V2-controller - Smart Aquaponics - Ajarnpa

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

De dokter raadt aan om elke dag minstens 7 porties vers fruit of groenten te eten.

Stap 1: De watercyclus

De energie van de zon drijft de watercyclus aan waarin oppervlaktewater op aarde verdampt tot wolken, valt als regen en terugkeert naar de oceaan als rivieren. Bacteriën en andere levende organismen breken afval van de oceaan en het land af om voedingsstoffen te creëren voor planten in de stikstofcyclus. Zuurstofcycli, ijzercycli, zwavelcycli, mitosecirkels en andere cycli evolueerden met de tijd.

Stap 2: Mimicry

Circulaire systemen zijn inherent duurzaam. Als zo'n systeem majestueuze Redwood-bossen kan produceren, dan lijkt zo'n systeem een goed idee voor mijn tuin. Door na te bootsen, bootsen we functioneel een oceaan, de aarde en een waterkringloop na met behulp van pompen. Micro-organismen koloniseren starten de stikstofcyclus en andere cycli treden in werking als het systeem volwassen wordt.

Stap 3: Menselijke cycli

Toen kwamen de mensen bij de cyclus en hun liefde voor alles veranderde de omgeving. Mensen beïnvloeden het model op een vergelijkbare manier, vissen worden overvoerd met liefde.

Stap 4: Slim tuinieren

De natuur lijkt het beter te doen met minder interacties met mensen, mensen lijken die interactiviteit met de natuur nodig te hebben. Het lijkt een probleem dat geschikt is voor geautomatiseerde en verbonden technologieën. Dus elektronische schakelingen en booleaanse algebra waren een natuurlijke combinatie.

Stap 5: Een Aquaponics-tuin bouwen

Het bouwen van een duurzame tuin begint bij duurzaam ontwerp, duurzame materialen en duurzame processen. Dit betekent dat we onze plastic footprint verkleinen. In dit ontwerp komen de houten poten en framebalken rechtstreeks uit een boom, dat doet pijn.

Stap 6: Lijst met tuinmaterialen

Natuurlijk is er een prijs die u niet hoeft te betalen voor het verticale nerfhout.

Stap 7: Vijver die uw tuin afschermt

Er zijn talloze mogelijkheden om kweekbedden waterdicht te maken. Ik hou van upcycled materialen en bewerkt hout met multiplex als favoriet omdat het is gemaakt van fineer. In deze instructables gebruiken we Pond Shield, een visveilige epoxyhars.

Breng fonkeling aan op de randen en eventuele ruwe oppervlakken, schuur de fonkeling glad. stofzuig of borstel alle stofdeeltjes weg. Snijd de glasvezelplaten in stroken van 2,5 cm breed, lang genoeg om langs elke rand in het kweekbed te gaan. Stel uw glasvezelstation samen. Meng 1 kop verf, 1/2 kop verharder, 2/3 kop gedenatureerde alcohol wordt getoond

Meng langzaam met behulp van een boor-verfmixeropzetstuk gedurende minder dan 2 minuten in omgekeerde richting. Gebruik een roller (giet beetje bij beetje) verf de hoeken, bevestig de glasvezel en schilder dan over de glasvezel. Het idee is om de glasvezel te verzadigen, zodat er geen luchtbellen zijn. Verf de rest van het kweekbed als je klaar bent met de glasvezel.

Laat het drogen en schuur het dan lichtjes 4 uur om te drogen, breng dan nog een vloeibare rubber verflaag aan. De donkergroene afbeeldingen zijn na het aanbrengen van 3 lagen.

Stap 8: Irrigatie en drainage

De irrigatieslang is gemaakt van 1/2 "PVC met gaten geboord onder elke 6". De standpijp en afvoerslang is 1 inch groter. Een 1" schotkit wordt gebruikt als koppeling. We willen de bovenkant van het bed droog houden, zodat de standpijp 2 "onder de bovenkant van het kweekbed is.

Stap 9: Modelleren

Het modelleren van het gedrag of de structuur van de waterkringloop is niet zo eenvoudig als het gaat om enorme systemen met tal van variabelen. De conceptuele modellen die we bouwen zijn geabstraheerd om complexe details te verbergen.

