Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno

ghost666 13 Cze 2016 14:41 17715 10
  • Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno
    Autorzy projektu skonstruowali opisywaną zautomatyzowaną szklarnię, jako projekt do zaliczenia przedmiotu elektronika na studiach. Celem było stworzenie szklarni w której parametry takie jak temperatura i wilgotność gleby, a także nasłonecznienie roślin będą automatycznie kontrolowane i utrzymywane na możliwie stałym poziomie.

    Temperatura wewnątrz szklarni kontrolowana jest za pomocą lampy, która nagrzewa wnętrze oraz serwomotoru do otwierania okienka i wentylatora z komputera PC, który umożliwia nadmuch powietrza z zewnątrz. Wilgotność gleby monitorowana jest przez specjalny sensor - jeśli spadnie ona poniżej zaprogramowanego progu, pompka podaje wodę do roślin. Całość sterowana jest z pomocą strony www, co umożliwia zdalne monitorowanie pracy szklarni i ustawianie wszystkich parametrów po sieci.

    Autorzy zdecydowali się oprzeć konstrukcję na modułach Raspberry Pi i Arduino - są oni świadomi, że nie jest to najlepszy wybór, jednakże był on podyktowany po części wymaganiami przedmiotu, a po części faktem, że jest to układ prototypowy, który ma pokazywać możliwość realizacji takiego systemu i nakreślać dalsze sposoby, aby go ulepszyć.

    Krok 1: Opis układu

    Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno


    Szklarnia wyposażona jest w szereg różnych sensorów. Pozwalają one na pomiar temperatury wewnątrz szklarni, poza nią oraz pomiar wilgotności gleby i intensywności światła.

    Dane odczytywane z wewnętrznego sensora temperatury służą do kontroli zmotoryzowanego okienka szklarni i wentylatora, które załączane są, gdy temperatura wewnątrz szklarni wzrośnie powyżej zadanego poziomu. Gdy temperatura spadnie do ustalonego poziomu, wentylator jest zatrzymywany, a okienko zamykane. Gdy temperatura jest za niska, układ włącza lampę, która dogrzewa rośliny.

    Sensor wilgotności monitoruje wilgotność gleby w szklarni. W przypadku, gdy jest ona zbyt mała, system załącza pompkę, która podaje wodę do podlewania roślin.

    Moduł Arduino podłączony jest do Raspberry PI w wersji 3 z pomocą kabla USB. Połączenie to pozwala na odczyt parametrów sensorów podłączonych do Arduino oraz sterowanie układami wyłączonymi podpiętymi do tej płytki. Wszystkie te dane zapisywane są w basie MySQL znajdującej się na Raspberry Pi. Komunikacja pomiędzy Raspberry Pi 3 a płytką Arduino Uno zrealizowana jest jako master/slave (gdzie masterem jest RPi). Skrypt napisany w Pythonie, który działa na Raspberry Pi odpowiedzialny jest za realizowanie komunikacji, zapis i odczyt danych z bazy MySQL oraz wysyłanie nowych ustawień do Arduino Uno.

    Na 'Malinie' działa serwer Apache, którego zadaniem jest hostowanie strony sieci web. Napisana została ona z wykorzystaniem skryptu PHP, który odpowiedzialny jest za dostęp do bazy danych MySQL z poziomu sieci web. Na stronie użytkownik może ustalać jaka ma być temperatura i wilgotność gleby. Dodatkowo możliwy jest podgląd wartości wszystkich sensorów i stanu układów wykonawczych, a także ich manualna kontrola.

    Krok 2: Lista elementów

    Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno


    Założeniem projektu była budowa układu z możliwie dużym udziałem elementów z recyclingu, co widać na powyższej liście komponentów wykorzystanych do konstrukcji systemu.

    Krok 3: Oprogramowanie

    Oprogramowanie podzielone jest na kilka elementów, działających na różnych platformach i realizujących różne funkcje:

    Kod Arduino

    Skecz programu dostępny jest tutaj: http://www.instructables.com/files/orig/FSW/OV4E/IOYDFBVE/FSWOV4EIOYDFBVE.ino. Program ten kontroluje sensory i układy wykonawcze (sterowanie wentylatorem, lampą i serwomotorem okna) oraz komunikuje się z Raspberry Pi.

