Growbot

Z www.Wiki.Haszysz.com
Skocz do:nawigacja, szukaj
Wentylator z kontrolą prędkości zależnie od temperatury.

Wpis w trakcie tworzenia.

Pewnie nie umknęło Twojej uwadze, że uprawa konopi indyjskich w domowych growboxach, to mimo wszystko dużo pracy, a dojście do odpowiedniego ustawienia urządzeń to niekończące się pasmo prób. Część growerów wykorzystuje wentylatory z miernikami temperatury i automatyczną regulacją prędkości, albo drogie nawilżacze z czujnikami wilgotności (higrostaty). Koszt takiego sprzętu często przerasta możliwości hobbistycznych growerów (czyli np autora tego projektu :) ).

Na szczęście w ostatnich latach spopularyzowała się idea inteligentnych domów, ceny podzespołów znacząco spadły, dając nam, hobbistycznym ogrodnikom roślin nietypowych, pole do działania w celu zapewnienia naszym roślinom perfekcyjnych warunków. Grower może niewielkim nakładem kosztów zbudować sobie system nadzorujący warunki w boxie i co najważniejsze, odpowiednio na zmiany warunków reagujący.

Growbot

Przykładowa realizacja systemu.

Growbot to system oparty o Arduino, który zarządzania określonymi elementami składającymi się na Twój growbox. Arduino to stworzone we Włoszech rozwiązanie dedykowane dla studentów elektroniki. Jednak pomysł i jakość wykonania, oraz łatwość programowania spowodowała że Arduino stało się najpopularniejszym hobbistycznym mikrokontrolerem.

Mikrokontroler to nic innego jak malutki komputer. W przypadku Arduino zbudowany na podstawie układów z serii Atmega. "Zegar procesora" wynosi jedynie 16MHz, ilość ramu waha się zależnie od modelu, od 512b do 8kb. Crysisa na tym nie odpalisz, ale jak na potrzeby zarządzania growboxem jest to więcej niż ci będzie ci kiedykolwiek potrzeba. Arduino na swoich wyjściach może odczytywać stan i wysyłać cyfrowo (HIGH [+5V] / LOW [+0V] in & out) oraz odczytywać i wysyłać "analogowo" (0-5V, in 1024 poziomy, out 256 poziomów]). Więcej o specyfice wyjścia/wejścia "analogowego" PWM w Arduino znajdziecie w opisie budowy regulatora prędkości obrotowej wiatraka.

W tym miejscu należy także wspomnieć o Raspberry Pi, czyli platformie opartej o procesory ARM (takie same jak w smartphonach) na której bez problemu można odpalić linuxa (700MHz, gpu, 512mb ram, USB itd), która też często jest stosowana w rozwiązaniach różnego rodzaju automatyki. Arduinio jednak przewyższa Raspberry Pi jeśli chodzi o możliwości wejścia - wyjścia, dlatego w niektórych warunkach lepszym rozwiązaniem będzie połączenie tych dwóch platform ze sobą, więcej na ten temat w dziale Centralka. Nic nie szkodzi na przeszkodzie podłączyć opisane niżej sondy do Malinki, jednakże, o ile wyjścia PWM da się zasymulować, o tyle odczyt analogowy wymaga zastosowania dodatkowego scalaka. Raspberry Pi nie posiada także wewnetrznego zegara, więc potrzebuje modułu RTC.

Na daną chwilę w skład systemu wchodzą moduły włączające i wyłączające światło (a technologia progresywnego skracania czasu światła na kwitnieniu oszczędza ok 20% światła w skali całego cyklu), moduł odpowiedzialny za wentylację i wilgotność powietrza, oraz moduł odpowiedzialny za badanie wilgotności ziemi i podlewanie.

Czy Growbot jest robotem?

W skrócie: tak, jest robotem. Powolnym, nieruchomym, ale jednak robotem. Jest autonomicznym systemem (z wykluczeniem zasilania), który za pomocą podłączonych urządzeń i własnych czujników dąży do wykonania określonego zadania (utrzymania warunków określonych w ustawieniach). Możecie być spokojni: growboty nie opanują tej planety i nie przejmą władzy nad ludźmi ;) Będzie na tyle inteligentne na ile go zaprogramujecie.

