Raspberry Pi bilan ishlaydigan IOT bog'i: 18 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Loyihaning asosiy maqsadlaridan biri, narsalar Interneti (IoT) yordamida bog'ning farovonligini saqlash edi. Hozirgi asbob-uskunalar va dasturiy ta'minotning ko'p qirraliligi tufayli bizning ekish moslamamiz o'simliklarning holatini real vaqt rejimida kuzatuvchi sensorlar bilan birlashtirilgan. Biz smartfonga ilova yaratdik, u ma'lumotlarga kira oladi va agar kerak bo'lsa, kerakli choralarni ko'radi.

Ekish moslamamizning dizayni ko'lamli, arzon va qurilishi oson, bu terasta yoki hovliga ko'kalamzorlashtirishning eng zo'r variantidir. Aqlli bog 'suv iste'mol qilishda samaraliroq ekanligi isbotlangan va parvarishlash va kuzatishni osonlashtiradi.

Tugmani bosish orqali kuzatiladigan bog 'yaratish orqali o'zingizning shaxsiy ma'lumotlar bazangiz va ilovangizni yaratishni o'rganishni davom eting!

1 -qadam: IOT tizimining umumiy ko'rinishi

Iot tizimi quyidagi jarayonlar orqali ishlaydi. Raspberry Pi har xil sensorlardan yorug'lik, namlik va tuproqdagi namlik kabi foydali ma'lumotlarni bog'ning bulutli ma'lumotlar bazasiga o'tkazish uchun ishlatiladi. Ma'lumot bulutda bo'lganidan so'ng, biz xohlagan joydan, biz yaratgan smartfonlar ilovasi yordamida kirish mumkin. Bu jarayon ham teskari bo'lib, foydalanuvchi kerakli buyruqlarni bajaradigan bog'ga suv nasosining holati kabi ko'rsatmalarni yuborishi mumkin.

Bog'imizning asosiy xususiyatlari quyidagilardan iborat.

Bog'ning turli xil datchiklari haqidagi real vaqtda fikr

Bog'ning salomatlik holati to'g'risida ma'lumotlar bazasi

Global monitoring va operatsion imkoniyatlar

Tomchilatib sug'orish tizimi

Ilova boshqariladigan suv tizimi

Avtomatik sug'orish jadvallari

Biz Google -ning Firebase -dan IOT tizimimiz vositachisi sifatida foydalanishga qaror qildik, biz bulutli ma'lumotlar bazasini yaratdik. Keyin biz MIT -ning App Inventor -dan Firebase ma'lumotlar bazasi va Raspberry Pi -ga mos keladigan smartfon ilovasini yaratdik. Shuningdek, u bepul Python kutubxonasi yordamida ma'lumotlar bazasi bilan aloqa o'rnatishi mumkin.

2 -qadam: Kerakli materiallar:

Iot ekish uchun zarur bo'lgan materiallarni mahalliy yoki Internet -do'konlarda osongina topish mumkin. Quyidagi ro'yxat barcha kerakli qismlarning tavsifi.

QURILMA:

1 "qarag'ay yog'och taxta - o'lchamlari; 300 sm x 10 sm (yog'och ochiq bo'lgani uchun, ishlov beriladigan yog'ochni tavsiya qilamiz)

1/4 dyuymli kontrplak - o'lchamlari; 120 sm dan 80 sm gacha

Branda qatlami - o'lchamlari; 180 sm x 275 sm

PVX quvurlari - o'lchamlari; uzunligi 30 sm, diametri 2 sm

Jarrohlik trubkasi - o'lchamlari; 250 sm

Tirsak qo'shma x 2

Yog'och vint x 30

ELEKTRONIKA:

Rasberry Pi3 modeli B

Grove Pi + Sensor qalqoni

12V solenoid klapan

Namlik va harorat sensori (dht11)

Namlik sensori

Yorug'lik sensori

O'rnimizni moduli

12V quvvat manbai

Loyihaning umumiy qiymati taxminan 50 AQSh dollarini tashkil etadi

3 -qadam: 3d bosma qismlar

Ushbu loyiha uchun moslashtirilishi kerak bo'lgan turli komponentlar 3d bosma yordamida tayyorlangan. Quyidagi ro'yxat qismlarning to'liq ro'yxatini va ularni bosib chiqarish xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Barcha STL fayllari yuqorida biriktirilgan papkada joylashgan bo'lib, agar kerak bo'lsa, kerakli o'zgartirishlarni kiritish imkonini beradi.

