Sistema de monitoramento de planta de IoT do Windows 10

Componentes e suprimentos

Arduino Due

Usei esta placa porque é baseada em ARM e usa 3,3 volt

Raspberry Pi 2 Modelo B

Adafruit BMP180 Sensor de pressão barométrica / temperatura / altitude

Usou chinês

Adafruit ADS1115 ADC de 16 bits

Usou chinês

Sensor de umidade do solo SparkFun (com terminais de parafuso)

Usou um chinês com um módulo comparador

Servos (Tower Pro MG996R)

Relé (genérico)

Breadboard (genérico)

Aplicativos e serviços online

Microsoft Visual Studio 2015

Arduino IDE

Sobre este projeto

Introdução ao projeto

Este projeto tem como objetivo criar um sistema de monitoramento e irrigação de plantas. A principal tarefa é controlar o servo, retransmitir e coletar os dados de umidade do solo das plantas. Uma grande quantidade de sensores usa sinal analógico como saída, mas o Raspberry Pi não tem um conversor analógico para digital. Para resolver esse problema, usei um módulo ADC externo e um gateway Arduino porque eles integraram o ADC. Quando queremos interagir com o ambiente, geralmente precisamos da modulação por largura de pulso. Encontrei 3 maneiras de resolver este problema. O primeiro é o software PWM, o segundo é o gateway Arduino e o último deve usar um módulo / IC compatível com PWM. Implementei os dois primeiros métodos porque já implementei um dispositivo I2C antes. O ADC e o PWM são usados com frequência no mundo do Arduino, portanto, se quisermos usar GPIO no Raspberry Pi, geralmente queremos que pelo menos um desses recursos seja executado em nosso Raspberry.

O aplicativo

O aplicativo possui dois modos:um modo automático quando detecta se a planta precisa de um pouco de água e um modo manual onde você pode controlar os servos e relés manualmente. Como o servo pode girar aproximadamente 180 graus, um servo pode regar apenas 2 plantas. O modo automático é o padrão. Quando lemos os sensores de umidade do solo, categorizamos seu valor. Existem 5 categorias. O mais seco está nas categorias 5 e marcado em vermelho na GUI. Seu oposto, a categoria 1, é marcado em verde. Um cronômetro verificará periodicamente esses valores e se a categoria de 'planta A' ou 'planta B' for superior ao aceitável (então o solo está muito seco) rega a mais seca. No mesmo período, o programa verifica e rega as outras duas instalações ('unidade C' e 'unidade D') de forma semelhante e faz isso em todos os períodos.

Os componentes

Servo SG90:

Conduzir um servo geralmente requer uma grande frequência de clock GPIO. O provedor padrão não é bom o suficiente, então usei o provedor de iluminação. Houve um problema com a primeira fonte de alimentação do Pi. Eu li em algum lugar que o Pi pode precisar de um melhor desempenho e o servo consome muita energia em comparação com outros sensores. Esses dois resultaram em problemas de desempenho. Agora, com o carregador do iPad, ele funciona muito melhor, mas às vezes ainda hesita. Um servo-circuito com fonte de alimentação externa poderia resolver o problema como este:

E como eu pensei que isso resolveu o problema e agora funciona perfeitamente. Eu conectei o Vcc do servo na fonte de alimentação 5V e o sinal continua o mesmo e temos terra comum. Aqui está a nova conexão:

Finalmente, não é necessário fazer dessa forma. Talvez uma fonte de alimentação melhor para o Raspberry Pi ou refinamento no software resolvesse todos os problemas com o servo.

ADS1115 16 bits I2c ADC:

Tentei incorporar todas as funções ao ADC ADS1115 de 16 bits. Mas ainda está em desenvolvimento. Por exemplo, os registros de limite não são definidos e merecem um projeto / tutorial próprio. Em suma, está quase pronto para ser um driver ADC totalmente funcional. Pode haver alguns problemas lógicos e todas as funções integradas não foram completamente testadas.

Sensor de temperatura e pressão BMP180 I2c:

O driver BMP180 que usei é basicamente o mesmo que este projeto usa. Modifiquei apenas a inicialização porque não era totalmente compatível com o provedor de iluminação. Suponho que medir a temperatura e pressão pertence a projetos como estação meteorológica, monitoramento de planta e outros projetos semelhantes.

Relé:

Conduzir um relé requer operações GPIO simples. É muito fácil de entender a partir do código-fonte.

Circuito fotodiodo:

Usei este módulo porque essa medição também pode ser útil em projetos semelhantes. O circuito do amplificador pode ser encontrado na documentação do LTC 1050. O fotodiodo é um Osram BPW 21 otimizado para a luz do dia.

Gateway Arduino:

Para o gateway usei um Arduino Due porque ele tem 3,3 V puxou o barramento I2C. Eu poderia ter usado um conversor de nível de tensão ou um outro barramento com seu próprio pull up (se eu conheço bem o Arduino 2560 e algumas outras placas tem mais barramentos I2C e eles não estão puxados para que você possa usá-los). O código é bastante simples.

Sensor de umidade do solo:

Eu usei os chineses com módulos de comparação.

Resumo do projeto

Na minha opinião, este projeto pode ser útil para dar uma idéia básica de como regar nossas plantas e existem alguns recursos que você pode querer aplicar em seus próprios projetos, como: