Controller idroponica: 7 passaggi (con immagini)

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

Un'elegante organizzazione chiamata Seeds of Change qui ad Anchorage, in Alaska, ha aiutato i giovani a iniziare un commercio produttivo. Gestisce un grande sistema di coltivazione idroponica verticale in un magazzino convertito e offre lavoro per imparare il business della cura delle piante. Erano interessati a un sistema IOT per automatizzare il controllo dell'acqua. Questo istruttivo è principalmente per documentare i miei sforzi di volontariato per costruire un sistema di microcontrollori economico ed espandibile per assistere nei loro sforzi.

Negli ultimi anni le grandi operazioni di coltivazione idroponica sono andate e venute. Il consolidamento di questo business è stato segnato dalla difficoltà di renderlo redditizio. Devi automatizzare come un matto a detta di tutti per far vendere fantasiosi sacchetti di lattuga per un profitto. Queste unità verticali non producono nulla con calorie reali - in pratica stai coltivando acqua ben confezionata - quindi devi venderla a un prezzo superiore. Questa unità regolabile resistente all'acqua è costruita per controllare il livello dell'acqua nel serbatoio principale e misurarne costantemente la profondità, il ph, la temperatura. L'unità principale funziona su un Featherwing ESP32 e riporta i suoi risultati attraverso il web a un'app blynk sul telefono per il monitoraggio e avvisi via e-mail o testo se le cose vanno male con te.

Passaggio 1: raccogli i tuoi materiali

Il design era basato su scatole elettriche economiche resistenti all'acqua di Lowes e alcuni supporti stampati in 3D. Il resto delle parti è relativamente economico, ad eccezione dell'unità pH di DF Robot e dell'ETape di Adafruit. DF Robot vende la sua nuova versione a 3 volt del suo sensore di pH analogico con una sonda di pH più economica e probabilmente dovrai investire in una versione costosa di questa per l'immersione costante. Non ho ancora incluso un tester di conduttività, ma questo sarà probabilmente in un aggiornamento dopo aver visto come va questo.

1. Due scatole elettriche resistenti all'acqua di Lowes - con vari raccordi per contenere tubi dritti e piegati - $ 10

2. Sensore di livello del liquido eTape standard da 12 con involucro in plastica Adafruit - $ 59 puoi ottenerlo senza l'alloggiamento in plastica per $ 20 in meno …

3. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board - ottima tavola. $ 20

4. Aiskaer 2 pezzi Serbatoio acquario montato lateralmente Interruttore a galleggiante liquido orizzontale montato lateralmente Livello dell'acqua $ 4

5. Adafruit Mini Relè non a scatto FeatherWing

6. Lipo - batteria $ 5 (ricarica)

7. Coppia di LED di vari colori

8. Sensore di temperatura digitale DS18B20 impermeabile + extra $ 10 Adafruit

9. Gravità: kit sensore/misuratore di pH analogico V2 DF Robot $ 39 - La sonda pH industriale costerà $ 49 in più

10 Interruttore on/off in metallo robusto impermeabile con anello LED rosso - 16 mm rosso on/off $ 5

11 Elettrovalvola acqua in plastica - 12V - 3/4 (Non prendere quella da 1/2 pollice - non si adatta a nulla…)

12. Modulo LED LCD Oled seriale I2c IIC giallo blu da 0,96 pollici Diymall $ 5

Passaggio 2: collegalo

Basta seguire lo schema di Fritzing per il cablaggio. L'esp32 è stato montato su una scheda fotografica con lo schermo OLED sul lato opposto dove sarebbe rivolto verso il piccolo foro nella parte posteriore centrale del gang-box. I LED erano collegati a due uscite digitali dell'ESP. Uno è indicativo di una connessione WiFi e l'altro annuncia se il relè è acceso all'uscita dell'acqua. La batteria Lipo è collegata all'ingresso della batteria sulla scheda. Tutte le altre schede (pH, relè, Etape, one-wire temp, OLED) sono tutte alimentate dai 3 volt sulla scheda. L'accensione/spegnimento è collegata a terra dal pin di abilitazione sulla scheda principale: il LED è alimentato da NESSUNA connessione all'alimentazione. L'eTape è sicuramente qualcosa da esaminare attentamente: sulla mia scheda l'alimentazione e la massa erano invertite (ROSSO/NERO) e questo sembra essere il caso di altri che hanno avuto questo problema (cerca sul sito web di adafruits per questo problema…) anche il resistore incluso nella testa dovrebbe essere misurato con attenzione - non è come pubblicato. La nuova scheda DH Robot ora funziona con 3V e quindi funziona con ESP32. Impossibile far funzionare A0: non accetta input prima della connessione Wifi, quindi ho usato altri input analogici.