Bij het beslissen welke sensoren moeten worden gebruikt, kan een goede vraag zijn: wat zijn de meest elementaire componenten in de watercyclus - een grote hoeveelheid water, land, energie om water naar het land te tillen, media die verzadigd raken om af te voeren en zwaartekracht voor water om te terug naar de bron. Dit stelt een basisniveau van gegevensverzameling vast dat vereist is in een dergelijke tuin, aangezien dit de belangrijke processen zijn die moeten worden gecontroleerd.

Een andere goede vraag kan zijn wat de basiscomponenten zijn van de stikstofkringlopen.

Stap 10: De basis Aquaponics-sensorset

De basissensorset is uitbreidbaar en wordt gebruikt voor het bewaken en visualiseren van de watercyclus en omgevingscondities.

Debietsensor - een Hall-effectsensor die wordt gebruikt om de beweging van water uit de tank te meten. Dit bewaakt ook de pomp op catastrofale storingen of degradatie. Het wordt ook gebruikt om de irrigatieleidingen te controleren op verstoppingen

1-draads temperatuur - wordt gebruikt om de watertemperatuur in het aquarium, omgevings- of mediatemperaturen te meten

IR-afstandssensor - een analoge sensor die werkt door IR-signalen naar een object te laten stuiteren. Het wordt gebruikt om de diepte van het water in het kweekbed te meten. Het wordt ook gebruikt om de overstromings- en afvoercycli van het groeibed te bewaken.

Fotocelsensor - een analoge sensor waarvan de weerstand varieert met de lichtintensiteit. Het wordt gebruikt om niveaus van binnenverlichting of natuurlijke verlichting te meten

Vloeistofsensor - is een resistieve analoge sensor die wordt gebruikt om te controleren op waterverlies door lekken.

Flow switch - is een digitale sensor op basis van een magnetische reed-schakelaar. Het bewaakte vroeger de drainage van het kweekbed.

Vlotterschakelaar - is een digitale sensor op basis van een magnetische reed aan/uit-schakelaar. Het wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat het waterpeil van het aquarium altijd voldoende is.

Stap 11: Linux Seriële Console-ingangen

Het toetsenbord en de muis zijn aangesloten op de seriële console op een Linux-computer, zodat gebruikers zelfs op een laag niveau met de Linux-kernel en applicaties kunnen communiceren.

In plaats van een toetsenbord en muis hebben we een microcontroller aangesloten op de seriële console-ingang van de linux-microcomputer op het v2-controllerbord.

Hierdoor kunnen sensoren en actuatorgegevens naadloos worden uitgewisseld tussen de buitenwereld en de Linux-microcontroller-applicaties zonder dat er speciale Linux-stuurprogramma's of configuraties nodig zijn.

De console-invoer in een Linux-computer is de seriële interface die door het toetsenbord/de muis wordt gebruikt voor gegevensinvoer door een menselijke gebruiker. De resultaten worden dan normaal weergegeven op een computerscherm.

Stap 12: De seriële interface van de V2-controller

De v2-controller is een op Linux gebaseerd computerbord met een microcontroller die is aangesloten op de seriële console-ingang in plaats van op het traditionele toetsenbord. Dit betekent dat het rechtstreeks metingen kan doen van sensoren. De eindtrap heeft verschillende hardwaredrivers voor een computermonitor.

Stap 13: Het overzicht van de V2-controller

De v2-controller is een embedded Linux-computer met een Atmega 2560-microcontroller die is aangesloten op de seriële console-ingang. Dit betekent dat het gegevens op dezelfde manier kan accepteren als gebruikers die op het toetsenbord typen, alleen de gegevens komen van een Arduino Mega.

De informatie wordt vervolgens verwerkt met vergelijkbare tools als gegevens die door een gebruiker op een toetsenbord worden ingevoerd. In plaats van een monitorscherm heeft de uitgangstrap van de v2-controller open-collectortransistoren voor relais en drivers voor andere actuatoren.

De v2-controller wordt geleverd met alle software die nodig is om een van de ingebouwde hardwarecomponenten te gebruiken. De v2-controller heeft verder een backend-platform en API die toegang geeft tot alle hardwarecomponenten op afstand, evenals datalogging, visualisatie, waarschuwingen en andere verwerkingstools.

