Pixie - Naj vaša rastlina postane pametna: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Pixie je bil projekt, razvit z namenom, da bi rastline, ki jih imamo doma, postale bolj interaktivne, saj je za večino ljudi eden od izzivov, da imajo rastlino doma, vedeti, kako skrbeti zanjo, kako pogosto zalivamo, kdaj in kdaj koliko sonca je dovolj itd. Medtem ko senzorji delajo za pridobivanje podatkov o rastlinah, LED zaslon, namenoma pikseliziran (od tod tudi ime Pixie), prikazuje osnovne izraze, ki označujejo stanje rastline, na primer veselje med zalivanjem ali žalost če je temperatura previsoka, kar pomeni, da jo je treba odnesti na hladnejše mesto. Da bi bila izkušnja še bolj zanimiva, so bili dodani drugi senzorji, kot so prisotnost, dotik in svetilnost, ki so se prevedli v druge izraze, zaradi katerih se zdi, da imate zdaj na razpolago navideznega hišnega ljubljenčka.

Projekt ima več parametrov, kjer je mogoče prilagoditi omejitve in potrebe vsakega primera, glede na raznolikost rastlin in senzorje različnih blagovnih znamk. Kot vemo, obstajajo rastline, ki potrebujejo več sonca ali vode, druge pa lahko živijo z manj viri, na primer kaktusi, v takih primerih je treba imeti parametre. V tem članku bom predstavil delovanje in pregled o tem, kako sestaviti Pixie z malo znanja o elektroniki, komponentah, ki jih je mogoče zlahka najti na trgu, in 3D tiskanem ohišju.

Čeprav gre za popolnoma funkcionalen projekt, obstajajo možnosti prilagajanja in izboljšav, ki bodo predstavljene na koncu članka. Z veseljem bom odgovoril na vsa vprašanja o projektu tukaj v komentarjih ali neposredno na svoj e -poštni ali Twitter račun.

Zaloge

Vse komponente zlahka najdete v specializiranih trgovinah ali na spletnih straneh.

• 1 MCU ESP32 (lahko uporabite ESP8266 ali celo Arduino Nano, če ne želite pošiljati podatkov po internetu)

  Ta model sem uporabil za projekt

• 1 LDR 5 mm GL5528
• 1 element PIR D203S ali podoben (gre za isti senzor, ki se uporablja v modulih SR501 ali SR505)
• 1 DHT11 Temperaturno tipalo

• 1 Senzor vlažnosti tal

  Namesto uporovnega raje uporabite kapacitivni senzor tal, ta video dobro pojasnjuje, zakaj

• 1 Led Matrix 8x8 z vgrajenim MAX7219

  Ta model sem uporabil, lahko pa je podoben

• 1 upor 4,7 kΩ 1/4w
• 1 upor 47 kΩ 1/4w
• 1 upor 10 kΩ 1/4w

Drugi

• 3D tiskalnik
• Spajkalnik
• Rezalne klešče
• Žice za povezavo tokokroga
• USB kabel za napajanje

1. korak: vezje

Vezje je prikazano na zgornji sliki z uporabo plošče, toda za namestitev v ohišje je treba povezave spajkati neposredno, da zavzamejo manj prostora. Vprašanje uporabljenega prostora je bilo pomembna točka projekta, poskušal sem čim bolj zmanjšati površino, ki bi jo zasedel Pixie. Čeprav je primer postal majhen, ga je še vedno mogoče zmanjšati, zlasti z razvojem ekskluzivnega tiskanega vezja v ta namen.

Zaznavanje prisotnosti je bilo izvedeno z uporabo samo enega elementa PIR namesto celotnega modula, kot je SR501 ali SR505, saj vgrajeni časovnik in široko območje aktiviranja, ki presega pet metrov, niso bili potrebni. Z uporabo samo elementa PIR se je občutljivost zmanjšala, zaznavanje prisotnosti pa se izvede s programsko opremo. Več podrobnosti o povezavi si lahko ogledate tukaj.

Druga ponavljajoča se težava pri elektronskih projektih je baterija, za ta projekt je bilo nekaj možnosti, kot je 9v baterija ali baterija za ponovno polnjenje. Čeprav je bilo to bolj praktično, bo v ohišju potreben dodaten prostor, zato sem pustil USB izhod MCU -ja izpostavljen, tako da se uporabnik odloči, kakšen bo napajalnik, in olajša nalaganje skice.