Quvur qo'shma x 1, 30% to'ldirish

Nozzle adapteri x 3, 30% to'ldirish

Quvur vilkasi x 3, 10% to'ldirish

Kanca x 2, 30% to'ldirish

Sensor tog'i x 1, 20% to'ldirish

Valf adapteri x 1, 20% to'ldirish

Bolalar qopqog'i x 1, 20% to'ldirish

Biz qismlarni chop etish uchun Creality Ender 3 -dan foydalandik, 12 qismga 8 soat atrofida vaqt ketdi.

4 -qadam: Rejalar

Biz faqat ekish moslamasini yasagan o'lchamimiz bilan cheklanmaymiz, lekin loyihani amalga oshirish uchun zarur bo'lgan barcha tafsilotlar ilova qilingan. Quyidagi qadamlarda siz yog'ochni kesish uchun quyidagi rasmlarga murojaat qilishingiz mumkin.

5 -qadam: tomonlarni qurish

O'simliklarni ushlab turish uchun biz yog'ochdan ekuvchi tuzilmani yasashga qaror qildik. Bizning qutimizning ichki o'lchamlari 70 sm dan 50 sm gacha, balandligi 10 sm. Yonlarini qurish uchun qarag'ay yog'och taxtalardan foydalanardik.

Dumaloq arra yordamida biz to'rt bo'lakni uzunligiga kesib tashladik (o'lchamlari yuqorida biriktirilgan). Belgilangan joylarda biz uchuvchi teshiklarni burg'uladik va teshiklarni burab qo'ydik, shunda vintlar boshlari bir tekisda o'tirardi. Ishni tugatgandan so'ng, biz 8 ta yog'och vintni burdik, shu bilan birga ramkani mahkamlaydigan tomonlari to'rtburchaklar ekanligiga ishonch hosil qildik.

6 -qadam: pastki panelni o'rnatish

Pastki panelni yasash uchun biz 5 mm kontrplakning to'rtburchaklar qismini kesib oldik, so'ngra uni yon ramkaga mahkamladik. Vintlar taglik bilan bir tekisda bo'lishi uchun teshiklar teskari joylashganligiga ishonch hosil qiling. Yuqorida kerakli o'lchamlarni topishingiz mumkin.

7 -qadam: Quvurlar uchun teshiklar

Bizning ekish mashinamiz uchta qatorli o'simliklarni joylashtirish uchun qilingan. Shunday qilib, tomchilatib sug'orish tizimi uchun quvurlarni bir tomondan ushlab turish kerak.

Ulagichlarning diametrlarini o'lchashdan boshlang va ularni ramkaning qisqa tomoniga bir xil masofada torting. Bizda burg'ulash bo'lagi bo'lmaganligi uchun biz 10 mm teshik ochdik va keyin uni pichoq bilan kengaytirdik. Qattiq qirralarni tekislash uchun ulagichlar mos kelguncha Dremel -dan foydalanish mumkin.

8 -qadam: Suv quvurlarini ulash

Bog'lamlarni ulash uchun 12 sm uzunlikdagi PVX quvurining ikkita bo'lagini kesish kifoya. Hamma narsa bir -biriga mos keladimi -yo'qligini tekshirish uchun o'rnatish moslamasini quriting.

