Taman IOT Raspberry Pi Powered: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Salah satu objektif utama projek ini adalah untuk dapat menjaga kesejahteraan taman menggunakan kekuatan Internet of Things (IoT). Dengan fleksibiliti alat dan perisian yang ada sekarang, penanam kami digabungkan dengan sensor yang memantau status masa nyata kilang. Kami membina aplikasi telefon pintar yang membolehkan seseorang mengakses data dan mengambil tindakan yang diperlukan jika perlu.

Reka bentuk penanam kami boleh diskalakan, murah dan mudah dibina, menjadikannya pilihan terbaik untuk menambah kehijauan ke teras atau halaman belakang seseorang. Taman pintar telah terbukti lebih cekap dalam penggunaan air dan memudahkan penyelenggaraan dan pemantauan.

Ikuti terus untuk mengetahui cara membuat pangkalan data dan aplikasi anda sendiri, dengan membuat taman yang dapat dipantau dengan satu klik butang!

Langkah 1: Gambaran keseluruhan Sistem IOT

Sistem Iot berfungsi melalui proses berikut. Raspberry Pi digunakan untuk menyampaikan maklumat berguna taman, seperti cahaya, kelembapan dan kandungan kelembapan di dalam tanah dari pelbagai sensor ke dalam pangkalan data awan. Setelah maklumat berada di awan, maklumat tersebut dapat diakses dari mana saja menggunakan aplikasi telefon pintar yang kami bina. Proses ini juga boleh dibalikkan, pengguna dapat mengirim arahan, seperti keadaan pam air, kembali ke kebun yang akan melaksanakan perintah yang diperlukan.

Berikut adalah beberapa ciri utama taman kami:

Maklum balas masa nyata dari pelbagai sensor taman

Pangkalan data status kesihatan kebun

Pemantauan dan keupayaan operasi global

Sistem pengairan titisan

Sistem air terkawal aplikasi

Jadual penyiraman automatik

Kami memutuskan untuk menggunakan Google Firebase sebagai perantara sistem IOT kami, untuk membuat pangkalan data awan percuma kami sendiri. Kami kemudian menggunakan App Inventor MIT untuk membuat aplikasi telefon pintar yang serasi dengan pangkalan data Firebase dan Raspberry Pi. Ia juga dapat berkomunikasi dengan pangkalan data dengan bantuan perpustakaan Python percuma.

Langkah 2: Bahan yang Diperlukan:

Bahan yang diperlukan untuk membuat penanam iot boleh didapati dengan mudah di kedai tempatan atau dalam talian. Senarai berikut adalah penerangan mengenai semua bahagian yang diperlukan.

PERKAKASAN:

1 "Pine Wood Plank - dimensi; 300cm x 10cm (kerana kayu akan berada di luar, kami mengesyorkan kayu yang dirawat)

Papan lapis 1/4 "- dimensi; 120cm hingga 80cm

Lembaran Terpal - dimensi; 180cm x 275cm

Pipa PVC - dimensi; panjang 30cm, Dia 2cm

Tabung Pembedahan - dimensi; 250cm

Sendi Siku x 2

Skru Kayu x 30

ELEKTRONIK:

Rasberry Pi3 Model B

Perisai Sensor Grove Pi +

Injap Solenoid 12V

Sensor Kelembapan dan Suhu (dht11)

Sensor Kelembapan

Sensor Luminositi

Modul Relay

Bekalan Kuasa 12V

Jumlah kos projek ini adalah kira-kira 50 USD

Langkah 3: Bahagian Bercetak 3d

Pelbagai komponen yang perlu disesuaikan untuk projek ini dibuat dengan bantuan percetakan 3d. Senarai berikut mengandungi senarai lengkap bahagian dan spesifikasi pencetakannya. Semua fail STL disediakan dalam folder yang dilampirkan di atas, yang membolehkan seseorang membuat pengubahsuaian yang diperlukan jika perlu.

Paip Sendi x 1, 30% isi

Nozzle Adapter x 3, 30% isi

Tiub Palam x 3, 10% isi

Hook x 2, 30% isi

Sensor Mount x 1, 20% isi

Penyesuai injap x 1, 20% isi

Penutup Pendawaian x 1, 20% isi

Kami menggunakan Creality Ender 3 kami untuk mencetak bahagian-bahagiannya, yang memakan masa sekitar 8 jam untuk 12 bahagian.

