Sistema de jardinagem automatizado Intel: 16 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

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Olá pessoal !!!

Este é meu primeiro Instructabe no Intel Edison. Este instrutível é um guia para fazer um sistema de rega automatizado (irrigação por gotejamento) para pequenos vasos de plantas ou ervas usando um Intel Edison e outros sensores eletrônicos baratos. Isso é perfeito para cultivar plantas de ervas em ambientes fechados. Mas essa ideia pode ser implementada para um sistema maior.

Pertenço a uma aldeia e temos a nossa própria empresa. Durante a estadia na minha aldeia, obtivemos muitos vegetais frescos / folhas de ervas da nossa empresa (ver imagens acima). Mas agora a situação é diferente, visto que estou a ficar num não há mais vegetais / folhas de ervas frescas. Tenho que comprar na loja que não são nem um pouco frescos. Além disso, são cultivados com pesticidas nocivos que não são bons para a saúde. varanda totalmente fresca e inofensiva. Mas o endurecimento é um processo demorado. Sempre me esqueço de dar água nas minhas flores. Isso nos leva a dar a idéia de um sistema automatizado de jardinagem.

O sistema é projetado para detectar a umidade do solo, a quantidade de luz que incide sobre as plantas e a taxa de fluxo de água. Quando o teor de umidade do solo é muito baixo, o sistema dará o comando para ligar uma bomba e regar o solo. O medidor de vazão monitora o consumo de água.

Além disso, o Intel Edison transmitirá informações sobre o nível de umidade, luz ambiente e taxa de fluxo para a web. Você pode monitorar todos os dados de seu smartphone usando aplicativos Blynk. Então, um twit pode ser enviado para sua conta automaticamente se houver umidade cai abaixo de um determinado valor limite.

O cuidado com o meio ambiente tornou-se muito importante nos últimos anos e há uma demanda crescente por aplicações "verdes" que possam ajudar a reduzir as emissões de CO2 ou fazer uma gestão mais eficiente da energia consumida. Para tornar o projeto mais confiável e ecologicamente correto, usei energia solar para alimentar todo o sistema.

Etapa 1: peças necessárias

1. Intel Edison Board (Amazon)

2. Sensor de umidade (Amazon)

3. Sensor de fluxo (Amazon)

4. Bomba DC (Amazon)

5. Fotocélula / LDR (Amazon)

6. MOSFET (IRF540 ou IRL540) (Amazon)

7. Transistor (2N3904) (Amazon)

8. Diodo (1N4001) (Amazon)

9. Resistores (10K x2, 1K x1, 330R x1)

10. Capacitor -10uF (Amazon)

11. LED verde

12. Placa de protótipo de dupla face (5cm x 7cm) (Amazon)

13. Conectores JST M / F com fios (2 pinos x 3, 3 pinos x1) (eBay)

14. DC Jack- Male (Amazon)

15. Pinos de cabeçalho (Amazon)

16. Painel solar 10W (Voc = 20V-25V) (Amazon)

17. Controlador de carga solar (Amazon)

18. Bateria de ácido-chumbo selada (Amazon)

Ferramentas necessárias:

1. Ferro de soldar (Amazon)

2. Cortador de fio / descascador (Amazon)

3. Pistola de cola quente (Amazon)

4. Drill (Amazon)

Etapa 2: Como funciona o sistema

O coração do projeto é a placa Intel Edison. Ela está conectada a vários sensores (como umidade do solo, luz, temperatura, fluxo de água, etc.) e uma bomba de água. Os sensores monitoram os diferentes parâmetros como umidade do solo, luz solar e água fluxo / consumo então alimentado para a placa Intel. Em seguida, a placa Intel processa os dados provenientes dos sensores e dá o comando à Bomba de Água para regar a planta.

Os vários parâmetros são então enviados para a web por meio do WiFi embutido da Intel Edison. Em seguida, ele faz interface com aplicativos Blynk para monitorar a planta de seus smartphones / tablets.

