Windows 10 IoT 플랜트 모니터링 시스템

구성품 및 소모품

Arduino Due

ARM 기반이고 3.3볼트를 사용하기 때문에 이 보드를 사용했습니다.

라즈베리 파이 2 모델 B

Adafruit BMP180 기압/온도/고도 측정기압 센서

중국어 사용

Adafruit ADS1115 16비트 ADC

중국어 사용

SparkFun 토양 수분 센서(스크류 터미널 포함)

비교 모듈이 있는 중국어 사용

서보(타워 프로 MG996R)

릴레이(일반)

브레드보드(일반)

앱 및 온라인 서비스

Microsoft Visual Studio 2015

Arduino IDE

이 프로젝트 정보

프로젝트 소개

이 프로젝트는 식물 모니터링 및 급수 시스템을 만드는 것을 목표로 합니다. 주요 임무는 서보를 제어하고 식물에서 토양 습도 데이터를 릴레이 및 수집하는 것입니다. 엄청난 양의 센서가 아날로그 신호를 출력으로 사용하지만 Raspberry Pi에는 아날로그-디지털 변환기가 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 ADC가 내장되어 있는 외부 ADC 모듈과 Arduino 게이트웨이를 사용했습니다. 환경과 상호 작용하려면 일반적으로 펄스 폭 변조가 필요합니다. 이 문제를 해결하는 3가지 방법을 찾았습니다. 첫 번째는 소프트웨어 PWM, 두 번째는 Arduino 게이트웨이, 마지막은 PWM 가능 모듈/IC를 사용하는 것이었습니다. 이전에 I2C 장치를 구현했기 때문에 처음 두 가지 방법을 구현했습니다. ADC와 PWM은 Arduino 세계에서 매우 자주 사용되므로 Raspberry Pi에서 GPIO를 사용하려면 일반적으로 이러한 기능 중 하나 이상이 Raspberry에서 실행되기를 원합니다.

앱

응용 프로그램에는 두 가지 모드가 있습니다. 식물에 물이 필요한지 감지하는 자동 모드와 서보와 릴레이를 수동으로 제어할 수 있는 수동 모드가 있습니다. 서보가 약 180도 회전할 수 있기 때문에 하나의 서보는 2개의 식물에만 물을 줄 수 있습니다. 자동 모드가 기본값입니다. 토양 습도 센서를 읽을 때 그 값을 분류합니다. 5개의 카테고리가 있습니다. 가장 건조한 것은 카테고리 5에 속하며 GUI에서 빨간색으로 표시됩니다. 카테고리 1의 반대편은 녹색으로 표시됩니다. 타이머는 이 값을 주기적으로 확인하고 '식물 A' 또는 '식물 B' 범주가 허용 가능한 것보다 높으면(따라서 땅이 너무 건조) 더 건조한 것에 물을 줍니다. 같은 기간에 프로그램은 비슷한 방식으로 다른 두 식물('식물 C'와 '식물 D')을 확인하고 물을 주고 모든 기간에 이 작업을 수행합니다.

구성 요소

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서보 SG90:

서보를 구동하려면 일반적으로 큰 GPIO 클록 주파수가 필요합니다. 기본 공급자가 충분하지 않아 번개 공급자를 사용했습니다. Pi의 첫 번째 전원 공급 장치에 문제가 있었습니다. 나는 Pi가 더 나은 성능을 필요로 할 수 있고 서보가 다른 센서에 비해 많은 전력을 소비한다는 것을 어디선가 읽었습니다. 이 두 가지 결과로 인해 성능 문제가 발생했습니다. 이제 iPad의 충전기로 훨씬 더 잘 작동하지만 가끔은 여전히 주저합니다. 외부 전원 공급 장치가 있는 서보 회로는 다음과 같은 문제를 해결할 수 있습니다.

그리고 이것이 문제를 해결했다고 생각했고 이제 완벽하게 작동합니다. 서보의 Vcc를 전원 공급 장치의 5V에 연결했는데 신호가 동일하게 유지되고 공통 접지가 있습니다. 새 연결은 다음과 같습니다.

마지막으로 이 방법은 필요하지 않습니다. Raspberry Pi를 위한 더 나은 전원 공급 장치나 소프트웨어의 개선으로 서보의 모든 문제가 해결될 수 있습니다.

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ADS1115 16비트 I2c ADC:

ADS1115 16비트 ADC에 모든 기능을 내장하려고 했습니다. 하지만 아직 개발 중입니다. 예를 들어 임계값 레지스터는 설정되지 않았으며 자체 프로젝트/자습서가 필요합니다. 대체로 완전한 기능을 갖춘 ADC 드라이버가 거의 준비되었습니다. 논리적인 문제가 있을 수 있으며 모든 내장 기능이 완전히 테스트되지 않았습니다.

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BMP180 I2c 온도 및 압력 센서:

제가 사용한 BMP180 드라이버는 기본적으로 이 프로젝트에서 사용하는 드라이버와 동일합니다. 번개 공급자와 완전히 호환되지 않기 때문에 초기화만 수정했습니다. 온도와 압력을 측정하는 것은 기상 관측소, 공장 모니터링 및 기타 유사한 프로젝트와 같은 프로젝트에 속한다고 생각합니다.

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릴레이:

릴레이를 구동하려면 간단한 GPIO 작업이 필요합니다. 소스 코드를 보면 아주 쉽게 이해할 수 있습니다.

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포토다이오드 회로:

이 측정이 유사한 프로젝트에서도 유용할 수 있기 때문에 이 모듈을 사용했습니다. 증폭기 회로는 LTC 1050의 문서에서 찾을 수 있습니다. 포토다이오드는 일광에 최적화된 Osram BPW 21입니다.

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Arduino 게이트웨이:

게이트웨이의 경우 3.3V 풀업 I2C 버스가 있기 때문에 Arduino Due를 사용했습니다. 전압 레벨 변환기 또는 자체 풀업이 있는 다른 버스를 사용할 수 있습니다(Arduino 2560 및 일부 다른 보드에 더 많은 I2C 버스가 있고 풀업되지 않으므로 사용할 수 있음을 알고 있는 경우). 코드는 매우 간단합니다.

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토양 습도 센서:

비교기 모듈과 함께 중국어를 사용했습니다.