Passaggio 3: costruiscilo

Tutto si inserisce piuttosto bene nella scatola principale. Due poli del condotto elettrico si adattano perfettamente ai capezzoli impermeabili nella parte inferiore. Questi supportano gli strumenti di misura. Possono essere resi arbitrariamente più lunghi o più corti per sospendere la scatola più in alto o più in basso al livello dell'acqua: i tuoi unici limiti sono la lunghezza dei cavi di collegamento che devono entrare nella scatola. Questi tubi devono essere sigillati sul fondo con silicone. Gli strumenti sono sospesi da connettori stampati in 3D che corrispondono alla curvatura del corpo etape e del condotto. Sono facilmente regolabili con dadi ad alette. Sono stati stampati anche supporti speciali per la sonda di pH e la sonda di temperatura a un filo. Anche il supporto della scatola per gli interruttori di controllo del livello e dell'acqua è stato stampato in 3D. Questi interruttori sono impermeabili, ben progettati ed economici. Sembrano interruttori reed chiusi. La scatola è stata riempita di silicone dopo essere stata fissata con il dado incluso all'interno. La distanza tra questi interruttori determinerà la quantità di fluido consentita prima dello spegnimento. Tutti i fili sono condotti attraverso un'apertura inferiore e quindi sigillati con silicone. Il filo della sonda pH è stato inserito attraverso l'apertura superiore poiché molto probabilmente verrà sostituito frequentemente. L'interruttore di accensione/spegnimento è stato incollato a caldo in posizione. Un rack per montare in modo sicuro l'esp32 con lo schermo è stato stampato in 3D. Una piccola finestra rotonda di plastica è stata siliconata sull'apertura della cover posteriore per proteggere lo schermo OLED dall'acqua.

Passaggio 4: file di stampa 3D

Questi sono i file STL per tutti i relativi titolari e supporti. Questi sono stati tutti progettati per adattarsi alle funzionalità di supporto. La scatola per il solenoide deve essere modificata dopo la stampa per le porte di controllo dell'alimentazione/relè e il foro del LED sulla parte anteriore.

Passaggio 5: controllo dell'acqua

Il solenoide da 12 volt è stato inserito nel proprio alloggiamento stampato in 3D personalizzato che includeva anche una porta per l'alimentazione separata e una linea di controllo dalla scheda del relè di piume nell'alloggiamento principale. Comprendeva anche un piccolo led rosso che si accendeva quando si attivava il solenoide. Il normale tubo da giardino può collegarsi con le aperture da 3/4 di pollice - non ottenere la varietà da 1/2 pollice di questo - avrai difficoltà a trovare i connettori…

Passaggio 6: programmalo

Il codice è abbastanza semplice. Gestisce un paio di subroutine diverse e le riporta sulla rete Blynk. Se hai lavorato con Blynk prima di conoscere il trapano. Devi includere tutto il software Blynk e la chiave di connessione per il tuo particolare microcontrollore e stazione di report. Devi anche fornire le credenziali per la tua connessione Wifi. Funziona tutto piuttosto bene e fornisce un modo davvero semplice per riportare dati complicati senza fare molto lavoro. È necessario impostare una serie di timer mediati da Blynk per ciascun sensore misurato. Questi devono essere avviati ed eseguiti in una subroutine separata. Ne ho di separati per pH, temperatura, altezza dell'acqua e tempo in cui l'elettrovalvola rimane aperta - questo serve per controllare se l'acqua è rimasta troppo a lungo senza riempire il serbatoio - non va bene. La subroutine dell'altezza dell'acqua prende solo una media di letture multiple dal partitore di tensione sull'eTape (vedi nota precedente - questo strumento è stato cablato in modo errato dalla fabbrica ….) e quindi corregge la lettura con le funzioni di mappa e vincolo eseguite con misurazioni in acqua serbatoio ai limiti alto e basso del nastro. La subroutine del pH era più complicata. DH Robot ha incluso del software per eseguire l'inizializzazione ma non sono riuscito a farlo funzionare affatto. Dovrai prendere letture grezze dalla porta A2 con buffer a 4.0 e 7.0 (inclusi nel kit) e impostarli nel "valore acido" e "valore neutro" nella sezione superiore del programma. Identificherà quindi la pendenza e l'intercetta y per calcolare tutti i successivi valori di pH per te. Il pH dovrà essere ricalibrato allo stesso modo ogni 2 mesi circa per controllarlo. La subroutine temporanea è il programma standard a un filo. L'unica attività nella sezione del ciclo vuoto è controllare lo stato dei due interruttori a galleggiante per determinare quando aprire l'acqua e avviare un timer.

Passaggio 7: usalo

Nelle prove iniziali la macchina ha funzionato bene, con una gamma facilmente regolabile per gli strumenti e un involucro resistente all'acqua realizzato per una configurazione più semplice in un ambiente in rapida evoluzione. Bisognerà vedere se la distanza tra i due interruttori di livello dell'acqua sarà adeguata. L'ambiente Blynk ha reso il reporting e il controllo con il telefono cellulare facili da eseguire. Il controllo diretto del relè di uscita tramite telefono rende possibile l'esclusione del sistema quando si verificano situazioni di livello dell'acqua spaventose. La facilità con cui è possibile fornire immediatamente un output canalizzato al maggior numero possibile di dispositivi rende la condivisione dei dati con più persone senza soluzione di continuità. Gli interessi futuri riguarderanno l'automazione dell'approvvigionamento di nutrienti, i test di conduttività (problemi noti con la misurazione del pH) e la rete a maglie con altri nodi per misurare le posizioni remote nel complesso di coltivazione.