Controlador de hidroponía: 7 pasos (con imágenes)

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

Una ingeniosa organización llamada Seeds of Change aquí en Anchorage, Alaska, ha estado ayudando a los jóvenes a iniciarse en el comercio productivo. Opera un gran sistema de cultivo hidropónico vertical en un almacén reconvertido y ofrece empleo para aprender el negocio del cuidado de las plantas. Estaban interesados en un sistema IOT para ayudar a automatizar el control del agua. Este instructivo es principalmente para documentar mis esfuerzos voluntarios para construir un sistema de microcontrolador expandible y asequible para ayudar en sus esfuerzos.

Las grandes operaciones de cultivo hidropónico han ido y venido en los últimos años. La consolidación de este negocio ha estado marcada por la dificultad para rentabilizarlo. Tienes que automatizar como loco todas las cuentas para hacer que las lujosas bolsas de lechuga se vendan con fines de lucro. Estas unidades verticales no producen nada con calorías reales; básicamente, usted está cultivando agua bien empaquetada, por lo que debe venderla a un precio más alto. Esta unidad ajustable resistente al agua está construida para controlar el nivel del agua en el depósito principal y medir constantemente su profundidad, ph y temperatura. La unidad principal se ejecuta en un ESP32 Featherwing e informa sus hallazgos a través de la web a una aplicación blynk en su teléfono para monitorear y recibir advertencias por correo electrónico o mensaje de texto si las cosas le salen mal.

Paso 1: reúna sus materiales

El diseño se basó en cajas eléctricas baratas resistentes al agua de Lowes y algunos soportes impresos en 3D. El resto de las piezas son relativamente baratas, excepto la unidad de pH de DF Robot y el ETape de Adafruit. DF Robot vende su nueva versión de 3 voltios de su sensor de pH analógico con una sonda de pH más barata y probablemente tendrá que invertir en una versión cara de este para una inmersión constante. Todavía no incluí un probador de conductividad, pero probablemente será una actualización después de ver cómo le va a este.

1. Dos cajas eléctricas resistentes al agua de Lowes - con varios accesorios para sujetar tubos rectos y doblados - $ 10

2. Sensor de nivel de líquido eTape estándar de 12 con carcasa de plástico Adafruit - $ 59 puede obtenerlo sin la carcasa de plástico por $ 20 menos …

3. Adafruit HUZZAH32 - Tablero de plumas ESP32 - gran tablero. $ 20

4. Aiskaer, 2 piezas, tanque de acuario de montaje lateral, interruptor de flotador de líquido horizontal de montaje lateral, nivel de agua $ 4

5. Ala de pluma de relé mini sin enclavamiento Adafruit

6. Lipo - batería $ 5 (respaldo de energía)

7. Par de varios colores de LED

8. Sensor de temperatura digital resistente al agua DS18B20 + extras $ 10 Adafruit

9. Gravedad: Kit de sensor / medidor de pH analógico V2 DF Robot $ 39 - La sonda de pH industrial costará $ 49 más

10 Interruptor de encendido / apagado de metal resistente a prueba de agua con anillo LED rojo - Encendido / apagado rojo de 16 mm $ 5

11 Válvula solenoide de agua de plástico - 12V - 3/4 (No obtenga la 1/2 pulgada, no se ajusta a nada …)

12. Diymall 0.96 pulgadas Amarillo Azul I2c IIC Módulo LED LCD Oled en serie $ 5

Paso 2: Conéctelo

Simplemente siga el diagrama de Fritzing para el cableado. El esp32 se montó en un tablero de fotos con la pantalla OLED en el lado opuesto, donde se enfrentaría al pequeño orificio en la parte posterior central de la caja de conexiones. Los LED se conectaron a dos salidas digitales del ESP. Uno es indicativo de una conexión WiFi y el otro anuncia si el relé está encendido en la salida de agua. La batería Lipo está conectada a la entrada de la batería en la placa. Todas las demás placas (pH, relé, Etape, temperatura de un cable, OLED) se alimentan con los 3 voltios de la placa. El encendido / apagado está conectado a tierra mediante el pin de habilitación en la placa principal; el LED se alimenta sin conexión a la alimentación. El eTape es definitivamente algo para examinar cuidadosamente - en mi tablero, la energía y la tierra se invirtieron (ROJO / NEGRO) y este parece ser el caso de otros que han tenido este problema (busque este problema en el sitio web de adafruits …) Además, la resistencia incluida en la cabeza debe medirse con cuidado, no es como se publicó. La nueva placa DH Robot ahora funciona con 3V y, por lo tanto, funciona con el ESP32. No se pudo hacer que A0 funcionara; no toma entradas antes de la conexión Wifi, así que usé otras entradas analógicas.

