Sistema de jardinería automatizado Intel: 16 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

[Reproduce el video]

Hola, todos !!!

Este es mi primer Instructabe en Intel Edison. Este instructivo es una guía para hacer un sistema de riego automático (riego por goteo) para pequeñas plantas o hierbas en macetas mediante el uso de un Intel Edison y otros sensores electrónicos baratos. Esto es perfecto para cultivar plantas herbáceas de interior, pero esta idea se puede implementar para un sistema más grande.

Pertenezco a un pueblo y tenemos nuestra propia empresa. Durante nuestra estancia en mi pueblo obtuvimos muchas verduras frescas / hojas de hierbas de nuestra empresa (ver imágenes de arriba). Pero ahora la situación es diferente, ya que me quedo en un ciudad no más verduras frescas / hojas de hierbas. Tengo que comprarlas en la tienda que no son del todo frescas. Aparte de estas, se cultivan utilizando pesticidas dañinos que no son buenos para la salud. Así que estoy planeando reafirmar las hierbas en mi balcón que es completamente fresco e inofensivo, pero reafirmar es un proceso que requiere mucho tiempo. Siempre me olvido de dar agua a mis plantas de flores. Esto lleva a dar la idea de un sistema de jardinería automatizado.

El sistema está diseñado para detectar la humedad del suelo, la cantidad de luz que cae sobre las plantas y el caudal de agua. Cuando el contenido de humedad en el suelo es demasiado bajo, el sistema dará la orden de encender una bomba y regar el suelo. El medidor de flujo monitorea el consumo de agua.

Aparte de esto, Intel Edison transmitirá información sobre el nivel de humedad, la luz ambiental y la tasa de flujo a la web. Puede monitorear todos los datos de su teléfono inteligente utilizando las aplicaciones Blynk. Luego, se puede enviar un twit a su cuenta automáticamente si la humedad cae por debajo de un valor umbral dado.

El cuidado del medio ambiente se ha vuelto muy importante en los últimos años y existe una demanda creciente de aplicaciones "verdes" que puedan ayudar a reducir las emisiones de CO2 o hacer una gestión más eficiente de la energía consumida. Para hacer el proyecto más confiable y ecológico, utilicé energía solar para alimentar todo el sistema.

Paso 1: Piezas necesarias

1. Placa Intel Edison (Amazon)

2. Sensor de humedad (Amazon)

3. Sensor de flujo (Amazon)

Bomba 4. DC (Amazon)

5. Fotocélula / LDR (Amazon)

6. MOSFET (IRF540 o IRL540) (Amazon)

7. Transistor (2N3904) (Amazon)

8. Diodo (1N4001) (Amazon)

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

10. Condensador -10uF (Amazon)

11. LED verde

12. Tablero prototipo de doble cara (5 cm x 7 cm) (Amazon)

13. Conectores JST M / F con cables (2 pines x 3, 3 pines x1) (eBay)

14. DC Jack- Macho (Amazon)

15. Pines de encabezado (Amazon)

16. Panel Solar 10W (Voc = 20V-25V) (Amazon)

17. Controlador de carga solar (Amazon)

18. Batería de ácido de plomo sellada (Amazon)

Herramientas necesarias:

1. Soldador (Amazon)

2. Cortador / pelacables (Amazon)

3. Pistola de pegamento caliente (Amazon)

4 taladro (Amazon)

Paso 2: cómo funciona el sistema

El corazón del proyecto es la placa Intel Edison, que está conectada a varios sensores (como humedad del suelo, luz, temperatura, flujo de agua, etc.) y una bomba de agua. Los sensores monitorean los diferentes parámetros como la humedad del suelo, la luz solar y el agua. flujo / consumo luego se alimenta a la placa Intel. Luego, la placa Intel procesa los datos provenientes de los sensores y le da el comando a la Bomba de Agua para regar la planta.

Los diversos parámetros se envían a la web a través del WiFi incorporado de Intel Edison y luego se interconectan con las aplicaciones Blynk para monitorear la planta desde su teléfono inteligente / tableta.

