Controlador V2 - Smart Aquaponics: 49 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

O médico recomenda que tomemos pelo menos 7 porções de frutas ou vegetais frescos todos os dias.

Etapa 1: O Ciclo da Água

A energia do Sol alimenta o ciclo da água no qual as águas superficiais da Terra evaporam em nuvens, caindo como chuva e retornando ao oceano como rios. As bactérias e outros organismos vivos decompõem os resíduos do oceano e da terra para criar nutrientes para as plantas no ciclo do nitrogênio. Ciclos de oxigênio, ciclos de ferro, ciclos de enxofre, círculos de mitose e outros ciclos evoluíram com o tempo.

Etapa 2: Mimetismo

Os sistemas circulares são inerentemente sustentáveis. Se tal sistema pode produzir florestas majestosas de sequoias, então tal sistema parece uma boa ideia para meu jardim. Imitando, recriamos funcionalmente um oceano, a terra e um ciclo da água usando bombas. Os microorganismos colonizados iniciam o ciclo do nitrogênio e outros ciclos começam à medida que o sistema amadurece.

Etapa 3: Ciclos Humanos

Então os humanos entraram no ciclo e seu amor por tudo mudou o ambiente. Os humanos afetam o modelo de maneira semelhante, os peixes são superalimentados com amor.

Etapa 4: Smart Gardending

A natureza parece se dar melhor com menos interações com os humanos, os humanos parecem precisar dessa interatividade com a natureza. Parece um problema adequado para tecnologias automatizadas e conectadas. Portanto, os circuitos eletrônicos e a álgebra booleana se encaixaram naturalmente.

Etapa 5: construir um jardim aquapônico

A construção de um jardim sustentável começa com design sustentável, materiais sustentáveis e processos sustentáveis. Isso significa reduzir nossa pegada de plástico. Nesse projeto, as pernas de madeira e as vigas da moldura vêm direto de uma árvore, o que dói.

Etapa 6: Lista de materiais de jardim

Obviamente, há um preço a pagar pela madeira com veios verticais em que você não precisa incorrer.

Etapa 7: Lago protegendo seu jardim

Existem inúmeras possibilidades para impermeabilizar canteiros. Eu gosto de materiais reciclados e madeira de engenharia, sendo o compensado um dos favoritos, pois é feito de verniz. Nestes instructables, usamos Pond Shield, que é uma resina epóxi segura para peixes.

Aplique brilho nas bordas e quaisquer superfícies ásperas, lixe o brilho suavemente. aspire ou escove todas as partículas de poeira. Corte as folhas de fibra de vidro em tiras de 2 polegadas de largura, longas o suficiente para contornar cada borda dentro do canteiro de cultivo. Reúna a sua estação de fibra de vidro. Misture 1 xícara de tinta, 1/2 xícara de endurecedor, 2/3 xícara de álcool desnaturado é mostrado

Misture lentamente usando um acessório misturador de broca para pintura por menos de 2 minutos no sentido inverso. Usando um rolo (despeje um pouco de cada vez) pinte os cantos, prenda a fibra de vidro e pinte sobre a fibra de vidro. A ideia é saturar a fibra de vidro para que não haja bolsas de ar. Pinte o resto do canteiro quando terminar de usar a fibra de vidro.

Deixe secar e depois lixe levemente por mais de 4 horas para secar, em seguida, aplique outra camada de tinta de borracha líquida. As imagens verde-escuras são após a aplicação de 3 demãos.

Etapa 8: irrigação e drenagem

A tubulação de irrigação é feita de PVC de 1/2 "com orifícios feitos a cada 6". O tubo vertical e a tubulação de drenagem são maiores, com 1 ". Um kit de anteparo de 1" é usado como acoplamento. Queremos manter o topo do canteiro seco de forma que o tubo vertical fique 5 cm abaixo do canteiro de cultivo.

Etapa 9: Modelagem

Modelar o comportamento ou a estrutura do ciclo da água não é tão fácil, pois se trata de sistemas enormes com inúmeras variáveis. Os modelos conceituais que construímos são abstraídos para ocultar detalhes complexos.

Ao decidir quais sensores usar, uma boa pergunta pode ser: quais são os componentes mais básicos no ciclo da água - um grande corpo de água, terra, energia para elevar a água à terra, mídia que satura para escoamento e gravidade para água para retornar à fonte. Isso estabelece um nível básico de coleta de dados exigido em tal jardim, pois esses são os processos importantes que precisam de monitoramento.

Outra boa questão pode ser quais são os componentes básicos dos ciclos do nitrogênio.

Etapa 10: o conjunto básico de sensores aquapônicos

O conjunto básico de sensores pode ser estendido e é usado para monitorar e visualizar o ciclo da água e as condições ambientais.