Para facilitar o entendimento, eu dividi os projetos em seções menores, conforme abaixo

1. Introdução ao Edison

2. Fonte de alimentação para o projeto

3. Conectando e testando os sensores

4. Fazendo Circuito / Blindagem

5. Interface com o aplicativo Blynk

6. Software

7. Preparando o Gabinete

8. Teste Final

Etapa 3: configuração do Intel Edison

Eu comprei esta placa de expansão Intel Edison e Arduino da Amazon. Estou muito azarado, pois não recebi da Campanha Instructable. Estou familiarizado com o Arduino, mas achei um pouco difícil começar a trabalhar com o Intel Edison. De qualquer forma, depois de alguns dias de tentativa, achei muito fácil de usar. Vou guiá-lo, pelas seguintes etapas para começar rapidamente. Portanto, não se assuste:)

Basta seguir as seguintes instruções que cobrem como começar a usar o Edison

Se você é um iniciante absoluto, siga o seguinte Instructable

Um guia para iniciantes absolutos do Intel Edison

Se você for um usuário Mac, siga o seguinte Instructable

Guia REAL do iniciante para configurar o Intel Edison (com Mac OS)

Além desses, o Sparkfun e a Intel têm ótimos tutoriais para começar a usar o Edison.

1. Tutorial Sparkfun

2. Tutorial Intel

Baixe todo o software necessário do site da Intel

software.intel.com/en-us/iot/hardware/edison/downloads

Depois de baixar o software, você deve instalar os drivers, IDE e sistema operacional

Motoristas:

1. Driver FTDI

2. Edison Driver

IDE:

IDE Arduino

Atualizando o sistema operacional:

Imagem Edison com Yocto Linux

Depois de instalar tudo, você deve configurar para conexão WiFi

Etapa 4: Fonte de alimentação

Precisamos de energia para este projeto para dois propósitos

1. Para alimentar o Intel Edison (7-12 V DC) e diferentes sensores (5 V DC)

2. Para operar a bomba DC (9 V DC)

Eu escolhi uma bateria de chumbo-ácido selada de 12 V para alimentar todo o projeto. Porque eu a comprei de um antigo no-break de computador. Então pensei em usar energia solar para carregar a bateria. Agora meu projeto é totalmente confiável e ecológico.

Veja as imagens acima para preparar a fonte de alimentação.

O sistema de carregamento solar consiste em dois componentes principais

1. Painel solar: converte luz solar em energia elétrica

2. Controlador de carga solar: Para carregar a bateria da melhor maneira e controlar a carga

Eu escrevi três instruções sobre como fazer um Controlador de carga solar. Portanto, você pode segui-lo para fazer o seu próprio.

ARDUINO-SOLAR-CHARGE-CONTROLLER

Se você não quiser fazer, basta comprar no eBay ou Amazon.

Conexão:

A maioria do controlador de carga tem normalmente 3 terminais: Solar, Bateria e carga.

Conecte o controlador de carga à bateria primeiro, porque isso permite que o controlador de carga seja calibrado para a tensão apropriada do sistema. Conecte o terminal negativo primeiro e depois o positivo. Conecte o painel solar (primeiro negativo e depois positivo). Por fim, conecte ao terminal de carga DC. Em nosso caso, a carga é Intel Edison e bomba DC.

Mas a placa Intel e a bomba precisam de uma tensão estável. Portanto, um conversor DC-DC buck é conectado ao terminal de carga DC do controlador de carga.

Etapa 5: sensor de umidade

O funcionamento dos sensores de umidade é baseado na resistividade da água para determinar o nível de umidade do solo. Os sensores medem a resistência entre duas pontas de prova separadas enviando uma corrente por uma delas e lendo uma queda de tensão correspondente devido a um valor de resistor conhecido.