Para una fácil comprensión, dividí los proyectos en secciones más pequeñas como se muestra a continuación

1. Introducción a Edison

2. Suministro de energía para el proyecto

3. Conexión y prueba de los sensores

4. Hacer circuito / escudo

5. Interfaz con la aplicación Blynk

6. Software

7. Preparación del recinto

8. Prueba final

Paso 3: Configuración de Intel Edison

Compro esta placa de expansión Intel Edison y Arduino de Amazon. Tengo mucha mala suerte, ya que no lo obtuve de Instructable Campaign. Estoy familiarizado con Arduino, pero me resultó un poco difícil ponerme en marcha con Intel Edison. De todos modos, después de unos días de intentarlo, encontré que es bastante fácil de usar. Lo guiaré, por los siguientes pasos, para comenzar rápidamente. Así que no se asuste:)

Simplemente siga las siguientes instrucciones que cubren cómo comenzar con Edison

Si eres un principiante absoluto, sigue las siguientes instrucciones

Una guía absoluta para principiantes de Intel Edison

Si es usuario de Mac, siga las siguientes instrucciones

Guía REAL para principiantes para configurar Intel Edison (con Mac OS)

Aparte de estos, Sparkfun e Intel tienen excelentes tutoriales para comenzar con Edison.

1. Tutorial de Sparkfun

2. Tutorial de Intel

Descargue todo el software necesario del sitio web de Intel

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

Después de descargar el software, debe instalar los controladores, el IDE y el sistema operativo

Conductores:

1. Controlador FTDI

2. Conductor de Edison

IDE:

IDE de Arduino

Intermitente del sistema operativo:

Edison con imagen de Yocto Linux

Después de instalar todo, debe configurar la conexión WiFi

Paso 4: fuente de alimentación

Necesitamos energía para este proyecto con dos propósitos

1. Para alimentar Intel Edison (7-12 V CC) y diferentes sensores (5 V CC)

2. Para hacer funcionar la bomba de CC (9 V CC)

Elegí una batería de plomo-ácido sellada de 12V para alimentar todo el proyecto, porque la obtuve de una computadora UPS vieja, luego pensé en usar energía solar para cargar la batería, así que ahora mi proyecto es completamente confiable y ecológico.

Consulte las imágenes anteriores para preparar la fuente de alimentación.

El sistema de carga solar consta de dos componentes principales

1. Panel solar: convierte la luz solar en energía eléctrica

2. Controlador de carga solar: para cargar la batería de forma óptima y controlar la carga

He escrito 3 instrucciones sobre cómo hacer un controlador de carga solar, así que puedes seguirlo para crear el tuyo propio.

CONTROLADOR-CARGA-SOLAR-ARDUINO

Si no quiere hacer, cómprelo en eBay o Amazon.

Conexión:

La mayoría de los controladores de carga tienen comúnmente 3 terminales: solar, batería y carga.

Primero conecte el controlador de carga a la batería, ya que esto permite que el controlador de carga se calibre al voltaje del sistema apropiado. Conecte el terminal negativo primero y luego el positivo. Conecte el panel solar (primero negativo y luego positivo) Por último, conecte al terminal de carga de CC. En nuestro caso, la carga es Intel Edison y la bomba de CC.

Pero la placa y la bomba Intel necesitan un voltaje estable, por lo que se conecta un convertidor reductor CC-CC al terminal de carga CC del controlador de carga.

Paso 5: sensor de humedad

El funcionamiento de los sensores de humedad se basa en la resistividad del agua para determinar el nivel de humedad del suelo. Los sensores miden la resistencia entre dos sondas separadas enviando una corriente a través de una de ellas y leyendo una caída de voltaje correspondiente debido a un valor de resistencia conocido.

