Jardim inteligente de IoT: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Se você for como eu, gosta de frutas e vegetais frescos no seu prato, mas não tem tempo suficiente para manter um jardim decente. Este instrutível mostrará como construir um jardim IoT inteligente (eu o chamo: Green Guard) que rega suas plantas para você e o avisa sobre situações perigosas como: muita luz solar, luz solar insuficiente e fora da água.

Tudo isso é conseguido usando um par de sensores simples e um atuador controlado por um Raspberry Pi. No site, você pode visualizar as medições desses sensores e controlar o fluxo de água.

Etapa 1: Materiais e Ferramentas

Materiais:

• 1x Raspberry Pi 4
• 1m de dobradiça de piano
• 1x porta-bateria 8x AA
• 8 pilhas AA
• * 1x válvula solenóide 12V 1/2"
• Tubo de água de 3 m (plástico, náilon …) 12 mm
• 1x arremate em forma de T
• 2x arremate de 1/2 "12 mm
• 5x braçadeira de mangueira
• 1x bidão de 5 litros
• 4m de tábuas de madeira
• 1x painel de madeira 100cm / 50cm
• 1x folha de lagoa 2m / 1m
• min. 50 parafusos
• 1 placa de ensaio
• 2 fechos magnéticos
• 1x transistor npn
• 1 sensor de temperatura e umidade
• 1x sensor de luz LDR
• 1x sensor de umidade do solo
• 1x display LCD
• 2x 1/2 "tubagem em forma de L

Este documento mostra onde consegui esses materiais.

* É importante que a válvula solenóide não tenha pressão mínima de operação. Se isso acontecer, a água terá dificuldade em passar.

Ferramentas:

• Serra de esquadria (opcional: qualquer outro tipo de serra)
• broca manual (opcional: chave de fenda)
• pistola de grampo (opcional: parafusos)
• Cola de madeira

Etapa 2: Construindo o Circuito

Os seguintes componentes serão conectados ao Raspberry Pi:

• MCP3008

  • Sensor de luz LDR
  • Sensor de umidade do solo
• Sensor de umidade e temperatura DHT11

• PCF8574

  tela de LCD

• Transistor TIP120

  válvula solenoide

Dois dos sensores (LDR e umidade do solo) são conectados a um MCP3008 que permite que os sinais analógicos sejam lidos pelo Raspberry Pi. Estou usando o PCF8574 para gravar dados no LCD porque ele economiza muitos pinos GPIO.

Você pode simplesmente seguir a imagem acima ao construir o circuito.

Etapa 3: Configurando o banco de dados

Para realmente ter controle total sobre seu jardim, você vai querer ver uma linha do tempo mostrando todas as medições de seus sensores. Estou usando um banco de dados SQL para salvar todas essas medições.

Eu preparei um arquivo independente que inclui todo o banco de dados necessário para este projeto. Você pode encontrar isso na pasta de exportação de banco de dados em meu repositório Git e importar esse banco de dados no MySQL Workbench abrindo servidor> importação de dados e, em seguida, selecionando o arquivo independente e criando um novo banco de dados.

Este banco de dados contém quatro tabelas: tblmeasurement, tbldevice, tblwarning e tblaction. Tbldevice contém todos os sensores e o atuador. As mensagens em tblwarning estão em holandês, mas você pode alterá-las facilmente clicando no símbolo de execução na tabela, alterando as mensagens e aplicando as alterações. Tblaction contém ações que podem ser executadas pelo programa sobre o qual falarei na próxima etapa. Essas ações são, por exemplo: medição de temperatura, válvula solenóide de ativação automática …

Etapa 4: Programação

Você pode encontrar todo o código necessário em meu repositório Git. Front-end e back-end.

Este programa faz todo o material técnico, como: ler os dados do sensor, ativar o atuador …

Acima, você pode ver algumas fotos do site. É em holandês, mas você

Etapa 5: Construindo a Forma Básica do Jardim

O primeiro passo para fazer o projeto físico é construir a cobertura básica do jardim. Comece serrando algumas tábuas nas seguintes dimensões:

• a - 2x 100cm / 20cm
• b - 2x 46,4cm / 20cm
• c - 1x 46,4cm / 18,2cm
• d - 1x 46cm / 18cm
• e - 1x 15cm / 20cm
• f - 1x 31cm / 20cm

Primeiro, prenda as pranchas a em ambos os lados do painel de madeira. A melhor maneira de anexar isso ocorre em quatro etapas:

1. faça furos no painel onde os parafusos passarão
2. use uma broca escareadora para abrir espaço para a cabeça do parafuso entrar
3. coloque uma linha de cola de madeira onde a prancha será fixada
4. coloque a prancha na cola e faça os parafusos nos orifícios que você fez anteriormente

5 parafusos serão suficientes para segurar as pranchas a. Então você pode fazer o mesmo com as pranchas b, para as quais usei 3 parafusos na parte inferior e 2 na lateral.