Quanto mais água, menor a resistência e, usando isso, podemos determinar os valores limite para o teor de umidade. Quando o solo está seco, a resistência será alta e o LM-393 mostrará um alto valor na saída., ele mostrará um valor baixo na saída.

DRIVER LM-393 (sensor de umidade) -> Intel Edison

GND -> GND

5 V -> 5

VOUT -> A0

Código de teste:

int úmido_sensor_Pin = A0; // O sensor está conectado ao pino analógico A0

int moist_sensor_Value = 0; // variável para armazenar o valor proveniente do sensor void setup () {Serial.begin (9600); } void loop () {// lê o valor do sensor: moist_sensor_Value = analogRead (moist_sensor_Pin); atraso (1000); Serial.print ("Leitura do sensor de umidade ="); Serial.println (moist_sensor_Value); }

Etapa 6: sensor de luz

Para monitorar a quantidade de luz solar que incide sobre a planta, precisamos de um sensor de luz. Você pode comprar um sensor pronto para ele. Mas eu prefiro fazer o meu próprio usando uma fotocélula / LDR. É muito baixo custo, fácil de obter em muitos tamanhos e especificações.

Como funciona ?

Uma fotocélula é basicamente um resistor que muda seu valor resistivo (em ohms) dependendo de quanta luz está incidindo sobre a face ondulada. Quanto maior a quantidade de luz que incide sobre ela, diminua a resistência e vice-versa.

Para saber mais sobre a Fotocélula, clique aqui

Circuito da placa de pão:

O sensor de luz pode ser feito fazendo um circuito divisor de tensão com resistência superior (R1) como fotocélula / LDR e a e resistência inferior (R2) como resistor de 10K. Consulte o circuito mostrado acima.

Para saber mais sobre isso, você pode ver o tutorial da adafruit.

Conexão:

LDR um pino - 5V

Entroncamento --- A1

10K Rresistor um pino - GND

Circuito de filtro de ruído opcional: Conecte um capacitor de 0,1uF ao resistor de 10K para filtrar o ruído indesejado.

Código de teste:

Resultado:

A leitura do monitor serial mostra que o valor do sensor é maior para luz solar forte e menor durante a sombra.

int LDR = A1; // LDR está conectado ao pino analógico A1

int LDRValue = 0; // essa é uma variável para armazenar valores LDR void setup () {Serial.begin (9600); // inicia o monitor serial com 9600 buad} void loop () {LDRValue = analogRead (LDR); // lê o valor do ldr através do LDR Serial.print ("Light Sensor Value:"); Serial.println (LDRValue); // imprime os valores LDR no monitor serial delay (50); // Esta é a velocidade pela qual LDR envia valor para o Arduino}

Etapa 7: faça o sensor de luz

Se você tiver um sensor de luz groove Seeedstudio, pode pular esta etapa. Mas eu não tenho sensor de groove, então fiz o meu. Se não tiver dúvidas, você aprenderá mais e sentirá um grande prazer após a conclusão.

Pegue dois pedaços de fios com o comprimento desejado e retire o isolamento nas extremidades. Conecte um conector JST de dois pinos na extremidade. Você também pode comprar um conector com fios.

A fotocélula tem pernas longas que ainda precisam ser cortadas em pontas curtas para combinar com os fios condutores.

Corte dois pedaços curtos de termorretrátil para isolar cada perna. Insira o tubo termorretrátil nos fios.

Em seguida, a fotocélula é soldada na extremidade dos fios condutores.

Agora o sensor está pronto. Portanto, você pode prendê-lo facilmente no local desejado. O resistor de 10K e o capacitor de 0,1uF serão soldados na placa de circuito principal, o que explicarei mais tarde.

Etapa 8: Sensor de fluxo

O sensor de fluxo é usado para medir o líquido que flui através de um tubo / recipiente. Você pode pensar porque precisamos desse sensor. Existem duas razões principais

1. Para medir a quantidade de água usada para regar as plantas, para evitar o desperdício

2. Para desligar a bomba para evitar o funcionamento a seco.

Como funciona o sensor?

