Arduino植物浇水套件

开源硬件 2023-03-07 295 次浏览 0 条评论 次点赞

2021年1月树莓派(Raspberry Pi, RPi)官方发表了独家微控制器芯片RP2040,并运用该芯片制成Raspberry Pi Pico开发板,同时也允许其他板卡业者运用该芯片推出自有的开发板,因此Arduino官方就用RP2040推出了Arduino Nano RP2040 Connect开发板,建议售价30.6美元。

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Arduino Plant Watering Kit(白盒内的主控板、玻璃杯中的水泵、盆栽中的水份传感器)

时隔2年,Arduino官方以Arduino Nano RP2040 Connect开发板为基础,搭配相关传感器与配件,构成了植物浇水套件(Arduino Plant Watering Kit),建议售价53美元,到底浇水套件内容为何?

关键物为水份传感器


套件中除了主控板Arduino Nano RP2040 Connect外,最重要的是一个水份传感器(moisture sensor),将该传感器插入植物盆栽的土壤中,可以量测土壤中的水份,从而决定是否要进行浇水。

其次,套件中有一个水泵(Submersible pump),然后有一个1公尺长的塑料管,只要准备个装水的水箱,把水泵沉入水箱中,塑料管一端接上水泵,另一端放在盆栽土壤上,就可以实现浇水系统。

当然,1公尺可能太长,套件购买者可以依据自己实际需要将其剪短。此外,水泵是用5V电压驱动的,主控板是透过继电器(relay)模块来驱动水泵动作。套件中的其他配件则为按钮、灯号、连接线、连接器、转接器等。

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Arduino Plant Kit控制电路图

附带一提的是,整组套件不含供电系统,必须自己想办法弄一个5V供电系统,例如透过插头与电压器或是电池来供电。套件也不含外壳,但是Arduino官方已经设计好外壳,需要的人可以去下载外壳的设计档(.stl),然后自己用3D列印制做外壳。

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下载与打印三个3D打印设计档就能实现套件的外壳

套件外壳的设计档案下载

云端实时监控


归结上述,整个控制运作为:侦测土壤水份→水份过少→驱动水泵→注水到盆栽内→持续侦测水份→水份足够停止注水。但套件功能不止于此,传感器侦测到的水份数据是可以上传到云端的,亦即Arduino官方的Arduino IoT Cloud,然后可以用计算机浏览器上网观看上传的数据,或者也可以在手机上安装App(即Arduino IoT Cloud Remote),透过App观看数据。Arduino IoT Cloud云端服务少量使用不需付费,大量使用才需要付费。

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透过Arduino IoT Cloud Remote手机App可以随时检视土壤水份、水份时间变化并设定浇水秒树、实时开启关闭水泵

范例程序与更多点子


除了硬件套件外,其实Arduino官网也已经提供了控制的范例程序,约130多行,其中主要有三个变量:水份(整数)、浇水(布尔值)、浇水时间(整数,单位为秒)。

要提醒的是,套件目前尚未有自动侦测、自动浇水的自动能力,毕竟因应不同的植物有不同的参数要调整,需要使用者自行尝试、测试一段时间,所以目前只有透过按钮或Web/App等来操控水泵,同时自己观看水份变化而决定是否停止浇水,等更确定后再自己写成自动侦测与动作的循环控制。

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另外,Arduino官方把上述更广义称为智慧花园(Smart Garden),浇水只是第一步,Arduino官方也提案其他想法等待众多创客去实现,例如加湿度计并搭配喷雾控制、温度计并搭配风扇控制,以及运用紫外线侦测来记录日照程度等,最终打造出完整良善的自动种植生长环境。

最后笔者也提醒一下,控制水份仅为种植的第一步,且除了温度、湿度、日照外也还有其他变量条件要掌握,例如通风性、虫害、菌害、肥害等,有一套控制系统自是好事,但仍要重视相关实务。

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