Array Sensor Pertanian: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Projek oleh Jackson Breakell, Tyler McCubbins dan Jakob Thaler untuk EF 230

Pertanian adalah faktor penting pengeluaran di Amerika Syarikat. Tanaman dapat digunakan untuk berbagai tujuan yang berbeda, mulai dari bahan mentah untuk produksi pakaian, farmasi dan bahan tambahan makanan hingga penggunaan langsung bahagian tanaman, yang paling sering adalah buah percambahan. Sebahagian besar tanaman di Amerika Syarikat ditanam di luar rumah, di mana keadaan cuaca dan suhu tidak dapat dikendalikan secara besar-besaran. Memandangkan bagaimana keadaan cuaca yang sangat buruk dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman, seterusnya mempengaruhi ekonomi Amerika Syarikat, pemantauan keadaan ladang menjadi penting.

Peranti kami, Array Sensor Pertanian, membolehkan para petani memantau keadaan bahagian ladang yang telah dipilih dengan menggunakan 4 sensor: sensor air hujan, sensor kelembapan tanah, sensor suhu dan sensor fotolistrik. Kombinasi sensor ini membolehkan seorang petani untuk merancang hasil tanaman musim dengan secukupnya, menyesuaikan dengan hujan yang terlalu sedikit atau terlalu banyak, menangani bencana yang lebih baik yang dapat membunuh tanaman dan menjimatkan masa dan masalah mengambil sampel tanah dan menggunakan peralatan sensor yang lebih mahal. Dalam Instructable ini, kami akan memandu anda melalui pendawaian dan pengkodan di belakang Array Sensor Pertanian kami, sehingga anda juga dapat membuat sendiri.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan Yang Diperlukan

Berikut adalah senarai bahan yang diperlukan untuk memulakan"

1. Arduino Board, lebih baik Arduino Uno

2. Papan roti asas

3. Perintang 1x 220 ohm

4. pelbagai wayar dengan pelbagai warna

5. Kabel USB mikro ke USB

6. Pembesar suara yang boleh dipasang di papan

7. Sensor Fotolistrik

8. Sensor Suhu

9. Sensor Air Hujan

10. Sensor Kelembapan Tanah

11. Komputer dengan Pakej Sokongan Matlab 2017 dan Arduino terpasang (Pakej sokongan boleh didapati di bawah Add-Ons)

Langkah 2: Kawat Papan dan Sambungkan

Mulakan dengan memasang kabel papan seperti yang ditunjukkan di atas, atau dengan cara apa pun yang paling sesuai dengan anda. Terdapat cara papan tulis yang tidak terhad secara harfiah, jadi konfigurasi yang tepat bergantung pada anda. Setelah papan berwayar, mulailah pasangkan sensor anda. Sensor air hujan, kelembapan tanah dan fotolistrik adalah output analog, jadi pastikan ia disambungkan ke bahagian analog di Arduino. Sensor suhu, sebaliknya, adalah output digital, jadi pastikan ia disambungkan ke input digital yang tersedia di Arduino anda. Arduino harus mempunyai output untuk 3.3v dan 5v, jadi pastikan sensor disambungkan ke voltan yang sesuai dengannya.

Setelah anda yakin bahawa papan telah disambungkan dengan betul, pasangkan kabel USB Mikro ke USB dari komputer anda ke port USB Mikro di komputer anda, dan hidupkan Arduino anda. Buka Matlab, dan, dengan memastikan anda telah memasang Pakej Sokongan Arduino di bawah Add-Ons, jalankan perintah, "fopen (serial ('nada'))", tanpa ". Ralat akan muncul, dan kesalahan harus dinyatakan anda ada comport yang tersedia dengan nombor. Jalankan perintah "a = arduino ('comx', 'uno')", di mana x adalah bilangan comport anda, untuk memetakan Arduino anda ke objek. LED di Arduino harus berkelip dengan cepat untuk menunjukkan ia disambungkan.

