ESP8266 के साथ सौर मृदा नमी मीटर: 10 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

इस निर्देशयोग्य में, हम सौर ऊर्जा से चलने वाली मिट्टी की नमी की निगरानी कर रहे हैं। यह एक ESP8266 वाईफाई माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता है जो कम पावर कोड चला रहा है, और सब कुछ जलरोधक है ताकि इसे बाहर छोड़ा जा सके। आप इस नुस्खा का बिल्कुल पालन कर सकते हैं, या इससे अपनी परियोजनाओं के लिए उपयोगी तकनीकें ले सकते हैं।

यदि आप माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग के लिए नए हैं, तो वायरिंग, कोडिंग और इंटरनेट से जुड़ने की मूल बातें जानने के लिए कृपया मेरी Arduino Class और Internet of Things Class देखें।

यह प्रोजेक्ट मेरी मुफ़्त सोलर क्लास का हिस्सा है, जहाँ आप उत्कीर्णन और सौर पैनलों के माध्यम से सूर्य की ऊर्जा का दोहन करने के और तरीके सीख सकते हैं।

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चरण 1: आपको क्या चाहिए

आपको सोलर बैटरी चार्जिंग बोर्ड और ESP8266 ब्रेकआउट की आवश्यकता होगी जैसे NodeMCU ESP8266 या Huzzah, साथ ही एक मिट्टी सेंसर, बैटरी, पावर स्विच, कुछ तार, और अपने सर्किट को अंदर रखने के लिए एक बाड़े की आवश्यकता होगी।

यहाँ मिट्टी की नमी की निगरानी के लिए उपयोग किए जाने वाले घटक और सामग्री हैं:

• ESP8266 NodeMCU माइक्रोकंट्रोलर (या समान, विन को 6V तक सहन करना चाहिए)
• वैकल्पिक थर्मिस्टर और 2.2K ओम रेसिस्टर के साथ एडफ्रूट सोलर चार्जिंग बोर्ड
• 2200mAh की ली-आयन बैटरी
• पर्मा-प्रोटो बोर्ड
• मिट्टी की नमी/तापमान सेंसर
• 2 केबल ग्रंथियां
• पनरोक संलग्नक
• पनरोक डीसी पावर केबल जोड़ी
• तापरोधी पाइप
• 3.5W सौर पैनल
• पुश बटन पावर स्विच
• डबल स्टिक फोम टेप

यहां वे उपकरण हैं जिनकी आपको आवश्यकता होगी:

• सोल्डरिंग आयरन और सोल्डर
• हाथ उपकरण की मदद करना
• वायर स्ट्रिपर्स
• फ्लश के टुकड़े
• चिमटी (वैकल्पिक)
• हीट गन या लाइटर
• मल्टीमीटर (वैकल्पिक लेकिन समस्या निवारण के लिए आसान)
• यूएसबी ए-माइक्रोबी केबल
• कैंची
• स्टेप ड्रिल

आपको क्लाउड डेटा साइटों io.adafruit.com और IFTTT पर मुफ़्त खातों की आवश्यकता होगी।

एक अमेज़ॅन सहयोगी के रूप में मैं आपके द्वारा मेरे संबद्ध लिंक का उपयोग करके योग्य खरीदारी से कमाता हूं।

चरण 2: ब्रेडबोर्ड प्रोटोटाइप

इस तरह की परियोजनाओं के लिए सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड प्रोटोटाइप बनाना महत्वपूर्ण है, ताकि आप यह सुनिश्चित कर सकें कि कोई भी स्थायी कनेक्शन बनाने से पहले आपका सेंसर और कोड काम कर रहा है।

इस मामले में, मिट्टी के सेंसर में फंसे हुए तार होते हैं, अस्थायी रूप से सोल्डर का उपयोग करके सेंसर तारों के सिरों पर ठोस हेडर संलग्न करना, हाथों की मदद करना और कुछ हीट सिकुड़ ट्यूबिंग करना आवश्यक था।

