Manajemen Pabrik Berbasis Berat Tenaga Surya Dengan ESP32: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Menanam tanaman itu menyenangkan dan menyiram serta merawatnya tidak terlalu merepotkan. Aplikasi mikrokontroler untuk memantau kesehatannya ada di internet dan inspirasi desainnya berasal dari sifat statis tanaman dan kemudahan memantau sesuatu yang tidak berkeliaran dan berkeringat. Saya relatif baru dalam pertumbuhan tanaman dan panduan di internet tampaknya ditulis dengan maksud baik tetapi bukan tipe insinyur. Seorang teman yang saya tanyakan "berapa banyak saya menyiraminya …" menjawab satu-satunya cara adalah dengan mengangkat tanaman dan jika terasa ringan Anda menyiramnya. Dia sangat pandai "bertumbuh". Menempelkan jari Anda ke tanah tidak banyak membantu. Sebagian besar Instructables menggunakan probe kelembaban tanah murah yang rentan terhadap berbagai kegagalan - yang paling mencolok adalah ketidakakuratan dan korosi.

Meninjau literatur mengungkapkan bahwa kotoran bisa sampai 40% air dan mengukur ini membutuhkan instrumen yang cukup mahal. Probe yang lebih murah bergantung pada konduktansi air yang akan bervariasi dengan garam terlarut dan faktor lainnya. Di atas adalah grafik yang saya lakukan dari wadah kotoran yang ditimbang selama 2 minggu diikuti dengan pemanasan oven hingga 300 untuk menghilangkan semua air yang tidak menempel. Empat puluh persen dari total tanah adalah air dan lebih dari sepuluh hari panas matahari langsung kehilangan 75% dari air ini pada tingkat yang relatif linier. Jadi berapa tingkat kelembaban yang benar? Tergantung pada berbagai faktor tetapi ketika membangun mesin ini, petunjuk yang baik adalah dengan hati-hati menyirami tanaman Anda ke tingkat yang menurut Anda benar dan meletakkannya di mesin yang dengan hati-hati mengukur beratnya dan kemudian dalam batas yang ditentukan menambahkan air bila diperlukan. Desainnya dapat dimodifikasi untuk keranjang tanaman gantung dan sistem air bertekanan.

Mesin harus berjalan dengan energi matahari, mandiri dengan pasokan airnya sendiri, memantau pasokan airnya dengan pemberitahuan ke web, tidur saat tidak digunakan untuk meminimalkan daya dan mengingat berat dasar dan berapa banyak penyiraman dan data lain di antara waktu tidur. siklus. ESP32 baru tampaknya merupakan kandidat yang baik untuk otak.

Langkah 1: Kumpulkan Persediaan Anda

Mesin ini terbuat dari dua ubin keramik BigBox berukuran 12 inci dalam bingkai saluran aluminium yang mengapit tangki air. Elektronik diamankan dalam kotak listrik plastik di bagian belakang. Tangki air memiliki selang keluar dari pompa tertutup dan unit sensor yang direkatkan ke bagian bawah tangki yang memberi makan tanaman. Kantilever sel beban dari balok silang di bagian atas unit.

1. Arrow Home Products 00743 2 Galon Slimline Beverage Container in Clear

2. uxcell 5Pcs 5.5V 60mA Poly Mini Solar Cell Panel Modul DIY

3. Saklar Posisi Gemetar Bola Logam Gikfun untuk Arduino

4. Uxcell a14071900ux0057 10Kg Aluminium Alloy Electronic Scale Load Cell

5. Adafruit HUZZAH32 – Papan Bulu ESP32

6. HX711 Weight Weighing Load Cell Konversi Modul Sensor Modul Iklan untuk Arduino

7. Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing

8. Modul Pengisi Daya Sel Lithium TP4056 dengan Perlindungan Baterai

9. ECEEN USB Pump Mini Submersible Water Pumping untuk Aquarium Hidroponik Didukung Melalui USB DC 3.5-9V

10. Baterai Lipo 18650 dengan dudukan baterai

Langkah 2: Bangun Kotak

Bingkai kotak terbuat dari sudut aluminium BigBox 1 inci. Anda mendapatkan gambaran umum dari gambar dan tidak terlalu sulit untuk merakitnya. Bingkai didasarkan pada ubin kaki persegi yang membentuk sisi depan dan belakang unit. Ubin dipegang pada permukaan bingkai aluminium dengan lem silikon. Dimensi bagian tengah tergantung pada ukuran tangki air Anda. Bukaan tangki dirancang agar Anda dapat dengan mudah menariknya keluar dari unit dan mengisinya kembali dari atas. Kabel dan tabung yang memasang tangki harus cukup panjang dan melengkung di bagian belakang.

