自動化城市花園控制器

描述

介紹

我喜歡園藝，但我住在公寓樓里。幸運的是，我有一個陽臺，但它對于傳統(tǒng)的菜園來說還不夠大。我所知道的最緊湊和最有效的園藝技術是水培法。我以前用過水培園藝，真是太神奇了。與傳統(tǒng)園藝相比，它使用更少的水和更少的空間，同時提高植物產(chǎn)量。水培唯一的壞處是很難判斷系統(tǒng)是否正常工作，因為一切都必須是不透明的。物聯(lián)網(wǎng)來救援！以下是我如何建立一個自動化和物聯(lián)網(wǎng)連接的城市花園，以最大限度地利用我的綠色空間并最大限度地減少枯死植物！

什么是水培法？

首先，這是一個水培園藝速成課程。水培法的工作原理是將裸露的植物根部暴露在營養(yǎng)豐富的水和空氣中。根需要以正確的比例，否則植物會死亡。有很多獨特的方法可以做到這一點，但這里是我為這個項目考慮的三種主要方法。

1：將根部浸泡在營養(yǎng)豐富的水中，并定期將其抽出到水庫中，使根部暴露在空氣中。如果水庫高于植物，您需要做的就是關閉泵以取回水。

2：將根部保持在空氣中，并定期將水庫中的水泵入根部室，使它們接觸到養(yǎng)分。如果水庫低于植物，您需要做的就是關閉泵以再次排水。

3：將大量氣泡泵入富含營養(yǎng)的水浴中，然后將植物漂浮在上面。這聽起來好像行不通，但確實行得通（我保證）。

所有這些選項都需要一個機械泵，該泵可能并且偶爾會出現(xiàn)故障，這意味著植物無法獲得所需的水或空氣。此外，由于水培系統(tǒng)的組件是不透明的（以防止藻類生長），您通常不會意識到這些故障，直到為時已晚，植物已經(jīng)死亡。

選項 1 和 3 比選項 2 使用更多的電力，因為泵入水中的空氣必須是恒定的，而且植物在空氣中比在水中需要更多的時間。也沒有一種方便的方法來電子確定氣泵是否發(fā)生故障。獲勝者是選項2！

所以，讓我們制作一個智能的、物聯(lián)網(wǎng)連接的控制器，以最大限度地減少我們需要手動執(zhí)行的操作（我無法讓植物存活來挽救我的生命，所以我制造了一個比我更擅長的機器人）。

控制器參數(shù)

我在這個項目中使用了 Arduino Opla IoT Kit。具體來說，我使用了土壤傳感器、MKR WiFi 1010 和 IoT Carrier。

這個項目的總體目標是為我的生菜滴水塔制作一個智能控制器，這是上面選項 2 的變體。我希望控制器執(zhí)行以下操作：

1）有一個可調(diào)節(jié)的澆水時間表，澆水周期之間的時間和澆水的長度都是可變的，

2) 檢查以確保植物確實從泵中獲得了水。

3) 顯示澆水參數(shù)、土壤水分含量和氣溫。

4）如果在炎熱的日子里需要更頻繁地澆水。

5）如果我認為植物需要，可以選擇手動覆蓋澆水計劃。

編程

第一步是編寫一些偽代碼來了解我們想要在實際腳本中寫入的內(nèi)容。偽代碼就像我們最終腳本的草稿，但我們還沒有將它“翻譯”成 Arduino 語言。

Define my variables
Initialize the hardware
Start the timers
Loop()
 
  Check the timers
  If it is time to turn on the pumps (and they aren't already)
    Turn on the pumps (Call the PumpsOn() function)
  If
    Turn off the pumps (Call the PumpsOff() function)
 
PumpsOn()
  Turn on relays
 
  Reset the watering timer
PumpsOff()
 
 
 

希望這是相當直觀的。首先我們運行 setup 函數(shù)，然后運行循環(huán)直到處理器關閉。

你可能想知道為什么我沒有這樣寫循環(huán)函數(shù)：

Loop()
  Wait x minutes (interval time)
  Turn on the pumps
 
  Turn off the pumps
  Check to make sure it worked

在 Arduino 語言中，等待（正如我在這里寫的）通常由delay()函數(shù)完成。這是一個完全有效的方法，但它會讓我更難從上面完成目標 4 和 5。該delay()功能基本上會在您指定的時間段內(nèi)暫停所有活動。使用我提出的格式，代碼可以在等待時繼續(xù)檢查傳感器并做其他事情。可能有幾種方法可以在這里做我想做的事情，其中??一些可能比這更好。隨意修補和試驗自己。

無論如何，現(xiàn)在我們必須將偽代碼翻譯成 Arduino 編程語言。這可能是它自己的教程的主題，但是一旦編寫了偽代碼，它就非常簡單了。完整的代碼鏈接在本教程的末尾，并且有大量注釋，因此您應該能夠看到上面草稿的哪些部分被翻譯成特定的部分。

儀表板

?

我設置了一個簡單的儀表板來顯示和控制系統(tǒng)。滑塊控制各種間隔，如果您認為需要額外澆水，甚至還有一個按鈕可以手動覆蓋系統(tǒng)。

最后的想法

我住的地方目前很冷，所以我還不能對系統(tǒng)進行全面、長期的測試。到目前為止，我所有的測試都成功了。要將其集成到水培系統(tǒng)中，可以將控制器放置在防水外殼中，并將泵連接到繼電器上。在我在這里鏈接的代碼中，我只使用中繼一個，但它可以很容易地修改為在相同的時間表上（或者甚至是不同的時間表，如果你喜歡的話！）。

巖棉是一種非常常見的水培基質(zhì)，但我從中獲得了非常不穩(wěn)定的傳感器讀數(shù)，當我插入時，水分樁將整個立方體分成兩半。

我將為我的植物使用泥炭蘚基質(zhì)，并將濕度傳感器放置在其中給我?guī)砹朔浅：玫慕Y(jié)果。我想椰殼會表現(xiàn)得類似，但我手頭沒有任何東西可以測試它。