सेंसर की शक्ति, जमीन, घड़ी और डेटा पिन को तार करने के लिए सर्किट आरेख का पालन करें (डेटा को 10K पुल-अप रोकनेवाला भी मिलता है जो मिट्टी सेंसर के साथ आता है)।

• GND. को सेंसर ग्रीन वायर
• सेंसर लाल तार 3.3V
• NodeMCU पिन D5 (GPIO 14) के लिए सेंसर पीला तार
• NodeMCU पिन D6 (GPIO 12) के लिए सेंसर ब्लू वायर
• ब्लू डेटा पिन और 3.3V. के बीच 10K पुल-अप रोकनेवाला

आप इसे अपने पसंदीदा माइक्रोकंट्रोलर में अनुवाद कर सकते हैं। यदि आप एक Arduino Uno या समान का उपयोग कर रहे हैं, तो आपका बोर्ड पहले से ही Arduino सॉफ़्टवेयर द्वारा समर्थित है। यदि आप ESP8266 का उपयोग कर रहे हैं, तो कृपया Arduino में ESP8266 के साथ स्थापित होने में चरण-दर-चरण सहायता के लिए मेरी इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स क्लास देखें (Arduino की प्राथमिकताओं में अतिरिक्त बोर्ड प्रबंधक URL फ़ील्ड में पूरक URL जोड़कर, फिर खोज रहे हैं और बोर्ड प्रबंधक से नए बोर्ड का चयन)। मैं NodeMCU ESP8266 बोर्ड को प्रोग्राम करने के लिए Adafruit ESP8266 Huzzah बोर्ड प्रकार का उपयोग करता हूं, लेकिन आप जेनेरिक ESP8266 बोर्ड समर्थन को भी स्थापित और उपयोग कर सकते हैं। आपको SiLabs USB संचार चिप ड्राइवर (Mac/Windows/Linux के लिए उपलब्ध) की भी आवश्यकता होगी।

सेंसर को अपने Arduino- संगत बोर्ड के साथ चलाने और चलाने के लिए, मैंने प्रैक्टिकल Arduino के github पृष्ठ से SHT1x Arduino लाइब्रेरी डाउनलोड की, फिर फ़ाइल को अनज़िप किया और लाइब्रेरी फ़ोल्डर को मेरे Arduino/लाइब्रेरी फ़ोल्डर में स्थानांतरित कर दिया, फिर इसका नाम बदलकर SHT1x कर दिया। उदाहरण स्केच को खोलें ReadSHT1xValues और पिन नंबर को 12 (डेटापिन) और 14 (क्लॉकपिन) में बदलें, या संशोधित स्केच को यहां कॉपी करें:

#शामिल

#define dataPin 12 // NodeMCU pin D6 #define clockPin 14 // NodeMCU पिन D5 SHT1x sht1x (डेटापिन, क्लॉकपिन); // तत्काल SHT1x ऑब्जेक्ट शून्य सेटअप () {Serial.begin (38400); // Serial.println ("स्टार्ट अप") होस्ट करने के लिए मूल्यों की रिपोर्ट करने के लिए सीरियल कनेक्शन खोलें; } शून्य लूप () {फ्लोट temp_c; फ्लोट अस्थायी_एफ; फ्लोट नमी; temp_c = sht1x.readTemperatureC (); // सेंसर से मान पढ़ें temp_f = sht1x.readTemperatureF (); आर्द्रता = sht1x.readHumidity (); सीरियल.प्रिंट ("तापमान:"); // सीरियल पोर्ट पर मानों को प्रिंट करें Serial.print(temp_c, DEC); सीरियल.प्रिंट ("सी /"); सीरियल.प्रिंट (temp_f, डीईसी); सीरियल.प्रिंट ("एफ। आर्द्रता:"); सीरियल.प्रिंट (आर्द्रता); सीरियल.प्रिंट्लन ("%"); देरी (2000); }

इस कोड को अपने बोर्ड पर अपलोड करें और सेंसर डेटा स्ट्रीम देखने के लिए सीरियल मॉनिटर खोलें।