Langkah 3: Kod Sensor Fotolistrik dan Suhu

Sebelum anda memulakan pengekodan, catat di mana sensor anda disambungkan di Arduino, kerana ini penting untuk arahan readVoltage. Mulailah kod anda dengan menetapkan pemboleh ubah cahaya matahari yang sama dengan perintah "readVoltage (a, 'X #') ', di mana X # adalah port yang anda sambungkan, dan hanya memanggil Arduino yang dipetakan ke pemboleh ubah tersebut. Mulakan pernyataan if, dan tetapkan syarat pertama untuk cahaya matahari <3. Tetapkan output sebagai "info. TOD = 'night'" untuk mengeluarkan waktu dalam sehari sebagai struktur, dan kemudian tambahkan pernyataan lain dengan output sebagai "info. TOD = ' hari '". Oleh kerana ini adalah pernyataan lain, kami tidak memerlukan syarat, kerana ia akan berfungsi untuk semua nilai lain yang tidak ditentukan dalam pernyataan if. Pastikan anda menyelesaikan penyataan if dengan akhir, dan beralih ke pengaturcaraan sensor suhu.

Tetapkan pemboleh ubah termo sama dengan perintah readVoltage yang lain, perintahnya adalah "readVoltage (a, 'X #')". Dalam kes kami, suhu harus ditukar dari unit voltan menjadi Celsius, jadi persamaan "tempC = (termo-.5). * 100" untuk menukar dari voltan ke Celsius. Demi kemudahan, kami menukar suhu dalam Celsius ke Fahrenheit, tetapi ini murni pilihan.

Kod untuk tujuan menampal

cahaya matahari = readVoltage (a, 'A1') jika cahaya matahari <3

info. TOD = 'malam'

yang lain

info. TOD = 'hari'

akhir

termo = readVoltage (a, 'A3');

tempC = (termo-.5). * 100;

info.tempF = (9 / 5. * tempC) +32

Langkah 4: Kodkan Sensor Kelembapan Air Hujan dan Tanah

Seperti yang dinyatakan pada langkah terakhir, pastikan anda mengetahui port mana yang disambungkan oleh sensor anda di papan Arduino, kerana langkah ini akan membuat anda lebih kecewa. Mulakan dengan sensor air hujan, dan mulakan pernyataan if. Tetapkan syarat pertama untuk "readVoltage (a, 'X #')> 4", dan tetapkan keluarannya ke "info. Rain = 'no rain". Tambahkan anotherif, dan tetapkan kondisionalnya ke perintah readVoltage sebelumnya, tetapi tetapkan ke> 2. Tambahkan "&&" untuk menandakan syarat lain yang mesti dipenuhi, dan tetapkannya ke perintah readVoltage seperti sebelumnya, dan tetapkan ke <= 4. Keluarannya adalah "info. Rain = 'misting'". Akhirnya, tambahkan yang lain dan tetapkan outputnya ke "info. Rain = 'downpour'". Anda mungkin perlu menyesuaikan nilai untuk keadaan berdasarkan kelembapan persekitaran bilik tempat anda bekerja.

Seterusnya, mulakan kod untuk sensor kelembapan tanah, dan mulakan dengan pernyataan if. Tetapkan syarat pernyataan if ke "readVoltage (a, 'X #')> 4, dan tambahkan output" info.soil = 'dry' ". Tambahkan pernyataan lainif, dan gunakan perintah readVoltage di atas, tetapkan untuk> 2. Tambahkan "&&", dan tetapkan perintah readVoltage lain untuk <= 4. Tetapkan outputnya ke "info.soil = 'saturation optimal'". Tambahkan pernyataan lain dan tetapkan outputnya ke "info.soil = 'banjir' ", dan jangan lupa untuk menambah akhir.

