Aeroponic V3 — Arduino によって制御

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ここ数か月間、私は Aeroponic 制御システムの新しいバージョンを構築していました。 今回はRaspberry PiをやめてArduinoに移行しました。 Arduino に移行する理由の 1 つは、Arduino がマイクロコントローラーであり、OS がないことです。 したがって、停電が発生した場合でもシステムがクラッシュすることはありません。 一方、Raspberry pi は Linux を実行するため、頻繁に電源障害が発生すると OS が破損する可能性があります。 新しいシステムには、古いバージョンのすべての機能に加えて、いくつかの追加機能があります。

私は Arduino Nano を使用することにしましたが、開発には約 200 INR (約 3 米ドル) の安価なクローンを使用しました。 nano は設置面積が小さく、PCB に接続できます。 また、すべての部品をまとめて保持するための PCB も設計しました。これについては、後ほど説明します。

PCB 設計を何度か繰り返し、最初はオンボード リレー モジュールから始めましたが、その後、オンボード リレー モジュールを取り外し、外部リレー モジュールを接続することにしました。 外部リレーを使用したのは、故障した場合や、異なる定格電流のウォーターポンプが必要な場合に簡単に代用できるためです。

モバイルアプリ：前回と同様にシステムを制御する Android アプリを作成しましたが、今回はネイティブ アプリを作成しました。 以前は、Cordova を使用してアプリを構築しました。

コミュニケーション：モバイルアプリとArduinoはBluetooth経由で通信します。 このために私は HC-06 Bluetooth モジュールを使用しましたが、シンプルにするために WiFi モジュールは含めませんでした。 おそらく、新しいバージョンでは WiFi を組み込むか、WiFi を内蔵した Arduino MKR1000 を使用できるようになります。

力：システムは 12V DC で動作します。 ボードには 2 つの異なる方法で電力を供給できます。12V 電源アダプタを標準の 2.1 mm バレル ジャックに接続するか、DC コンバータを使用して通常のネジ端子経由で電力を供給します。

ウォーターポンプの制御 : 水耕栽培/空気栽培システムの重要な部分の 1 つは、定期的な間隔での水の循環です。 水を循環させるためにウォーターポンプが使用されます。 コントローラーは、一定の間隔でモーターのスイッチをオンにし、事前設定された期間オンを維持できる必要があります。たとえば、モーターは 30 分ごとに 3 分間動作する必要があります。 この設定はモバイル アプリケーションから行うことができます。

栄養フィーダー:エアロポニック/水耕栽培では、肥料 (栄養素と呼ばれます) が水に混合されます。 通常は手動で追加する必要がありますが、システムは 2 つの投与ポンプを使用して栄養素を追加し、モバイル アプリ経由または手動でボタンを押す 2 つの方法のいずれかでトリガーできます。 モバイル アプリを通じて、混合物の栄養素と水の比率を ml 単位で指定できます。

栄養ミキサー:小さなウェーブメーカーを使用して、栄養素を加えながら混ぜます。

貯水池の水位を維持する:ウォーターポンプを空にさせないことが重要です。これにより、新しいものを購入する必要がほぼ確実になります。 この理由から、最新バージョンでは水位センサーを使用して水位を監視しています。 このシステムは水源に接続された電磁弁を使用します。 水位が一定のレベルを下回ると、バルブが作動し、貯水池への充填が開始されます。 水が一定のレベルに達したら、再びバルブを閉じます。

私はボードの設計に多くの時間を費やし、プラグ可能な外部リレー モジュールを備えた非常にシンプルなボードを思いつきました。 私は PCB やエレクトロニクスの世界には不慣れで、各コンポーネントがどのように動作するかを確認するためにブレッドボード上でシステムを組み立てるのに夜を明かさなければなりませんでした。 私にとってプログラミングは簡単ですが、電子部品で遊ぶのは簡単ではありません。 ようやく基板のデザインが決まりました。 次の大きな課題は、プロトタイプ ボードのメーカーを見つけることでした。私はいくつかのベンダーに連絡しましたが、返答のないベンダーもありました。 最終的に、私は PCB の製造に Protocircuits を選択しました。

Protocircuits は私のために美しいボードを製造してくれました。 家でいくつかの基板をエッチングしましたが、これは素晴らしかったです。 私はもう一晩かけてコンポーネントをボードにはんだ付けしました。以下の組み立てられたボードを参照してください。