Contrôleur V2 - Aquaponie intelligente : 49 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Le médecin recommande de consommer au moins 7 portions de fruits ou de légumes frais chaque jour.

Étape 1: Le cycle de l'eau

L'énergie du Soleil alimente le cycle de l'eau dans lequel les eaux de surface de la Terre s'évaporent en nuages, tombant sous forme de pluie et retournant dans l'océan sous forme de rivières. Les bactéries et autres organismes vivants décomposent les déchets de l'océan et de la terre pour créer des nutriments pour les plantes dans le cycle de l'azote. Les cycles de l'oxygène, les cycles du fer, les cycles du soufre, les cercles de mitose et d'autres cycles ont évolué avec le temps.

Étape 2: Mimétisme

Les systèmes circulaires sont intrinsèquement durables. Si un tel système peut produire des forêts de séquoias majestueuses, alors un tel système semble être une bonne idée pour mon jardin. En imitant, nous recréons fonctionnellement un océan, la terre et un cycle de l'eau à l'aide de pompes. Le micro-organisme colonise démarre le cycle de l'azote et d'autres cycles se déclenchent à mesure que le système mûrit.

Étape 3: Cycles humains

Puis les humains sont venus au cycle et leur amour pour tout a changé l'environnement. Les humains affectent le modèle de la même manière, les poissons sont suralimentés d'amour.

Étape 4: Jardinage intelligent

La nature semble faire mieux avec moins d'interactions avec les humains, les humains semblent avoir besoin de cette interactivité avec la nature. Cela semble être un problème adapté aux technologies automatisées et connectées. Les circuits électroniques et l'algèbre booléenne se sont donc naturellement adaptés.

Étape 5: Construire un jardin aquaponique

Construire un jardin durable commence par une conception durable, des matériaux durables et des processus durables. Cela signifie réduire notre empreinte plastique. Dans cette conception, les pieds en bois et les poutres du cadre viennent tout droit d'un arbre, ça fait mal.

Étape 6: Liste des matériaux de jardin

Bien sûr, il y a un prix à payer pour le bois à grain vertical que vous n'avez pas à payer.

Étape 7: Étang protégeant votre jardin

Il existe de nombreuses possibilités d'imperméabilisation des lits de culture. J'aime les matériaux recyclés et le bois d'ingénierie, le contreplaqué étant un favori car il est fabriqué à partir de placage. Dans ce instructables, nous utilisons Pond Shield qui est une résine époxy sans danger pour les poissons.

Appliquez du brillant sur les bords et toutes les surfaces rugueuses, poncez le brillant en douceur. aspirer ou brosser toutes les particules de poussière. Coupez les feuilles de fibre de verre en bandes de 2 pouces de large, assez longues pour faire le tour de chaque bord à l'intérieur du lit de culture. Rassemblez votre station de fibre de verre. Mélanger 1 tasse de peinture, 1/2 tasse de durcisseur, 2/3 tasse d'alcool dénaturé est indiqué

Mélanger lentement à l'aide d'un mélangeur à peinture perceuse pendant moins de 2 minutes en sens inverse. À l'aide d'un rouleau (verser petit à petit), peignez les coins, fixez la fibre de verre puis peignez par-dessus la fibre de verre. L'idée est de saturer la fibre de verre pour qu'il n'y ait pas de poches d'air. Peignez le reste du lit de culture lorsque vous avez terminé avec la fibre de verre.

Laissez sécher puis poncez légèrement pendant 4 heures pour sécher, puis appliquez une autre couche de peinture en caoutchouc liquide. Les images vert foncé sont après l'application de 3 couches.

Étape 8: Irrigation et drainage

Le tube d'irrigation est fait de PVC 1/2" avec des trous percés en dessous tous les 6". La colonne montante et le tube de drainage sont plus larges à 1". Un kit de cloison de 1" est utilisé comme raccord. Nous voulons garder le haut du lit sec afin que la colonne montante soit à 2" sous le haut du lit de culture.

Étape 9: Modélisation

Modéliser le comportement ou la structure du cycle de l'eau n'est pas aussi facile car ce sont d'énormes systèmes avec de nombreuses variables. Les modèles conceptuels que nous construisons sont abstraits pour masquer des détails complexes.