Etapa 6: construir o suporte do reservatório de água

Anexe a prancha e no canto que você pode ver na imagem usando o método que expliquei na etapa anterior. Você pode fazer isso facilmente por conta própria, usando um pedaço de madeira e uma amêijoa (veja a segunda foto).

Para apoiar esta prancha, faça uma pequena viga de madeira com lados em ângulo de 45 graus na parte superior e inferior. Para garantir que ela toque o chão ao fixá-la na prancha vertical, desenhe uma linha onde vi o lado superior como fiz na terceira foto.

Em seguida, use alguns restos de madeira para construir uma moldura adequada para o galão que você usa. Fixe a moldura à plataforma com cola de madeira. A moldura que fiz não estava totalmente nivelada, então apertei bem com duas amêijoas enquanto colava e deixei endurecer por uma noite.

Finalmente, você precisará prender o encanamento em forma de L ao fundo do galão e fazer um orifício na prancha de suporte do galão para que o encanamento possa passar. Para prender o encanamento, soldei um pedaço de encanamento adequado a uma placa de metal que prendi ao galão com cola universal Sikaflex. Alternativamente, você pode simplesmente empurrar um pedaço de tubo no buraco que você fez no bidão e colocar cola universal suficiente nele para que fique no lugar. Você pode fazer o buraco abaixo do galão com uma broca de serra para sua furadeira manual.

Etapa 7: Conectando a tubulação e tubos

Antes de conectar qualquer um dos tubos, prenda a folha do lago no interior da parte do jardim do projeto. Consertei do lado de fora do projeto com uma pistola grampeadora. Você pode dobrar as peças de canto para que se encaixem bem e cortar as partes onde há muito papel alumínio.

Feito isso, você pode começar a fazer 2 furos da parte do jardim até a parte do manejo com aproximadamente 15 cm de altura para que o tubo chegue ao jardim propriamente dito. Você pode reduzir a quantidade de lascas e perfurar a folha fixando 2 pedaços de madeira na prancha e perfurando-os como na imagem acima. Você pode empurrar dois tubos através dos orifícios e conectá-los no meio atrás da prancha. Em seguida, você pode fazer alguns furos de 2,5 mm nos tubos para a água sair (e não se esqueça de fazer um furo na parte superior do tubo para que a água possa continuar fluindo enquanto a válvula solenóide estiver fechada).

Faça dois furos (não totalmente) no final do jardim para prender a extremidade dos tubos. Cole 2 peças cilíndricas de metal no interior dos orifícios e empurre a extremidade dos tubos sobre eles.

Em seguida, fixe um pedaço de madeira no painel do piso próximo ao reservatório de água (como na foto). É aqui que a válvula solenóide ficará apoiada, então teste sua posição para certificar-se de que a solenóide se encaixa nela. No topo desta peça, prenda uma peça de metal em forma de L onde a válvula solenóide será fixada.

Etapa 8: Integrando Eletrônicos

Comece modelando duas peças de madeira. Um para o DHT11 e LDR e um para o sensor de umidade do solo. Você pode ver essas peças nas fotos acima. Anexe-os conforme mostrado nas fotos.

Você pode ocultar os fios do DHT11 e do LDR grampeando um pedaço de papel alumínio em cima deles e furando-os. Faça um furo por onde os fios possam passar.

Em seguida, para fazer o furo para o display LCD, faça dois furos nas extremidades diagonais do espaço para o LCD e use uma serra para serrar um retângulo.

Você pode colocar a placa de ensaio, Raspberry Pi e bateria de 12 V dentro atrás do lcd no canto (e usar velcro para segurá-los). Em seguida, você usa uma caixa de plástico, recorte 2 lados e coloque-a sobre os componentes eletrônicos para protegê-los de qualquer gotejamento de água. Colar um pequeno pedaço de madeira no painel do piso próximo à caixa de plástico o mantém no lugar.

Por fim, faça uma linha de furos logo abaixo da altura da caixa de plástico para que o ar quente do Raspberry Pi possa escapar.

Etapa 9: Colocando as Dobradiças

A única coisa que resta a fazer agora é prender as duas últimas tábuas que você serrou no início.

Primeiro, corte o canto inferior direito da prancha na lateral. É por aqui que o cabo de alimentação passará.

Em seguida, você pode aparafusar as dobradiças nas pranchas como nas fotos acima.

Etapa 10: Fechamento

Se você decidir fazer este projeto sozinho, deixe-me saber nos comentários (:

Obrigado pela leitura.