Smart IoT Garden: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Als je op mij lijkt, hou je van verse groenten en fruit op je bord, maar heb je niet genoeg tijd om een fatsoenlijke tuin te onderhouden. Deze instructable laat je zien hoe je een slimme IoT-tuin bouwt (ik noem het: Green Guard) die je planten voor je water geeft en je waarschuwt voor gevaarlijke situaties zoals: te veel zonlicht, te weinig zonlicht en geen water.

Dit wordt allemaal bereikt door een paar eenvoudige sensoren en een actuator te gebruiken die wordt bestuurd door een Raspberry Pi. Op de website kun je de metingen van deze sensoren bekijken en de waterstroom onder controle krijgen.

Stap 1: Materialen en gereedschappen

Materialen:

• 1x Framboos Pi 4
• 1m pianoscharnier
• 1x batterijhouder 8x AA
• 8x AA-batterijen
• *1x magneetventiel 12V 1/2"
• 3 m waterslang (kunststof, nylon…) 12 mm
• 1x staartstuk T-vorm
• 2x staartstuk 1/2" 12mm
• 5x slangklem
• 1x 5 liter jerrycan
• 4m houten planken
• 1x houten paneel 100cm / 50cm
• 1x vijverfolie 2m / 1m
• min. 50 schroeven
• 1x breadboard
• 2x magnetische sluitingen
• 1x npn-transistor
• 1x temperatuur- en vochtigheidssensor
• 1x LDR-lichtsensor
• 1x bodemvochtsensor
• 1x LCD-scherm
• 2x 1/2" bies L-vorm

Dit document laat zien waar ik deze materialen vandaan heb.

*Het is belangrijk dat de magneetklep geen minimale werkdruk heeft. Als dat zo is, zal het water moeite hebben om er doorheen te komen.

Gereedschap:

• verstekzaag (optioneel: elke andere soort zaag)
• handboor (optioneel: schroevendraaier)
• nietpistool (optioneel: schroeven)
• houtlijm

Stap 2: Het circuit bouwen

De volgende componenten worden aangesloten op de Raspberry Pi:

• MCP3008

  • LDR-lichtsensor
  • Bodemvochtsensor
• DHT11 Vochtigheids- en temperatuursensor

• PCF8574

  LCD scherm

• TIP120-transistor

  magneetventiel

Twee van de sensoren (LDR en Bodemvocht) zijn aangesloten op een MCP3008 waarmee analoge signalen door de Raspberry Pi kunnen worden uitgelezen. Ik gebruik de PCF8574 om gegevens naar het LCD-scherm te schrijven, omdat het veel GPIO-pinnen bespaart.

Je kunt de afbeelding hierboven gewoon volgen bij het bouwen van het circuit.

Stap 3: De database instellen

Om echt volledige controle over je tuin te hebben, wil je een tijdlijn zien met alle metingen van je sensoren. Ik gebruik een SQL-database om al deze metingen op te slaan.

Ik heb een op zichzelf staand bestand opgesteld dat de volledige database bevat die nodig is voor dit project. Je kunt dit vinden in de database-export map in mijn Git-repository en deze database importeren in MySQL Workbench door server > data import te openen en vervolgens het op zichzelf staande bestand te selecteren en een nieuwe database aan te maken.

Deze database bevat vier tabellen: tblmeasurement, tbldevice, tblwarning en tblaction. Het apparaat bevat alle sensoren en de actuator. De berichten in tblwarning zijn in het Nederlands, maar je kunt ze eenvoudig wijzigen door op het uitvoersymbool op de tabel te klikken, de berichten te wijzigen en de wijzigingen toe te passen. Tblaction bevat acties die kunnen worden uitgevoerd door het programma waar ik het in de volgende stap over zal hebben. Deze acties zijn bijv.: temperatuur meten, automatische activering magneetventiel…

Stap 4: Programmeren

Je kunt alle benodigde code vinden in mijn Git-repository. Front-end en back-end.

Dit programma doet alle technische dingen zoals: sensorgegevens lezen, de actuator activeren…

Hierboven ziet u enkele foto's van de website. Het is in het nederlands maar jij

Stap 5: De basisvorm van de tuin bouwen

De eerste stap van het maken van het fysieke project is het bouwen van de basisomhulling van de tuin. Begin met het zagen van enkele planken in de volgende afmetingen:

• a - 2x 100cm / 20cm
• b - 2x 46.4cm / 20cm
• c - 1x 46,4 cm / 18,2 cm
• d - 1x 46cm / 18cm
• e - 1x 15cm / 20cm
• f - 1x 31cm / 20cm

Bevestig eerst planken a aan beide zijden van het houten paneel. De beste manier om deze te bevestigen gaat in vier stappen:

1. boor gaten in het paneel waar de schroeven doorheen gaan
2. gebruik een verzinkboor om plaats te maken voor de kop van de schroef om naar binnen te gaan
3. leg een lijn houtlijm waar de plank zal worden bevestigd
4. plaats de plank op de lijm en boor de schroeven door de gaten die je eerder hebt geboord

5 schroeven zijn voldoende om planken a vast te zetten. Dan kun je hetzelfde doen met planken b, waarvoor ik 3 schroeven aan de onderkant en 2 aan de zijkant heb gebruikt.