Cuanto más agua, menor es la resistencia, y con esto podemos determinar los valores de umbral para el contenido de humedad. Cuando el suelo está seco, la resistencia será alta y el LM-393 mostrará un valor alto en la salida., mostrará un valor bajo en la salida.

CONTROLADOR LM-393 (sensor de humedad) -> Intel Edison

GND -> GND

5 V -> 5

VOUT -> A0

Código de prueba:

int húmedo_sensor_Pin = A0; // El sensor está conectado al pin analógico A0

int wet_sensor_Value = 0; // variable para almacenar el valor proveniente del sensor void setup () {Serial.begin (9600); } void loop () {// leer el valor del sensor: wet_sensor_Value = analogRead (wet_sensor_Pin); retraso (1000); Serial.print ("Lectura del sensor de humedad ="); Serial.println (valor_sensor_húmedo); }

Paso 6: Sensor de luz

Para monitorear la cantidad de luz solar que cae sobre la planta, necesitamos un sensor de luz. Puede comprar un sensor listo para usar. Pero prefiero hacer el mío usando una fotocélula / LDR. Es de muy bajo costo, fácil de conseguir. en muchos tamaños y especificaciones.

Cómo funciona ?

Una fotocélula es básicamente una resistencia que cambia su valor resistivo (en ohmios) dependiendo de la cantidad de luz que está brillando sobre la cara ondulada. Cuanto mayor es la cantidad de luz que cae sobre ella, menor es la resistencia y viceversa.

Para saber más sobre la fotocélula, haga clic aquí

Circuito de la placa de pan:

El sensor de luz se puede hacer haciendo un circuito divisor de voltaje con una resistencia superior (R1) como fotocélula / LDR y una resistencia inferior (R2) como una resistencia de 10 K. Vea el circuito que se muestra arriba.

Para saber más al respecto, puede ver el tutorial de adafruit.

Conexión:

LDR un pin - 5V

Cruce --- A1

10K Rresistor un pin - GND

Circuito de filtro de ruido opcional: conecte un capacitor de 0.1uF a través de la resistencia de 10K para filtrar el ruido no deseado.

Código de prueba:

Resultado:

La lectura del monitor en serie muestra que el valor del sensor es más alto para la luz del sol brillante y más bajo durante la sombra.

int LDR = A1; // LDR está conectado al pin analógico A1

int LDRValue = 0; // esa es una variable para almacenar valores LDR void setup () {Serial.begin (9600); // inicia el monitor en serie con 9600 buad} void loop () {LDRValue = analogRead (LDR); // lee el valor de ldr a través de LDR Serial.print ("Valor del sensor de luz:"); Serial.println (LDRValue); // imprime los valores LDR en el monitor serial delay (50); // Esta es la velocidad a la que LDR envía valor a arduino}

Paso 7: haz el sensor de luz

Si tiene un sensor de luz de ranura de Seeedstudio, puede omitir este paso. Pero yo no tengo un sensor de ranura, así que hice el mío propio. Si no tiene dudas, aprenderá más y sentirá un gran placer después de la finalización.

Tome dos pedazos de cables con la longitud deseada y pele el aislamiento en los extremos. Conecte un conector JST de dos pines en el extremo. También puede comprar un conector con cables.

La fotocélula tiene patas largas que aún deben recortarse a extremos cortos para que coincidan con los cables conductores.

Corta dos trozos cortos de termorretráctil para aislar cada pata e inserta el tubo termorretráctil en los cables.

Luego, la fotocélula se suelda en el extremo de los cables conductores.

Ahora el sensor está listo, así que puedes atarlo fácilmente a la ubicación deseada. La resistencia de 10K y el condensador de 0.1uF se soldarán en la placa de circuito principal que explicaré más adelante.

Paso 8: Sensor de flujo

El sensor de flujo se usa para medir el líquido que fluye a través de una tubería / contenedor. Puede pensar por qué necesitamos este sensor. Hay dos razones principales

1. Para medir la cantidad de agua utilizada para regar las plantas, para evitar el desperdicio.

2. Apagar la bomba para evitar el funcionamiento en seco.

¿Cómo funciona el sensor?