Funciona segundo o princípio do “Efeito Hall”. Uma diferença de tensão é induzida em um condutor perpendicular à corrente elétrica e o campo magnético perpendicular a ela. Um pequeno rotor de hélice / ventilador é colocado no caminho do fluxo do líquido, quando o líquido flui, o rotor gira. O eixo do rotor é conectado a um sensor de efeito Hall. É um arranjo de uma bobina de fluxo de corrente e um ímã conectado ao eixo do rotor. Assim, uma tensão / pulso é induzido à medida que o rotor gira. Neste medidor de fluxo, para cada litro de líquido que passa por ele por minuto, ele produz cerca de alguns pulsos. A taxa de fluxo em L / h pode ser calculada contando os pulsos da saída do sensor. O Intel Edison fará o trabalho de contagem.

Os sensores de fluxo vêm com três fios:

1. Vermelho / VCC (entrada 5-24 V DC)

2. Preto/GND (0V)

3. Amarelo / OUT (saída de pulso)

Preparando o Conector da Bomba: A bomba vem com o conector JST e fios. Mas o conector fêmea em meu estoque não combinava com ele e o comprimento do fio também é pequeno. Então eu cortei o conector original e soldei um novo conector com tamanho adequado.

Conexão:

Sensor ---- Intel

Vcc - 5V

GND-- GND

OUT - D2

Código de teste:

O pino de saída de pulso do sensor de fluxo é conectado ao pino digital 2. O pino 2 serve como um pino de interrupção externa.

Isso é usado para ler os pulsos de saída provenientes do sensor de fluxo de água. Quando a placa Intel detecta o pulso, ela imediatamente aciona uma função.

Para saber mais sobre o Interrupt, você pode ver a página de referência do Arduino.

O código de teste é obtido do SeeedStudio. Para mais detalhes você pode ver aqui

Nota: Para o cálculo do fluxo, você deve alterar a equação de acordo com a planilha de dados da bomba.

// leitura da taxa de fluxo de líquido usando Seeeduino e sensor de fluxo de água de Seeedstudio.com// Código adaptado por Charles Gantt do código PC Fan RPM escrito por Crenn @ thebestcasescenario.com // http: /themakersworkbench.com https://thebestcasescenario.com https://seeedstudio.com volatile int NbTopsFan; // medindo as bordas crescentes do sinal int Calc; hallsensor int = 2; // A localização do pino do sensor void rpm () // Esta é a função que a interrupção chama {NbTopsFan ++; // Esta função mede a borda ascendente e descendente do sinal dos sensores de efeito Hall} // O método setup () é executado uma vez, quando o esboço começa void setup () // {pinMode (hallsensor, INPUT); // inicializa o pino digital 2 como uma entrada Serial.begin (9600); // Esta é a função de configuração onde a porta serial é inicializada, attachInterrupt (0, rpm, RISING); // e a interrupção é anexada} // o método loop () é executado continuamente, // desde que o Arduino tenha potência void loop () {NbTopsFan = 0; // Defina NbTops para 0 pronto para os cálculos sei (); // Habilita interrupções delay (1000); // Aguarde 1 segundo cli (); // Desativar interrupções Calc = (NbTopsFan * 60/73); // (frequência de pulso x 60) / 73Q, = vazão em L / hora Serial.print (Calc, DEC); // Imprime o número calculado acima Serial.print ("L / hora / r / n"); // Imprime "L / hora" e retorna uma nova linha}

Etapa 9: Bomba DC

A bomba é basicamente um motor CC com redução, portanto, tem muito torque. Dentro da bomba está um padrão de "trevo" de rolos. Conforme o motor gira, o trevo pressiona o tubo para pressionar o fluido. A bomba não precisa ser escorvada e, na verdade, pode se auto-escorvar facilmente com meio metro de água.