Langkah 4: Rancangan

Yang satu tidak terhad kepada dimensi yang kami pilih untuk membuat penanam kami, tetapi dilampirkan di atas adalah semua butiran yang diperlukan untuk membuat projek itu. Dalam langkah-langkah berikut seseorang boleh merujuk gambar-gambar ini untuk memotong kayu.

Langkah 5: Membina Bahagian

Untuk memegang tanaman, kami memutuskan untuk membuat struktur penanam dari kayu. Dimensi dalaman kotak kami ialah 70cm hingga 50cm dengan ketinggian 10cm. Kami menggunakan papan kayu pain untuk membina sisi.

Dengan menggunakan gergaji bulat, kami memotong empat keping menjadi panjang (dimensi yang dilampirkan di atas). Kami menggerudi lubang perintis di tempat yang ditandai dan membongkar lubang sehingga kepala skru rata. Setelah selesai, kami memandu dengan menggunakan 8 skru kayu sambil memastikan sisinya berbentuk segi empat yang mengikat bingkai.

Langkah 6: Memasang Panel Bawah

Untuk membuat panel bawah, kami memotong sekeping kayu lapis segiempat tepat 5mm, yang kemudian kami pasangkan pada bingkai sisi. Pastikan lubang dibongkar sehingga skru rata dengan alas. Dimensi yang diperlukan boleh didapati di atas.

Langkah 7: Lubang untuk Paip

Penanam kami dibuat untuk menampung tiga baris tanaman. Oleh itu untuk sistem pengairan titisan satu pihak perlu memegang paip untuk memasukkan air.

Mulakan dengan mengukur diameter penyambung dan tarik keluar sama jarak pada sisi bingkai yang lebih pendek. Oleh kerana kami tidak mempunyai sedikit pendahuluan, kami menggerudi lubang 10mm dan kemudian melebarkannya dengan jigsaw. Untuk melicinkan tepi kasar seseorang boleh menggunakan Dremel sehingga penyambungnya sesuai.

Langkah 8: Menyambungkan Paip Air

Untuk menyambungkan sambungan, cukup potong dua keping paip PVC sepanjang 12 cm. Keringkan pemasangan untuk memeriksa apakah semuanya sesuai dengan pantas.

Kemudian tekan sendi bercetak 3d di lubang tengah dan kedua penyambung siku PVC pada hujung yang berlawanan sehingga rata. Pasang panel kembali ke bingkai dan tutup penyambung dari dalam dengan penyesuai bercetak 3d. Semua sambungan sesuai dengan geseran dan harus kedap air, jika tidak, seseorang boleh menutup sendi dengan gam panas atau pita Teflon

Langkah 9: Injap Solenoid

Untuk mengawal aliran air ke sistem pengairan titisan, kami menggunakan injap solenoid. Injap berfungsi sebagai pintu yang terbuka ketika isyarat elektrik dihantar menjadikannya dapat dikawal secara automatik. Untuk memasukkannya, kami memasang satu hujung ke sumber air dan yang lain ke paip input air penanam menggunakan penyesuai perantara. Penting untuk menyambungkan injap dalam arah yang betul yang biasanya ditandai sebagai "IN" untuk input air (paip) dan "OUT" untuk output air (penanam).

Langkah 10: Pendawaian Elektronik

Di bawah ini adalah jadual dengan pelbagai modul dan sensor dengan port masing-masing pada pelindung grovepi +.

• Sensor Suhu dan Kelembapan ==> port D4
• Modul Relay ==> port D3
• Sensor Kelembapan ==> port A1
• Sensor Cahaya ==> port A0

Gunakan rajah pendawaian yang dilampirkan di atas sebagai rujukan.

Langkah 11: Petak Sensor

Kami membina kotak petak yang menyimpan semua elektronik dengan papan lapis yang tersisa. Kami memotong kayu mengikut susunan elektronik dan menempelkan kepingannya bersama-sama. Setelah lem kering, kami memasang bekalan kuasa dan Raspberry Pi ke dalam kotak petak, memasukkan wayar sensor melalui slot. Untuk menutup slot kami menekan penutup bercetak untuk menutup sebarang jurang.