Paso 3: Constrúyelo

Todo encaja perfectamente en la caja principal. Dos polos de conducto eléctrico encajan perfectamente en los pezones impermeables de la parte inferior. Estos apoyan los instrumentos de medición. Se pueden hacer arbitrariamente más largos o más cortos para suspender la caja por encima o por debajo del nivel del agua; sus únicos límites son la longitud de los cables de conexión que deben entrar en la caja. Estos tubos deben sellarse en la parte inferior con silicona. Los instrumentos están suspendidos de conectores impresos en 3D que corresponden a la curvatura del cuerpo etape y el conducto. Son fácilmente ajustables con tuercas de mariposa. También se imprimieron soportes especiales para la sonda de pH y la sonda de temperatura de un cable. El soporte de la caja para los interruptores de control de nivel de agua también se imprimió en 3D. Estos interruptores son resistentes al agua, están bien diseñados y son económicos. Parecen interruptores de láminas encerrados. La caja se llenó con silicona después de que se aseguraron con la tuerca incluida en el interior. La distancia entre estos interruptores determinará la cantidad de fluido que se permite entrar antes del cierre. Todos los cables pasan a través de una abertura inferior y luego se sellan con silicona. El cable de la sonda de pH se introdujo a través de la abertura superior, ya que lo más probable es que se cambie con frecuencia. El interruptor de encendido / apagado se pegó en caliente en su posición. Se imprimió en 3D un bastidor para montar de forma segura el esp32 con pantalla. Se colocó una pequeña ventana de plástico redonda sobre la abertura de la cubierta trasera para proteger la pantalla OLED del agua.

Paso 4: archivos de impresión 3D

Estos son los archivos STL para todos los soportes y soportes relacionados. Todos estos fueron diseñados para adaptarse a las funciones de soporte. La caja del solenoide debe modificarse después de la impresión para los puertos de control de alimentación / relé y el orificio del LED en la parte frontal.

Paso 5: Control de agua

El solenoide de 12 voltios se colocó en su propia carcasa impresa en 3D personalizada que también incluía un puerto para alimentación separada y una línea de control desde la placa de relés de pluma en la carcasa principal. También incluía un pequeño led rojo que se encendía cuando se activaba el solenoide. La manguera de jardín normal se puede conectar con las aberturas de 3/4 de pulgada; no obtenga la variedad de 1/2 pulgada de esta; tendrá dificultades para encontrar conectores….

Paso 6: Prográmelo

El código es bastante sencillo. Discute un par de subrutinas diferentes y las informa a través de la red Blynk. Si ha trabajado con Blynk antes de conocer el ejercicio. Debe incluir todo el software Blynk y la clave de conexión para su microcontrolador y estación de informes en particular. También debe proporcionar credenciales para su conexión Wifi. Todo funciona muy bien y proporciona una manera realmente fácil de informar datos complicados sin hacer mucho trabajo. Debe configurar una serie de temporizadores mediados por Blynk para cada sensor medido. Estos deben iniciarse y ejecutarse en una subrutina separada. Tengo otros separados para el pH, la temperatura, la altura del agua y el tiempo que la válvula solenoide permanece abierta; esto es para verificar si el agua está encendida demasiado tiempo sin llenar el tanque, no es bueno. La subrutina de altura del agua solo toma un promedio de múltiples lecturas del divisor de voltaje en el eTape (vea la nota anterior - este instrumento fue cableado incorrectamente de fábrica….) Y luego corrige la lectura con el mapa y las funciones de restricción hechas con mediciones en un agua. tanque en los límites alto y bajo de la cinta. La subrutina de pH fue más complicada. DH Robot incluyó algún software para realizar la inicialización, pero no pude hacer que funcionara en absoluto. Tendrá que tomar lecturas sin procesar del puerto A2 con búferes en 4.0 y 7.0 (incluidos en el kit) y establecerlos en el "valor ácido" y el "valor neutro" en la sección superior del programa. Luego identificará la pendiente y la intersección con el eje y para calcular todos los valores de pH subsiguientes. El pH tendrá que ser recalibrado de la misma manera cada 2 meses para verificarlo. La subrutina de temperatura es su programa estándar de un cable. La única actividad en la sección de circuito vacío es verificar el estado de los dos interruptores de flotador para determinar cuándo abrir el agua y poner en marcha un temporizador.

Paso 7: Úselo

En las pruebas iniciales, la máquina funcionó bien, con un rango fácilmente ajustable para los instrumentos y una carcasa resistente al agua que facilitó la configuración en un entorno que cambia rápidamente. Habrá que ver si la distancia entre los dos interruptores de nivel de agua resulta adecuada. El entorno de Blynk facilitó la generación de informes y el control con el teléfono móvil. El control directo sobre el relé de salida por teléfono hace posible la anulación del sistema cuando surgen situaciones aterradoras en el nivel del agua. La facilidad con la que puede proporcionar salida canalizada de inmediato a tantos dispositivos como sea posible hace que el intercambio de datos con varias personas sea fluido. Los intereses futuros serán la automatización del suministro de nutrientes, las pruebas de conductividad (problemas conocidos con la medición de pH) y la red de malla con otros nodos para medir ubicaciones remotas en el complejo de cultivo.