamo bisogno di questo sensore. Ci sono due ragioni principali

1. Per misurare la quantità di acqua utilizzata per innaffiare le piante, per evitare sprechi

2. Spegnere la pompa per evitare il funzionamento a secco.

Come funziona il sensore?

Funziona secondo il principio dell' “Effetto Hall”. Una differenza di tensione viene indotta in un conduttore perpendicolare alla corrente elettrica e al campo magnetico perpendicolare ad esso. Un piccolo rotore ventola/elica è posto nel percorso del liquido che scorre, quando il liquido scorre il rotore ruota. L'albero del rotore è collegato a un sensore ad effetto hall. È una disposizione di una bobina che scorre corrente e un magnete collegato all'albero del rotore. Quindi viene indotta una tensione/impulso mentre questo rotore ruota. In questo flussometro, per ogni litro di liquido che lo attraversa al minuto emette circa pochi impulsi. La portata in L/h può essere calcolata contando gli impulsi dall'uscita del sensore. Intel Edison farà il lavoro di conteggio.

I sensori di flusso sono dotati di tre fili:

1. Rosso/VCC (ingresso 5-24V CC)

2. Nero/GND (0V)

3. Giallo/OUT (uscita a impulsi)

Preparazione del connettore della pompa: la pompa viene fornita con connettore JST e fili. Ma il connettore femmina nel mio magazzino non corrispondeva e anche la lunghezza del cavo è piccola. Quindi ho tagliato il connettore originale e saldato un nuovo connettore di dimensioni adeguate.

Collegamento:

Sensore ---- Intel

Vcc -- 5V

GND-- GND

FUORI -- RE2

Codice di prova:

Il pin di uscita impulsi del sensore di flusso è collegato al pin digitale 2. Il pin-2 funge da pin di interruzione esterno.

Serve per leggere gli impulsi di uscita provenienti dal sensore di flusso dell'acqua. Quando la scheda Intel rileva l'impulso, attiva immediatamente una funzione.

Per saperne di più su Interrupt puoi consultare la pagina di riferimento di Arduino.

Il codice del test è preso da SeeedStudio. Per maggiori dettagli puoi vedere qui

Nota: per il calcolo della portata è necessario modificare l'equazione secondo il foglio dati della pompa.

// lettura della portata del liquido utilizzando Seeeduino e Water Flow Sensor da Seeedstudio.com// Codice adattato da Charles Gantt da PC Fan RPM codice scritto da Crenn @thebestcasescenario.com // http:/themakersworkbench.com https://thebestcasescenario.com https://seeedstudio.com volatile int NbTopsFan; //misura i fronti di salita del segnale int Calc; int hallsensor = 2; //La posizione del pin del sensore void rpm() //Questa è la funzione che l'interrupt chiama { NbTopsFan++; //Questa funzione misura il fronte di salita e di discesa del segnale dei sensori ad effetto hall } // Il metodo setup() viene eseguito una volta, all'avvio dello sketch void setup() // { pinMode(hallsensor, INPUT); //inizializza il pin digitale 2 come input Serial.begin(9600); //Questa è la funzione di setup dove viene inizializzata la porta seriale, attachInterrupt(0, rpm, RISING); // e l'interrupt è collegato } // il metodo loop() viene eseguito più e più volte, // finché Arduino ha power void loop () { NbTopsFan = 0; //Imposta NbTops a 0 pronto per i calcoli sei(); //Abilita il ritardo degli interrupt (1000); //Attendi 1 secondo cli(); //Disabilita gli interrupt Calc = (NbTopsFan * 60 / 73); //(Frequenza impulsi x 60) / 73Q, = portata in l/ora Serial.print (Calc, DEC); //Stampa il numero calcolato sopra Serial.print (" L/ora\r\n"); //Stampa "L/ora" e restituisce una nuova riga }

Passaggio 9: pompa CC

La pompa è fondamentalmente un motore DC riduttore, quindi ha molta coppia. All'interno della pompa c'è un motivo a "trifoglio" di rulli. Mentre il motore gira, il trifoglio preme sul tubo per premere il fluido. La pompa non ha bisogno di essere adescata e infatti può autoadescarsi da sola con mezzo metro d'acqua con estrema facilità.

