Controlador de hidroponia: 7 etapas (com imagens)

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

Uma organização bacana chamada Seeds of Change aqui em Anchorage, Alasca, tem ajudado os jovens a iniciarem o comércio produtivo. Ela opera um grande sistema de cultivo hidropônico vertical em um armazém convertido e oferece emprego para aprender o negócio de cuidados com as plantas. Eles estavam interessados em um sistema IOT para ajudar a automatizar o controle da água. Este instrutivo é principalmente para documentar meus esforços voluntários para construir um sistema de microcontrolador acessível e expansível para ajudar em seus esforços.

Grandes operações de cultivo hidropônico surgiram e desapareceram nos últimos anos. A consolidação neste negócio tem sido marcada pela dificuldade em torná-lo rentável. Você tem que automatizar como um louco em todas as contas para vender sacos sofisticados de alface com lucro. Essas unidades verticais não produzem nada com calorias reais - basicamente, você está cultivando água bem embalada - portanto, é necessário vendê-la com preço alto. Esta unidade ajustável resistente à água é construída para controlar o nível de água no reservatório principal e medir constantemente sua profundidade, ph e temperatura. A unidade principal roda em um ESP32 Featherwing e relata suas descobertas através da web para um aplicativo blynk em seu telefone para monitoramento e e-mail ou avisos de texto se as coisas ficarem ruins em você.

Etapa 1: Reúna seus materiais

O design foi baseado em caixas elétricas baratas e resistentes à água da Lowes e alguns suportes impressos em 3D. O resto das peças são relativamente baratas, exceto a unidade de pH da DF Robot e a ETape da Adafruit. DF Robot vende sua nova versão de 3 volts de seu sensor de pH analógico com uma sonda de pH mais barata e você provavelmente terá que investir em uma versão cara desta para imersão constante. Eu não incluí um testador de condutividade ainda, mas provavelmente será uma atualização depois de ver como se sai.

1. Duas caixas elétricas resistentes à água da Lowes - com vários acessórios para segurar tubos retos e dobrados - $ 10

2. Sensor de nível de líquido padrão eTape de 12 com revestimento de plástico Adafruit - US $ 59 você pode obtê-lo sem o revestimento de plástico por US $ 20 a menos …

3. Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board - ótima prancha. $ 20

4. Aiskaer 2 peças montado lateralmente tanque de aquário montado lateralmente interruptor flutuador líquido horizontal nível de água $ 4

5. Mini relé sem travamento Adafruit asa de pena

6. Lipo - bateria $ 5 (energia de volta)

7. Acoplar LEDs de várias cores

8. Sensor de temperatura digital à prova d'água DS18B20 + extras $ 10 Adafruit

9. Gravidade: Kit de medidor / sensor de pH analógico Robô V2 DF $ 39 - Sonda de pH industrial custará $ 49 a mais

10 Interruptor liga / desliga de metal resistente à prova d'água com anel de LED vermelho - liga / desliga vermelho de 16 mm $ 5

11 Válvula solenóide de água de plástico - 12V - 3/4 (não pegue 1/2 polegada - ela não se encaixa em nada …)

12. Diymall 0,96 Polegada Amarelo Azul I2c IIC Módulo de LED LCD Serial Oled $ 5

Etapa 2: conecte-o

Basta seguir o diagrama de Fritzing para a fiação. O esp32 foi montado em uma placa fotográfica com a tela OLED no lado oposto, onde ficaria de frente para o pequeno orifício na parte traseira central da gang-box. Os LEDs foram conectados a duas saídas digitais do ESP. Um é indicativo de uma conexão WiFi e o outro anuncia se o relé está ligado à saída de água. A bateria Lipo é conectada à entrada da bateria na placa. Todas as outras placas (pH, relé, Etape, temperatura de um fio, OLED) são todas alimentadas pelos 3 volts da placa. O liga / desliga é conectado ao aterramento pelo pino de habilitação na placa principal - o LED é alimentado por NENHUMA conexão de energia. A eTape é definitivamente algo a ser examinado com cuidado - na minha placa a força e o aterramento foram invertidos (VERMELHO / PRETO) e esse parece ser o caso de outras pessoas que tiveram esse problema (pesquise no site adafruits para esse problema …) também o resistor incluído na cabeça deve ser medido com cuidado - não é conforme publicado. A nova placa DH Robot funciona agora com 3V e também com o ESP32. Não foi possível fazer o A0 funcionar - não aceita entradas antes da conexão Wifi, então usei outras entradas analógicas.