Korzyści

Prócz wspomnianej wyżej 20% oszczędności prądu przy używaniu progresywnego timera dochodzą jeszcze oszczędności wynikające z wyłączania pozostałych urządzeń gdy nie są potrzebne. Drugą korzyścią są oczywiście warunki zapewnione roślinom. System aktywnie reaguje na zmiany warunków wewnątrz boxa, więc np w momencie włączenia ogrzewania centralnego w domu nie zaliczymy dramatycznego spadku wilgotności. Przy wykorzystaniu połączenia z internetem i webaplikacji do logowania statusów możemy analizować warunki w boxie na przestrzeni czasu i w razie potrzeby podjąć kroki by te warunki poprawić. Wielu growerów sprawdza temperaturę i wilgotność w boxie przy otwartych drzwiach, co jest całkowicie błędnie, o czym przekonasz się po paru dniach używania systemu (temperatura i wilgotność po otwarciu boxa spada natychmiastowo, a proces ponownego nagrzania do stabilnej temperatury trwa kilka godzin). Na barki takiego systemu możemy też przerzucić powtarzalne czynności, jak np podlewanie. Mocną stroną podstawy tego systemu, Arduino, jest modułowość. Każdy system zbudowany z Arduino jest zbudowany z kilku modułów. To pozwala zbudować system pasujący dokładnie do potrzeb Twojego boxa.

Wielkość uprawy

Growbot jako system został napisany i jest kierowany raczej do osób posiadających niewielkie, prywatne growboxy, do kilku doniczek, z jednym wentylatorem odpowiadającym za wymianę powietrza w boxie. Posiadacze dużych upraw, z bardziej skomplikowanymi układami wentylacji i dużą ilością doniczek na pewno znajdą interesujące informacje na temat budowy sond czy zasad pracy programu, ale na swoje potrzeby będą musieli zbudować dużo większe systemy, oparte o kilka jednostek Arduino.

Budowa

Nie znajdziesz tu gotowego przepisu na Growbota, czy linku do sklepu. Znajdziesz tu plany budowy wraz z oprogramowaniem jego elementów, z których zbudujesz swój system, pasujący do Twoich potrzeb. Budowa takiego systemu to zdanie dość skomplikowane i wieloetapowe, dlatego całość została podzielona na kilka działów. Znajomość podstaw programowania (Arduino, C++), chociaż podstawowe doświadczenie w lutowaniu i masa determinacji na pewno ułatwi Ci pracę. Dla najlepszego wyniku radzę przeczytać całą tą stronę, przemyśleć caly projekt i potrzeby waszego boxa jeszcze raz i dopiero wtedy wziąć się do faktycznego projektowania i budowy. Jeśli nie masz doświadczenia w elektronice to nie przejmuj się, ja przed przystąpieniem do tego projetku też nie miałem. Brak pojęcia o programowaniu jednak może dość mocno utrudnić budowę. W najgorszym wypadku, który programiści nazywają "artysta", po zbudowaniu części hardware przekaż ją znajomemu programiście do zaprogramowania z linkiem do tej strony i ułamkiem Twoich ostatnich plonów w formie zapłaty. ;)

Narzędzia

Lutowanie z odsysarką.