Keyin markaziy teshikdagi 3d bosma bo'g'inni va qarama -qarshi uchlaridagi ikkita PVX tirsakli ulagichni yuvib bo'lguncha itaring. Panelni ramkaga mahkamlang va ulagichlarni ichkaridan 3d bosilgan adapterlar bilan mahkamlang. Barcha ulanishlar ishqalanishga mos va suv o'tkazmaydigan bo'lishi kerak, agar bo'lmasa, bo'g'inlarni issiq elim yoki teflon lenta bilan yopish mumkin.

9 -qadam: Solenoid klapan

Tomchilatib sug'orish tizimiga suv oqimini nazorat qilish uchun biz solenoid valfdan foydalanganmiz. Vana elektr signal yuborilganda ochiladigan eshik vazifasini bajaradi, uni avtomatik boshqariladi. Uni kiritish uchun biz bir uchini suv manbaiga, ikkinchisini vositachi adapter yordamida ekish moslamasining suv kirish trubkasiga biriktirdik. Valfni to'g'ri yo'nalishda ulash juda muhim, odatda suv kirishi uchun "IN" va suv chiqishi uchun "ekish" uchun "IN" deb belgilanadi.

10 -qadam: Elektronni ulash

Quyida turli xil modullar va datchiklar, ularning portlari grovepi+ qalqoni joylashgan jadval.

• Harorat va namlik sensori ==> port D4
• O'rnimizni moduli ==> D3 porti
• Namlik sensori ==> A1 porti
• Nur sensori ==> A0 porti

Malumot sifatida yuqorida biriktirilgan simlar sxemasidan foydalaning.

11 -qadam: Sensor bo'linmasi

Biz barcha elektronikani qolgan kontrplak bilan to'ldiradigan bo'linma qutisini qurdik. Biz yog'ochni elektronika sxemasiga muvofiq kesib tashladik va bo'laklarni bir -biriga yopishtirdik. Yelim quriganidan so'ng, biz quvvat manbai va Raspberry Pi -ni bo'linma qutisiga o'rnatdik va datchiklarning simlarini uyadan o'tkazdik. Teshiklarni yopish uchun biz bosilgan qopqoqlarni bosib, bo'shliqlarni yopamiz.

Sensor o'rnatgichda qoziqlarni ulash uchun teshiklari bor, ularga datchiklarni o'rnatishingiz mumkin. Yorug'lik va namlik sensori ustki qismiga va namlik sensori sozlanadigan uyaga ulang. Bo'lim qutisini osongina olinadigan qilib qo'yish uchun biz 3D bosilgan ilgaklar va datchik o'rnatgichini burab qo'ydik, bu qutini asosiy tuzilishga mahkamlash imkonini berdi. Shunday qilib, elektron va iot tizimli blokni har qanday ekish moslamasiga osongina birlashtirish mumkin.

12 -qadam: Ma'lumotlar bazasini yaratish

Birinchi qadam - bu tizim uchun ma'lumotlar bazasini yaratish. Quyidagi havolani bosing (Google firebase), bu sizni Firebase veb -saytiga olib boradi (siz Google hisobingiz bilan kirishingiz kerak bo'ladi). "Ishni boshlash" tugmachasini bosing, bu sizni firebase konsoliga olib boradi. Keyin "Loyiha qo'shish" tugmasini bosish orqali yangi loyiha yarating, talablarni to'ldiring (ism, tafsilotlar va hk) va "Loyiha yaratish" tugmasini bosish bilan yakunlang.

Bizga faqat Firebase ma'lumotlar bazasi vositalari kerak bo'ladi, shuning uchun chap tarafdagi menyudan "ma'lumotlar bazasi" ni tanlang. Keyin "Ma'lumotlar bazasini yaratish" tugmasini bosing, "sinov rejimi" ni tanlang va "yoqish" ni bosing. Keyin yuqoridagi ochiladigan menyuni bosish orqali ma'lumotlar bazasini "bulutli yong'in do'koni" o'rniga "real vaqtda ma'lumotlar bazasi" ga o'rnating. "Qoidalar" yorlig'ini tanlang va ikkita "noto'g'ri" ni "rost" ga o'zgartiring, nihoyat "ma'lumotlar" yorlig'ini bosing va ma'lumotlar bazasi URL manzilini nusxa ko'chiring, bu keyinchalik talab qilinadi.