Kortom, de v2-controllerkaart is de fysieke interface naar een krachtig, gebruiksvriendelijk, volledig gestapeld IoT-platform voor elke fysieke toepassing

Stap 14: De V2-controllerkaart

.het was een lange reis om deze borden te ontwerpen en te bouwen. Ik kan de ervaring delen in een later instructable. Hier staat meer informatie

Stap 15: V2 Controller PinOut

Stap 16: V2-controllerspecificaties

Stap 17: V2 Controller Platform Tools

Stap 18: V2-controllerblokschema

Stap 19: Analoge sensoren aansluiten op de V2-controller

Analoge sensoren hebben over het algemeen een signaalpin, een aardingspin en soms een derde powerpin. De v2-controller zal analoge sensoren koppelen zonder extra hardware.

Sluit de analoge signaalpin aan op een willekeurige vrije analoge pin op het bord en sluit de respectieve voedingskabels aan.

Als een potentiaalscheidingsweerstand vereist is, kunt u een interne software-pull-up gebruiken of u kunt de precisie aan boord schakelen door op de respectieve dip-switch te drukken.

Stap 20: Digitale sensoren aansluiten op de V2-controller

Sluit de digitale sensorlijn aan op de respectieve digitale pin op het bord en de voedingspinnen.

activeer indien nodig de software pull-up weerstand voor de digitale sensor

Stap 21: 1-draads sensoren aansluiten op de V2-controller

Sommige sensoren hebben microcontrollers waarin computercondities worden geretourneerd als een stroom bits. 1-draads sensoren zijn typische sensoren. De v2-controller heeft verschillende ingebouwde circuits voor dergelijke apparaten.

Om bijvoorbeeld een 1-draads temperatuursensor aan te sluiten, sluit u de datasignaallijn aan op een van de digitale lijnen met een 4k7

parasitaire weerstand en sluit de voedingssignalen aan. Zet de 4k7-weerstand in de AAN-positie

Stap 22: Tuinsensoren aansluiten op de V2-controller

Stap 23: De 8 basissensoren aansluiten op de V2-controller

Stap 24: De sensoren aansluiten op de tuin

Typische sensorlocaties worden getoond.

Stap 25: Overzicht verbonden tuin

De 2560 Atmega-microcontroller voert de eerste en enige Arduino-schets uit die ik ooit heb geschreven. Het peilt continu de invoerpinnen naar onbewerkte waarden en stuurt deze als een JSON-string naar de seriële uitvoer.

Stap 26: Seriële onbewerkte sensorwaarden

Seriële strings met onbewerkte pin-uitlezingen die van de microcontroller naar de microcomputer zijn verzonden, worden weergegeven

Stap 27: Geserialiseerde JSON-string

Een python-script op OpenWrt serialiseert de sensorstrings in een JSON-object, voegt extra elementen toe en stuurt de gegevens via het netwerk naar de API

Stap 28: Aansluiten op de V2-controller

• Gebruik ethernet om de v2-controller op uw computer aan te sluiten
• Gebruik indien nodig een USB-naar-ethernet-adapter
• Voed de v2-controller met een 9vdc-voeding
• Uw computer krijgt een automatisch IP-adres 192.168.73.x toegewezen door de v2-controller als deze is ingeschakeld voor automatische IP-configuratie (DHCP ingeschakeld)

Stap 29: Garden API-topologie

De tuingegevens worden naar de v2 API gestuurd voor logging, analyse, visualisatie, alarmering en bediening op afstand.

Stap 30: Op afstand toegang krijgen tot gegevens met behulp van de API

Een HTTP-restaanroep naar de api met de juiste inloggegevens retourneert de nieuwste gegevens, zoals hieronder weergegeven:

krul

{ "baudrate": 38400, "name": "kj_v2_01", "uptime": "1:24:10.140000", "pinnen": { "D38": 0, "D39": 0, "D36": 0, "D37": 0,, "D33": 0, "D30": 0, "D31": 0, "A15": 422, "A14": 468, "A11": 624, "A10": 743, "A13": 475, "A12 ": 527, "relais8": 0, "UART3": 0, "A1": 933, "A0": 1023, "A3": 1022, "A2": 1023 "A9": 1023, "A8": 348, "D29": 0, "D28": 0, "nutrientTemp": 22.44, "D23": 1, "D22": 0, }, "versie": "v2.0.0", "wlan0": "192.168. 1.2", "initialiseren": 0, "atmegaUptime": "00:00:34:52", "tijdstempel": 1473632348121, "dag": 1472256000000, "tijd": "2016-09-11T22:19:08.121Z ", "_id": "57d5d85cd065ea4654009fce" }