Do budowy Growbota nie potrzeba specjalistycznych narzędzi, wszystkie powinny być dostępne w najbliższym markecie budowlanym. Prócz podstawowych narzędzi typu wiertarka czy brzeszczot do budowy tego urządzenia będą potrzebne narzędzia związane z elektroniką, takie jak lutownica (może być zwykła transformatorowa, chociaż kolbowe są dokładniejsze), odsysarka cyny, szczypce, oraz multimetr elektroniczny. Warto też kupić możliwie cienki drucik cynowy z kalafonią (0,5mm), te sprzedawane w zestawach z lutownicami są za grube i ciężej wykonać nimi dokładne luty. Należy też zaopatrzyć się w pistolet na gorący klej z porządnym zapasem kleju. Dużym ułatwieniem przy nawiercaniu płytek drukowanych jest wiertarka stołowa, lub użycie stojaka wiertarskiego, za pomocą którego można używać zwykłej wiertarki jak wiertarki stołowej. Do wytrawiania płytek przydadzą się takie rzeczy jak: papier/folia transferowa (podobno folia xero także działa), drukarka laserowa, marker do poprawiania ścieżek (może być cienki marker do plyt CD), drobny papier ścierny oraz plastikowy pojemniczek (taki jak do przechowywania jedzenia). Przydatnym dodatkiem jest waga z dokładością do przynajmniej 1g, do odmierzania środka trawiącego.

Do stworzenia Growbota potrzeba także odpowiedniego oprogramowania. Jeśli chodzi o część związaną z projektowaniem układu elektronicznego i płytek PCB to, o ile nie znasz takich programów jak Eagle, to możesz bez problemu wykorzystać program dedykowany dla hobbistów, Fritzing. Wszystkie schematy i projekty płytek PCB załączone w tym artykule i obecnie działające w Growbocie, zostały wykonane przy pomocy programu Fritzing. Dla osób znających profesjonalne oprogramowanie do projektowanie PCB Fritzing będzie równie zabawny co Paint dla grafika, ale brak symulacji i innych zaawansowanych funkcji przekłada się na bardzo prostą obsługę.

Do zaprogramowania Growbota w większości wypadów powinno wystarczyć standardowe środowisko programistyczne Arduino, czyli Arduino IDE. To dośc wygodne środowisko, które w większości przypadków powinno wystarczyć do potrzeb stworzenia tego systemu. Jeśli jednak będziecie musieli wprowadzać modyfikacje w bibliotekach do konkretnych modułów (np podlewania) warto zainteresować się bardziej profesjonalnym środowiskiem (a przynajmniej mogącym otworzyć więcej niż jeden plik na raz, w przeciwieństwie do Arduino IDE). W trakcie rozwijania bibliotek tego systemu używano rozszerzenia do Visual Studio, Visual Micro.

Części

W celu budowy Growbota trzeba zamówić odpowiednie części. Podstawą systemu jest, jak już wspomniane było wcześniej, Arduino. Chińskie klony Arduino Uno można obecnie otrzymać za ok 20-40zł. Arduino Uno może jednak nie wystarczyć na potrzeby systemu, szczególnie jeśli planujecie system z ekranem, obsługą wifi i wszystkimi opisanymi w tym artykule funkcjonalnościami. Dlatego do budowy Growbota opartego o pojedyńczą centralkę polecam używac Arduino Mega. Chińskie klony Arduino Mega kosztują ok 60zł.

Niezależnie od wyboru funkcji spełnianych przez Growbota warto kupić moduł RTC. Moduł RTC to nic innego jak zegarek z baterią, utrzymujący informacje o dacie i godzinie nawet po odłączeniu zasilania.

Warto także zaopatrzyć się w płytkę prototypową (stykową) wraz z kabelami do niej. Koszt to kilkanaście złotych, a możliwość złożenia i przetestowania układów w kilka chwil przydaje się nawet w trakie projektowania PCB.

Jednokanałowy moduł przekaźnika 230V.

To jakie funkcjonalności ma mieć Twój Growbot wyznacza jakie części potrzebujesz. I tak:

  • Zarządzane światłem, wyznaczanie dat zakończenia - Moduł RTC, 1 kanał (lampa) przekaźnika 5V/230V 10A (włącznik on/off)
  • Wentylacja - Sonda DHT11 lub DHT22, 2 kanały (wentylator i nawilżacz) przekaźnika 5V/230V 10A (włącznik on/off)
  • Podlewanie - 1 kanał (napowietrzanie) przekaźnika 5V/230V 10A (włącznik on/off)