Pour décider quels capteurs utiliser, une bonne question peut être de savoir quels sont les composants les plus élémentaires du cycle de l'eau - une grande étendue d'eau, des terres, de l'énergie pour soulever l'eau jusqu'à la terre, des milieux qui saturent au ruissellement et la gravité pour que l'eau retour à la source. Cela établit un niveau de base de collecte de données requis dans un tel jardin car ce sont les processus importants qui doivent être surveillés.

Une autre bonne question peut être de savoir quels sont les composants de base des cycles de l'azote.

Étape 10: L'ensemble de capteurs aquaponiques de base

L'ensemble de capteurs de base peut être étendu et est utilisé pour surveiller et visualiser le cycle de l'eau et les conditions environnementales.

Capteur de débit - un capteur à effet Hall utilisé pour mesurer le mouvement de l'eau du réservoir. Cela surveille également la pompe en cas de panne ou de dégradation catastrophique. Il est également utilisé pour surveiller les lignes d'irrigation pour les blocages

Température à 1 fil - utilisé pour mesurer la température de l'eau dans l'aquarium, la température ambiante ou la température des médias

Capteur de distance IR - un capteur analogique qui fonctionne en faisant rebondir les signaux IR sur un objet. Il est utilisé pour mesurer la profondeur de l'eau dans le lit de culture. Il est également utilisé pour surveiller les cycles d'inondation et de drainage du lit de culture.

Capteur à cellule photoélectrique - un capteur analogique dont la résistance varie avec l'intensité lumineuse. Il est utilisé pour mesurer les niveaux de l'éclairage intérieur ou de l'éclairage naturel

Capteur de liquide - est un capteur analogique résistif utilisé pour surveiller les fuites d'eau.

Interrupteur de débit - est un capteur numérique basé sur un interrupteur magnétique à lames. Il surveillait le drainage du lit de culture.

Interrupteur à flotteur - est un capteur numérique basé sur un interrupteur marche/arrêt à lames magnétiques. Il est utilisé pour s'assurer que le niveau d'eau de l'aquarium est toujours suffisant.

Étape 11: Entrées de la console série Linux

Le clavier et la souris sont connectés à la console série sur un ordinateur Linux pour permettre aux utilisateurs de communiquer avec le noyau Linux et les applications, même à bas niveau.

Au lieu d'un clavier et d'une souris, nous avons connecté un microcontrôleur à l'entrée de console série du micro-ordinateur Linux sur la carte contrôleur v2.

Cela permet de transmettre les données des capteurs et des actionneurs entre le monde extérieur et les applications de microcontrôleur Linux de manière transparente sans avoir besoin de pilotes ou de configurations Linux spéciaux.

L'entrée de la console dans un ordinateur Linux est l'interface série utilisée par le clavier/la souris pour la saisie de données par un utilisateur humain. Les résultats sont ensuite normalement affichés sur un écran d'ordinateur.

Étape 12: L'interface série du contrôleur V2

Le contrôleur v2 est une carte informatique basée sur Linux avec un microcontrôleur connecté à l'entrée de la console série au lieu du clavier traditionnel. Cela signifie qu'il peut prendre les lectures des capteurs directement. L'étage de sortie dispose de divers pilotes matériels pour un écran d'ordinateur.

Étape 13: Présentation du contrôleur V2

Le contrôleur v2 est un ordinateur Linux embarqué doté d'un microcontrôleur Atmega 2560 connecté à l'entrée de la console série. Cela signifie qu'il peut accepter des données de la même manière que les utilisateurs tapant sur le clavier, seules les données proviennent d'un Arduino Mega.

Les informations sont ensuite traitées avec des outils similaires aux données saisies par un utilisateur sur un clavier. Plutôt qu'un écran de contrôle, l'étage de sortie du contrôleur v2 comporte des transistors à collecteur ouvert pour les relais et des pilotes pour les autres actionneurs.

Le contrôleur v2 est livré préchargé avec tous les logiciels requis pour utiliser l'un de ses composants matériels embarqués. Le contrôleur v2 dispose en outre d'une plate-forme principale et d'une API qui permettent d'accéder à distance à tous les composants matériels, ainsi qu'à l'enregistrement des données, à la visualisation, aux alertes et à d'autres outils de traitement.