Sensor de vazão - um sensor de efeito Hall usado para medir o movimento da água do tanque. Isso também monitora a bomba em busca de falha ou degradação catastrófica. Ele também é usado para monitorar as linhas de irrigação para bloqueios

Temperatura de 1 fio - usada para medir a temperatura da água no tanque de peixes, temperatura ambiente ou da mídia

Sensor de distância infravermelho - um sensor analógico que atua enviando sinais infravermelhos para um objeto. É usado para medir a profundidade da água no canteiro. Também é usado para monitorar os ciclos de inundação e drenagem do canteiro.

Sensor de fotocélula - um sensor de base analógica cuja resistência varia com a intensidade da luz. É usado para medir os níveis de iluminação interna ou natural

Sensor de líquido - é um sensor analógico resistivo usado para monitorar perdas de água por vazamentos.

Chave de fluxo - é um sensor digital baseado em uma chave de palheta magnética. É usado para monitorar a drenagem do canteiro.

Interruptor flutuante - é um sensor digital baseado em um interruptor magnético de palheta liga / desliga. É usado para garantir que o nível de água do tanque de peixes seja sempre suficiente.

Etapa 11: entradas do console serial do Linux

O teclado e o mouse são conectados ao console serial em um computador Linux para permitir que os usuários se comuniquem com o kernel Linux e os aplicativos, mesmo em um nível baixo.

Em vez de um teclado e mouse, conectamos um microcontrolador à entrada do console serial do microcomputador Linux na placa controladora v2.

Isso permite a passagem de sensores e dados do atuador entre o mundo externo e os aplicativos do microcontrolador Linux perfeitamente, sem a necessidade de quaisquer drivers ou configurações especiais do Linux.

A entrada do console em um computador Linux é a interface serial usada pelo teclado / mouse para a entrada de dados por um usuário humano. Os resultados são normalmente exibidos na tela de um monitor de computador.

Etapa 12: A interface serial do controlador V2

O controlador v2 é uma placa de computador baseada em Linux com um microcontrolador conectado à entrada do console serial em vez do teclado tradicional. Isso significa que ele pode fazer leituras diretamente dos sensores. O estágio de saída possui vários drivers de hardware para um monitor de computador.

Etapa 13: Visão geral do controlador V2

O controlador v2 é um computador Linux integrado que possui um microcontrolador Atmega 2560 conectado à entrada do console serial. Isso significa que ele pode aceitar dados de maneira semelhante aos usuários digitando no teclado, apenas os dados vêm de um Arduino Mega.

As informações são então processadas com ferramentas semelhantes aos dados inseridos por um usuário em um teclado. Em vez de uma tela de monitor, o estágio de saída do controlador v2 tem transistores de coletor aberto para relés e drivers para outros atuadores.

O controlador v2 vem pré-carregado com todo o software necessário para usar qualquer um de seus componentes de hardware integrados. O controlador v2 possui ainda uma plataforma de back-end e API que permite acesso a todos os componentes de hardware remotamente, bem como registro de dados, visualização, alerta e outras ferramentas de processamento.

Resumindo, a placa controladora v2 é a interface física para uma plataforma IoT full-stack poderosa e fácil de usar para qualquer aplicação física

Etapa 14: A placa controladora V2

.foi uma longa jornada para projetar e construir essas placas. Posso compartilhar a experiência em um instrutível posterior. Há mais informações aqui

Etapa 15: PinOut do controlador V2

Etapa 16: Especificações do controlador V2

Etapa 17: Ferramentas da plataforma do controlador V2

Etapa 18: Diagrama de blocos do controlador V2

Etapa 19: Conectando Sensores Analógicos ao Controlador V2

Os sensores analógicos geralmente têm um pino de sinal, um pino de aterramento e, ocasionalmente, um terceiro pino de alimentação. O controlador v2 fará interface com sensores analógicos sem nenhum hardware extra.

Conecte o pino de sinal analógico a qualquer pino analógico livre na placa e conecte as respectivas linhas de alimentação.

Se um resistor divisor de potencial for necessário, você pode usar um pull-up de software interno ou pode alternar o de precisão integrado acionando o respectivo interruptor dip.

Etapa 20: Conectando Sensores Digitais ao Controlador V2

Conecte a linha do sensor digital a qualquer pino digital respectivo na placa e aos pinos de alimentação.

se for necessário, ative o resistor pull-up do software para o sensor digital

Etapa 21: Conectando Sensores de 1 Fio ao Controlador V2

Alguns sensores têm microcontroladores nos quais as condições do computador são valores de retorno como um fluxo de bits. Sensores de 1 fio são sensores típicos. O controlador v2 possui vários circuitos integrados para tais dispositivos.