Penempatan panel surya tergantung pada desain. Saya akan menggunakan beberapa panel bundar untuk memberikan tampilan 'dadu' tetapi memilih kotak karena mereka memberikan kombinasi tegangan dan arus terbaik. Saya tidak akan membahas detail menghubungkan beberapa panel surya tetapi Anda memerlukan setidaknya 5.5v untuk membuat rangkaian pengisi daya berfungsi. Panel-panel ini semuanya terhubung secara paralel untuk meningkatkan arus listrik. Lubang-lubang di ubin keramik dibor dengan hati-hati dengan sedikit berlian - pastikan Anda menggunakan air sebagai pendingin untuk melakukan ini atau Anda akan merusaknya. Lubang-lubang ini masing-masing hanya membutuhkan waktu beberapa menit. Gunakan lem silikon dalam jumlah banyak untuk menahan panel dan kabel di bagian dalam ubin di tempatnya.

Sel beban sangat masuk akal dan dinilai dalam berbagai bobot. Saya menggunakan varietas 10 kg tetapi jika Anda berencana menanam berat. Seperti Instructables saya yang lain: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/ sel beban ini harus dikantilever keluar dari sisi dukungannya dengan lubang sekrup yang direkatkan 4mm dan 5mm. Dalam hal ini potongan melintang aluminium antara dua penyangga ubin keramik menahan salah satu ujung sel beban. Yang lain mendukung platform silikon batang aluminium datar yang direkatkan ke cangkir drainase tanaman. Berhati-hatilah dengan kabel dari orang-orang ini--mereka sangat rapuh dan hampir tidak mungkin diperbaiki jika putus di dekat asalnya. Goop dengan banyak lem panas atau silikon untuk menjaga integritasnya.

Langkah 3: Bangun Pompa / Tempat Sakelar kosong

Pompa ini ditenagai oleh relai dari baterai Lipo dan berfungsi baik dengan voltase terbatas, tetapi Anda tidak dapat melebihi ketinggian sekitar 2 kaki kecuali Anda menggunakan penguat daya untuk menaikkan voltase. Pompa ini sebenarnya jagoan, tidak perlu priming, tahan air dan memiliki colokan USB di salah satu ujungnya. Namun, tidak cocok untuk menjadi kering. Sakelar penuh/kosong reservoir hanyalah sakelar kemiringan yang saya usap dalam silikon untuk kedap air dan kemudian ditambatkan ke penyangga batang aluminium untuk pompa dan bebek karet mengambang. Bebek karet harus langsung ditambatkan ke batang aluminium untuk melepaskan traksi dari kabel sakelar kemiringan. Ketika reservoir memiliki air di dalamnya, bebek mengapung dan memiringkan sakelar - korslet ke tanah dan memungkinkan perintah untuk memberi daya pada relai dan pompa. Itu juga mengirimkan data ini ke web dan akan mengirimi Anda tweet jika Anda membutuhkan air. Pompa adalah silikon yang direkatkan ke struktur pendukung ini dan kemudian direkatkan ke dasar reservoir air.

Langkah 4: Membangun Elektronik

Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Feather Board adalah mikrokontroler yang relatif baru dan bekerja sangat baik dalam pembantu tanaman yang cerdas ini. Keuntungan dari board ini dibandingkan 8266 yang lebih lama adalah kemampuan tidurnya yang lebih baik (seharusnya bertahun-tahun, bukan satu jam atau lebih…) kemampuannya untuk mengingat apa yang dipelajari di antara tidur siang (8266 lama direset dari ground zero…) dan konsumsi daya yang lebih rendah sambil tidur siang dan lebih banyak pin. Youtuber hebat Andreas Spiess merinci perubahan kode untuk membuat ESP32 melakukan pekerjaan penimbangan yang tepat dan Anda harus menonton videonya jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang cara kerja detailnya. Contoh tidur dari Arduino IDE juga digunakan dan dimodifikasi untuk perangkat lunak ini.