Prócz tego należy zapewnić sobie sposób komunikacji z urządzeniem. Możemy to rozwiązać na dwa sposoby (a nawet oba na raz zastosować), chociaż osobiście, im dłużej używam systemu, tym bardziej rekomenduje oparcie się tylko na webaplikacji. Do webaplikacji jednak potrzebny jest serwer, zdalny lub domowy. Jeśli nie chcecie przechowywać danych na temat waszej uprawy na profesjonalnym hostingu w firmie zewnętrznej i nie posiadacie domowego serwera warto rozważyć zakup Raspherry PI i wykorzystanie go jako serwer do webaplikacji Growbota i jednocześnie jako np energooszczędny odtwarzacz do filmów z dysku na usb/z sieci podpięty pod telewizor, lub po prostu zbudować cały system w oparciu o Raspberry Pi z pominięciem Arduino.

  • Ekran - np. Moduł LCD NOKIA 5110 3310 (tak tak, ekraniki z niezniszczalnych Nokii przeżywają obecnie renesans w hobbistycznej elektronice!)
  • Wifi/Ethernet - np Ethernet shield W5100, lub shield wifi, lub inny moduł wifi/ethernet do Arduino.

Przy wyborze miejsca zakupu warto sprawdzić ofertę pozostałych modułów do Arduino u danego sprzedawcy. W Polsce funkcjonują online hurtownie elektroniczne, w których można bez problemu w jednym zamówieniu skompletować wszystkie moduły Arduino potrzebne do budowy Growboxa.

Przekaźniki 5v/230v są dostępne w modułach po kilka sztuk, od jednego kanału do bodajże 16. Dobierz rozmiar modułu wg Twoich potrzeb. UWAGA: chińskie, "niebieskie", przekaźniki są chujowe, ale niestety ciężko dostać jakiekolwiek inne, więc zalecam przetestowanie je pod docelowym obciążeniem przed zamontowaniem na stałe w boxie. W moim wypadku dwa pod obciążeniem większym niż 50W spaliły się. Na szczęście wystarczyło wylutować za pomocą lutownicy i odsysarki same przekaźniki i udać się z nimi do najbliższego sklepu elektronicznego. Miły Pan ekspedient dobierze wam mocniejszy zamiennik solidniejszej firmy. Dlaczego więc nie kupić po prostu przekaźników w elektronicznym i nie uwzględnić w projekcie płyty głownej? Ponieważ kupne moduły zbudowane są z uwzględnieniem separacji galwanicznej, która nawet w przypadku spalenia do cna strony obsługującej 230V nie przepuści napięca na część modułu obsługiwaną napięciem 5V. Można to też oczywiście zaprojektować na swojej płytce, ale projekt sam w sobie jest na tyle skomplikowany że nie potrzeba dodatkowych komplikacji.

Elementy elektroniczne

Generalnie przed budową Growbota zlokalizujcie najbliższy sklep elektorniczy, parę razy będziecie musieli się tam zjawić. Prócz wierteł 1mm, płytek, środka do wytrawiania kupicie tam także elementy elektorniczne. Nieocenionym narzedziem przy tym jest lista zakupów generowana przez Fritzing. Wystarczy wybrać File->Export->List of Parts i wygenerowaną listę dostarczyć do sklepu. Wszystkie elementy elektroniczne do mojego Growbota na dwie doniczki to koszt rzędzu 50-60zł.

Wytrawianie płytek PCB

Przykładowa płytka wytrawiana nadsiarczanem sodu (B327).

W trakcie budowy Growbota nie unikniesz wytwarzania płytek drukowanych. Na szczęście jest to prostsze niż się wydaje. Gdy już masz gotowy projekt płytki masz dwa wyjścia: albo wysłać projekt do firmy wytwarzającej płytki i czekać na przesyłkę od nich, albo wytrawić płytki samemu.