En bref, la carte contrôleur v2 est l'interface physique d'une puissante plate-forme IoT full-stack facile à utiliser pour toute application physique

Étape 14: La carte contrôleur V2

.ce fut un long voyage pour concevoir et construire ces planches. Je peux partager l'expérience dans un instructable plus tard. Il y a plus d'informations ici

Étape 15: PinOut du contrôleur V2

Étape 16: Spécifications du contrôleur V2

Étape 17: Outils de la plate-forme de contrôleur V2

Étape 18: Schéma fonctionnel du contrôleur V2

Étape 19: connexion des capteurs analogiques au contrôleur V2

Les capteurs analogiques ont généralement une broche de signal, une broche de masse et parfois une troisième broche d'alimentation. Le contrôleur v2 interfacera les capteurs analogiques sans aucun matériel supplémentaire.

Connectez la broche de signal analogique à n'importe quelle broche analogique libre sur la carte et connectez les lignes électriques respectives.

Si une résistance diviseur de potentiel est requise, vous pouvez utiliser une résistance logicielle interne ou vous pouvez changer la précision embarquée en appuyant sur le commutateur DIP correspondant.

Étape 20: connexion des capteurs numériques au contrôleur V2

Connectez la ligne du capteur numérique à n'importe quelle broche numérique respective sur la carte et aux broches d'alimentation.

si nécessaire, activer la résistance de pull-up logicielle pour le capteur numérique

Étape 21: connexion des capteurs à 1 fil au contrôleur V2

Certains capteurs ont des microcontrôleurs dans lesquels les conditions de l'ordinateur renvoient des valeurs sous forme de flux de bits. Les capteurs à 1 fil sont des capteurs typiques. Le contrôleur v2 dispose de divers circuits intégrés pour de tels appareils.

Pour connecter, par exemple, un capteur de température à 1 fil, connectez la ligne de signal de données à l'une des lignes numériques avec un 4k7

résistance parasite, et connectez les signaux de puissance. Faites glisser la résistance 4k7 en position ON

Étape 22: connexion des capteurs de jardin au contrôleur V2

Étape 23: connexion des 8 capteurs de base au contrôleur V2

Étape 24: Connecter les capteurs au jardin

Les emplacements types des capteurs sont indiqués.

Étape 25: Présentation du jardin connecté

Le microcontrôleur Atmega 2560 exécute le premier et le seul sketch Arduino que j'ai jamais écrit. Il interroge les broches d'entrée en continu pour les valeurs brutes et les envoie sous forme de chaîne JSON à la sortie série.

Étape 26: Valeurs brutes des capteurs en série

Les chaînes série avec des lectures de broches brutes envoyées du microcontrôleur au micro-ordinateur sont affichées

Étape 27: Chaîne JSON sérialisée

Un script python sur OpenWrt sérialise les chaînes de capteurs dans un objet JSON, ajoute des éléments supplémentaires et envoie les données sur le réseau à l'API

Étape 28: connexion au contrôleur V2

• En utilisant Ethernet, connectez le contrôleur v2 à votre ordinateur
• Utilisez un adaptateur USB vers Ethernet si nécessaire
• Alimentez le contrôleur v2 à l'aide d'une alimentation 9vdc
• Votre ordinateur se verra attribuer une adresse IP automatique 192.168.73.x par le contrôleur v2 s'il est activé pour la configuration IP automatique (DHCP activé)

Étape 29: Topologie de l'API de jardin

Les données du jardin sont envoyées à l'API v2 pour la journalisation, l'analyse, la visualisation, l'alerte et le contrôle à distance.