Siz qilishingiz kerak bo'lgan oxirgi narsa - loyihani ko'rib chiqish yonidagi tishli belgini, so'ng "loyiha sozlamalari" ni, so'ng "xizmat hisoblari" yorlig'ini, so'ng "ma'lumotlar bazasi sirlari" ni bosing va xavfsizlik kodini yozib qo'ying. ma'lumotlar bazangizdan. Ushbu qadam tugallangach, siz bulutli ma'lumotlar bazasini muvaffaqiyatli yaratdingiz, unga smartfondan va Raspberry Pi -dan kirish mumkin. (Agar shubhangiz bo'lsa, yuqoridagi rasmlardan foydalaning yoki sharhlar bo'limiga savol yoki sharh qoldiring)

13 -qadam: Ilovani sozlash

IoT tizimining keyingi qismi - bu smartfon ilovasi. Biz MIT App Inventor -dan foydalanib, o'zimizga moslashtirilgan ilovani yaratishga qaror qildik. Biz yaratgan ilovadan foydalanish uchun avval quyidagi havolani oching (MIT App Inventor), bu sizni o'z veb -sahifasiga olib boradi. Keyin ekranning yuqori qismidagi "Ilovalar yaratish" ni bosing va Google hisobingizga kiring.

Quyida bog'langan.aia faylini yuklab oling. "Loyihalar" yorlig'ini oching va "Kompyuterimdan loyihani import qilish" ni bosing, keyin yuklab olingan faylni tanlang va "OK" tugmasini bosing. Komponentlar oynasida "FirebaseDB1" ni ko'rmaguningizcha pastga siljiting, ustiga bosing va "FirebaseToken", "FirebaseURL" ni oldingi qadamda qayd qilgan qiymatlarga o'zgartiring.

Ushbu qadamlar tugagandan so'ng siz dasturni yuklab olishingiz va o'rnatishingiz mumkin. Siz "Qurish" yorlig'ini bosish va "Ilova (.apk uchun QR kodini ko'rsatish)" tugmachasini bosish, so'ngra smartfoningiz bilan QR kodini skanerlash yoki "Ilovani (.apk faylini kompyuterimga saqlash) bosish orqali ilovani to'g'ridan -to'g'ri telefoningizga yuklab olishingiz mumkin.) "siz apk faylini kompyuteringizga yuklaysiz, uni o'rnatish uchun smartfoningizga o'tkazishingiz kerak.

14 -qadam: Raspberry Pi dasturlash

Raspberry Pi -ni Raspbian (Raspbian) ning so'nggi versiyasi bilan to'ldirish kerak. Agar siz biz kabi GrovePi+ qalqonidan foydalanishni rejalashtirmoqchi bo'lsangiz, Raspberry Pi -ni "Robotlar uchun Raspbian" ning so'nggi versiyasini (Raspbian for Robots) o'rnating. Raspberry Pi -ni ochganingizdan so'ng, siz qo'shimcha piton kutubxonasini o'rnatishingiz kerak bo'ladi. Terminalni oching va quyidagi buyruqlarni qo'ying:

1. sudo pip o'rnatish so'rovlari == 1.1.0
2. sudo pip python-firebase-ni o'rnatadi

Bu bajarilgandan so'ng, quyida biriktirilgan faylni yuklab oling va uni Raspberry Pi -dagi katalogga saqlang. Faylni oching va 32 -qatorga o'ting. Bu satrda "URL manzilingizni bu erga joylashtiring" yozilgan qismini ma'lumotlar bazangiz URL manziliga almashtiring, URL manzilini "o'rtasida" joylashtiring. Bajarildi, terminalni oching va "python" buyrug'i yordamida python skriptini ishga tushiring.