A bomba não é do tipo submersível. Por isso, nunca toca no fluido e é uma excelente escolha para pequenos jardins.

Circuito do driver:

Não podemos alimentar a bomba diretamente dos pinos Edison, pois os pinos Edison podem fornecer apenas uma pequena quantidade de corrente. Portanto, para acionar a bomba, precisamos de um circuito de driver separado. O driver pode ser feito usando um MOSFET de canal n.

Você pode ver o circuito do driver mostrado na imagem acima.

A bomba tem dois terminais. O terminal marcado com um ponto vermelho é positivo. Veja a imagem.

Recomenda-se que a bomba CC funcione de 3 V a 9 V. Mas nossa fonte de alimentação é uma bateria de 12V. Para atingir a voltagem desejada, precisamos diminuir a voltagem. Isso é feito por um conversor DC Buck. A saída é definida para 9V ajustando o potenciômetro integrado.

Nota: Se você estiver usando IRL540 MOSFET, não há necessidade de fazer o circuito do driver, pois é o nível lógico.

Preparando o conector da bomba:

Pegue o conector JST de dois pinos com o fio. Em seguida, solde o fio vermelho à polaridade com a marca de ponto e o fio preto ao outro terminal.

Nota: Por favor, não teste muito tempo sem carga, dentro é com folhas de plástico, não pode aspirar impurezas.

Etapa 10: Prepare o Sield

Como não possuía malha de proteção para conexão dos sensores. Para facilitar a conexão, fiz a minha própria.

Usei uma placa de protótipo de dupla face (5 cm x 7 cm) para fazer isso.

Corte 3 tiras do pino macho reto, conforme mostrado na imagem.

Insira o cabeçalho nos cabeçalhos Intel fêmeas.

Coloque a placa de protótipo logo acima dela e marque a posição com um marcador.

Em seguida, solde todos os cabeçalhos.

Etapa 11: Faça o Cicrcuit

O escudo consiste em:

1. Conector de fonte de alimentação (2 pinos)

2. Conector da bomba (2 pinos) e seu circuito de acionamento (IRF540 MOSFET, 2N3904 Transistor, 10K e 1K resistores e 1N4001 diodo anti paralelo)

3. Conectores de sensor:

• Sensor de umidade - O conector do sensor de umidade é feito com conectores macho retos de 3 pinos.
• Sensor de luz - O conector do sensor de luz é um conector fêmea JST de 2 pinos, o circuito associado (resistor de 10K e capacitor de 0,1 uF) é feito na blindagem
• Sensor de fluxo: O conector do sensor de fluxo é um conector fêmea JST de 3 pinos.

4. LED da bomba: Um LED verde é usado para saber o status da bomba. (LED verde e resistor 330R)

Solde todos os conectores e outros componentes conforme o esquema mostrado acima.

Etapa 12: Instale o aplicativo e biblioteca Blynk

Como o Intel Edision tem WiFi embutido, pensei em conectá-lo ao meu roteador e monitorar as plantas do meu smartphone. Mas fazer um aplicativo adequado precisa de algum tipo de codificação. Procurei uma opção simples para que qualquer pessoa com pouca experiência possa fazer. A melhor opção que encontrei é usar o aplicativo Blynk.

Blynk é um aplicativo que permite controle total sobre Arduino, Rasberry, Intel Edision e muitos outros hardware. É compatível com Android e IPhone. Agora o aplicativo Blynk está disponível gratuitamente.

Você pode baixar o aplicativo no seguinte link

1. Para Android

2. Para Iphone

Após baixar o aplicativo, instale-o em seu smartphone.

Em seguida, você deve importar a biblioteca para o seu Arduino IDE.

Baixe a Biblioteca

Ao executar o aplicativo pela primeira vez, você precisa entrar - então, digite um endereço de e-mail e uma senha.

Clique no “+” no canto superior direito da tela para criar um novo projeto. Em seguida, nomeie-o. Eu o chamei de "Jardim automatizado".