Étape 30: accéder aux données à distance à l'aide de l'API

Un appel de repos HTTP à l'api avec les informations d'identification appropriées renverra les dernières données comme indiqué ci-dessous

boucle

{ "débit en bauds": 38400, "name": "kj_v2_01", "uptime": "1:24:10.140000", "pins": { "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, }, "version": "v2.0.0", "wlan0": "192.168. 1.2", "initialize": 0, "atmegaUptime": "00:00:34:52", "timestamp": 1473632348121, "day": 1472256000000, "time": "2016-09-11T22:19:08.121Z ", "_id": "57d5d85cd065ea4654009fce" }

Étape 31: Connectez-vous à l'interface d'administration

• Pointez votre navigateur sur
• Nom d'utilisateur: root
• Mot de passe: tempV2pwd (ou quel qu'il soit)

Étape 32: Configurez le nouveau nom de périphérique

• Dans la barre de menu Système, cliquez sur "Système" dans la liste déroulante
• Saisissez le nouveau nom de l'appareil dans le champ Nom d'hôte
• Cliquez sur « Enregistrer et appliquer »
• Appuyez sur l'interrupteur d'alimentation. Off/On le nouveau nom d'hôte prend effet.

Étape 33: Configuration du Wifi sur le contrôleur V2

• Sélectionnez l'option Wifi dans le menu 'Réseau'
• Dans le menu Wifi cliquez sur le bouton 'Scan'

Étape 34: Sélection du réseau Wifi

Sélectionnez votre réseau wifi dans la liste en utilisant le bouton 'Rejoindre le réseau'

Étape 35: Connexion au réseau WIFI

• Entrez les informations d'identification de sécurité pour votre réseau
• Sélectionnez « Soumettre » L'icône d'état sans fil doit devenir bleue et indiquer la force de la connexion
• Cliquez sur 'Enregistrer & Appliquer' pour terminer la configuration Wifi

Étape 36: Recherche de votre appareil

Si votre connexion réseau a été établie avec succès, votre appareil devrait automatiquement commencer à envoyer des données à l'API distante à l'adresse

Recherchez le nom de votre appareil dans la liste. S'il est manquant, confirmez votre nom d'hôte et la configuration du réseau WIFI dans l'interface d'état de l'administrateur.

Étape 37: Enregistrement du compte et de l'appareil

Créez un compte ici

Envoyez votre nom d'utilisateur et le nom de votre appareil à [email protected]

Connectez-vous après avoir reçu un e-mail confirmant que votre appareil vous a été attribué.

Étape 38: Cartographie des capteurs de périphérique

Normalement, le matériel du microcontrôleur semble compliqué car même le capteur le plus simple nécessite des circuits d'interface électroniques - maquette, boucliers, chapeaux, casquettes, etc.

Le logiciel a tendance à paraître compliqué car il en fait généralement trop - interfacer les signaux des capteurs, interpréter les données, présenter des valeurs lisibles, prendre des décisions, entreprendre des actions, etc.

Par exemple, la connexion d'une thermistance (résistance dépendante de la température) à une broche analogique nécessite généralement un circuit diviseur de potentiel avec une résistance de rappel liée à Vcc. Un programme pour afficher cette valeur en Celsius prendra quelques lignes de code non anglaises. Le matériel et le logiciel auront l'air compliqués avec 8 capteurs. Changer les broches ou ajouter de nouveaux capteurs nécessitera un nouveau micrologiciel. Cela se complique encore si tout doit fonctionner à distance.

Le contrôleur v2 dispose de circuits intégrés pour interfacer presque tous les capteurs sans composants externes. Le micrologiciel du contrôleur v2 interroge toutes les broches d'entrée et renvoie des valeurs brutes. Les valeurs brutes sont envoyées en toute sécurité à l'API où elles sont mappées sur les capteurs respectifs pour la visualisation, l'analyse, le contrôle à distance et l'alerte.

Le mappage est effectué par la bibliothèque kj2arduino qui permet un échange transparent de capteurs ou de broches sur la carte contrôleur v2 sans nouveau logiciel ou matériel. Vous sélectionnez votre nom de broche et le capteur connecté au jardin (ou à l'application physique) comme indiqué dans l'image.

Étape 39: Détails du capteur mappé

Une fois qu'un capteur est mappé, ses détails et ses métadonnées sont accessibles en cliquant sur le type de capteur.

Ici, le type de capteur, les unités, les points de consigne, les messages, les icônes, les notifications et le code de conversion peuvent être spécifiés pour le capteur. Le code de conversion (par exemple ldr2lumens affiché) est un appel de fonction à la bibliothèque kj2arduino. Il convertit les valeurs brutes du capteur envoyées en données lisibles par l'homme pour la présentation.