Po pierwsze należy zdobyć płytki do wytrawiania. Można kupić je w sklepach elektronicznych, a niektórych są w sprzedaży za kilka złotych paczki ścinek (kawałki od 1x1cm do 10x10cm itd). Jedna taka paczka powinna wam wystarczyć do wybudowania kilku Growbotów. W tym samym sklepie kupcie środek do wytrawiania. Najwygodniej wytrawia się w środku o nazwie B327, nadsiarczan sodu, który kosztuje ok 12zł za paczkę 100g.

Stojak wiertarski.

Projekt układu w domowych warunkach najprościej przenosić metodą żelazkową. Po wydrukowaniu na papierze lub folii transferowej projekt wycina się, i w odpowiedni sposób dla danego typu medium przenosi. Więcej informacji na temat prawidłowego wykonania transferu można znaleźć w Internecie. Przygotowanie płytki zawsze jednak jest takie samo - stronę miedzianą należy dokładnie umyć, przeszlifować papierem ściernym, umyć jeszcze raz (i nie dotykać aż do transferu! Ślady rąk są tłuste, a tłuszcz uniemożliwia transfer tonera z papieru/folii na miedź!). Następnie wykonujemy sam transfer na gorąco, zależnie od medium wybranego do transferu. Po usunięciu papieru/folii sprawdzamy jeszcze raz dokładnie ścieżki i połączenia, jeśli zajdzie taka potrzeba przerywamy niepotrzebne połączenia lub za pomocą markera do płyt CD poprawiamy połączenia które przy transferze zostały przerwane.


Gdy płytka jest gotowa do wytrawiania w pojemniku o odpowiednich wymiarach rozrabiamy z wodą ogrzaną do ok 60'C B327 w ilości odpowiedniej do ilości wody. W trakcie budowy nie musiałem ani razu rozrobić więcej niż 200ml roztworu trawiącego (na co szło do 30g, ok 2 łyżki, B327 na raz, dokładne proporcje podane są na opakowaniu), nawet gdy wytrawiałem cztery płytki na raz, paczka 100g powinna wam wystarczyć na całą budowę. Następnie do ciepłego jeszcze roztworu wkładamy płytkę, najlepiej używając rękawiczek, ponieważ nadsiarczan powoduje podrażnienia w tym stężeniu. Roztwór przed włożeniem płytki będzie bezbarwny, po włożeniu parę razy zmieni barwę, by ostatecznie ustabilizować się na klarownym niebieskim odcieniu. Wytrawianie płytki w tak prostej kąpieli może trwać nawet 45 min, warto co jakiś czas poruszać płytką i zamieszać roztwór.

Gdy już nie widać śladów miedzi na płytce i pozostała ona jedynie pod tonerem wyciągamy płytkę z kąpieli, a roztwór rozwadniamy na ile się tylko da by nie był zbyt szkodliwy i utylizujemy (do kibla ;)). Płytkę po wytrawieniu myjemy acetonem lub innym tego typu rozpuszczalnikiem, by usunąć toner oraz ślady markera. Większość tutoriali dotyczących wytrawiania płytek sugeruje zabezpieczenie w tym momencie płytki przed utlenianiem się miedzi przez pomalowanie jej roztworem kalafonii lub specjalnego środka do tych celów. Ja osobiście robię co innego - gotowy układ, po zlutowaniu, maluję od strony obwodu przeźroczystym lakierem do paznokci. Nie jest to rozwiązanie nadające się do układów z wysokim napięciem, ale jak na potrzeby tego projektu jest jak znalazł, choćby z powodu nadania układowi w pewnym stopniu wodoszczelności.

Ostatnim etapem wytwarzania płytki jest nawiercenie otworów pod nóżki układów. Do tego celu najlepiej użyć wiertła o rozmiarze 1mm, dostępne także w sklepach elektronicznych. Warto od razu zaopatrzyć się w kilka takich wierteł, bo bardzo łatwo takie wiertło, nawet przy użyciu wiertarki stołowej czy stojaka wiertarkiego, złamać.

Centralka

Wnętrze prototypu Growbota.
Schemat prototypu Growbota.