La pompa non è di tipo sommergibile, quindi non tocca mai il fluido e la rende una scelta eccellente per il piccolo giardinaggio.

Circuito pilota:

Non possiamo alimentare la pompa direttamente dai pin Edision poiché i pin Edison possono fornire solo una piccola quantità di corrente. Quindi per pilotare la pompa abbiamo bisogno di un circuito di pilotaggio separato. Il pilota può essere realizzato utilizzando un MOSFET a canale n.

Puoi vedere il circuito del driver mostrato nell'immagine sopra.

La pompa ha due terminali. Il terminale contrassegnato da un punto rosso è positivo. Vedi l'immagine.

La pompa DC è consigliata per funzionare a 3V a 9V. Ma la nostra fonte di alimentazione è una batteria da 12 V. Per ottenere la tensione desiderata, dobbiamo ridurre la tensione. Questo viene fatto da un convertitore buck CC. L'uscita è impostata su 9 V regolando il potenziometro di bordo.

Nota: se si utilizza il MOSFET IRL540, non è necessario creare il circuito del driver poiché è a livello logico.

Preparazione del connettore della pompa:

Prendi un connettore JST a due pin con filo. Quindi saldare il filo rosso alla polarità con il segno del punto e il filo nero all'altro terminale.

Nota: si prega di non testare a lungo senza carico, l'interno è con foglie di plastica, non è possibile aspirare impurità.

Passaggio 10: preparare il Sield

Dato che non avevo la schermatura della scanalatura per la connessione dei sensori. Per rendere più facile la connessione, l'ho fatta da sola.

Ho usato una tavola prototipo a doppia faccia (5 cm x 7 cm) per realizzarlo.

Tagliare 3 strisce di perno maschio dritto come mostrato nell'immagine.

Inserisci l'intestazione nelle intestazioni femminili Intel.

Posiziona la scheda prototipo appena sopra di essa e segna la posizione con un pennarello.

Quindi saldare tutte le intestazioni.

Passaggio 11: crea il circuito

Lo scudo è composto da:

1. Connettore di alimentazione (2 pin)

2. Connettore pompa (2 pin) e relativo circuito di pilotaggio (MOSFET IRF540, transistor 2N3904, resistori 10K e 1K e diodo anti parallelo 1N4001)

3. Connettori del sensore:

• Sensore di umidità - Il connettore per il sensore di umidità è realizzato con connettori maschio diritti a 3 pin.
• Sensore di luce - Il connettore del sensore di luce è un connettore femmina JST a 2 pin, il circuito associato (resistenza da 10 K e condensatore da 0,1 uF) è realizzato sullo schermo
• Sensore di flusso: il connettore del sensore di flusso è un connettore femmina JST a 3 pin.

4. LED della pompa: un LED verde viene utilizzato per conoscere lo stato della pompa. (LED verde e resistenza 330R)

Saldare tutti i connettori e gli altri componenti secondo lo schema mostrato sopra.

Passaggio 12: installa l'app e la libreria Blynk

Dato che Intel Edision ha il WiFi integrato, ho pensato di collegarlo al mio router e monitorare le piante dal mio smartphone. Ma fare un'app adatta richiede una sorta di codifica. Ho cercato un'opzione semplice in modo che chiunque abbia poca esperienza possa farcela. L'opzione migliore che ho trovato è usare l'app Blynk.

Blynk è un'app che consente il pieno controllo su Arduino, Rasberry, Intel Edision e molti altri hardware. È compatibile sia per Android che per IPhone. Al momento l'app Blynk è disponibile gratuitamente.

Puoi scaricare l'app dal seguente link

1. Per Android

2. Per Iphone

Dopo aver scaricato l'app, installala sul tuo smartphone.

Quindi devi importare la libreria sul tuo IDE Arduino.

Scarica la Biblioteca

Quando esegui l'app per la prima volta, devi accedere, quindi inserisci un indirizzo email e una password.

Fare clic sul "+" in alto a destra del display per creare un nuovo progetto. Quindi nominarlo. L'ho chiamato " Automated Garden ".