Étape 40: Icônes des capteurs mappés

Les valeurs de capteur mappées sont affichées sous forme d'icônes dynamiques dans l'option de l'onglet Capteur de périphérique.

Les icônes changeront en fonction des valeurs configurées dans l'interface des détails du capteur de l'appareil

Étape 41: Animation de jardin

Les valeurs des capteurs peuvent également être vues comme une animation de jardin dynamique dans l'onglet Animation de jardin. Les couleurs et les formes changeront en fonction des valeurs de consigne du capteur.

Étape 42: Tendance

Les données du capteur de l'appareil peuvent également être visualisées sous forme de graphiques pour le foulage.

Étape 43: Alertes du capteur Twitter

Les alertes sont envoyées en fonction de l'appareil, des détails du capteur et des valeurs de consigne.

Étape 44: Composants du contrôleur intelligent

La plupart des composants sont facilement disponibles sur eBay ou Amazon et la plupart des variantes. Le contrôleur v2 est livré avec tous les logiciels préinstallés. Vous pouvez vous procurer le contrôleur v2 chez Kijani Grows. Si vous utilisez un débitmètre, procurez-vous-en un avec un faible débit pour éviter les refoulements.

Étape 45: Connexion des charges de tension secteur

Cette étape est facultative et uniquement nécessaire si vous souhaitez contrôler votre jardin de manière autonome ou à distance.

Tensions électriques élevées dangereuses impliquées. Suivez les instructions à vos risques et périls

Coupez la connexion sous tension ou neutre du câble d'alimentation. Etamez-le à l'aide d'un fer à souder. Connectez les deux extrémités du câble d'alimentation à la connexion normalement ouverte (NO) du relais. Connectez la charge à alimenter sur une extrémité du câble d'alimentation et l'autre insérez dans une prise secteur comme indiqué ci-dessous. Alimentez le transistor à collecteur ouvert pour activer la charge via le relais. Répétez l'opération pour l'autre sortie secteur commutée

Les broches IO vont au connecteur Linux J19 sur le contrôleur v2:

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

Pour la pompe, la pompe du réservoir, les lumières et le chargeur respectivement. (ça n'a vraiment pas d'importance tout est mappé par logiciel)

Étape 46: Une enceinte

À l'aide d'un crayon, d'un outil Dremel et d'une perceuse, j'ai tout coupé pour qu'il rentre dans les enclos.

Vous pouvez l'obtenir sous forme de kit Jimmy pour vous faciliter la vie.

Étape 47: Démarrer le jardin intelligent

Le contrôleur fonctionnera avec n'importe quel jardin.

Si vous en construisez un comme le mien, tout ce dont vous avez besoin est un média filtrant dans le lit de culture et de l'eau potable dans le réservoir. La plupart des supports hydroponiques fonctionneront très bien, pour le jardin intérieur, j'utilise de l'argile expansée légère.

Connectez la pompe, l'éclairage intérieur, le câble d'alimentation. Appuyez sur le bouton d'alimentation, reculez… profitez - laissez le contrôleur v2 faire partie de votre écosystème.

Quand tout semble ok, ajoutez votre poisson. J'ai environ 12 poissons rouges dans mon aquarium. Je suggère de vous procurer un kit de test de la qualité de l'eau des aquariums pour surveiller le jardin pendant son cycle biologique.

Je fais pousser des micropousses et des pousses en les diffusant sur le support d'argile. En général, ma règle avec les plantes que je cultive est qu'il vaut mieux pouvoir commencer à les manger dans la semaine ou qu'elles ont des propriétés médicinales.

Étape 48: Le docteur recommande 7 portions de fruits ou de légumes frais

.. ceux de mon jardin intelligent sont mes préférés …

Étape 49: liens en direct du jardin intelligent

Voici quelques liens en direct vers mon jardin de bureau et d'autres. Actualisez si rien ne se charge au début. Etre gentil.

tendances -

icônes -

animation -

alerte -

vidéo -

le contrôleur v2 prend également en charge la vidéo pour les flux timelapse

voir aussi, ndovu, themurphy (la caméra ci-dessus), stupidsChickenCoop, ecovillage et les autres en accès public.

Deuxième prix au concours de l'eau