    Strona www

    Pliki CSS i inne pliki związane z witryną sieci web dostępne są tutaj: http://www.instructables.com/files/orig/FQ4/NYH5/IOYDFBVC/FQ4NYH5IOYDFBVC.rar, spakowane w pojedynczym pliku rar.

    Skrypt na Raspberry Pi

    Na 'Malinie' działa skrypt napisany w Pythonie w wersji 2.7, który korzysta z biblioteki MySQLdb. Kod dostępny jest tutaj: http://www.instructables.com/files/orig/FYB/5KKC/IOUBTM47/FYB5KKCIOUBTM47.py. Skrypt ten pełni rolę łączącą Arduino z Raspberry Pi i umożliwia zapis danych z sensorów do bazy danych oraz wysyłanie zapisanych w bazie danych ustawień do Arduino Uno.

    Krok 4: Montaż

    Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno


    Krok 5: Okablowanie

    Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno


    Na powyższym schemacie blokowym zaznaczono, jak do poszczególnych modułów podłączone są wszystkie urządzenia wykorzystane w projekcie.

    Krok 6: Baza danych i strona sieci web

    Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno


    Zaprojektowana witryna składa się z trzech stron.

    Pierwsza strona to strona główna, na niej użytkownik ma możliwość podglądu stanu poszczególnych elementów systemu i parametrów mierzonych przez sensory.

    Na drugiej stronie można wydawać układowi komendy i zmieniać parametry pracy. Użytkownik z poziomu tej strony ma możliwość zmieniać tryb pracy układu lub po prostu go wyłączyć. Tutaj można także zmieniać ustawienia wszystkich parametrów - temperatury, wilgotności gleby, etc. Wprowadzone wartości są każdorazowo sprawdzane, czy są poprawne, aby nie zostały zapisane do bazy rzeczy błędnie wpisane.

    Na ostatniej stronie znajdują się informacje o autorach projektu.

    Baza danych MySQL składa się z trzech tabel. W pierwszej tabeli nazwanej "measures" zapisywane są dane zebrane z sensorów w systemie. Druga tabela nazwana "types" zawiera parametry każdego zrealizowana pomiaru, a trzecia - "commands" pozwala na kontrolę układu i odczyt jego aktualnego stanu.

    Krok 7: Oszczędzanie czasu i wygoda dla roślin!



    Gotowy projekt zaprezentowano na powyższym filmiku. Widać tam działanie poszczególnych systemów automatycznej szklarni w działaniu.

    Źródło: http://www.instructables.com/id/Automated-Greenhouse/?ALLSTEPS

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9413 postów o ocenie 7062, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • PCBway
  • #2
    piotr_go
    Poziom 28  
    Raspberyy pi? Czy ja wiem. Mogli chociaż kamerkę dodać. Był by fajny time-lapse.

    Ja kilka lat temu próbowałem swoich sił w hydroponice. Wiaderko z keramzytem na balkonie, do tego pompka sterowana attiny2313. Pomidory i ogórki w jednym wiaderku. Na początku nie chciało rosnąć (pewnie dawka nawozu zła) ale jak już krzaczek był większy to było OK. Dopóki mi coś nie zeżarło uprawy, najpierw przędziorek jakiś grzyb a potem mszyce :(

    Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno Zautomatyzowana szklarnia na Raspberry Pi 3 i Arduino Uno
  • #3
    __Maciek__
    Poziom 20  
    W sumie nic nowego ... Szkoda tylko że sztuka dla sztuki .. i narobić się trzeba

    Proponuję zajrzeć na maba.dk - tam jest coś podobnego szklarnia - w celu nauki tworzenia aplikacji przemysłowych - soft bazuje na Proview.se - Opensource - SOFT PLC i SCADA ( Uwaga - były jakieś problemy z domeną proview.se - w razie czego metoda dostania się na stronkę opisana była właśnie na stronie maba.dk. )

    Wydaje mi się lepszym rozwiązaniem POMIMO ŻE :
    Niestety projekt podupadł nieco ... chyba po przejęciu firmy SAAB przez RUKKI ( tak mi sie przynajmniej wydaje ) .. developerzy są nadal aktywni na forum, niestety wg. mnie technologie użyte są chyba trochę przestarzałe, kodowanie ISO - i brak polskich znaków - choć jest możliwość ominięcia tego poprzez zastosowanie systemu translacji ... brak mi jakiegoś roadmap dla projektu ..

