Aeroponic V3 — под управлением Arduino

Присоединяйтесь к сообществу DZone и получите полноценные возможности участника.

Последние пару месяцев я создавал новую версию своей системы управления Aeroponic. На этот раз я отказался от Raspberry Pi и перешел на Arduino. Одна из причин перехода на Arduino заключается в том, что это микроконтроллер и не имеет ОС. Таким образом, система не выйдет из строя в случае сбоя питания. С другой стороны, Raspberry Pi работает под управлением Linux и при частых сбоях питания может привести к повреждению ОС. Новая система обладает всеми возможностями старой версии, а также некоторыми дополнительными возможностями.

Я решил использовать Arduino Nano, но для разработки использовал дешевые клоны, которые обошлись мне примерно в 200 индийских рупий (≈3 доллара США). Nano занимает небольшую площадь и может подключаться к печатной плате. Я также разработал печатную плату, которая скрепит все части вместе, что мы вскоре увидим.

Я прошел несколько итераций проектирования печатной платы, сначала начиная со встроенных релейных модулей, позже я решил удалить встроенные релейные модули и подключить внешние релейные модули. Я использовал внешние реле, потому что их легко заменить, если они перегорят или если вам понадобится водяной насос с другим номинальным током.

Мобильное приложение: Как и в предыдущей версии, я создал приложение для Android для управления системой, но на этот раз я написал собственное приложение. Раньше я использовал Cordova для создания приложения.

Коммуникация: Мобильное приложение и Arduino взаимодействуют через Bluetooth. Для этого я использовал модуль Bluetooth HC-06, но для простоты я не включил модуль Wi-Fi. Возможно, в более поздней версии я смогу включить Wi-Fi или использовать Arduino MKR1000 со встроенным Wi-Fi.

Власть: Система работает от напряжения 12 В постоянного тока. Плату можно запитать двумя разными способами: либо подключить адаптер питания 12 В со стандартным цилиндрическим разъемом 2,1 мм, либо использовать преобразователь постоянного тока и подавать питание через обычную винтовую клемму.

Управление водяным насосом : Одной из важнейших частей гидропонной/аэропонной системы является периодический круговорот воды. Для циркуляции воды используется водяной насос. Контроллер должен иметь возможность включать двигатель через определенные промежутки времени и поддерживать его включенным в течение заранее заданного периода времени, например, двигатель должен работать каждые 30 минут в течение 3 минут. Эти параметры можно настроить из мобильного приложения.

Питательный питатель: В аэропонике/гидропонике удобрения (называемые питательными веществами) смешиваются с водой. Обычно нам приходится добавлять его вручную, однако система использует два дозировочных насоса для добавления питательных веществ, которые можно активировать одним из двух способов: либо через мобильное приложение, либо вручную нажав кнопку. Через мобильное приложение мы можем указать соотношение в мл питательных веществ и воды для смеси.

Питательный смеситель:Используйте небольшую волнообразную машину, чтобы смешивать питательные вещества при добавлении.

Поддержание уровня воды в резервуаре: Важно не позволять водяному насосу работать всухую, так как это в значительной степени гарантирует, что вам придется купить новый. По этой причине я использовал датчики уровня воды в последней версии для контроля уровня воды. В системе используется электромагнитный клапан, который подключается к источнику воды. Когда уровень воды падает ниже определенного уровня, клапан срабатывает и начинает наполнять резервуар. Как только вода достигает определенного уровня, клапан снова закрывается.

Я потратил много времени на разработку платы и получил очень простую плату со сменными внешними релейными модулями. Я новичок в мире печатных плат и электроники, и мне приходилось проводить ночи, собирая систему на макетной плате, чтобы увидеть, как будет вести себя каждый из компонентов. Для меня программирование — это легко, а вот играть с электронными компонентами — нет. Наконец я придумал дизайн платы. Следующей большой задачей было найти производителя прототипа платы. Я связался с несколькими поставщиками, но некоторые так и не ответили. В конце концов я выбрал компанию Protocircuits для производства печатной платы.

Компания Protocircuits изготовила для меня прекрасную плату. Я вытравил несколько досок дома, но это было потрясающе. Еще одну ночь я потратил на пайку компонентов на плату, см. собранную плату ниже: