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将旧项目升级再造为温室灌溉系统

ElectricJosh
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我在2018年参加Leak-Killer设计挑战赛时提交给DesignSpark论坛的项目,至今为止仍是我最具野心的项目之一。该项目的主要特色是Pycom开发环境,在我花时间开发系统的几个月中,它多次证明了其在IoT和家庭自动化应用程序方面的水平。

尽管该项目取得了成功,但自项目完成以来没有进行任何进一步的开发,这为通过设计新的东西进一步探索这个强大的平台提供了绝佳的机会。由于旧系统侧重于家庭用水管理,我认为将其功能升级为家用温室灌溉系统是一个好主意。

在此处查看原始文章:Leak-Killer挑战

零件清单

该项目旨在修改上一篇文章中介绍的原始硬件,并在下表中列出当前开发周期的关键组件。

  • Pycom SiPy开发板(125-9533)
  • Pycom Pymakr扩展板
  • 16x2 LCD分线板
  • MCP23S17 I/O扩展器(040-3894)
  • RTC分线板
  • L7805CV 5V稳压器(793-1346)
  • 电源适配器12v
  • 螺线管12v
  • TK30E06N1 N-channel MOSFET(796-5083)
  • 6mm软管冲洗套件

水暖

设计过程的第一步是通过了解将标准水管中的水通过12v螺线管传输到灌溉套件所需的各种不同公制和英制管道标准,从而重新评估水管理子系统的要求。幸运的是,原始配件和管道可以重新组装,因此螺线管无需任何其他零件即可管理流入温室的水流。新的管道系统组件按照多个不同的管道标准控制水流量。

在完成管道连接后,可以在温室中组装灌溉套件,并选择洒水器和喷雾器将生活用水压力分别转换为喷水和雾化的水蒸气。对于当前系统,选择将雾化喷嘴悬挂在植物台上方,以实现对下方植物的冷却和浇水。螺线管可启动雾化喷嘴。

软件变更

该项目的下一步是更新旧代码,以反映设计中所有功能和硬件的更改。在这个开发阶段,系统只需要访问LCD和RTC驱动程序代码文件,从而在LCD屏幕上显示螺线管的状态和时序。

主代码循环使用一项简单的状态机制,在指定的I/O引脚上打开和关闭水流,该引脚缓冲至12v以驱动螺线管。这些状态由倒计时功能控制,该功能将监视经过的时间(以秒为单位),并在计数达到零时切换状态。每个状态都有指定的倒计时周期,因此用户可以设置占空比。

新系统显示当前时间、螺线管状态和延迟倒计时。

该项目使用Pycom SiPy开发板作为其主要控制器,并通过micropython进行编程。通常,由于缺乏全面的调试,我会尽量避免使用脚本语言,但是实施Pycom micropython使该过程变得非常简单,我希望将来能再次使用它。

您可在此查看该代码:GitHub代码仓库

打印支架和螺纹毛坯

构建过程的最后一步是修改塑料机箱,以适应硬件的更新功能,并保护其免受温室潮湿微气候的影响。由于此构建已删除了一些外部组件,因此不再需要机箱的某个电缆密封套。而且由于我手边没有任何隐藏组件,因此我决定自己打印。M12螺纹毛坯在DesignSpark Mechanical中建模,并成功进行3D打印。

原始的电缆密封套使用了带有橡胶垫圈的M12螺纹,以防止水分进入机箱。我决定在DesignSpark Mechanical中为M12螺纹毛坯建模,并以最高可用分辨率将其导出到STL文件中来尝试进行3D打印,从而模拟原组件。3D打印的毛坯和原始垫片成功替换了旧的电缆密封套。

 

 打印非常成功,我还使用了原来的螺母和旧电缆密封套上的索环,以在不使用时密封机箱上的孔。机箱安装支架采用DesignSpark Mechanical建模。

完成此操作后,我设计和建模安装了支架,以便将机箱安装到温室的主体结构上。为此,我考虑了机箱尺寸并设计了一个挂钩,将它整齐地安装妥当。这还有助于通过LCD屏幕轻松读取和了解系统的当前状态。机箱完全可以正常工作,安装在温室内也符合人体工程学原理。

结论

本文已针对未使用的电子硬件和旧创客项目展示了升级的实际应用。我们应认识到,普遍的回收心态可对我们的抛弃型社会产生积极的影响,让物品长期流通对我们的地球和个人经济有好处。

本文还通过构建用于家庭温室的自动灌溉系统,探索了家庭自动化项目的简单性,并希望在家庭自动化和当代园艺这两个非常引人入胜且不断发展的主题领域中激发灵感。

A keen electronic engineer with a passion for sustainability, IoT and transport. Follower of the digital nomad movement and currently documenting a campervan conversion project on DesignSpark. Compulsive tea-drinker. BrightSpark 2017. BEng.

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