    PS. Czy ktoś z forum używa / używał / zbudował coś korzystając z proview. ??
  • #4
    a_noob
    Poziom 22  
    piotr_go napisał:
    Pomidory i ogórki w jednym wiaderku.

    Pomidory nie lubią się z ogórkami w bezpośrednim sąsiedztwie.
  • PCBway
  • #5
    piotr_go
    Poziom 28  
    a_noob napisał:
    Pomidory nie lubią się z ogórkami w bezpośrednim sąsiedztwie.

    W ziemi, ja miałem hydroponiczne, z kontrolowanym Ph i ppm.
    A nie, sorry, przędziorek załatwił mi truskawki (i to rosnące w domu), ogórki załatwił jakiś grzyb, to samo stało się z ogórkami rosnącymi osobno w ziemi, dzieła dokończyły mszyce(których nie mogłem się pozbyć), a pomidory przemarzły.
    Niestety nie robiłem zbytnio zdjęć. Szkoda, bo całość nieźle się rozrosła.
  • #6
    squeze
    Poziom 12  
    Na mszyce dobry jest "roztwór" pokrzyw z wodą :) tylko śmierdzi niemiłosiernie.
    Młode pokrzywy poszatkować i zalać gorącą wodą, odstawić na kilka dni.
    Potem można spryskiwać rośliny na których jest mszyca być może na inne robactwo też zadziała.
    Rozwiązanie ekologiczne i tanie :D

    PS. to tak poza tematem a co do meritum to użycie RPi to faktycznie trochę przesada ale każdy robi na czym lubi. Zastanawia mnie tylko pomiar wilgotności, nie używałem takiego czujnika ale podejrzewam że nim zarejestruje on wilgoć (woda przesączy się przez ziemię na koniec kuwety to już będzie bagno :)

    Czujników powinno być chyba kilka w różnych miejscach i wyliczana z tego średnia, żeby oszacować kiedy skończyć podlewanie, no chyba że jest ustawiony interwał czasowy na pompie.
  • #7
    japko1024
    Poziom 17  
    Myślę, że można by ulepszyć tę szklarnię, stosując niezależne źródła światła i ciepła. Rośliny potrzebują światła do fotosyntezy, ale w nocy muszą mieć też czas na odpoczynek. Przydałby się jakiś oddzielny grzejnik nieemitujący światła (rezystor, druga żarówka w metalowej obudowie z wentylatorem, pompa ciepła na ogniwie Peltiera itp.), żeby zwiększać temperaturę podczas mroźnych nocy (na zdjęciach widać, że szklarnia stoi na dworze) nie "budząc" przy tym roślin. (Przy okazji: Link). Takie źródła ciepła są w dodatku dużo bardziej trwałe niż żarówki.
  • #8
    pawel1029384756
    Poziom 21  
    Trochę przerost formy nad treścią, ale jako baza dla czegoś większego to całkiem dobre. Brakuje mi jakiejś kontroli czy jest dostęp do wody. Można by dodać czujniki jakości gleby i w razie czego dodawać automatycznie substancje nawożące do wody. Kamera też by była przydatna, aby wszystko śledzić przez stronę www i zapisywać na przykład jedną klatkę co minutę i mamy cały podgląd.
    Co prawda jak by się zastanowić to dało by się wykonać to na kilku komparatorach i bramkach i efekt był by ten sam, ale jako bajer to jest całkiem fajne.
  • #9
    wtełek1
    Poziom 14  
    Cytat:
    Można by dodać czujniki jakości gleby i w razie czego dodawać automatycznie substancje nawożące do wody


    I projekt by zbankrutował.
    Podstawowo musieliby badać fosfor, potas i azot. Czujniki pewnie kosztowałyby majątek, skoro zwykły miernik elektroniczny do pomiaru pH mało nie kosztuje ;)
  • #10
    dominik24
    Poziom 17  
    Szklarnia to chyba zbyt wiele napisane, chyba że na jedna główkę kapusty :)
    Poczytaj trochę o szklarniach typu Farmer - mają to wszystko tylko na bardzo dużych powierzchniach.