यदि आपका कोड संकलित नहीं होगा और SHT1x.h नहीं मिलने के बारे में शिकायत करता है, तो आपने आवश्यक सेंसर लाइब्रेरी को ठीक से स्थापित नहीं किया है। SHT1x नामक एक के लिए अपने Arduino/लाइब्रेरी फ़ोल्डर की जाँच करें, और यदि यह कहीं और है, तो आपके डाउनलोड फ़ोल्डर की तरह, इसे अपने Arduino लाइब्रेरी फ़ोल्डर में ले जाएँ, और यदि आवश्यक हो तो नाम बदलें।

यदि आपका कोड संकलित होता है, लेकिन आपके बोर्ड पर अपलोड नहीं होता है, तो अपनी बोर्ड सेटिंग्स को दोबारा जांचें, सुनिश्चित करें कि आपका बोर्ड प्लग इन है, और टूल्स मेनू से सही पोर्ट का चयन करें।

यदि आपका कोड अपलोड हो जाता है लेकिन आपका सीरियल मॉनिटर इनपुट पहचानने योग्य नहीं है, तो अपने स्केच में निर्दिष्ट अपने बॉड दर मिलानों की दोबारा जांच करें (इस मामले में 38400)।

यदि आपका सीरियल मॉनिटर इनपुट सही नहीं लगता है, तो सर्किट आरेख के विरुद्ध अपनी वायरिंग को दोबारा जांचें। क्या आपका 10K पुल-अप रोकनेवाला डेटा पिन और 3.3V के बीच में है? क्या डेटा और घड़ी सही पिन से जुड़े हैं? क्या बिजली और जमीन जुड़े हुए हैं क्योंकि उन्हें पूरे सर्किट में होना चाहिए? तब तक आगे न बढ़ें जब तक यह सरल स्केच काम न कर रहा हो!

अगला चरण ESP8266 के लिए विशिष्ट है और नमूना प्रोजेक्ट के वैकल्पिक वायरलेस सेंसर रिपोर्टिंग भाग को कॉन्फ़िगर करता है। यदि आप एक मानक (गैर-वायरलेस) Arduino- संगत माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर रहे हैं, तो अपना अंतिम Arduino स्केच विकसित करना जारी रखें और सोलर चार्जिंग बोर्ड तैयार करें पर जाएं।

चरण 3: सॉफ्टवेयर सेटअप

इस प्रोजेक्ट के लिए ESP8266 के साथ कोड संकलित करने के लिए, आपको कुछ और Arduino लाइब्रेरी (लाइब्रेरी मैनेजर के माध्यम से उपलब्ध) स्थापित करने की आवश्यकता होगी:

• एडफ्रूट आईओ अरुडिनो
• एडफ्रूट एमक्यूटीटी
• ArduinoHttp क्लाइंट

इस चरण से जुड़ा कोड डाउनलोड करें, फिर फ़ाइल को अनज़िप करें और अपने Arduino सॉफ़्टवेयर में Solar_Powered_Soil_Moisture_Monitor_Tutorial खोलें।

#शामिल

#include #include #include #include // डेटा और क्लॉक कनेक्शन निर्दिष्ट करें और SHT1x ऑब्जेक्ट को इंस्टेंट करें #define dataPin 12 // NodeMCU pin D6 #define clockPin 14 // NodeMCU पिन D5 SHT1x sht1x (डेटापिन, क्लॉकपिन); // फ़ीड सेट करें AdafruitIO_Feed *humidity = io.feed("humidity"); AdafruitIO_Feed *तापमान = io.feed("तापमान"); कॉन्स्ट इंट स्लीपटाइम = 15; // 15 मिनटों

व्यर्थ व्यवस्था()