Stap 6: Bouw de waterreservoirhouder

Bevestig plank e in de hoek die u op de afbeelding kunt zien met behulp van de methode die ik in de vorige stap heb uitgelegd. Je kunt dit eenvoudig zelf doen door een stuk hout en een schelp te gebruiken (zie tweede foto).

Om deze plank te ondersteunen, maakt u een kleine houten balk met aan de boven- en onderkant een hoek van 45 graden. Om ervoor te zorgen dat het de vloer raakt wanneer u het aan de rechtopstaande plank bevestigt, tekent u een lijn waar u de bovenkant moet zien, zoals ik op de derde foto doe.

Gebruik vervolgens wat sloophout om een frame te maken dat past bij de jerrycan die je gebruikt. Bevestig het frame aan het platform met houtlijm. Het frame dat ik maakte was niet helemaal waterpas, dus ik schroefde het vast met twee kokkels terwijl het gelijmd was en liet het een nacht staan.

Ten slotte moet je de L-vormige leidingen aan de onderkant van de jerrycan bevestigen en een gat maken in de plank die de jerrycan ondersteunt, zodat de leidingen erdoor kunnen. Om het leidingwerk te bevestigen heb ik een passend stuk leidingwerk op een metalen plaat gelast die ik met Sikaflex universele lijm op de jerrycan heb bevestigd. Je kunt ook gewoon een stuk slang in het gat duwen dat je in de jerrycan maakt en er voldoende universele lijm op doen zodat het op zijn plaats blijft. Het gat onder de jerrycan maak je met een gatenzaag voor je handboor.

Stap 7: De leidingen en slangen aansluiten

Voordat u een van de slangen aansluit, bevestigt u de vijverfolie aan de binnenkant van het tuingedeelte van het project. Ik bevestigde het aan de buitenkant van het project met een nietpistool. Je kunt hoekstukken vouwen zodat ze mooi passen en delen wegknippen waar teveel folie zit.

Als dit klaar is, kunt u beginnen met het boren van 2 gaten van het tuingedeelte naar het beheergedeelte op ongeveer 15 cm hoog voor de slang om in de tuin zelf te komen. U kunt het aantal splinters verminderen en door de folie boren door 2 stukken hout op de plank te bevestigen en er doorheen te boren zoals op de afbeelding hierboven. Je kunt twee buizen door de gaten duwen en ze in het midden achter de plank met elkaar verbinden. Dan kun je 2,5 mm gaten in de buizen boren om het water eruit te laten komen (en vergeet niet een gat te boren aan de bovenzijde van de buis zodat het water kan blijven stromen terwijl de magneetklep gesloten is).

Boor twee gaten (niet helemaal door) aan het einde van de tuin om het uiteinde van de buizen aan te bevestigen. Lijm 2 cilindrische stukken metaal aan de binnenkant van de gaten en schuif het uiteinde van de buizen eroverheen.

Bevestig vervolgens een stuk hout aan het vloerpaneel naast het waterreservoir (zoals op de foto). Dit is waar de magneetklep op rust, dus test de positie om er zeker van te zijn dat uw magneetklep erop past. Bevestig bovenop dit stuk een L-vormig stuk metaal waar het magneetventiel op wordt bevestigd.

Stap 8: Elektronica integreren

Begin met het vormgeven van twee stukken hout. Een voor de DHT11 en LDR en een voor de bodemvochtsensor. Je kunt die stukken zien op de bovenstaande foto's. Bevestig ze zoals op de foto's.

De draden van de DHT11 en LDR verberg je door er een stukje vijverfolie op te nieten en door te prikken. Boor een gat waar de draden doorheen kunnen.

Om vervolgens het gat voor het LCD-scherm te maken, boort u twee gaten aan de diagonale uiteinden van de ruimte voor het LCD-scherm en gebruikt u een ijzerzaag om een rechthoek uit te zagen.

Je kunt het breadboard, Raspberry Pi en 12V-batterijpakket binnen achter het lcd-scherm in de hoek plaatsen (en klittenband gebruiken om ze vast te houden). Vervolgens gebruik je een plastic doos, knip je 2 kanten uit en plaats je deze over de elektronica om ze af te schermen van eventueel druppelend water. Door een klein stukje hout op het vloerpaneel naast de plastic doos te lijmen, blijft het op zijn plaats.

Boor tot slot een rij gaten net onder de hoogte van de plastic doos zodat de hete lucht van de Raspberry Pi kan ontsnappen.

Stap 9: scharnieren bevestigen

Het enige dat u nu nog hoeft te doen, is de laatste twee planken bevestigen die u in het begin hebt gezaagd.

Zaag eerst de rechter benedenhoek van de plank aan de zijkant af. Dit is waar de stroomkabel doorheen gaat.

Vervolgens kunt u de scharnieren op de planken schroeven zoals op de bovenstaande afbeeldingen.

Stap 10: Afsluiten

Als je besluit dit project zelf te maken, laat het me dan weten in de comments (:

Bedankt voor het lezen.