Stap 31: Log in op de beheerdersinterface

• Ga met je browser naar
• Gebruikersnaam: root
• Wachtwoord: tempV2pwd (of waar het ook in is veranderd)

Stap 32: Nieuwe apparaatnaam bepalen

• Klik in de systeemmenubalk op 'Systeem' in de vervolgkeuzelijst
• Typ de nieuwe apparaatnaam in het veld Hostnaam
• Klik op 'Opslaan en toepassen'
• Druk op de aan/uit-schakelaar Uit/Aan nieuwe hostnaam wordt van kracht.

Stap 33: Wifi configureren op de V2-controller

• Selecteer de Wifi-optie in het menu 'Netwerk'
• Klik in het Wifi-menu op de knop 'Scannen'

Stap 34: Wifi-netwerk selecteren

Selecteer je wifi-netwerk uit de lijst met de knop 'Join Network'

Stap 35: Inloggen op het wifi-netwerk

• Voer de beveiligingsgegevens voor uw netwerk in
• Selecteer 'Verzenden' Het draadloze statuspictogram moet blauw worden en de sterkte van de verbinding aangeven
• Klik op 'Opslaan en toepassen' om de wifi-configuratie te voltooien

Stap 36: Zoeken naar uw apparaat

Als uw netwerkverbinding tot stand is gebracht, zou uw apparaat automatisch moeten beginnen met het verzenden van gegevens naar de externe API op

Zoek naar uw apparaatnaam in de lijst. Als deze ontbreekt, bevestigt u uw hostnaam en wifi-netwerkconfiguratie in de beheerdersstatusinterface.

Stap 37: Account- en apparaatregistratie

Meld u hier aan voor een account

Stuur uw gebruikersnaam en apparaatnaam naar [email protected]

Meld u aan nadat u een e-mail heeft ontvangen waarin wordt bevestigd dat uw apparaat aan u is toegewezen.

Stap 38: Apparaatsensoren in kaart brengen

Normaal gesproken ziet de hardware van een microcontroller er ingewikkeld uit, omdat zelfs de eenvoudigste sensor elektronische interfacecircuits vereist - breadboard, schilden, hoeden, petten enz.

Software lijkt ingewikkeld omdat het meestal te veel doet - sensorsignalen interfacen, de gegevens interpreteren, leesbare waarden presenteren, beslissingen nemen, acties ondernemen enz.

Bijvoorbeeld, het aansluiten van een thermistor (temperatuurafhankelijke weerstand) op een analoge pin vereist meestal een potentiaaldelercircuit met een pullup-weerstand gekoppeld aan Vcc. Een programma om deze waarde in Celsius weer te geven, heeft enkele niet-Engelse regels code nodig. De hardware en software zien er ingewikkeld uit met 8 sensoren. Voor het wijzigen van de pinnen of het toevoegen van nieuwe sensoren is nieuwe firmware vereist. Dit wordt nog ingewikkelder als alles op afstand moet werken.

De v2-controller heeft ingebouwde circuits om bijna elke sensor te koppelen zonder externe componenten. De firmware op de v2-controller peilt alle invoerpinnen en retourneert onbewerkte waarden. De onbewerkte waarden worden veilig naar de API gestuurd, waar ze worden toegewezen aan de respectievelijke sensoren voor visualisatie, analyse, bediening op afstand en waarschuwingen.

De mapping wordt gedaan door de kj2arduino-bibliotheek die naadloze uitwisseling van sensoren of pinnen op de v2-controllerkaart mogelijk maakt zonder nieuwe software of hardware. U selecteert uw pinnaam en de sensor aangesloten op de tuin (of fysieke applicatie) zoals weergegeven in de afbeelding.

Stap 39: In kaart gebrachte sensordetails

Nadat een sensor in kaart is gebracht, zijn de details en metadata toegankelijk door op het sensortype te klikken.

Hier kunnen het sensortype, eenheden, setpoints, berichten, iconen, meldingen en de conversiecode voor de sensor worden gespecificeerd. De conversiecode (bijv. ldr2lumens getoond) is een functieaanroep naar de kj2arduino-bibliotheek. Het converteert de onbewerkte sensorwaarden die worden verzonden naar menselijk leesbare gegevens voor presentatie.