{ सीरियल.बेगिन (115200); // Serial.println ("स्टार्ट अप") होस्ट करने के लिए मूल्यों की रिपोर्ट करने के लिए सीरियल कनेक्शन खोलें; // io.adafruit.com से कनेक्ट करें Serial.print ("Adafruit IO से कनेक्ट करना"); आईओ.कनेक्ट (); // कनेक्शन के लिए प्रतीक्षा करें जबकि (io.status() <AIO_CONNECTED) {Serial.print("."); देरी (500); } // हम जुड़े हुए हैं Serial.println (); Serial.println (io.statusText ()); }

शून्य लूप ()

{ io.run (); // io.run (); क्लाइंट को कनेक्ट रखता है और सभी स्केच के लिए आवश्यक है। फ्लोट अस्थायी_सी; फ्लोट अस्थायी_एफ; फ्लोट नमी; temp_c = sht1x.readTemperatureC (); // सेंसर से मान पढ़ें temp_f = sht1x.readTemperatureF (); नमी = sht1x.readHumidity (); सीरियल.प्रिंट ("तापमान:"); // सीरियल पोर्ट पर मानों को प्रिंट करें Serial.print(temp_c, DEC); सीरियल.प्रिंट ("सी /"); सीरियल.प्रिंट (temp_f, DEC); सीरियल.प्रिंट ("एफ। आर्द्रता:"); सीरियल.प्रिंट (नमी); सीरियल.प्रिंट्लन ("%"); आर्द्रता-> बचाओ (नमी); तापमान-> सहेजें (temp_f); Serial.println ("ESP8266 सो रहा है …"); ईएसपी.डीप स्लीप (स्लीपटाइम * 1000000 * 60); // नींद }

यह कोड इस ट्यूटोरियल में पहले से सेंसर कोड का मैशअप है और क्लाउड डेटा सेवा Adafruit IO का एक मूल उदाहरण है। प्रोग्राम कम पावर मोड में प्रवेश करता है और ज्यादातर समय सोता है, लेकिन मिट्टी के तापमान और आर्द्रता को पढ़ने के लिए हर 15 मिनट में जागता है, और इसके डेटा को एडफ्रूट आईओ को रिपोर्ट करता है। config.h टैब पर नेविगेट करें और अपना Adafruit IO उपयोगकर्ता नाम और कुंजी, साथ ही अपने स्थानीय वाईफाई नेटवर्क नाम और पासवर्ड को भरें, फिर कोड को अपने ESP8266 माइक्रोकंट्रोलर पर अपलोड करें।

आपको io.adafruit.com पर थोड़ी तैयारी करनी होगी। तापमान और आर्द्रता के लिए फ़ीड बनाने के बाद, आप अपने मॉनिटर के लिए एक डैशबोर्ड बना सकते हैं जिसमें सेंसर मानों का ग्राफ़ और आने वाले फ़ीड के डेटा दोनों शामिल हैं। यदि आपको Adafruit IO के साथ आरंभ करने के लिए एक पुनश्चर्या की आवश्यकता है, तो मेरे इंटरनेट ऑफ थिंग्स क्लास में इस पाठ को देखें।

चरण 4: सोलर चार्जिंग बोर्ड तैयार करें

इसके कैपेसिटर और कुछ तारों को लोड आउटपुट पैड पर सोल्डर करके सोलर चार्जिंग बोर्ड तैयार करें। मैं एक वैकल्पिक ऐड-ऑन रेसिस्टर (PROG में 2.2K सोल्डरेड) के साथ तेज दर से चार्ज करने के लिए खान को अनुकूलित कर रहा हूं और सतह माउंट रेसिस्टर को बैटरी से जुड़े 10K थर्मिस्टर के साथ बदलकर अप्राप्य छोड़ने के लिए सुरक्षित बना रहा हूं। यह एक तापमान सीमा को सुरक्षित करने के लिए चार्जिंग को सीमित कर देगा। मैंने अपने सोलर यूएसबी चार्जर प्रोजेक्ट में इन संशोधनों को और अधिक विस्तार से कवर किया है।

चरण 5: माइक्रोकंट्रोलर सर्किट बनाएं

माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड और पावर स्विच को पर्मा-प्रोटो बोर्ड में मिलाएं।