Para conectar, digamos, um sensor de temperatura de 1 fio, conecte a linha de sinal de dados a qualquer uma das linhas digitais com um 4k7

resistor parasita e conectar os sinais de energia. Mova o resistor 4k7 para a posição ON

Etapa 22: Conectando Sensores de Jardim ao Controlador V2

Etapa 23: Conectando os 8 sensores básicos ao controlador V2

Etapa 24: Conectando os sensores ao jardim

As localizações típicas dos sensores são mostradas.

Etapa 25: Visão geral do jardim conectado

O microcontrolador 2560 Atmega executa o primeiro e único esboço do Arduino que já escrevi. Ele pesquisa os pinos de entrada continuamente em busca de valores brutos e os envia como uma string JSON para a saída serial.

Etapa 26: Valores brutos do sensor serial

Strings seriais com leituras brutas de pinos enviadas do microcontrolador para o microcomputador são mostradas

Etapa 27: String JSON serializada

Um script python em OpenWrt serializa as strings do sensor em um objeto JSON, acrescenta elementos extras e envia os dados pela rede para a API

Etapa 28: Conectando ao controlador V2

• Usando ethernet, conecte o controlador v2 ao seu computador
• Use um adaptador USB para Ethernet, se necessário
• Alimente o controlador v2 usando uma fonte de 9vdc
• O seu computador será atribuído a um endereço IP automático 192.168.73.x pelo controlador v2 se estiver habilitado para configuração automática de IP (DHCP habilitado)

Etapa 29: Topologia da API Garden

Os dados do jardim são enviados para a API v2 para registro, análise, visualização, alerta e controle remoto.

Etapa 30: Acessando dados remotamente usando a API

Uma chamada de repouso HTTP para a api com as credenciais adequadas retornará os dados mais recentes, conforme mostrado abaixo

curl

Etapa 31: Faça login na interface de administrador

• Aponte seu navegador para
• Nome de usuário: root
• Senha: tempV2pwd (ou para a qual foi alterada)

Etapa 32: confira o novo nome do dispositivo

• Na barra de menu Sistema, clique em 'Sistema' na lista suspensa
• Digite o novo nome do dispositivo no campo Hostname
• Clique em 'Salvar e Aplicar'
• Pressione o botão liga / desliga para ligar / desligar o novo nome de host terá efeito.

Etapa 33: Configurando Wifi no controlador V2

• Selecione a opção Wifi no menu 'Rede'
• No menu Wifi, clique no botão 'Scan'

Etapa 34: Seleção de rede wi-fi

Selecione sua rede wi-fi na lista usando o botão 'Entrar na rede'

Etapa 35: Login na rede WIFI

• Insira as credenciais de segurança para sua rede
• Selecione 'Enviar' O ícone de status sem fio deve ficar azul e indicar a força da conexão
• Clique em 'Salvar e Aplicar' para concluir a configuração do Wifi

Etapa 36: Procurando seu dispositivo

Se sua conexão de rede foi estabelecida com sucesso, seu dispositivo deve começar a enviar dados automaticamente para a API remota em

Procure o nome do seu dispositivo na lista. Se estiver faltando, confirme o nome do host e a configuração da rede WIFI na interface de status do administrador.

Etapa 37: conta e registro do dispositivo

Inscreva-se para uma conta aqui

Envie o seu nome de usuário e o nome do dispositivo para [email protected]

Faça login depois de receber um e-mail confirmando que seu dispositivo foi atribuído a você.

Etapa 38: mapeamento de sensores de dispositivos

Normalmente, o hardware do microcontrolador parece complicado porque até o sensor mais simples requer circuitos de interface eletrônica - protoboard, protetores, chapéus, bonés, etc.

O software tende a parecer complicado, pois geralmente é muito complicado - fazer interface com os sinais do sensor, interpretar os dados, apresentar valores legíveis, tomar decisões, realizar ações etc.

Por exemplo, conectar um termistor (resistor dependente da temperatura) a um pino analógico geralmente requer um circuito divisor de potencial com um resistor pullup ligado ao Vcc. Um programa para exibir esse valor em Celsius terá algumas linhas de código não inglesas. O hardware e o software parecerão complicados com 8 sensores. Alterar os pinos ou adicionar novos sensores exigirá um novo firmware. Isso fica ainda mais complicado se tudo tiver que funcionar remotamente.

O controlador v2 possui circuitos integrados para fazer a interface de quase todos os sensores sem componentes externos. O firmware no controlador v2 controla todos os pinos de entrada e retorna os valores brutos. Os valores brutos são enviados com segurança para a API, onde são mapeados para os respectivos sensores para visualização, análise, controle remoto e alerta.

