کاربرد آردوینو در گلخانه های هیدروپونیک(قسمت دوم)
مقدمه
سیستم های هیدروپونیک یک فرصت عالی برای الکترونیک DIY ارائه می دهد. در این سیستم ها می توانید متغیرهای زیادی را رصد کنید، داده های زیادی را جمع آوری کنید و با استفاده از این اطلاعات سیستم های کنترل خودکار بسازید. با این حال، پروژه‌های پیشرفته‌تر می‌تواند برای افرادی که تازه وارد آردوینو شده‌اند بسیار طاقت‌فرسا باشد و پروژه‌های ساده‌تر می‌توانند بسیار محدودکننده باشند و اگر از همان ابتدا تصمیمات درستی نگیرید، توسعه آنها سخت است. در این پست، من قصد دارم در مورد ساده‌ترین راه برای شروع در هیدروپونیک آردوینو، مواد و بردهایی که باید بخریم، و اینکه چگونه این راه‌اندازی اولیه را با گذشت زمان به یک رویکرد پیچیده‌تر تبدیل کنیم، صحبت کنم.
آردوینو مناسب بخرید
ابتدا یک آردوینو بخرید که به شما امکان می دهد پروژه های ساده ای بسازید بدون اینکه توانایی خود را برای ارتقاء در آینده به خطر بیندازید. توصیه من Arduino Wifi Rev2 است. اینها بردهای کوچکی هستند که با شیلدهای آردوینو Uno سازگار هستند و در صورت آمادگی برای پروژه های پیچیده تر، به شبکه شما متصل می شوند. شیلدها بردهایی هستند که می‌توان آنها را در بالای آردوینو قرار داد، که به شما امکان می‌دهد عملکرد بیشتری داشته باشید یا استفاده از برد را ساده کنید. آردوینو Wifi Rev2 یک انتخاب عالی است، زیرا می‌توانید بردهای ساده‌تر را به سرعت رشد دهید در حالی که بردهای پیچیده‌تر احتمالاً بیش از حد از بین می‌روند و انتخاب‌های سپر بالقوه شما را محدود می‌کنند.
لحیم کاری را فراموش کنید و برد آماده بخرید
برای افرادی که تازه وارد آردوینو شده اند، اجتناب از حسگرهایی که نیاز به لحیم کاری یا پروتوبرد دارند و با رویکردهای plug-and-play همراه هستند، آسان تر است. مورد علاقه من در تمام زمان ها، سیستم “جاذبه” ایجاد شده توسط DFrobot است که از سپرهایی استفاده می کند که اتصالات دسترسی سریع را نشان می دهد که می توانید از آنها برای اتصال سنسورها استفاده کنید. پیشنهاد من LCD12864 Shield است که دارای LED است و امکان اتصال سنسورهای آنالوگ و دیجیتال را به شما می دهد. اگر هر سنسور «سازگار با جاذبه» بخرید، فقط باید یک کانکتور وصل کنید، بدون لحیم کاری یا پروتوبرد. شما همچنین یک رابط گرافیکی دارید که می‌توانید برنامه‌ریزی کنید و دکمه‌هایی که می‌توانید برای تعامل با آردوینو و کدهای خود استفاده کنید.
با نمایش دما/رطوبت شروع کنید
یک پروژه مبتدی خوب ایجاد یک ایستگاه نظارتی است که خوانش سنسورها را روی صفحه نمایش می دهد. من در مورد چگونگی ساخت چنین ایستگاهی در یک پست وبلاگ قبلی نوشته ام. با این حال، از آنجایی که سنسورهای pH و EC می‌توانند پیچیده‌تر باشند، کار با سنسورهای دما/رطوبت آسان‌تر است. چندین سنسور ارزان از این نوع وجود دارد، مانند سنسورهای DHT11 و DHT22، اما اینها مشکلات مهمی دارند. انتخاب بهتر برای هیدروپونیک سنسور SHT1x است. اگر پیشرفته تر هستید، سنسورهای BME280 اکنون سنسور ارزان قیمت انتخابی من هستند. حسگرهای جاذبه زیادی برای انتخاب وجود دارد. شما همچنین می توانید CO2، شدت نور، دمای محلول، EC، pH و سایر متغیرها را با پیشرفت بیشتر کنترل کنید.
هنگامی که به پایش EC/pH می روید، مطمئن شوید که سنسورهایی را خریداری می کنید که دارای بردهای ایزوله الکتریکی هستند. آنهایی که از DFRobot هستند از نظر الکتریکی ایزوله نیستند و هنگامی که چندین پروب در یک محلول قرار می گیرند مشکلات مهمی دارند. اکثر موارد ارزان قیمت در eBay/Amazon مشکلات مشابهی دارند. من بردهای حسگرهای uFire را توصیه می کنم که هزینه کمتری دارند، به درستی ایزوله شده اند و استفاده از آنها آسان است. مجموعه کیت هیدروپونیک، تمام سنسورها و بردهای مورد نیاز شما را در پیکربندی‌های باکیفیت صنعتی ناهموار، برای ساخت ایستگاه مانیتورینگ هیدروپونیک ارائه می‌کند.