सोलर चार्जर पावर आउटपुट को अपने स्विच के इनपुट से कनेक्ट करें, जिसे कम से कम 1 amp के लिए रेट किया जाना चाहिए।

सेंसर की डेटा लाइन पर 10K पुल-अप रोकनेवाला सहित, ऊपर सर्किट आरेख (या आपके व्यक्तिगत संस्करण के विनिर्देशों) में वर्णित ब्रेडबोर्ड वायर कनेक्शन बनाएं और मिलाप करें।

जब सौर ऊर्जा मौजूद नहीं है तो सौर चार्जर के लोड पिन 3.7V बैटरी पावर प्रदान करेंगे, लेकिन अगर यह प्लग इन और धूप में है तो सीधे सौर पैनल से संचालित किया जाएगा। इसलिए माइक्रोकंट्रोलर को विभिन्न प्रकार के वोल्टेज को सहन करने में सक्षम होना चाहिए, जैसे कि 3.7V से कम और 6V DC तक। 5V की आवश्यकता वाले लोगों के लिए, एक PowerBoost (500 या 1000, वर्तमान की आवश्यकता के आधार पर) का उपयोग लोड वोल्टेज को 5V में मॉड्यूलेट करने के लिए किया जा सकता है (जैसा कि सोलर USB चार्जर प्रोजेक्ट में दिखाया गया है)। यहां कुछ सामान्य बोर्ड और उनकी इनपुट वोल्टेज श्रेणियां दी गई हैं:

• NodeMCU ESP8266 (यहाँ प्रयुक्त): 5V USB या 3.7V-10V Vin
• Arduino Uno: 5V USB या 7-12V Vin
• Adafruit Huzzah ESP8266 ब्रेकआउट: 5V USB या 3.4-6V VBat

सबसे लंबे समय तक संभव बैटरी जीवन प्राप्त करने के लिए, आपको अपने वर्तमान ड्रॉ के कुल वर्तमान पर विचार करने और अनुकूलित करने के लिए कुछ समय लेना चाहिए। ESP8266 में एक गहरी नींद की सुविधा है जिसका उपयोग हमने Arduino स्केच में नाटकीय रूप से इसकी बिजली की खपत को कम करने के लिए किया था। यह सेंसर को पढ़ने के लिए जागता है और सेंसर के मूल्य की रिपोर्ट करने के लिए नेटवर्क से कनेक्ट होने पर अधिक करंट खींचता है, फिर एक निर्दिष्ट समय के लिए वापस सो जाता है। यदि आपका माइक्रोकंट्रोलर बहुत अधिक शक्ति खींचता है और आसानी से सोने के लिए नहीं बनाया जा सकता है, तो अपने प्रोजेक्ट को एक ऐसे संगत बोर्ड पर पोर्ट करने पर विचार करें जो कम शक्ति खींचता है। नीचे टिप्पणी में एक प्रश्न छोड़ें यदि आपको यह पहचानने में सहायता की आवश्यकता है कि आपके प्रोजेक्ट के लिए कौन सा बोर्ड सही हो सकता है।

चरण 6: केबल ग्रंथियां स्थापित करें

सोलर पैनल केबल और सेंसर केबल के लिए वेदरप्रूफ एंट्री पॉइंट बनाने के लिए, हम वेदरप्रूफ एनक्लोजर के साइड में दो केबल ग्लैंड्स लगाएंगे।

आदर्श प्लेसमेंट की पहचान करने के लिए अपने घटकों को फिट करें, फिर स्टेप ड्रिल का उपयोग करके वॉटरप्रूफ बाड़े में छेदों को चिह्नित करें और ड्रिल करें। दो केबल ग्रंथियों को स्थापित करें।

चरण 7: पूर्ण सर्किट असेंबली

वाटरप्रूफ पावर केबल के पोर्ट साइड को एक में डालें और इसे सोलर चार्जर के डीसी इनपुट (लाल से + और काला से -) में मिला दें।