2. korak: 3D oblikovanje in tiskanje

Skupaj z vezjem je bil razvit kovček za namestitev komponent Pixie in natisnjen na Ender 3 Pro z uporabo PLA. Tu so bile vključene datoteke STL.

Pri oblikovanju tega primera so bili prisotni nekateri koncepti:

• Ker je lonec z rastlinami običajno na mizi, je bil zaslon rahlo nagnjen, da ne bi izgubil vidnega območja
• Zasnovan tako, da se izogne uporabi podstavkov za tiskanje
• Spodbuja menjavo delov za druge barve, da bi bil izdelek bolj prilagojen, zamenljiv in primeren dizajn
• Senzor temperature z odprtino za zunanje okolje omogoča bolj pravilno odčitavanje
• Glede na različne velikosti lončkov lahko namestitev Pixieja v obrat naredimo na dva načina
  • Skozi palico, pritrjeno na zemljo; ali
  • S trakom, ki se ovije okoli lončka za rastline

Točke izboljšanja

Čeprav so funkcionalne, je treba nekatere zasnove spremeniti, na primer velikost sten, ki so bile določene, da se prepreči izguba materiala in pospeši tiskanje med izdelavo prototipov za 1 mm.

Okovje je treba izboljšati z uporabo oblikovalskih vzorcev pri 3D tiskanju, verjetno bo treba prilagoditi velikost palice in stojala, da se kosi pravilno zaskočijo.

3. korak: Koda

Kot programer lahko rečem, da je bil to najbolj zabaven del dela, razmišljanje o tem, kako strukturirati in organizirati kodo, je trajalo nekaj ur načrtovanja in rezultat je bil povsem zadovoljiv. Dejstvo, da večina senzorjev uporablja analogni vhod, je ustvarilo ločeno obravnavo kode, da bi poskušali doseči natančnejše odčitavanje in skušali čim bolj prezreti lažno pozitivne rezultate. Zgornji diagram je bil ustvarjen z glavnimi bloki kode in ponazarja osnovno funkcionalnost. Za več podrobnosti priporočam, da si ogledate kodo na

Obstaja več točk za spreminjanje, ki vam omogočajo, da prilagodite Pixie, kot želite. Med njimi lahko izpostavim:

• Frekvenca branja senzorja
• Časovna omejitev izrazov
• Najvišja in najnižja temperatura, meje osvetlitve in tal ter prag senzorjev
• Prikažite intenzivnost svetlobe vsakega izraza
• Čas med okvirji vsakega izraza
• Animacije so ločene od kode, kar vam omogoča, da jih po želji spremenite

Sprožilci

Na podlagi zadnjih odčitkov je bilo treba uvesti način, kako v realnem času zaznati dogajanje. To je bilo potrebno v treh znanih primerih, zalivanju, prisotnosti in dotiku, te dogodke je treba sprožiti takoj, ko se zazna velika razlika senzorja in za to je bila uporabljena drugačna izvedba. Primer tega je senzor prisotnosti, saj je bil v analognem vhodu uporabljen samo element PIR, vrednosti se pogosto berejo in potrebna je bila logika, da se ugotovi, ali obstaja ali ne, medtem ko ima temperaturni senzor zelo majhne variacije in samo standardno branje njegovih vrednosti zadostuje za prilagoditev obnašanja Pixieja.

4. korak: Projektirajte naslednje korake

• Postanite naprava IoT in začnite pošiljati podatke na platformo prek MQTT
• Aplikacija za prilagajanje parametrov in morda izrazov
• Z dotikom rastline naredite dotik. Na Instructables sem našel odličen primer projekta, podobnega Toucheju
• Vključite baterijo
• Oblikujte tiskano vezje
• Natisnite celotno vazo ne le na ohišju Pixie
• V projekt vključite piezo za predvajanje zvokov v skladu z izrazi
• Razširite "spomin" Pixie z zgodovinskimi podatki (predolgo brez zaznavanja prisotnosti bi lahko ustvarilo žalosten izraz)
• UV senzor za natančnejše zaznavanje izpostavljenosti soncu