Groene duim: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Green Thumb is een Internet of Things - project in de agrarische sector gemaakt voor mijn klas. Ik wilde iets speciaals bouwen voor de ontwikkelingslanden, en na mijn onderzoek kwam ik erachter dat de Afrikaanse landen slechts 6% van de landbouwgrond op het continent hebben geïrrigeerd, er is slechte technologie, minder betrouwbaarheid op het gebied van waterbeheer of irrigatie, wat leidt tot minder productiviteit. In Zambia bleek dat kleine boeren die in het droge seizoen groenten konden verbouwen 35% meer verdienden dan degenen die dat niet deden.

De meeste bestaande systemen kosten meer dan $ 200, wat duur is en zeker niet betaalbaar voor kleine boeren. Boeren in deze ontwikkelingslanden spannen zich al in voor een kleinschalig waterbeheersysteem.

Het doel van Green Thumb is om boeren in Afrika een kosteneffectief, individueel, kleinschalig irrigatiesysteem te bieden dat hen helpt met slimme irrigatie- en waterbeheertechnieken om de hoeveelheid van hun producten te vergroten

Stap 1: Stap 1: Vochtsensoren op een plant implementeren

Een plant kiezen: ik had een plant nodig om te monitoren in de loop van mijn project, aangezien veel Afrikaanse landen aubergines telen, kreeg ik uiteindelijk een kleine aubergine van het huisdepot om mee te experimenteren.

Vochtsensoren: om het vochtgehalte van de plant te bewaken, moet u een kosteneffectieve sensor maken die dit kan.

Benodigde componenten:

1. Gegalvaniseerde spijkers - 2"

2. Enkelstrengige draden - een aantal daarvan

3. Deeltjesboor - 1

4. Weerstand (220 ohm of een andere waarde) - 1

5. Breadboard

Neem 2 gegalvaniseerde spijkers en soldeer ze aan enkelstrengs draden.

Maak de volgende aansluiting op je breadboard.

Sluit een van de nagels aan op een analoge pin en de andere op een digitale pin. Houd de spijkers 3 cm uit elkaar, dit kan elke afstand zijn, voor zover deze constant is, aangezien de afstand tussen 2 spijkers de aflezingen kan veranderen.

Schrijf de volgende code in je Particle Boron IDE en flash de code:

Steek de spijkers in uw plant, deze zou de metingen op uw seriële monitor of uw console moeten weergeven.

Hier is een korte handleiding voor het instellen van uw Boron.

Stap 2: Stap 2: Verzamelen van de vochtsensormetingen

De volgende stap was om alle meetwaarden in een Excel-document te verzamelen voor monitoringdoeleinden via IFTTT.

1. Bezoek IFTTT en maak een account aan (als je dat nog niet hebt gedaan) of log in. IFTTT (als dit dan dat) is een gratis webgebaseerde service om ketens van eenvoudige voorwaardelijke instructies te maken, Applets genaamd.

2. Ga naar -> Mijn applets, klik op -> Nieuwe applets

3. voor +this - kies Particle -> kies 'New Event Published' -> Schrijf de 'PlantData' als de eventnaam waarvoor IFTTT moet worden geactiveerd

4. voor +dat kies google sheets -> selecteer 'Rij toevoegen aan een spreadsheet' -> Schrijf de naam van de spreadsheet die moet worden gemaakt -> klik op 'Actie maken'

5. Dus wanneer je deeltje het evenement 'PlantData' publiceert, wordt er een nieuwe rij gegevens toegevoegd aan een spreadsheet in je Google Drive.

Stap 3: Stap 3: Analyseren van de gegevens

U kunt het Excel-bestand downloaden en de gegevens samplen. Ik maakte lijngrafieken van de gegevens die voor elk half uur waren verzameld, en ontdekte dat de meetwaarden in de loop van de tijd niet veel veranderden. De nagelsensoren gaven vrijwel betrouwbare metingen.