Stap 40: In kaart gebrachte sensorpictogrammen

De toegewezen sensorwaarden worden weergegeven als dynamische pictogrammen op de tabbladoptie Apparaatsensor.

De pictogrammen veranderen op basis van de waarden die zijn geconfigureerd in de interface voor sensordetails van het apparaat

Stap 41: Tuinanimatie

De sensorwaarden zijn ook te zien als een dynamische tuinanimatie op het tabblad Tuinanimatie. Kleuren en vormen veranderen op basis van de instelwaarden van de sensor.

Stap 42: Trending

De sensorgegevens van het apparaat kunnen ook worden gevisualiseerd als grafieken voor het betreden.

Stap 43: Twitter-sensorwaarschuwingen

Waarschuwingen worden verzonden op basis van apparaat-, sensordetails en setpointwaarden.

Stap 44: Smart Controller-componenten

De meeste componenten zijn gemakkelijk verkrijgbaar bij eBay of Amazon en de meeste variaties. De v2-controller wordt geleverd met alle vooraf geïnstalleerde software. Je kunt de v2-controller van mij krijgen bij Kijani Grows. Als u een stromingsschakelaar gebruikt, neem er dan een met een laag debiet om terugstromen te voorkomen.

Stap 45: Netspanningsbelastingen aansluiten

Deze fase is optioneel en alleen nodig als u uw tuin autonoom of op afstand wilt bedienen.

Gevaarlijke hoge elektrische spanningen betrokken. Volg de instructies op eigen risico

Verbreek de spanningvoerende of neutrale verbinding van de voedingskabel. Vertin dit met een soldeerbout. Sluit de twee uiteinden van de voedingskabel aan op de relais Normaal Open (NO)-aansluiting. Sluit de te voeden belasting aan op het ene uiteinde van de voedingskabel en het andere uiteinde op een stopcontact, zoals hieronder weergegeven. Voed de open-collectortransistor om de belasting via het relais in te schakelen. Herhaal dit voor de andere geschakelde netuitgang

De IO-pinnen gaan naar de Linux-connector J19 op de v2-controller:

• Vcc - Vcc
• Gnd - Gnd
• IO20 - Relais 1
• IO19 - Relais 2
• IO18 - Relais 3
• IO22 - Relais 4

Voor respectievelijk de pomp, reservoirpomp, verlichting en feeder. (het maakt echt niet uit alles is softwarematig in kaart gebracht)

Stap 46: een behuizing

Met behulp van een potlood, een Dremel-gereedschap en een boor heb ik alles gesneden om in de behuizingen te passen.

Je kunt dit krijgen als de kit Jimmy om je leven gemakkelijker te maken.

Stap 47: De Smart Garden starten

De controller werkt met elke tuin.

Als je er een bouwt zoals de mijne, heb je alleen filtermedia in het kweekbed en visveilig water in de tank nodig. De meeste hydrocultuurmedia werken prima, voor de binnentuin gebruik ik lichtgewicht geëxpandeerde klei.

Sluit de pomp, binnenverlichting, stroomkabel aan. Druk op de aan/uit-knop, ga achteruit … geniet ervan - laat de v2-controller onderdeel worden van uw ecosysteem.

Als alles in orde lijkt, voeg je je vis toe. Ik heb ongeveer 12 goudvissen in mijn aquarium. Ik raad aan om een testkit voor de waterkwaliteit van een aquarium te kopen om de tuin te controleren terwijl deze biologisch fietst.

Ik kweek microgreens en spruiten door ze over de kleimedia uit te zenden. Over het algemeen is mijn regel met planten die ik kweek, dat ik ze beter binnen een week kan gaan eten of dat ze beter geneeskrachtige eigenschappen hebben.

Stap 48: Dokter raadt 7 porties vers fruit of groenten aan

.. die uit mijn slimme tuin zijn mijn favoriete …

Stap 49: Smart Garden Live-links

Hier zijn enkele live links naar mijn kantoortuin en andere. Vernieuwen als er eerst niets wordt geladen. Wees aardig.

trends -

pictogrammen -

animatie -

waarschuwing -

video -

de v2-controller ondersteunt ook video voor timelapse-streams

zie ook, ndovu, themurphy (de camera hierboven), stupidsChickenCoop, ecovillage en de anderen met openbare toegang.

Tweede prijs in de waterwedstrijd