O mapeamento é feito pela biblioteca kj2arduino, que permite a troca perfeita de sensores ou pinos na placa controladora v2 sem novo software ou hardware. Você seleciona o nome do pino e o sensor conectado ao jardim (ou aplicação física), conforme mostrado na imagem.

Etapa 39: Detalhes do sensor mapeado

Depois que um sensor é mapeado, seus detalhes e metadados podem ser acessados clicando no tipo de sensor.

Aqui, o tipo de sensor, unidades, pontos de ajuste, mensagens, ícones, notificações e o código de conversão podem ser especificados para o sensor. O código de conversão (por exemplo, ldr2lumens mostrado) é uma chamada de função para a biblioteca kj2arduino. Ele converte os valores brutos do sensor enviados em dados legíveis por humanos para apresentação.

Etapa 40: Ícones de sensores mapeados

Os valores de sensor mapeados são mostrados como ícones dinâmicos na opção da guia Sensor do dispositivo.

Os ícones mudarão com base nos valores configurados na interface de detalhes do sensor do dispositivo

Etapa 41: animação do jardim

Os valores do sensor também podem ser vistos como uma animação dinâmica do jardim na guia Animação do jardim. As cores e formas mudarão com base nos valores do ponto de ajuste do sensor.

Etapa 42: Tendências

Os dados do sensor do dispositivo também podem ser visualizados como gráficos para pisar.

Etapa 43: alertas de sensor do Twitter

Os alertas são enviados com base no dispositivo, detalhes do sensor e valores de ponto de ajuste.

Etapa 44: Componentes do controlador inteligente

A maioria dos componentes está facilmente disponível no eBay ou Amazon e na maioria das variações. O controlador v2 vem com todo o software pré-instalado. Você pode obter o controlador v2 comigo em Kijani Grows. Se você usar uma chave de fluxo, compre uma com uma taxa de fluxo baixa para evitar refluxos.

Etapa 45: Conectando as cargas de tensão da rede elétrica

Esta etapa é opcional e apenas necessária se pretende controlar o seu jardim de forma autónoma ou remota.

Altas tensões elétricas perigosas envolvidas. Siga as instruções por sua própria conta e risco

Interrompa a conexão ativa ou neutra do cabo de alimentação. Estanhe isso usando um ferro de solda. Conecte as duas extremidades do cabo de alimentação à conexão do relé Normalmente Aberto (NO). Conecte a carga a ser alimentada em uma extremidade do cabo de alimentação e a outra insira em uma tomada elétrica conforme mostrado abaixo. Ligue o transistor de coletor aberto para ligar a carga por meio do relé. Repita para a outra saída de rede comutada

Os pinos IO vão para o conector Linux J19 no controlador v2:

• Vcc - Vcc
• Gnd - Gnd
• IO20 - Relé 1
• IO19 - Relé 2
• IO18 - Relé 3
• IO22 - Relé 4

Para a bomba, bomba do reservatório, luzes e alimentador, respectivamente. (realmente não importa que tudo seja mapeado por software)

Etapa 46: um gabinete

Usando um lápis, uma ferramenta Dremel e uma furadeira, cortei tudo para caber nos gabinetes.

Você pode conseguir isso como o kit Jimmy para tornar sua vida mais fácil.

Etapa 47: Iniciando o Smart Garden

O controlador funcionará com qualquer jardim.

Se você construir um como o meu, tudo o que você precisa é meio filtrante no canteiro e água potável para peixes no tanque. A maioria dos meios hidropônicos funcionará bem, para o jardim interno eu uso argila expandida leve.

Conecte a bomba, a iluminação interna e o cabo de alimentação. Pressione o botão liga / desliga, afaste-se … divirta-se - deixe o controlador v2 se tornar parte do seu ecossistema.

Quando tudo parecer bem, adicione seus peixes. Tenho cerca de 12 peixes dourados no meu aquário. Eu sugiro obter um kit de teste de qualidade da água do tanque de peixes para monitorar o jardim enquanto ele faz um ciclo biológico.

Eu cultivo microgreens e brotos, espalhando-os sobre a mídia de argila. Geralmente, minha regra com as plantas que cultivo é que é melhor começar a comer dentro de uma semana ou é melhor que tenham algumas propriedades medicinais.

Etapa 48: o médico recomenda 7 porções de frutas ou vegetais frescos

.. os do meu jardim inteligente são os meus favoritos …

Etapa 49: Links ao vivo do Smart Garden

Aqui estão alguns links ativos para o jardim do meu escritório e outros. Atualize se nada carregar primeiro. Seja amável.

tendências -

ícones -

animação -

alerta -

vídeo -

o controlador v2 também suporta vídeo para streams de lapso de tempo

veja também, ndovu, themurphy (a câmera acima), stupidsChickenCoop, ecovillage e os outros com acesso público.

Segundo Prêmio no Concurso da Água