Funciona según el principio de "efecto Hall". Se induce una diferencia de voltaje en un conductor perpendicular a la corriente eléctrica y el campo magnético perpendicular a él. Un pequeño rotor de hélice / ventilador se coloca en el camino del líquido que fluye, cuando el líquido fluye, el rotor gira. El eje del rotor está conectado a un sensor de efecto Hall. Es una disposición de una bobina que fluye corriente y un imán conectado al eje del rotor. Por lo tanto, se induce un voltaje / pulso cuando este rotor gira. En este medidor de flujo, por cada litro de líquido que pasa a través de él por minuto, genera unos pocos pulsos. El caudal en L / h se puede calcular contando los pulsos de la salida del sensor. Intel Edison hará el trabajo de conteo..

Los sensores de flujo vienen con tres cables:

1. Rojo / VCC (entrada de 5-24 V CC)

2. Negro / GND (0V)

3. Amarillo / OUT (salida de pulsos)

Preparación del conector de la bomba: La bomba viene con un conector y cables JST, pero el conector hembra de mi stock no coincidía con él y la longitud del cable también es pequeña, así que corté el conector original y sueldo un conector nuevo con el tamaño adecuado.

Conexión:

Sensor ---- Intel

Vcc - 5 V

GND-- GND

SALIDA - D2

Código de prueba:

La clavija de salida de pulso del sensor de flujo está conectada a la clavija digital 2. La clavija 2 sirve como una clavija de interrupción externa.

Esto se usa para leer los pulsos de salida provenientes del sensor de flujo de agua. Cuando la placa Intel detecta el pulso, inmediatamente activa una función.

Para saber más sobre Interrupt, puede ver la página de referencia de Arduino.

El código de prueba se toma de SeeedStudio. Para más detalles puedes ver aquí.

Nota: Para calcular el flujo, debe cambiar la ecuación según la hoja de datos de la bomba.

// lectura de la tasa de flujo de líquido usando Seeeduino y el sensor de flujo de agua de Seeedstudio.com// Código adaptado por Charles Gantt de PC Fan RPM código escrito por Crenn @ thebestcasescenario.com // http: /themakersworkbench.com https://thebestcasescenario.com https://seeedstudio.com volatile int NbTopsFan; // midiendo los flancos ascendentes de la señal int Calc; int hallsensor = 2; // La ubicación del pin del sensor void rpm () // Esta es la función que llama la interrupción {NbTopsFan ++; // Esta función mide el borde ascendente y descendente de la señal de los sensores de efecto hall} // El método setup () se ejecuta una vez, cuando el boceto comienza void setup () // {pinMode (hallsensor, INPUT); // inicializa el pin digital 2 como entrada Serial.begin (9600); // Esta es la función de configuración donde se inicializa el puerto serie, attachInterrupt (0, rpm, RISING); // y se adjunta la interrupción} // el método loop () se ejecuta una y otra vez, // siempre que Arduino tenga energía void loop () {NbTopsFan = 0; // Establece NbTops en 0 listo para los cálculos sei (); // Habilita el retardo de interrupciones (1000); // Espere 1 segundo cli (); // Deshabilitar las interrupciones Calc = (NbTopsFan * 60/73); // (Frecuencia de pulso x 60) / 73Q, = caudal en L / hora Serial.print (Calc, DEC); // Imprime el número calculado sobre Serial.print ("L / hora / r / n"); // Imprime "L / hora" y devuelve una nueva línea}

Paso 9: bomba de CC

La bomba es básicamente un motor de CC con engranajes reducidos, por lo que tiene mucho torque. Dentro de la bomba hay un patrón de rodillos en forma de "trébol". A medida que el motor gira, el trébol presiona el tubo para presionar el fluido. No es necesario cebar la bomba y, de hecho, se puede autocebar con medio metro de agua con facilidad.