Sensor Mount mempunyai lubang untuk memasang pasak di mana anda boleh memasang sensor. Pasang sensor cahaya dan kelembapan di bahagian atas dan sensor kelembapan pada slot yang boleh disesuaikan. Untuk membuat kotak petak mudah ditanggalkan, kami mengacukan cangkuk dicetak 3D dan dudukan sensor yang membolehkan kotak itu terpaut pada struktur utama. Dengan cara ini, unit sistem elektronik dan iot dapat disatukan dengan mudah ke mana-mana pekebun.

Langkah 12: Membuat Pangkalan Data

Langkah pertama adalah membuat pangkalan data untuk sistem. Klik pada pautan berikut (Google firebase), yang akan membawa anda ke laman web Firebase (anda perlu log masuk dengan akaun Google anda). Klik pada butang "Bermula" yang akan membawa anda ke firebase console. Kemudian buat projek baru dengan mengklik butang "Tambah Projek", isi syarat (nama, butiran, dll) dan selesaikan dengan mengklik butang "Buat Projek".

Kami hanya memerlukan alat pangkalan data Firebase, jadi pilih "pangkalan data" dari menu di sebelah kiri. Klik seterusnya pada butang "Buat Pangkalan Data", pilih pilihan "mod ujian" dan klik "aktifkan". Seterusnya tetapkan pangkalan data ke "pangkalan data masa nyata" dan bukannya "cloud firestore" dengan mengklik menu lungsur di bahagian atas. Pilih tab "peraturan" dan ubah dua "palsu" menjadi "benar", akhirnya klik pada tab "data" dan salin URL pangkalan data, ini akan diperlukan di kemudian hari.

Perkara terakhir yang perlu anda lakukan ialah mengklik ikon roda gigi di sebelah gambaran keseluruhan projek, kemudian pada "tetapan projek", kemudian pilih tab "akaun perkhidmatan", akhirnya klik pada "Rahsia Pangkalan Data" dan catat kod keselamatan pangkalan data anda. Dengan langkah ini selesai, anda telah berjaya membuat pangkalan data awan anda yang dapat diakses dari telefon pintar anda dan dari Raspberry Pi. (Gunakan gambar-gambar yang dilampirkan di atas sekiranya terdapat keraguan tertentu, atau hantarkan pertanyaan atau komen di bahagian komen)

Langkah 13: Menyiapkan Aplikasi

Bahagian seterusnya dari sistem IoT adalah aplikasi telefon pintar. Kami memutuskan untuk menggunakan MIT App Inventor untuk membuat aplikasi tersuai kami sendiri. Untuk menggunakan aplikasi yang kami buat terlebih dahulu buka pautan berikut (MIT App Inventor), yang akan membawa anda ke laman web mereka. Klik seterusnya pada "buat aplikasi" di bahagian atas skrin dan log masuk dengan akaun Google anda.

Muat turun fail.aia yang dipautkan di bawah. Buka tab "projek" dan klik pada "Import projek (.aia) dari komputer saya" seterusnya pilih fail yang baru anda muat turun dan klik "ok". Di tetingkap komponen, tatal ke bawah hingga anda melihat "FirebaseDB1", klik padanya dan ubah "FirebaseToken", "FirebaseURL" ke nilai yang anda perhatikan pada langkah sebelumnya.

Setelah langkah-langkah ini selesai, anda sudah bersedia untuk memuat turun dan memasang aplikasinya. Anda boleh memuat turun aplikasi secara langsung ke telefon anda dengan mengklik tab "Build" dan mengklik "App (berikan kod QR untuk.apk)" kemudian mengimbas kod QR dengan telefon pintar anda atau mengklik "Aplikasi (simpan.apk ke komputer saya) "anda akan memuat turun fail apk ke komputer anda yang perlu anda beralih ke telefon pintar anda untuk memasangnya.