Centralka to mózg Growbota. Tu są podejmowane wszystkie decyzje, tu są zbierane i przetwarzane informacje na temat sytuacji w boxie. To jedyny element tego projektu który musisz zaprojektować, a dokładniej plytę główną, ponieważ funkcjonalności wykonywane przez Growbota odzwierciedlają projekt płytki. W skład centralki, prócz płyty głównej, Arduino, przekaźników i modułów, powinno wejść też zasilanie. Z uwagi na to że przekaźniki mamy wewnątrz centralki, do centralki musi zostać doprowadzone zasilanie 230V AC, jednak komponenty działają na różnych napięcach, od 3,3V do 12V DC. Wymaga to zastosowania wewnętrznego zasilacza. Świetnie do tego nadają się stare zasilacze od laptopów. Parametry takiego zasilacza nie są zbyt ważne, ważne jedynie by miał przynajmniej kilkadziesiąt Watt mocy na wyjściu.

Poszczególne moduły i sondy w dalszych działach są opisane w całości, od samej sondy do podlączenia z Arduino. To jaką część z danego modułu umieścisz wewnątrz centralki (na płycie głównej) zalezy od Twojego projektu.

Płyta główna

Projekt PCB płyty głównej.

Ja projekt swojej płyty głównej rozpoczełem od utwożenia projektu w Fritzing, a następnie w trybie schematu (Schematic) ułożyłem sobie na środku obiekt odpowiadający Arduino które przeznaczyłem pod ten projekt. Następnie szukałem w Internecie informacji na temat kolejnych modułów i tego jak podłączyć je do Arduino. Po koleji nanosiłem je na schemat. Do modułów kupnych lątwo znaleźć takie informacje w internecie, do modułów budowanych na potrzeby growbota wszelkie potrzebne informacje znajdziecie w następnych działach. Nieocenionym narzędziem na tym etapie budowy jest płytka prototypowa. Można podlączenie przetestować, a następnie to co mamy na płytce odwzorować dokładnie na schemacie (i tu mała uwaga: zawsze warto sprawdzać typ obudowy elementu - w przyadku tranzystorów to bardzo ważne).

W projekcie płyty warto uwzględnić także takie elementy jak złącze wiatraka chłodzącego centralkę lub wejścia na panic button i czujnik otwarcia boxa. Prócz tego na poziomie projektowania warto wybrać już jeden z typów złącz, by części growboxa nie były przylutowane na stałe do centralki. Ja użyłem trzypinonwych molexów, popularnych w komputerach w miejscu łączenia wiartaków do płyty głownej oraz zlącz ARK2, dwupinowych skręcanych śrubokrętem oraz jednego kompletu wtyczka-gniazdko PS2 (przedlużacz do kabla klawiatury), ale to ostatnie najlepszym wybórem to nie było. Szeroki wybór takich złącz jest dostępny w sklepie elektronicznym.

Gotowy do druku i transferu projekt obwodu płyty głównej.

Po paru dniach pracy powstanie schemat uwzględniający wszystkie funkcje którymi ma się Twoje urządzenie zająć. Kolejnym etapem jest zaprojektowanie faktycznego obwodu na płytce. W tym momencie musimy mieć już pojęcie o ostatecznym wyglądzie obudowy urządzenia, ponieważ musimy znać wymiary miejsca na płytkę, czyli także i samej płytki. W moim wypadku płytka miałą nieregularny kształt, przez połączenie z panelem ekranu. Wprowadzamy ten rozmiar w Fritzing, układamy nasze elementy na płytce tak by wszystko się zmieściło i zaczynamy projektować ścieźki. W moim przypadku odwróciłem arduino do góry nogami, tak by płytę główną growbota wpinać w nie jak inne shieldy Arduino. Shieldy Arduino posiadją piny (header male) i gniazdka (header female) w które można wpinać pozostałe moduły. W trakcie projektowania zdarzy się kilka razy sytuacja w której będziecie musieli skrzyżować ścieżki. Przy płytkach jednostronnych najprostszym wyjściem jest stosowanie tak zwanych "jumperów" czyli kabelków z drugiej strony płytki. Na mojej płycie głównej jest ich obecnie 18. Wyklikanie pierwszego prawidlowego obwodu tak skomplikowanego urządzenia może zając nawet ponad tydzień. Nie należy się z tym spieszyć, dobrze zaprojektowana plytka uwzględnia takie rzeczy jak wysokość elementów, miejsce na zamontowanie radiatorów na regulatorach napięcia itd. Gdy bedziemy mieli gotowy projekt płytki możemy przejść do jej wytrawiania, opisanego wyżej.