La bomba no es de tipo sumergible, por lo que nunca toca el fluido y la convierte en una excelente opción para jardinería pequeña.

Circuito del conductor:

No podemos alimentar la bomba directamente desde los pines de Edision, ya que los pines de Edison solo pueden suministrar una pequeña cantidad de corriente. Entonces, para impulsar la bomba, necesitamos un circuito de controlador separado. El controlador se puede hacer usando un MOSFET de canal n.

Puede ver el circuito del controlador que se muestra en la imagen de arriba.

La bomba tiene dos terminales, el terminal marcado con un punto rojo es positivo, vea la imagen.

Se recomienda que la bomba de CC funcione entre 3 V y 9 V. Pero nuestra fuente de energía es una batería de 12V. Para lograr el voltaje deseado, necesitamos reducir el voltaje. Esto se hace mediante un convertidor DC Buck. La salida se establece en 9V ajustando el potenciómetro integrado.

Nota: Si está utilizando IRL540 MOSFET, no es necesario realizar el circuito del controlador, ya que es de nivel lógico.

Preparación del conector de la bomba:

Tome el conector JST de dos clavijas con cable, luego suelde el cable rojo a la polaridad con la marca de punto y el cable negro al otro terminal.

Nota: No pruebe durante mucho tiempo sin carga, el interior tiene hojas de plástico, no puede succionar impurezas.

Paso 10: preparar la ceda

Como no tenía pantalla de ranura para la conexión de los sensores, para facilitar la conexión, hice la mía propia.

Usé un tablero prototipo de doble cara (5 cm x 7 cm) para hacerlo.

Corte 3 tiras de pasador de cabezal macho recto como se muestra en la imagen.

Inserte el encabezado en los encabezados femeninos de Intel.

Coloque el tablero prototipo justo encima y marque la posición con un marcador.

Luego suelde todos los encabezados.

Paso 11: haz el Cicrcuit

El escudo se compone de:

1. Conector de fuente de alimentación (2 pines)

2. Conector de bomba (2 pines) y su circuito de controlador (IRF540 MOSFET, transistor 2N3904, resistencias de 10K y 1K y diodo antiparalelo 1N4001)

3. Conectores de sensor:

• Sensor de humedad: el conector para el sensor de humedad está hecho con conectores macho rectos de 3 clavijas.
• Sensor de luz: el conector del sensor de luz es un conector hembra JST de 2 pines, el circuito asociado (resistencia de 10K y condensador de 0.1uF) se hace en el blindaje
• Sensor de flujo: El conector del sensor de flujo es un conector hembra JST de 3 clavijas.

4. LED de la bomba: se utiliza un LED verde para conocer el estado de la bomba. (LED verde y resistencia 330R)

Suelde todos los conectores y otros componentes según el esquema que se muestra arriba.

Paso 12: Instale la aplicación y biblioteca Blynk

Como Intel Edision tiene WiFi incorporado, pensé en conectarlo con mi enrutador y monitorear las plantas desde mi teléfono inteligente, pero hacer una aplicación adecuada necesita algún tipo de codificación. Busqué una opción simple para que cualquier persona con poca experiencia pueda hacerlo. La mejor opción que encontré es usar la aplicación Blynk.

Blynk es una aplicación que permite un control total sobre Arduino, Rasberry, Intel Edision y muchos más hardware. Es compatible tanto para Android como para iPhone. Ahora mismo la aplicación Blynk está disponible sin costo alguno.

Puedes descargar la aplicación desde el siguiente enlace

1. Para Android

2. Para Iphone

Después de descargar la aplicación, instálela en su teléfono inteligente.

Luego, debe importar la biblioteca a su IDE de Arduino.

Descarga la biblioteca

Cuando ejecuta la aplicación por primera vez, debe iniciar sesión, por lo que debe ingresar una dirección de correo electrónico y una contraseña.

Haga clic en el "+" en la parte superior derecha de la pantalla para crear un nuevo proyecto. Luego, asígnele un nombre. Lo llamé "Automated Garden".