Langkah 14: Memprogramkan Raspberry Pi

Raspberry Pi perlu dimuat dengan versi terbaru Raspbian (Raspbian). Sekiranya anda merancang untuk menggunakan pelindung GrovePi + seperti yang kami lakukan, flash Raspberry Pi anda dengan versi terbaru "Raspbian untuk Robot" (Raspbian untuk Robot). Setelah mem-flash Raspberry Pi anda, anda perlu memasang pustaka python tambahan. Buka terminal dan tampal arahan berikut:

1. permintaan pemasangan sudo pip == 1.1.0
2. sudo pip memasang python-firebase

Setelah selesai, muat turun fail yang dilampirkan di bawah dan simpan ke direktori di Raspberry Pi anda. Buka fail dan tatal ke bawah ke baris 32. Pada baris ini ganti bahagian yang mengatakan "tampal URL anda di sini" dengan URL pangkalan data anda yang telah anda perhatikan sebelumnya, pastikan untuk menempelkan URL di antara ''. Dengan ini, anda sudah selesai, buka terminal dan jalankan skrip python menggunakan perintah "python".

Langkah 15: Menggunakan Aplikasi

Antara muka aplikasi kami cukup jelas. Empat kotak teratas memaparkan nilai cahaya lentur, suhu, kelembapan dan kandungan kelembapan masa dalam bentuk peratus. Nilai-nilai ini dapat diperbarui dengan mengklik pada butang "dapatkan nilai" yang memerintahkan Raspberry Pi untuk mengemas kini pangkalan data awan diikuti dengan butang "refresh" yang menyegarkan skrin setelah pangkalan data telah diperbarui.

Bahagian bawah skrin adalah untuk sistem pengairan titisan. Butang "hidup" menghidupkan pam air sementara butang "mati" mematikannya. Butang "auto" menggunakan pelbagai nilai sensor untuk mengira air yang diperlukan setiap hari dan menyiram tanaman dua kali sehari pada pukul 8 pagi dan 4:00 petang.

Langkah 16: Pelapik Terpal

Oleh kerana kelembapan tanah dapat membusuk kayu dari masa ke masa, kami memotong sehelai terpal untuk ukuran dan melapisi di permukaan dalaman penanam. Pastikan untuk menariknya ke sisi dan akhirnya pegang di tempatnya dengan sedikit gam. Setelah selesai kami mengisi tanah yang kami dapat dari ladang tempatan. Sebarkan tanah secara merata ke bahagian atas dan kemudian tanamkan tiga baris tabung pengairan titisan.

Di sudut berhampiran paip air pasangkan kotak elektronik dan masukkan sensor kelembapan ke dalam tanah. Ini menjadikan kerja pendawaian lebih mudah kerana injap solenoid berada dekat dengan elektronik dan dapat disambungkan dengan mudah.

Langkah 17: Sistem Pengairan Drip

Potong tiga kepingan tiub pembedahan yang membentang sepanjang panjang penanam (sekitar 70cm) ini akan bertindak sebagai garis titisan utama tanaman. Oleh itu, rancangkan jarak yang diperlukan antara tanaman dan gerudi lubang 1mm dan selang waktu. Uji apakah air menetes dengan mudah dan besarkan lubang jika diperlukan. Gunakan ketiga-tiga plag untuk menutup ujungnya dan pastikan air tersekat hanya keluar dari lubang titisan.

Masukkan sedikit tiub ke dalam tanah dan siap untuk menyiram tanaman anda!

Langkah 18: Hasil Penanaman

Gambar di atas adalah hasil kebun iot yang berfungsi selama sebulan. Tumbuhannya sihat dan kami berjaya menanam herba seperti pudina dan ketumbar.

Melalui percubaan, kami dapati mod automatik menjimatkan hampir 12% air setiap hari. Oleh kerana tanaman disiram melalui pengairan tetesan, akarnya tumbuh lurus memberi lebih banyak ruang untuk menanam lebih banyak tanaman di penanam. Satu-satunya kelemahan yang kami perhatikan adalah bahawa tanaman yang lebih besar memerlukan lebih banyak kedalaman tanah. Oleh kerana pembinaan modular, seseorang dapat dengan mudah menambah asas yang lebih dalam dengan keperluan mereka.

Kesimpulannya, sistem ini bukan sahaja menjadikan kebun anda lebih cekap tetapi juga menjamin kesejahteraan tanaman anda kerana maklum balas data masa nyata memberikan kaedah yang kuat untuk memberikan jumlah air dan cahaya matahari yang tepat. Kami harap pengajaran itu berguna dan dapat membantu anda menanam kebun iot anda sendiri.

Selamat membuat!

Hadiah Pertama dalam Cabaran IoT