Zasilanie

Regulator napięcia LM317T.

System steruje pracą urządzeń 230V AC i 12V DC. Arduino pracuje z napięciem 7-15V DC, ale sondy i moduły zależnie od modelu z zasilaniem 5V lub 3.3V DC. W takim przypadku najprostszym rozwiązaniem jest budowa jednostki centralniej, z wbudowanym zasilaczem, tak jak zbudowane są komputery PC. Do centralki doprowadzamy zasilanie 230V AC, w centralce należy zamontować zasilacz i regulatory napięcia, statyczne i sterowane z urządzenia. Można do tego celu zastosować stary zasilacz komputerowy, lub, co jest lepszym rozwiązaniem, zasilacz od laptopa. Zasilacze tego typu zazwyczaj mają moc od 30 do 100W i napięcie wyjściowe od 14 do 20V DC, w zależności od modelu. Przy wyborze zasilacza należy uwzględnić wymaganą do pracy urządzenia ilość prądu. Przykładowo: pompka zanurzeniowa to już 24W mocy (12V*2A). Wentylatory komputerowe to kolejnych kilka wat obciążenia (12V * 500mA = 6W na wentylator). Połączenie z Internetem, szczególnie bezprzewodowe, także wymaga odpowiedniej ilości mocy, dlatego 50-60W przy pełnym systemie powinno być punktem wyjścia. W prototypie Growbota został użyty zasilacz od laptopa Toshiba wyprodukowanego w latach 90, ale tego typu zasilacze można nabyć także na Allegro.

Tranzystor TIP120/122 w układzie z Arduino.

Napięcie 230V doprowadzamy do zasilacza oraz przekaźników sterowanych przez system. Napięcie na wyjściu z zasilacza musi być jednak dostosowane do potrzeb elektroniki systemu. Do tych potrzeb doskonały jest Układ scalony LM317 (najpopularniejszy model to LM317T). Układ ten może pracować pod obciążeniem do 1.5A i jest bardzo prosty w obsłudze. Do obliczania rezystorów między nóżką wyjścia, sterowaniem i masą (R1 i R2) można użyć kalkulatorów dostępnych w Internecie. W większości wypadków do budowy Growbota będzie potrzeba trzech niezmiennych napięć: 3.3V (ekran, wifi, sd), 5V (sonda temperatury, RTC) i 9V (wentylator w obudowie, Arduino) lub nieznacznie niższych. Oczywiście można też zasilać moduły z Arduino, ale może się ono okazać niedostatecznie wydajne prądowo.

LM317T nadaje się doskonale do regulacji napięcia dla modułów i Arduino, jednak urządzenia zewnętrze, takie jak zanurzeniowa pompa 12V, mogą mieć większe wymagania prądowe. Do tych celów świetnie nadaje się Tranzystor TIP120/122, który to potrafi udźwignąć nawet 5A. Zastosowanie tego układu z Arduino jest szeroko opisane w Internecie, głównie z powodu banalnie prostej budowy. Tranzystor ten zależnie od napięcia podanego na nóżkę sterowania steruje napięciem na wyjściu. Wartość tego napięcia zależy także od napięcia wejścia (bezpośrednio z zasilacza, nie przez LM317T) i wartości napięcia sterowania, więc wyjściowe napięcie należy przetestować multimetrem i ew zmienić wartość w programie.