Seleccione el hardware de destino Intel Edision

Luego haga clic en "Correo electrónico" para enviarse ese token de autenticación; lo necesitará en el código

Paso 13: Hacer el tablero

El Tablero consta de diferentes widgets. Para agregar widgets, siga los pasos a continuación:

Haga clic en "Crear" para ingresar a la pantalla principal del Panel de control.

A continuación, presione "+" nuevamente para obtener el "Cuadro de widgets"

Luego arrastre 2 Gráficos.

Haga clic en los gráficos, aparecerá un menú de configuración como se muestra arriba.

Tienes que cambiar el nombre "Humedad", seleccionar el Pin virtual V1, luego cambiar el rango de 0 a 100.

Cambie la posición del control deslizante para diferentes patrones de gráficos, como barra o línea.

También puede cambiar el color haciendo clic en el icono de círculo en el lado derecho del Nombre.

Luego agregue dos medidores, 1 pantalla de valor y Twiter.

Siga el mismo procedimiento para la configuración. Puede consultar las imágenes que se muestran arriba.

Paso 14: Programación:

En los pasos anteriores ha probado todos los códigos de los sensores, ahora es el momento de combinarlos.

Puede descargar el código desde el siguiente enlace.

Abra el IDE de Arduino y seleccione el nombre de la placa "Intel Edison" y PORT No.

Sube el código. Haga clic en el icono de triángulo en la esquina superior derecha de la aplicación Blynk. Ahora debería visualizar los gráficos y otros parámetros.

Actualizaciones sobre registro de datos WiFi (2015-10-27): funcionamiento de la aplicación Blynk probado para sensor de humedad y luz. Estoy trabajando en sensor de flujo y Twiter.

Así que mantente en contacto para recibir actualizaciones.

Paso 15: preparación del recinto

Para que el sistema sea compacto y portátil, coloco todas las piezas dentro de una caja de plástico.

Primero un lugar todos los componentes y marcados para hacer agujeros (para tubería, Brida para cables para fijar la bomba y Alambres)

Ate la bomba con la ayuda de una brida.

Corte un pequeño tubo de silicona y conéctelo entre la descarga de la bomba y el sensor de flujo.

Inserte un tubo de silicona largo en los orificios cercanos a la succión de la bomba.

Inserte otro tubo de silicona y conéctelo al sensor de flujo.

Instale el convertidor reductor en la pared lateral del gabinete. Puede aplicar pegamento o almohadilla 3M como yo.

Aplique pegamento caliente en la base del sensor de flujo.

Coloque la placa Intel con el escudo preparado. Apliqué cuadrados de montaje de 3M para pegarlos a la caja.

Finalmente conecte todos los sensores a los encabezados correspondientes en el escudo.

Paso 16: Prueba final

Abra la aplicación Blynk y presione el botón de reproducción (icono en forma de triángulo) para ejecutar el proyecto. Después de esperar unos segundos, los gráficos y medidores deberían activarse. Indica que su Intel Edison está conectado al enrutador.

Prueba del sensor de humedad:

Tomó una maceta de tierra seca e inserte el sensor de humedad. Luego vierta agua gradualmente y observe las lecturas en su teléfono inteligente. Debe aumentar.

Sensor de luz:

El sensor de luz se puede verificar mostrando el sensor de luz hacia la luz y lejos de ella. Los cambios deben reflejarse en el gráfico y los indicadores de su teléfono inteligente.

Bomba DC:

Cuando el nivel de humedad cae por debajo del 40%, la bomba arranca y el LED verde se enciende. Puede quitar la sonda del suelo húmedo para simular la situación.

Sensor de flujo:

El código del sensor de flujo funciona en Arduino pero da algún error en Intel Edison. Estoy trabajando en ello.

Twiter twit:

Aún no probado. Lo haré lo antes posible. Estén atentos a las actualizaciones.

También puede ver el video de demostración

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Primer premio en el Intel® IoT Invitational