Diagram Fritzing dengan hati-hati menunjukkan kepada Anda semua koneksi kabel. Komponen dirakit papan perf dan kemudian kabel bersama-sama. Baterai Lipo adalah standar Anda yang murah 18650 dengan kereta luncurnya sendiri. Papan pengisi daya adalah TP4056 yang menurut Andreas sangat efisien dalam peran pengisian daya surya ini. Tombol Nyala/Mati dengan LED bawaan mengirimkan daya ke seluruh sistem serta sambungan relai umum yang memberi daya pada pompa. Papan relai adalah papan bulu relai pengunci Adafruit yang bagus yang berjalan pada 3 V. Amplifier HX711 ditenagai melalui Adafruit dan dihubungkan hingga dua pin di papannya.

Semua komponen ditumpuk dalam kotak listrik luar ruangan plastik yang terbuka di bagian bawah untuk memungkinkan aliran udara tetapi menghalangi hujan. Tempatkan ESP32 di atas untuk memungkinkan pemrograman dan pemantauan serial dengan penutup.

Langkah 5: Perangkat Lunak

"memuat = "malas"

Perangkat ini mudah digunakan. Saat dinyalakan, LED pada sakelar daya berkedip sampai tanaman pot yang telah disiram ke tingkat yang ingin Anda pertahankan ditempatkan di platform. Setelah stabilisasi bobot, komputer mengingat bobot awal ini dan setiap jam atau interval yang ditetapkan membandingkan bobot baru tanaman dan mengoreksinya dengan air tambahan yang dipompa atau melaporkan bobot baru dan semua informasi lainnya ke Thingspeak dan kemudian tidur. Grafik di atas mencerminkan output selama periode waktu tiga hari untuk tanaman tomat yang tingginya sekitar 2 kaki yang tumbuh di bawah sinar matahari penuh. Pertumbuhan tanaman dari waktu ke waktu jelas akan mempengaruhi berat pot dan harus dikompensasikan dengan mengulang inisialisasi setelah waktu yang ditentukan oleh bulking pertumbuhan tanaman. Adaptasi perangkat lunak tambahan akan memungkinkan analisis otomatis dari toleransi dan persyaratan air maksimum dan minimum tanaman dengan membanjiri pot sampai beratnya tidak lagi berubah dan kemudian mengukur kemiringan penurunan berat air dari waktu ke waktu. Ini akan tergantung pada jenis tanah, cuaca dan tanaman dan struktur akar. Algoritme penyiraman tambahan berdasarkan evaluasi data Thingspeak kemudian dapat diadaptasi. Kerugian dari pemeliharaan tanaman sensor konduktif berat bukan kebutuhan untuk area berair terbatas untuk menimbang, tapi penanam pintar seperti ini murah, mudah jaringan dan dikendalikan dan dengan cara OCD yang aneh menyenangkan untuk diikuti di internet.

Langkah 7: Ulangi

Ya, mesin yang dirancang dengan baik bekerja dengan baik selama sekitar satu minggu dan kemudian akan memiliki kecenderungan ESP32 untuk masuk ke loop yang aneh dan tidak bisa boot dengan benar dan menguras baterainya dalam semalam. Tidak ada jumlah perubahan perangkat lunak yang dapat mempengaruhi ini, jadi saya menyerah dan menambahkan Adafruit TPL5111 untuk mengontrol siklus energi ESP tetapi karena saya tidak dapat lagi menggunakan memori seperti sebelumnya saya menulis untuk menggunakan EEPROM dan mengubah dari Thingspeak ke Blynk yang saya temukan lebih banyak kesenangan di ponsel Anda dan sistem yang sangat bagus. Perubahan perangkat keras hanya masalah menghubungkan TPL 5111 ke daya dan ground, pin selesai ke ESP dan Aktifkan keluar ke pin EN. Pastikan Anda meletakkan sakelar sakelar di antara EN-out dan EN di papan sehingga Anda dapat mengubah program dan mengunggah. Saya mengatur siklus tidur untuk setiap dua jam. Untuk menghapus EEPROM dan mengatur ulang unit untuk pabrik baru atau untuk penambahan berat, saya mengatur sakelar di Blynk untuk menghapus memori dan memulai kembali proses pembobotan. Program untuk perangkat lunak baru disertakan di atas dan program pada Blynk jelas untuk diatur. Mesin ini benar-benar berfungsi dengan baik dan menghasilkan beberapa produk keren. Saya benar-benar terkesan dengan betapa menyenangkannya hal itu---sel surya bekerja dengan mudah dan tidak pernah kehabisan daya.