Гидропоника Arduino, как перейти от простого к сложному — Наука в гидропонике
Гидропонные системы открывают большие возможности для самостоятельной сборки электроники. В этих системах вы можете отслеживать множество переменных, собирать множество данных и строить автоматизированные системы управления, используя эту информацию. Тем не менее, более продвинутые проекты могут быть очень сложными для людей, плохо знакомых с Arduinos, а более простые проекты могут быть очень ограниченными и трудными для расширения, если вы не примете правильные решения с самого начала. В этом посте я расскажу о самом простом способе начать работу с гидропоникой Arduino, о том, какие материалы и доски нужно купить, и о том, как со временем перейти от этой начальной настройки к более сложному подходу.
Купите правильную Ардуино
Во-первых, купите Arduino, который позволит вам создавать простые проекты, не ставя под угрозу возможность обновления в будущем. Я бы порекомендовал Arduino Wifi Rev2. Это небольшие платы, совместимые с платами Arduino Uno, с возможностью подключения к вашей сети, когда вы будете готовы к более сложным проектам. Щиты — это платы, которые можно установить поверх Arduino, что позволяет получить дополнительную функциональность или упростить использование платы. Arduino Wifi Rev2 — идеальный выбор, так как вы можете быстро перерасти более простые платы, в то время как более сложные, вероятно, будут излишними и ограничат ваш потенциальный выбор щитов.
Избегайте пайки и макетных плат, используйте plug-and-play
Людям, плохо знакомым с Arduino, проще отказаться от датчиков, требующих пайки или макетных плат, и использовать подходы plug-and-play. Мой фаворит на все времена — система «Гравитация», созданная DFrobot, в которой используются экраны, открывающие разъемы быстрого доступа, которые можно использовать для подключения датчиков. Я рекомендую LCD12864 Shield, который имеет светодиод и позволяет подключать как аналоговые, так и цифровые датчики. Если вы покупаете любой датчик, совместимый с гравитацией, вам нужно будет только подключить разъем, без пайки или макетных плат. У вас также есть графический интерфейс, который вы можете запрограммировать, и кнопки, которые вы можете использовать для взаимодействия с вашим Arduino и кодом.
Начните со станции отображения температуры/влажности
Хорошим проектом для начинающих является создание станции мониторинга, которая выводит показания датчиков на экран. Я писал о том, как построить такую станцию в предыдущем посте в блоге. Однако, поскольку датчики pH и EC могут быть более сложными, проще начать только с датчиков температуры/влажности. Есть несколько дешевых датчиков такого типа, таких как датчики DHT11 и DHT22, но у них есть важные проблемы. Лучшим выбором для гидропоники является датчик SHT1x. Если вы более продвинуты, датчики BME280 теперь являются моими недорогими датчиками. Существует множество датчиков силы тяжести на выбор. Вы также можете контролировать CO2интенсивность света, температура раствора, электропроводность, pH и другие переменные по мере вашего продвижения.
Когда вы приступите к мониторингу EC/pH, убедитесь, что вы покупаете датчики с электрически изолированными платами. Датчики от DFRobot не имеют гальванической развязки и имеют серьезные проблемы, когда несколько датчиков помещаются в одно и то же решение. Самые дешевые на eBay/Amazon имеют те же проблемы. Я бы порекомендовал сенсорные платы от uFire, которые имеют меньшую стоимость, должным образом изолированы и просты в использовании. Коллекция комплектов для гидропоники предлагает все необходимые датчики и платы в прочных конфигурациях промышленного качества для создания гидропонной станции мониторинга.
Следующий шаг, простое управление
Следующим шагом по сложности является управление. Вы можете использовать гравитационное реле для включения или выключения света или таймера. Вы также можете использовать простой алгоритм мертвой зоны, чтобы попытаться контролировать значения температуры и влажности, используя реле для включения или выключения увлажнителей, осушителей или систем переменного тока. Если вы хотите контролировать питательные вещества и pH, вам также понадобятся экраны для запуска шаговых двигателей и перистальтических насосов, необходимых для подачи растворов в резервуар. Для этой цели я использовал этот экран, установленный под LCD12864.
В качестве примера простого управления представьте, что ваша влажность становится слишком высокой, поэтому вы устанавливаете осушитель, чтобы влажность не превышала 80%, а затем создаете строку кода, которая включает реле всякий раз, когда влажность становится выше. ниже 80% и выключает его всякий раз, когда он падает ниже 75%. Таким образом, влажность вашего урожая увеличивается до 80%, осушитель срабатывает, а затем отключается, когда достигает 75%. Это позволяет на какое-то время вернуться к настройке, избегая постоянного срабатывания вашего устройства.
Регистрация данных
После того, как вы освоитесь с настройками мониторинга и простым управлением, следующим шагом будет регистрация данных. До этого момента ни одна из ваших установок не выполняла регистрацию данных. По своей природе Arduino не предназначена для регистрации каких-либо данных, поэтому для этого потребуется взаимодействие с компьютерами. Мой любимый способ сделать это — настроить сервер MyCodo на Raspberry Pi, а затем передавать на него данные по протоколу MQTT. Поскольку ваш Arduino Wifi v2 может подключаться к вашей сети Wi-Fi, вы сможете передавать данные на MyCodo, используя эту конфигурацию.
Ранее я писал посты о MyCodo, а также о том, как построить беспроводную станцию измерения pH/EC, которая передает данные на сервер MyCodo. Это позволяет мне постоянно регистрировать данные и отслеживать их, не прибегая к гидропонным культурам. Поскольку сервер является централизованным, он также позволяет одновременно контролировать несколько станций датчиков. Я использую свой сервер MyCodo для мониторинга как своих гидропонных культур, так и сенсорных станций Arduino, которые отслеживают, сколько еды съедают мои кошки.
Более сложный контроль
После того, как вы подключили Arduino к серверу MyCodo, у вас есть доступ к гораздо более сложному управлению через компьютер Raspberry Pi. Затем вы можете реализовать алгоритмы управления в MyCodo, а затем взаимодействовать с Arduino и запускать действия с помощью сообщений MQTT. Это означает, что вам больше не нужно кодировать логику управления в вашем Arduino, но вы можете выполнять все управление в raspberry Pi и просто передавать принятые решения в Arduino Wifi Rev2.
Более сложные алгоритмы включают использование соответствующих алгоритмов PID для контроля влажности, температуры, pH и EC. Он также включает в себя реализацию алгоритмов обучения с подкреплением и других передовых методов управления, которые может использовать Raspberry Pi.
Заключение
Arduino в гидропонике не должен быть сложным. Ваш первый проект может быть простой установкой для мониторинга температуры/влажности, и вы можете переходить к более сложным проектам по мере роста вашего понимания и мастерства. Если вы с самого начала выберете мощный и многофункциональный Arduino, вы сможете использовать один и тот же контроллер во всех своих проектах. Если вы выберете экраны, которые могут облегчить вашу жизнь, такие как экран LCD12864, и используете сенсорный интерфейс plug-and-play, вы можете сосредоточиться на построении своей установки и своего кода, а не на пайке, правильном подключении и решении проблем. с грязными настройками прототипа.
Путь от простой станции мониторинга до полностью автоматизированной гидропонной установки долог, но вы можете пройти его небольшими шагами.
Вы использовали Arduinos в своей гидропонной установке? Дайте нам знать о своем опыте в комментариях ниже!