Selecione o hardware alvo Intel Edision

Em seguida, clique em “E-mail” para enviar esse token de autenticação para você - você precisará dele no código

Etapa 13: Criação do painel

O painel é composto por diferentes widgets. Para adicionar widgets, siga as etapas abaixo:

Clique em “Criar” para entrar na tela principal do Painel.

Em seguida, pressione “+” novamente para obter a “Caixa de Widget”

Em seguida, arraste 2 gráficos.

Clique nos gráficos para abrir um menu de configurações conforme mostrado acima.

Você deve alterar o nome "Umidade", selecionar o pino virtual V1 e alterar o intervalo de 0 a 100.

Altere a posição do controle deslizante para diferentes padrões de gráfico. Como barra ou linha.

Você também pode alterar a cor clicando no ícone do círculo no lado direito do Nome.

Em seguida, adicione dois medidores, 1 Display de valor e Twiter.

Siga o mesmo procedimento para configuração. Você pode consultar as imagens mostradas acima.

Etapa 14: Programação:

Nas etapas anteriores, você testou todos os códigos dos sensores. Agora é hora de combiná-los.

Você pode baixar o código no link abaixo.

Abra o IDE Arduino e selecione o nome da placa "Intel Edison" e PORT No.

Faça upload do código. Clique no ícone de triângulo no canto superior direito do aplicativo Blynk. Agora você deve visualizar os gráficos e outros parâmetros.

Atualizações no registro de dados WiFi (2015-10-27): Funcionamento do aplicativo Blynk testado para sensor de umidade e luz. Estou trabalhando no sensor de fluxo e no Twiter.

Portanto, entre em contato para atualizações.

Etapa 15: Preparando o Gabinete

Para tornar o sistema compacto e portátil, coloquei todas as peças dentro de um invólucro de plástico.

Primeiro, coloque todos os componentes e marcados para fazer orifícios (para tubo, abraçadeira para fixar a bomba e fios)

Amarre a bomba com a ajuda de uma braçadeira.

Corte um pequeno tubo de silicone e conecte entre a descarga da bomba e o sensor de fluxo.

Insira um tubo de silicone longo nos orifícios próximos à bomba de sucção.

Insira outro tubo de silicone e conecte-o ao sensor de fluxo.

Instale o conversor de buck em uma parede lateral do gabinete. Você pode aplicar cola ou almofada 3M como eu.

Aplique cola quente na base do sensor de fluxo.

Coloque a placa Intel com a blindagem preparada. Apliquei quadrados de montagem 3M para colar no gabinete.

Finalmente, conecte todos os sensores aos conectores correspondentes na blindagem.

Etapa 16: Teste Final

Abra o aplicativo Blynk e pressione o botão play (ícone em forma de triângulo) para executar o projeto. Após aguardar alguns segundos, os gráficos e medidores devem ser ativados. Indica que o seu Intel Edison está conectado ao roteador.

Teste do sensor de umidade:

Peguei uma panela de solo seco e insira o sensor de umidade. Em seguida, despeje a água aos poucos e observe as leituras em seu smartphone. Deve ser aumentado.

Sensor de luz:

O sensor de luz pode ser verificado mostrando o sensor de luz em direção à luz e longe dela. As alterações devem ser refletidas no gráfico e nos medidores do seu smartphone.

Bomba DC:

Quando o nível de umidade cai abaixo de 40%, a bomba inicia e o LED verde se ACENDE. Você pode remover a sonda do solo úmido para simular a situação.

Sensor de fluxo:

O código do sensor de fluxo está funcionando no Arduino, mas apresentando algum erro no Intel Edison. Estou trabalhando nisso.

Twiter twit:

Ainda não testado. Farei isso o mais rápido possível. Fique atento às atualizações.

Você também pode ver o vídeo de demonstração

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Primeiro prêmio no Intel® IoT Invitational