MAG (Miniatuur Automatische Kas): 9 Stappen

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

Mijn moeder heeft het meestal erg druk. Dus ik wilde haar helpen door haar kassen te automatiseren. Op deze manier kan ze wat tijd besparen omdat ze de planten geen water hoeft te geven.

Ik zal dit kunnen bereiken met MAG (Miniature Automatic Garden). Zoals de naam al zegt, is MAG een miniatuurproject dat kan worden uitgebreid voor grotere kassen. MAG is een geautomatiseerd monitoringsysteem voor tuinieren dat gegevens van verschillende sensoren leest en verzendt naar een webserver die draait op Raspberry Pi. De gebruiker kan zijn planten volgen op een website. Dit concept wordt uitgewerkt als afstudeerproject binnen het eerste jaar multimedia- en communicatietechnologie in Howest Kortrijk, België.

Stap 1: De materialen

Om dit project te bouwen, hebt u de volgende items nodig:

Elektronica:

1. Raspberry pi 4 - kit2. Raspberry pi T-schoenmaker3. Broodplank4. Mannelijk-naar-mannelijk connectoren5. Mannelijke-naar-vrouwelijke connectoren6. LM35 (temperatuursensor)7. 4x Vochtsensoren8. DHT119. MCP300810. Potentiometer (voor aansturing, niet nodig)11. SunFounder LCD-scherm12. 4x Borstelloze waterpomp 12V13. Waterleidingen14. Adapter 12V15. 4x Relais 5V

Behuizing:

1. Aquarium2. Houten planken3. Stevige ronde staaf van iron4. Nagels5. Schroeven6. Aquaplan Dakprimer

Gereedschap:

1. Hamer2. Zaag3. Schroevendraaier4. Boor5. Houtbestand6. Lijmpistool7. Verfborstel8. Lasapparaat9. Verkoop apparaat

In onderstaand pdf-bestand ziet u de volledige prijslijst met links naar de onderdelen.

Stap 2: De kas maken

In de meegeleverde afbeeldingen vindt u de benodigde afmetingen voor de planken. Eerst vind je de afbeeldingen met de maatvoering, daarop vind je een nummer (hieronder komt extra informatie met het bijbehorende nummer). Er zijn ook enkele meegeleverde afbeeldingen van hoe het eruit zal zien.

Nummers 1 t/m 4 zijn voor de koffer en als je ze hebt uitgeknipt kun je ze aan elkaar bevestigen door spijkers in de gaatjes te slaan.

Het extra bord, nummers 5 + 6, is een deksel dat je boven het vak voor de pi kunt plaatsen.

Opmerkingen:

Het midden van de gaten op alle planken is 0,8 cm verwijderd van de randen (grijze lijnen, zie foto met nummer één is referentie). De gaten werden geboord met een bout van 2 mm voor hout.

1.: Dit is de bodemplaat. Aan de linkerkant heb je 64 cm tussen 2 gaten. Dit geldt voor de afstanden tussen de gaten en de randen aan zowel de linker- als de rechterkant. Het bovenbord heeft een vierkant van 2 cm x 2 cm met als doel de stroomkabels door te laten. De onderste plank heeft een uitsparing van 8 cm x 2,5 cm om het lcd-scherm te positioneren.

2.: Dit zijn de langste zijden en je hebt 2 van deze planken nodig. Aan de bovenkant heb je 2 uitgesneden stukken van 3mm x 10mm. Dit wordt later gebruikt om de kabels van de vochtsensor te leiden.

3.: Dit zijn de kortste kanten en je hebt 4 van deze planken nodig.

4.: Dit is de kruising voor de plantenbak, je hebt 2 van deze planken nodig. U moet het witte stuk verwijderen zoals afgebeeld, zodat u deze 2 in elkaar kunt schuiven

Stap 3: Afwerking van de broeikas

Nu alles aan elkaar is gemonteerd, zorgen we ervoor dat de vakken voor de planten waterdicht zijn. We doen dit om ervoor te zorgen dat er geen water kan lekken, voor het geval dat. Verf met een penseel de compartimenten, als je wilt kun je een tweede laag aanbrengen als deze droog is.

De volgende stap is het in het midden aan elkaar lassen van de metalen staven, zodat we eindigen met een kruis. We plaatsen dit metalen frame op de behuizing na het boren van 4 gaten, 1 aan elk uiteinde zoals op de afbeelding. Zorg ervoor dat wanneer je het erin steekt dat alle 4 de zijden even zijn.

Als laatste maken we een inkeping in elke kant van het compartiment. Maak het zo dat de waterleidingen erin kunnen rusten. Leg er een klein stukje hout bovenop om het op zijn plaats te houden. Let er bij het aanbrengen van dit stuk hout op dat je de waterpijp nog makkelijk kunt verwijderen en indien nodig weer terug kunt plaatsen.

