Aeroponic V3 – Von Arduino gesteuert

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In den letzten Monaten habe ich eine neue Version meines Aeroponic-Steuerungssystems erstellt. Dieses Mal habe ich den Raspberry Pi aufgegeben und bin auf Arduino umgestiegen. Einer der Gründe für den Umstieg auf Arduino ist, dass es sich um einen Mikrocontroller handelt und kein Betriebssystem hat. So kommt es bei Stromausfällen nicht zum Systemabsturz. Auf dem Raspberry Pi hingegen läuft Linux und bei häufigen Stromausfällen könnte das Betriebssystem beschädigt werden. Das neue System verfügt über alle Funktionen der alten Version sowie einige zusätzliche Funktionen.

Ich habe mich für Arduino Nano entschieden, aber für meine Entwicklung habe ich billige Klone verwendet, die mich etwa 200 INR (≈3 USD) gekostet haben. Der Nano hat eine geringe Stellfläche und kann in eine Leiterplatte gesteckt werden. Ich habe auch eine Leiterplatte entworfen, um alle Teile zusammenzuhalten, was wir gleich sehen werden.

Ich habe mehrere Iterationen des PCB-Designs durchlaufen, zunächst mit Onboard-Relaismodulen begonnen, später habe ich beschlossen, die Onboard-Relaismodule zu entfernen und externe Relaismodule anzuschließen. Ich habe externe Relais verwendet, da diese leicht zu ersetzen sind, wenn sie durchbrennen oder wenn Sie eine Wasserpumpe mit einer anderen Stromstärke benötigen.

Mobile Applikation: Genau wie in der vorherigen Version habe ich eine Android-App zur Steuerung des Systems erstellt, dieses Mal habe ich jedoch eine native App geschrieben. Zuvor habe ich Cordova zum Erstellen der App verwendet.

Kommunikation: Die mobile App und Arduino kommunizieren über Bluetooth. Hierfür habe ich ein HC-06-Bluetooth-Modul verwendet, aber der Einfachheit halber habe ich kein WiFi-Modul beigelegt. Vielleicht kann ich in einer späteren Version WLAN integrieren oder den Arduino MKR1000 verwenden, der über integriertes WLAN verfügt.

Leistung: Das System wird mit 12 V Gleichstrom betrieben. Die Platine kann auf zwei verschiedene Arten mit Strom versorgt werden: Schließen Sie entweder ein 12-V-Netzteil an eine standardmäßige 2,1-mm-Hohlbuchse an oder verwenden Sie einen Gleichstromwandler und versorgen Sie die Stromversorgung über eine normale Schraubklemme.

Steuerung der Wasserpumpe : Einer der entscheidenden Teile eines Hydroponik-/Aeroponiksystems ist der Wasserkreislauf in regelmäßigen Abständen. Für den Kreislauf des Wassers wird eine Wasserpumpe verwendet. Der Controller sollte in der Lage sein, den Motor in regelmäßigen Abständen einzuschalten und ihn für einen vorkonfigurierten Zeitraum eingeschaltet zu lassen, zum Beispiel sollte der Motor alle 30 Minuten für einen Zeitraum von 3 Minuten laufen. Diese Einstellungen können über die mobile Anwendung konfiguriert werden.

Nährstoffzufuhr: Bei der Aeroponik/Hydroponik werden die Düngemittel (auch Nährstoffe genannt) dem Wasser beigemischt. Normalerweise müssten wir es manuell hinzufügen, das System verwendet jedoch zwei Dosierpumpen, um Nährstoffe hinzuzufügen, die auf zwei Arten ausgelöst werden können, entweder über die mobile App oder durch manuellen Knopfdruck. Über die mobile App können wir das Verhältnis von Nährstoffen zu Wasser für die Mischung in ml angeben.

Nährstoffmischer:Verwenden Sie einen kleinen Wellenbrecher, um die Nährstoffe beim Hinzufügen zu vermischen.

Halten Sie den Wasserstand des Reservoirs aufrecht: Es ist wichtig, dass Sie die Wasserpumpe nicht trocken laufen lassen, da dies die Garantie dafür ist, dass Sie eine neue kaufen müssen. Aus diesem Grund habe ich in der neuesten Version Wasserstandssensoren zur Überwachung des Wasserstands eingesetzt. Das System verwendet ein Magnetventil, das an eine Wasserquelle angeschlossen ist. Wenn der Wasserstand unter einen bestimmten Wert sinkt, wird das Ventil aktiviert und beginnt, den Behälter zu füllen. Sobald das Wasser einen bestimmten Stand erreicht, wird das Ventil wieder geschlossen.

Ich habe viel Zeit damit verbracht, die Platine zu entwerfen, und bin auf eine sehr einfache Platine mit steckbaren externen Relaismodulen gekommen. Ich bin neu in der PCB- und Elektronikwelt und musste meine Nächte damit verbringen, das System auf einem Steckbrett zusammenzubauen, um zu sehen, wie sich die einzelnen Komponenten verhalten würden. Programmieren ist für mich einfach, das Spielen mit elektronischen Bauteilen jedoch nicht. Schließlich habe ich mir ein Board-Design ausgedacht. Die nächste große Aufgabe bestand darin, einen Hersteller für das Prototyp-Board zu finden. Ich kontaktierte eine Reihe von Anbietern und einige antworteten nie. Schließlich entschied ich mich für ProtoCircuits, um die Leiterplatte herzustellen.

ProtoCircuits hat für mich ein wunderschönes Board hergestellt. Ich habe zu Hause mehrere Bretter geätzt, aber das war großartig. Ich habe eine weitere Nacht damit verbracht, die Komponenten auf die Platine zu löten, siehe unten die zusammengebaute Platine:

Dabei werden Arduino- und Bluetooth-Module nicht verlötet, sondern auf eine Buchsenleiste gesteckt. Externe Relaismodule können über Schraubklemmen angeschlossen werden.

Ich habe sehr gute Erfahrungen mit ProtoCircuits gemacht, sie waren sehr professionell und hilfsbereit bei der Beantwortung all meiner Fragen. Insbesondere möchte ich Jeffrey Gladstone, Leiter der Geschäftsentwicklung, für seine prompten Antworten auf alle meine Fragen danken. Wenn jemand einen Prototyp eines Boards erstellen möchte, kann ich ProtoCircuits wärmstens empfehlen. Sie können sie unter [email protected] erreichen

Komponenten kaufen: Ich empfehle dringend, elektronische Komponenten auf dem Markt statt in Online-Shops zu kaufen. Ich habe die Preise auf dem Markt und in einigen Online-Elektronikshops verglichen und der Preis war viel niedriger als der Markt. Beispielsweise kostet ein 24LC256-Chip bei ebay.in 100 INR (1,5 USD) für einen, auf dem Markt habe ich einen für 40 INR (0,6 USD) gekauft. Wenn Sie in Bangalore sind, fahren Sie zur SP Road und ich bin sicher, dass Sie alle gewünschten Komponenten erhalten.

Veröffentlicht bei DZone mit Genehmigung von Sony Arouje, DZone MVB. Den Originalartikel finden Sie hier.

Die von DZone-Mitwirkenden geäußerten Meinungen sind ihre eigenen.