De aflezing schommelde meestal tussen 1500-1000 wanneer er water moest worden gegeven.

Dus, gezien de drempel van 1500, kunnen we zeggen dat wanneer de meetwaarde lager is dan 1500, de plant zich in de verwelkingsfase bevindt en het systeem in ongeveer 5-10 minuten kan reageren door de planten water te geven.

Ook omdat de gegevens voorheen elke milliseconde werden verzameld, corrodeert het de nagels.

Zodra de gegevens zijn gemonitord en we zien dat er niet veel fluctuatie in de meetwaarden is, kan de sensor elk uur worden gevoed, de meetwaarde verzamelen en controleren of deze onder de drempel ligt.

Hierdoor gaan de nagelsensoren langer mee.

Stap 4: Stap 4: Meerdere sensoren maken en communiceren via mesh

Het gehele landbouwareaal kan worden opgedeeld in meerdere regio's en deze regio's kunnen worden bewaakt door individuele sensoren. Al deze sensoren kunnen communiceren met het 'Hoofdsysteem' dat de waterpomp aanstuurt.

Het 'Hoofdsysteem' heeft Particle Boron - het is mobiel en kan daarom communiceren op plaatsen zonder wifi.

De individuele sensoren hebben Particle Xenon, ze communiceren met Boron door een lokaal Mesh Network te creëren.

Hier is een korte handleiding voor het toevoegen van uw Xenon aan een bestaand Mesh-netwerk.

Hier heb ik 2 sensoren gemaakt. Breng het hele circuit over naar een protoboard.

Test de volgende code om te zien of de Mesh-communicatie werkt.

Stap 5: Stap 5: Voltooi de fysieke vorm van de sensoren

De elektronica voor de sensoren heeft een box nodig die in het veld ingezet kan worden. Omdat het systeem kosteneffectief moest zijn, stelde ik me voor om geld uit te geven aan de elektronica en tegelijkertijd kosten te besparen op de fysieke vorm. De fysieke doos waarin de sensor moet worden geplaatst, kan worden gemaakt door een boer of kan lokaal worden vervaardigd in Afrika met behulp van hun grondstoffen. De boer kan ook alle beschikbare materialen gebruiken en de elektronica erin plaatsen.

Ik maak een prototype van karton, dat door middel van vernissen waterafstotend gemaakt kan worden.

Maak een doos van 8,5 cm breed, 6,5 cm breed en 5,5 cm hoog. Knip deze afmetingen uit een karton. Maak aan de onderkant 2 gaatjes die 3 cm uit elkaar liggen zodat de sensoren erin kunnen. Plak de kartonnen dozen vast met een lijmpistool.

Maak 2 lagen karton met een afmeting van 8,5 cm x 6,5 cm, die in de doos zou passen. Knip een gat in deze lagen waar de draden doorheen kunnen.

De spijkers zouden door de gaten gaan. Hierop wordt een kartonnen laag geplaatst met daarop het Protoboard. Krokodillenklemmen worden gebruikt om de spijkers aan het circuit te bevestigen, zodat deze spijkers eenvoudig van het circuit kunnen worden losgekoppeld.

De tweede laag karton daarop heeft een LIPO-batterij die de Xenons van stroom voorziet.

Deze lagen kunnen worden verwijderd door ze op te tillen met behulp van de uitgesneden gaten en de spijkers kunnen eenvoudig worden vervangen, dit maakt het systeem gemakkelijk te onderhouden en te monteren.

Stap 6: Stap 6: Definitieve implementatie

Ik verdeelde een doos vol aarde, in 3 delen, een met maximaal water, de tweede met een gemiddeld watergehalte en de derde was droge grond.

Elke sensor, wanneer deze in een van de 3 delen van de doos wordt geplaatst, geeft de meetwaarde door aan boor, dat beslist of dat gebied moet worden bewaterd. Dit wordt aangegeven door een LED, corresponderend met elke sensor.

De sensor zou elk uur worden ingeschakeld.