Stap 4: Software op de Raspberry Pi

Om mijn code te laten werken (die ik hieronder zal linken), moet je een aantal pakketten en bibliotheken installeren. Het eerste dat nodig is, is dat u uw Pi bijwerkt.

Werk eerst de pakketlijst van uw systeem bij door de volgende opdracht in te voeren: sudo apt-get update.

Upgrade al uw geïnstalleerde pakketten naar hun nieuwste versies met de volgende opdracht: sudo apt-get dist-upgrade.

Als het systeem niet om een herstart vraagt, voer dan een 'sudo reboot' uit. Dit is om ervoor te zorgen dat alles correct is ingesteld.

Nadat u de pakketten hebt geïnstalleerd, moet u enkele bibliotheken installeren:

• sudo pip3 install --upgrade setuptools
• sudo apt-get install python3-flask
• sudo pip install -U flask-cors
• sudo pip install flask-socketio
• sudo apt-get install rpi.gpio
• sudo pip3 installeer Adafruit_DHT

Als je klaar bent, voer je een 'sudo reboot' uit.

Stap 5: Het circuit maken

In stap 2 gaan we de schakeling maken voor dit project. Dit is het absolute minimum dat je nodig hebt als je wilt dat het werkt. Gebruik de frituurtabel en het schema om een kopie van de schakeling te maken. Hier heb je alle elektrische materialen uit stap 1 nodig.

Informatie over de schakeling:

We hebben 5 sensoren aangesloten op de MCP3008 dit zijn de lm35 voor de binnentemperatuur en 4 bodemvochtsensoren. Een DHT11 voor de buitentemperatuur en luchtvochtigheid en tot slot een watervlotterschakelaar om te controleren of er voldoende water in het reservoir zit.

De bodemvochtsensor heeft een analoge uitgang en maakt gebruik van een GPIO-pin op de Raspberry Pi.

Extra:

Ik heb ook een LCD-scherm geïmplementeerd dat het later gemakkelijker maakt om verbinding te maken met de Raspberry Pi zonder dat je verbinding hoeft te maken met je laptop. Dit is niet nodig, maar het wordt sterk aanbevolen.

Voordat ik alles aan elkaar heb gesoldeerd, heb ik mijn breadboard gebruikt om alles aan elkaar te koppelen en mijn sensoren te testen om te controleren of alles werkt.

Stap 6: Een database maken

Het is erg belangrijk om je data van de sensoren overzichtelijk maar ook veilig op te slaan. Daarom heb ik besloten om mijn gegevens op te slaan in een database. Op deze manier kan alleen ik toegang krijgen tot deze database (met een persoonlijk account) en het georganiseerd houden. In de afbeelding hierboven vindt u mijn ERD-diagram.

Je kunt mijn ERD-diagram hierboven zien, ik zal ook een dumpbestand koppelen zodat je de database voor jezelf kunt importeren. Met deze database kun je meerdere dingen laten zien, zoals:

• De temperatuur bij en boven de planten
• De vochtigheid in de buurt van de planten
• De bodemvochtigheid van elke plant
• Kijk of de pomp is ingeschakeld voor de plant
• Enzovoort..

Als bijlage bij deze stap vindt u mijn Mysql-dump. U kunt het dus gemakkelijk importeren. Download de Mysql-dump.

Stap 7: Website

Ik wilde de planten kunnen volgen, dus heb ik een website gemaakt om me deze gegevens te laten zien. Via de website kunt u de installaties controleren en de pompen afzonderlijk in-/uitschakelen.

Terwijl de Pi opstart, begint hij mijn python-script uit te voeren. Deze zorgt ervoor dat de gegevens op de website worden weergegeven. Volgens het script zal de pi elk exact uur gegevens van de sensoren lezen en in de database plaatsen. De site is ook responsive, dus ook mobiel te openen.

Mijn code is hier te vinden op github.

Stap 8: De backend schrijven

Nu is het tijd om ervoor te zorgen dat alle componenten hun werk doen. Dus ik schreef wat code in python en implementeerde het op raspberry pi. Je kunt mijn code vinden op Github.

Voor het programmeren van de code heb ik Visual Studio Code gebruikt. De code is geschreven in html, CSS, javascript en python (Flask)

Stap 9: plaats alles in de koffer

Als je alle stappen met succes hebt doorlopen, je kunt beginnen met alles in de koffer te stoppen. Om dit te doen, raad ik u ten zeerste aan om uw componenten aan elkaar te solderen, zodat ze niet per ongeluk kunnen worden losgekoppeld.

Ik heb de relais op een stuk hout gelijmd, zodat ze niet los in de kast hangen. Ik heb de pompen ook op het reservoir gelijmd, zodat ze niet los zitten. Ik raad ook aan om de DHT11-sensor bovenop het frame te lijmen.