दूसरी ग्रंथि के माध्यम से मिट्टी सेंसर डालें, और इसे सर्किट आरेख के अनुसार पर्मा-प्रोटो से कनेक्ट करें।

थर्मिस्टर जांच को बैटरी से टेप करें। यह चार्जिंग को एक सुरक्षित तापमान सीमा तक सीमित कर देगा, जबकि परियोजना को बाहर अप्राप्य छोड़ दिया जाएगा।

बहुत गर्म या बहुत ठंडा होने पर चार्ज करने से बैटरी खराब हो सकती है या आग लग सकती है। अत्यधिक तापमान के संपर्क में आने से बैटरी को नुकसान हो सकता है और बैटरी का जीवन छोटा हो सकता है, इसलिए अगर यह ठंड से नीचे या 45 ℃ / 113F से ऊपर है तो इसे अंदर ले आएं।

केबल ग्रंथियों को कस कर उनके संबंधित केबलों के चारों ओर वेदरप्रूफ सील बनाएं।

चरण 8: सोलर पैनल तैयार करें

वाटरप्रूफ डीसी पावर केबल सेट के प्लग साइड के साथ अपने सौर पैनल के लिए केबल को विभाजित करने के लिए मेरे निर्देश का पालन करें।

चरण 9: इसका परीक्षण करें

अपनी बैटरी प्लग इन करें और पावर स्विच दबाकर सर्किट चालू करें।

इसका परीक्षण करें और सुनिश्चित करें कि यह आपके वाईफाई नेटवर्क के सिग्नल रेंज के भीतर बाड़े को बंद करने और अपने जड़ी-बूटियों के बगीचे, कीमती पॉटेड प्लांट, या अन्य मिट्टी में सेंसर स्थापित करने से पहले इंटरनेट पर रिपोर्ट कर रहा है।

एक बार सेंसर से डेटा ऑनलाइन लॉग हो जाने के बाद, एपीआई गेटवे साइट इफ दिस दैट दैट पर ईमेल या टेक्स्ट अलर्ट के लिए एक नुस्खा सेट करना आसान है। अगर मिट्टी की नमी का स्तर 50 से नीचे चला जाता है, तो मैंने मुझे ईमेल करने के लिए कॉन्फ़िगर किया है।

अपने संयंत्र के सूखने की प्रतीक्षा किए बिना इसका परीक्षण करने के लिए, मैंने मैन्युअल रूप से Adafruit IO पर अपने आर्द्रता फ़ीड के लिए एक डेटा बिंदु दर्ज किया जो दहलीज से नीचे गिर गया। कुछ क्षण बाद, ईमेल आता है! यदि मिट्टी का स्तर मेरे निर्दिष्ट स्तर से नीचे आता है, तो जब तक मैं मिट्टी में पानी नहीं डाल देता, तब तक हर बार फ़ीड अपडेट होने पर मुझे एक ईमेल प्राप्त होगा। मेरी विवेक के लिए, मैंने हर 15 मिनट की तुलना में बहुत कम बार मिट्टी का नमूना लेने के लिए अपना कोड अपडेट किया।

चरण 10: इसे बाहर प्रयोग करें

यह आपके संयंत्र की जलयोजन आवश्यकताओं के आधार पर अनुकूलित करने के लिए एक मजेदार परियोजना है, और इसे स्वैप करना या सेंसर जोड़ना या सौर ऊर्जा सुविधाओं को अपने अन्य Arduino प्रोजेक्ट्स में एकीकृत करना आसान है।

साथ चलने के लिए धन्यवाद! मुझे यह सुनना अच्छा लगेगा कि आप क्या सोचते हैं; कृपया टिप्पणियों में पोस्ट करें। यह प्रोजेक्ट मेरे फ्री सोलर क्लास का हिस्सा है, जहां आप आसान बैकयार्ड प्रोजेक्ट्स और सोलर पैनल्स के साथ काम करने के बारे में अधिक सबक पा सकते हैं। इसे देखें और नामांकन करें!

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