15 -qadam: Ilovadan foydalanish

Bizning ilovamizning interfeysi juda tushunarli. Birinchi to'rtta quti haqiqiy vaqtda yorug'lik, harorat, namlik va tuproq namligining foiz qiymatlarini ko'rsatadi. Bu qiymatlarni Raspberry Pi -ga bulutli ma'lumotlar bazasini yangilashni ko'rsatuvchi "qiymatlarni olish" tugmachasini bosish orqali yangilash mumkin. Ma'lumotlar bazasi yangilangandan so'ng ekranni yangilaydigan "yangilash" tugmasi.

Ekranning pastki qismi tomchilatib sug'orish tizimi uchun mo'ljallangan. "Yoqish" tugmasi suv nasosini yoqadi, "o'chirish" tugmasi uni o'chiradi. "Avtomatik" tugmachasi har kuni kerakli suvni hisoblash uchun sensorning turli qiymatlaridan foydalanadi va o'simliklarni kuniga ikki marta ertalab 8 va 16 da sug'oradi.

16 -qadam: Branda qoplamasi

Vaqt o'tishi bilan tuproq namligi o'tinni chiritib yuborishi mumkinligi sababli, biz branda qatlamini kattaligiga qadar kesib, ekuvchining ichki yuzasiga yotqizdik. Ishonch hosil qiling, uni yon tomondan torting, so'ngra uni elim bilan mahkamlang. Ish tugagach, biz mahalliy fermadan olingan tuproqni to'ldirdik. Tuproqni tepaga tekis qilib tarqating, so'ngra tomchilatib sug'orish trubasining uch qatorini joylashtiring.

Suv quvurlari yaqinidagi burchakda elektron quti joylashtirilgan va namlik sensori tuproqqa joylashtirilgan. Bu simlarni ulash ishini osonlashtiradi, chunki elektromagnit valf elektronikaga yaqin va oson ulanadi.

17 -qadam: Tomchilatib sug'orish tizimi

Ekuvchi uzunligi bo'ylab (taxminan 70 sm) cho'zilgan jarrohlik naychasining uch qismini kesib oling, bu o'simliklar uchun asosiy tomchi chiziq bo'lib xizmat qiladi. Shuning uchun o'simliklar orasidagi kerakli oraliqni rejalashtiring va 1 mm teshik va intervallarni burang. Suvning oson tomayotganini tekshiring va agar kerak bo'lsa, teshiklarni kengaytiring. Uchta vilkadan foydalanib, uchlarini yoping, shunda suvning faqat tomchilatadigan teshiklardan chiqishi cheklangan.

Naychalarni ozgina tuproqqa joylashtiring va siz o'simliklaringizni sug'orishga tayyormiz!

18 -qadam: natijalarni ekish

Yuqoridagi rasmlar iot bog'ining bir oy davomida ishlagan natijalari. O'simliklar sog'lom va biz yalpiz va koriander kabi o'tlarni o'stirishga muvaffaq bo'ldik.

Tajribalar natijasida biz avtomatik rejim kuniga 12% suvni tejashini payqadik. O'simliklar tomchilatib sug'orish orqali sug'orilgach, ularning ildizlari tekis o'sib, ekuvchida ko'proq o'simlik etishtirish uchun ko'proq joy beradi. Biz ko'rgan yagona kamchilik shundaki, katta o'simliklar ko'proq tuproq chuqurligiga muhtoj. Aytgancha, modulli konstruktsiya tufayli ularning talablariga chuqurroq asos qo'shish mumkin.

Xulosa qilib aytish mumkinki, bu tizim nafaqat sizning bog'ingizni samaraliroq qiladi, balki sizning o'simliklaringizning farovonligini ham ta'minlaydi, chunki ma'lumotlarning real vaqtda qaytarilishi to'g'ri miqdorda suv va quyosh nurini berishning mustahkam usulini beradi. Umid qilamizki, ko'rsatma foydali bo'ldi va bu sizning shaxsiy bog'ingizni o'stirishga yordam beradi.

Baxtli qilish!

IoT Challenge -da birinchi mukofot