Kod untuk tujuan menampal

jika readVoltage (a, 'A0')> 4 info. Rain = 'tiada hujan'

elseif readVoltage (a, 'A0')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

info. Rain = 'misting'

yang lain

info. Hujan = 'hujan turun'

akhir

jika readVoltage (a, 'A2')> 4

info.soil = 'kering'

elseif readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

info.soil = 'ketepuan optimum'

yang lain

info.soil = 'banjir'

akhir

Langkah 5: Pengekodan Output Kotak Penceramah dan Mesej

Keluaran untuk peranti ini boleh berbeza-beza, tetapi, dalam hal ini, kami akan memandu anda melalui output pembesar suara yang dipasang secara langsung pada peranti dan output kotak pesan yang dapat dilihat pada komputer jauh. Pembesar suara kami dirancang untuk menghasilkan frekuensi yang berbeza, yang lebih rendah artinya lebih rendah, untuk suhu tanaman yang optimum, sinar matahari, kelembapan tanah dan hujan. Mulakan kod output pembesar suara anda dengan pernyataan if, dan tetapkan kondisinya ke perintah "readVoltage (a, 'X #')> 4 || info.tempF = 3 || readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4 ". Tambahkan arahan playTone yang sama seperti yang ditunjukkan di atas, tetapi ubah 200 hingga 1000 untuk menghasilkan nada yang lebih tinggi dan lebih positif. Kemudian, tambahkan yang lain, dan tambahkan perintah playTone yang sama sekali lagi, tetapi ubah 1000 hingga 1500. Nada yang berbeza-beza ini menunjukkan keparahan keadaan padang. Pastikan anda menambah akhir untuk menyelesaikan pernyataan if anda.

Bahagian terakhir kod kami adalah output yang menghasilkan kotak mesej. Buat rentetan menggunakan tanda 'dalam tanda kurung, dan ubah bahagian struktur anda menjadi rentetan dengan menggunakan perintah "num2str (info.x)", di mana x adalah nama substruktur dalam struktur maklumat. Gunakan "string newline" untuk menambahkan baris baru ke dalam kotak mesej anda, dan ketikkan pesan anda dalam teks menggunakan tanda petik, tambahkan nilai sebenarnya bidang ke dalam string menggunakan perintah num2str yang disebutkan di atas. Akhirnya, dengan rentetan yang ditentukan, gunakan perintah "msgbox (string)" untuk menampilkan data sebagai kotak pesan pada monitor anda.

Kod untuk tujuan menampal

jika readVoltage (a, 'A2')> 4 || info.tempF <32 playTone (a, 'D9', 200, 1)

jika cahaya matahari> = 3 || readVoltage (a, 'A2')> 2 && readVoltage (a, 'A0') <= 4

playTone (a, 'D9', 1000, 3)

yang lain

playTone (a, 'D9', 1500, 5)

akhir

string = ['Suhu adalah (deg F)', num2str (info.tempF)]

string = [string newline 'The tanah is', num2str (info.soil)]

string = [string newline 'Kerosakan luar adalah', num2str (info. Hujan)]

string = [string newline 'Waktu hari adalah', num2str (info. TOD)]

kotak msg (rentetan)

Langkah 6: Kesimpulannya

Walaupun dunia terus bergantung pada alternatif sintetik untuk barangan yang sebelumnya dituai dari tanaman, pertanian pastinya akan kekal sebagai faktor ekonomi yang relevan dan penting untuk jangka masa panjang. Memantau tanah ladang dengan sewajarnya sangat penting bagi petani untuk memanfaatkan hasil panennya, dan, dengan alat kami, bukan sahaja mungkin untuk memantau seluruh ladang dari jarak jauh, tetapi mungkin untuk melakukannya dengan cara yang murah dan mudah memasang dan boleh dipercayai. Kami harap panduan ini terbukti bermaklumat dan mudah diikuti, dan kami berharap peranti ini terbukti berguna kerana anda ingin melaksanakan atau bereksperimen dengannya.

Selamat pengekodan, Pasukan Array Sensor Pertanian