Etapa 3: Construa

Tudo se encaixa perfeitamente na caixa principal. Dois pólos de conduíte elétrico se encaixam perfeitamente nos mamilos à prova d'água na parte inferior. Estes apoiam os instrumentos de medição. Eles podem ser arbitrariamente mais longos ou mais curtos para suspender a caixa acima ou abaixo do nível da água - seus únicos limites são o comprimento dos fios de conexão que devem entrar na caixa. Esses tubos devem ser selados na parte inferior com silicone. Os instrumentos são suspensos por conectores impressos em 3D que correspondem à curvatura do corpo do etape e do conduíte. Eles são facilmente ajustáveis com porcas de orelhas. Suportes especiais para a sonda de pH e a sonda de temperatura de um fio também foram impressos. O suporte da caixa para os interruptores de controle de nível de água também foi impresso em 3D. Essas opções são à prova d'água, bem projetadas e baratas. Eles parecem ser interruptores de palheta fechados. A caixa foi preenchida com silicone depois de fixada com a porca incluída no interior. A distância entre esses interruptores determinará quanto fluido é permitido antes do desligamento. Todos os fios são conduzidos por uma abertura inferior e, em seguida, selados com silicone. O fio da sonda de pH foi alimentado pela abertura superior, pois provavelmente será trocado com frequência. O botão liga / desliga foi colado a quente na posição. Um rack para montar com segurança o esp32 com tela foi impresso em 3D. Uma pequena janela redonda de plástico foi protegida com silicone sobre a abertura da tampa traseira para proteger a tela OLED da água.

Etapa 4: Arquivos de impressão 3D

Estes são os arquivos STL para todos os proprietários e suportes relacionados. Todos eles foram projetados para se adequar aos recursos de suporte. A caixa do solenóide deve ser modificada após a impressão das portas de controle de energia / relé e o orifício do LED na frente.

Etapa 5: Controle de água

O solenóide de 12 volts foi colocado em seu próprio invólucro impresso em 3D personalizado, que também incluía uma porta para alimentação separada e uma linha de controle da placa de relé de penas no invólucro principal. Ele também incluiu um pequeno LED vermelho que acendeu quando o solenóide é ativado. Uma mangueira regular de jardim pode se conectar com as aberturas de 3/4 de polegada - não entenda a variedade de 1/2 polegada disso - você terá dificuldade em encontrar conectores….

Etapa 6: programe

O código é bastante simples. Ele agrupa algumas sub-rotinas diferentes e as relata pela rede Blynk. Se você já trabalhou com Blynk antes de saber o que fazer. Você deve incluir todo o software Blynk e a chave de conexão para o seu microcontrolador e estação de relatório específicos. Você também deve fornecer credenciais para sua conexão Wifi. Tudo funciona muito bem e fornece uma maneira realmente fácil de relatar dados complicados sem fazer muito trabalho. Você deve configurar uma série de temporizadores mediados por Blynk para cada sensor medido. Eles devem ser iniciados e executados em uma sub-rotina separada. Eu tenho outros separados para pH, temperatura, altura da água e tempo em que a válvula solenóide permanece aberta - isso é para verificar se a água está ligada por muito tempo sem encher o tanque - não é bom. A sub-rotina de altura da água apenas faz uma média de múltiplas leituras do divisor de tensão no eTape (ver nota anterior - este instrumento foi cabeado incorretamente de fábrica …) e, em seguida, corrige a leitura com funções de mapa e restrição feitas com medições em uma água tanque nos limites superior e inferior da fita. A sub-rotina de pH era mais complicada. DH Robot incluiu algum software para fazer a inicialização, mas eu não consegui fazê-lo funcionar. Você terá que fazer leituras brutas da porta A2 com buffers em 4.0 e 7.0 (incluídos no kit) e defini-los como "valor ácido" e "valor neutro" na seção superior do programa. Em seguida, ele identificará a inclinação e a interceptação y para calcular todos os valores de pH subsequentes para você. O pH terá que ser recalibrado da mesma maneira a cada 2 meses para verificá-lo. A sub-rotina temporária é seu programa padrão de um fio. A única atividade na seção de loop vazio é verificar o status dos dois interruptores da bóia para determinar quando ligar a água e iniciar um cronômetro.

Etapa 7: use-o

Nos testes iniciais, a máquina funcionou bem - tendo faixa facilmente ajustável para os instrumentos e um gabinete resistente à água feito para facilitar a configuração em um ambiente de mudança rápida. Terá de ser verificado se a distância entre os dois interruptores de nível de água é adequada. O ambiente Blynk tornou a geração de relatórios e controle com o telefone celular facilmente realizada. O controle direto sobre o relé de saída por telefone torna possível a substituição do sistema quando surgem situações assustadoras de nível de água. A facilidade com que você pode fornecer imediatamente saída canalizada para o maior número possível de dispositivos torna o compartilhamento de dados com várias pessoas ininterrupto. Os interesses futuros serão com a automação do fornecimento de nutrientes, teste de condutividade (problemas conhecidos com medição de pH) e rede em malha com outros nós para medir locais remotos no complexo de cultivo.