Na schemacie prototypu Growbota układy te znajdują się w górnej części schematu. Zasilanie 9V jest dostarczone do Arduino nie przez USB czy złącze zasilacza, a przez pin Vin, co ułatwiło zaplanowanie płytki PCB.

UWAGA: Niezależnie od obciążenia nie należy zapominać o przykręceniu do LM317T i TIP120 radiatora, do każdego układu osobnego lub izolowanego! Na obudowach LM317T i TIP120 jest napięcie. W prototypie Growbota jako radiatory zostały użyte kawałki aluminiowego ceownika dostępnego za ok 10zł/m w najbliższym markecie budowlanym.

Ekran i przyciski

Ekran LCD znany z Nokii 3310 i 5110.
Podłączenie przycisku do Arduino - jeden przycisk na pin
Podłączenie przycisku do Arduino - wiele przycisków na pin, "output" podłaczamy do jednego z analog in na Arduino

Z urządzeniem możemy kontaktować sie na dwa sposoby: albo za pomocą przycisków (i ew ekranu) albo za pomocą połączenia WiFi, lub za pomocą obu na raz. W prototypie Growbota zastosowano oba te sposoby wraz z ekranem. Na rynku dostępnych jest wiele różnego typu ekranów LCD i TFT do Arduino, łączących sie za pomocą różnego typu protokołów (SPI, I2C itd...). Wybór ostatecznego zalezy od konkretnego projektu urządzenia. W większości wypadków jednak ekrany typu PCD8544 (ekranik z niezniszczalniej Nokii 3310 i 5110) lub kolorowe LCD działąją na napięcie 3.3V, także na wejściach danych. Arduino na wyjśiu ma jednak 5V. Dlatego należy między Arduino a takim ekranem zastosować dzielniki napięcia lub układ scalony z rodziny 4050, np CD4050. To bardzo proste układy które zawierają w sobie aż 6 "bramek" obniżających napięcie do 3.3V. Bardzo dobrym przykładem wykorzystania tego układu do podłączenia wyświetlacza do Arduino jest tutorial podłączenia TFT HY-1.8 SPI do Arduino.

Przyciski w przypadku Arduino można rozwiązać na dwa sposoby. Albo podłączając każdy przycisk oddzielnie do konkrentych wejść i czytając ich stany (w prototypie growbota panic button oraz czujnik otwarcia boxa są wykonane w ten sposób), albo podłączając pod każdy przycisk inny opornik, a następnie wszystkie przyciski do jednego wejścia analogowego na Arduino. Odczytując wartość na tym wejściu jesteśmy w stanie jednoznacznie określić który przycisk (a nawet, przy zastosowaniu odpowiednich oporników, jakie kombinacje) zostały wciśnięte. W ten sposób zostały wykonane przyciski na panelu ekranu prototypu Growbota. Informacje na na temat obu technik są szeroko dostępne w Internecie.

Po miesiącu działania prototypu okazało się iż ekran jest przyjemnym wizualnie elementem, ale stosunkowo mało przydatnym. Box i tak przez większość czasu jest zamknięty i dozór wykonuje się przez stronę internetową. Warto za to uwzględnić w projekcie kilka przycisków (i kilka diód stanu) na stałe przypisanych do funkcji, czyli np restart WiFi, rozpoczęcie oraz przerwanie cyklu podlewania, wyjście ze stanu paniki itp. Jest to rozwiązanie tańsze i prostrze do wykonania, a przy używaniu webaplikcji nie obniżające w jakikolwiek sposób komfortu korzystania z urządzenia.

Kod (główny skrypt)

Dział powstanie po upublicznieniu kodu (czyli mniej więcej w połowie marca 2015)

Webaplikacja

Dział powstanie po upublicznieniu kodu (czyli mniej więcej w połowie marca 2015)

Wentylacja

Wentylator

Regulacja prędkości wentylatora

Wilgotność

Połączenie taniego nawilżacza z Growbotem

Wentylatory mieszające

Światło

Timer progresywny

Woda

Sonda wilgotności gleby

Budowa systemu podlewania

Pomiar wilgotności i procedura podlewania