مرحله بعدی، کنترل ساده
گام بعدی در پیچیدگی، کنترل است. می توانید از رله جاذبه برای روشن یا خاموش کردن چراغ یا تایمر استفاده کنید. همچنین می‌توانید از یک الگوریتم ساده باند مرده برای کنترل مقادیر دما و رطوبت خود با استفاده از رله‌ها برای روشن یا خاموش کردن مرطوب‌کننده‌ها، رطوبت‌گیرها یا سیستم‌های AC استفاده کنید. اگر می‌خواهید مواد مغذی و pH را کنترل کنید، این همان جایی است که می‌توانید سپرهایی برای راه‌اندازی موتورهای پله‌ای و پمپ‌های پریستالتیک مورد نیاز برای تغذیه محلول‌ها به مخزن دریافت کنید. من از این محافظ که در زیر LCD12864 انباشته شده است برای این منظور استفاده کرده ام.
به عنوان مثالی از کنترل ساده، تصور کنید رطوبت شما خیلی بالا می‌رود، بنابراین یک رطوبت‌گیر نصب می‌کنید تا رطوبت خود را از 80% بالاتر نبرد، سپس یک خط کد ایجاد می‌کنید که هر زمان که رطوبت بیشتر شد رله را روی “روشن” تنظیم می‌کند. بیش از 80% است و هر زمان که به زیر 75% رسید آن را خاموش می کند. به این ترتیب رطوبت محصول شما تا 80 درصد افزایش می یابد، رطوبت گیر شروع به کار می کند و زمانی که به 75 درصد رسید خاموش می شود. این به تنظیمات اجازه می دهد تا برای مدتی دوباره بالا برود و از فعال شدن مداوم دستگاه شما جلوگیری شود.
ثبت داده ها
بعد از اینکه با تنظیمات نظارت و کنترل ساده راحت شدید، گام بعدی ثبت اطلاعات است. تا این مرحله، هیچ یک از تنظیمات شما هیچ ثبت اطلاعاتی را انجام نداده است. به دلیل ماهیت خود، یک آردوینو برای ثبت هیچ داده ای ساخته نشده است، بنابراین این نیاز به تعامل با رایانه دارد. راه مورد علاقه من برای انجام این کار این است که یک سرور MyCodo را بر روی Raspberry Pi راه اندازی کنید، سپس داده ها را با استفاده از پروتکل MQTT به آن منتقل کنید. از آنجایی که Arduino Wifi v2 شما می تواند به شبکه Wifi شما متصل شود، می توانید با استفاده از این پیکربندی داده ها را به MyCodo خود منتقل کنید.
من قبلاً پست هایی در مورد MyCodo و همچنین نحوه ساخت ایستگاه سنجش بی سیم pH/EC که داده ها را به سرور MyCodo منتقل می کند، نوشته ام. این به من امکان می دهد تا داده ها را به طور مداوم ثبت کنم و بدون نیاز به رفتن به محصول هیدروپونیک خود، آنها را نظارت کنم. از آنجایی که سرور متمرکز است، به شما امکان می دهد چندین ایستگاه سنجش را به طور همزمان نظارت کنید. من از سرور MyCodo خود برای نظارت بر محصولات هیدروپونیک و ایستگاه‌های سنجش آردوینو استفاده می‌کنم که میزان غذای خوردن گربه‌های من را کنترل می‌کنند.
کنترل پیچیده تر
پس از اینکه آردوینو خود را به سرور MyCodo متصل کردید، از طریق رایانه Raspberry Pi به کنترل بسیار پیچیده تری دسترسی خواهید داشت. سپس می‌توانید الگوریتم‌های کنترلی را در MyCodo پیاده‌سازی کنید، سپس با آردوینو خود ارتباط برقرار کنید و با استفاده از پیام‌های MQTT اقدامات را آغاز کنید. این بدان معناست که دیگر نیازی به کدنویسی منطق کنترل در آردوینو خود ندارید، بلکه می‌توانید تمام کنترل‌ها را در Raspberry Pi انجام دهید و فقط تصمیمات گرفته شده را به Arduino Wifi Rev2 منتقل کنید.
الگوریتم‌های پیچیده‌تر شامل استفاده از الگوریتم‌های PID مناسب برای کنترل رطوبت، دما، pH و EC است. همچنین شامل اجرای الگوریتم‌های یادگیری تقویتی و سایر روش‌های کنترل پیشرفته است که Raspberry Pi می‌تواند ظرفیت اجرای آنها را داشته باشد.
نتیجه
آردوینو در هیدروپونیک نیازی به پیچیده بودن ندارد. اولین پروژه شما می تواند یک تنظیم ساده نظارت بر دما/رطوبت باشد و می توانید با افزایش درک و مهارت خود به پروژه های پیچیده تر تبدیل شوید. اگر از همان ابتدا یک آردوینو قدرتمند و غنی را انتخاب کنید، می توانید از کنترلر یکسانی در تمام پروژه های مختلف خود استفاده کنید. اگر سپرهایی را انتخاب کنید که زندگی شما را آسان‌تر کند – مانند محافظ LCD12864 – و از رابط سنسور plug-and-play استفاده کنید، می‌توانید به جای لحیم کاری، درست کردن اتصالات و انجام کار، روی ایجاد تنظیمات و کد خود تمرکز کنید. با تنظیمات پروتوبرد کثیف.
راه از یک ایستگاه نظارت ساده تا یک راه‌اندازی خودکار هیدروپونیک کاملاً طولانی است، اما می‌توانید آن را با گام‌های کوچک طی کنید.