Seleziona l'hardware di destinazione Intel Edision

Quindi fai clic su "E-mail" per inviare il token di autenticazione a te stesso: ne avrai bisogno nel codice

Passaggio 13: creazione della dashboard

La Dashboard è composta da diversi widget. Per aggiungere widget segui i passaggi seguenti:

Fare clic su "Crea" per accedere alla schermata principale della Dashboard.

Quindi, premi di nuovo "+" per ottenere il "Widget Box"

Quindi trascina 2 Grafici.

Fare clic sui grafici, verrà visualizzato un menu delle impostazioni come mostrato sopra.

Devi cambiare il nome "Umidità", selezionare il pin virtuale V1, quindi modificare l'intervallo da 0 a 100.

Modificare la posizione del dispositivo di scorrimento per diversi modelli di grafico. Come barra o linea.

Puoi cambiare il colore anche facendo clic sull'icona del cerchio a destra del Nome.

Quindi aggiungi due indicatori, 1 valore visualizzato e Twitter.

Seguire la stessa procedura per l'impostazione. È possibile fare riferimento alle immagini mostrate sopra.

Passaggio 14: Programmazione:

Nei passaggi precedenti hai testato tutti i codici dei sensori. Ora è il momento di combinarli insieme.

Puoi scaricare il codice dal link sottostante.

Apri l'IDE Arduino e seleziona il nome della scheda "Intel Edison" e il numero di porta.

Carica il codice. Fai clic sull'icona del triangolo nell'angolo in alto a destra sull'app Blynk Ora dovresti visualizzare i grafici e altri parametri.

Aggiornamenti sulla registrazione dei dati WiFi (2015-10-27): funzionamento dell'app Blynk testato per il sensore di umidità e luce. Sto lavorando su Flow Sensor e Twitter.

Quindi rimani in contatto per aggiornamenti.

Passaggio 15: preparazione dell'allegato

Per rendere il sistema compatto e portatile, ho inserito tutte le parti all'interno di un involucro di plastica.

Per prima cosa posizionare tutti i componenti e contrassegnati per fare i fori (per tubo, fascetta per fissare la pompa e cavi)

Fissare la pompa con l'aiuto di una fascetta.

Tagliare un tubicino in silicone e collegarlo tra mandata pompa e sensore di flusso.

Inserire un lungo tubo di silicone nei fori vicino alla pompa di aspirazione.

Inserire un altro tubo in silicone e collegarlo al sensore di flusso.

Installa il convertitore buck su una parete laterale dell'involucro. Puoi applicare la colla o il pad 3M proprio come me.

Applicare la colla a caldo alla base del sensore di flusso.

Posiziona la scheda Intel con la schermatura preparata. Ho applicato i quadrati di montaggio 3M per aderire all'enclosure.

Infine collegare tutti i sensori alle corrispondenti intestazioni sullo schermo.

Passaggio 16: test finale

Apri l'app Blynk e premi il pulsante di riproduzione (icona a forma di triangolo) per eseguire il progetto. Dopo aver atteso alcuni secondi i grafici e gli indicatori dovrebbero essere attivi. Indica che il tuo Intel Edison è connesso al router.

Test del sensore di umidità:

Prendete un vaso di terra asciutta e inserite il sensore di umidità. Poi versate l'acqua gradualmente e osservate le letture sul vostro smartphone. Dovrebbe essere aumentata.

Sensore di luce:

Il sensore di luce può essere controllato mostrando il sensore di luce verso la luce e lontano da essa. Le modifiche dovrebbero riflettersi sul grafico e sugli indicatori del tuo smartphone.

Pompa CC:

Quando il livello di umidità scende al di sotto del 40%, la pompa si avvia e il LED verde si accende. È possibile rimuovere la sonda dal terreno bagnato per simulare la situazione.

Sensore di flusso:

Il codice del sensore di flusso funziona su Arduino ma dà qualche errore su Intel Edison. Ci sto lavorando.

Twitter:

Non ancora testato. Lo farò il prima possibile. Resta sintonizzato per gli aggiornamenti.

Puoi anche vedere il video dimostrativo

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Primo premio nell'Invito Intel® IoT