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ARDUINO植物澆水套件解析
 

【作者: 陸向陽】   2023年02月24日 星期五

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圖一 : Arduino Plant Watering Kit(白盒內的主控板、玻璃杯中的幫浦、盆栽中的水份感測器)(圖片來源:Arduino官網)
圖一 : Arduino Plant Watering Kit(白盒內的主控板、玻璃杯中的幫浦、盆栽中的水份感測器)(圖片來源:Arduino官網)

2021年1月樹莓派(Raspberry Pi, RPi)官方發表了獨家微控制器晶片RP2040,並運用該晶片製成Raspberry Pi Pico開發板,同時也允許其他板卡業者運用該晶片推出自有的開發板,因此Arduino官方就用RP2040推出了Arduino Nano RP2040 Connect開發板,建議售價30.6美元。


時隔2年,Arduino官方以Arduino Nano RP2040 Connect開發板為基礎,搭配相關感測器與配件,構成了植物澆水套件(Arduino Plant Watering Kit),建議售價53美元,到底澆水套件內容為何?以下將對此觀察。


關鍵物為水份感測器

套件中除了主控板Arduino Nano RP2040 Connect外,最重要的是一個水份感測器(moisture sensor),將該感測器插入植物盆栽的土壤中,可以量測土壤中的水份,從而決定是否要進行澆水。


其次,套件中有一個幫浦(submersible pump),然後有一個1公尺長的塑膠管,只要準備個裝水的水箱,把幫浦沉入水箱中,塑膠管一端接上幫浦,另一端放在盆栽土壤上,就可以實現澆水系統。


當然,1公尺可能太長,套件購買者可以依據自己實際需要將其剪短。此外,幫浦是用5V電壓驅動的,主控板是透過繼電器(relay)模組來驅動幫浦動作。套件中的其他配件則為按鈕、燈號、連接線、連接器、轉接器等。



圖二 : Arduino Plant Kit控制電路圖(圖片來源:Arduino官網)
圖二 : Arduino Plant Kit控制電路圖(圖片來源:Arduino官網)

附帶一提的是,整組套件不含供電系統,必須自己想辦法弄一個5V供電系統,例如透過插頭與電壓器或是電池來供電。套件也不含外殼,但是Arduino官方已經設計好外殼,需要的人可以去下載外殼的設計檔(.stl),然後自己用3D列印製做外殼。



圖三 : 下載與列印三個3D列印設計檔就能實現套件的外殼(圖片來源:Printables官網)
圖三 : 下載與列印三個3D列印設計檔就能實現套件的外殼(圖片來源:Printables官網)

套件外殼的設計檔案下載位置:https://www.printables.com/model/379111-plant-watering-kit-parts


雲端即時監控

歸結上述,整個控制運作為:偵測土壤水份→水份過少→驅動幫浦→注水到盆栽內→持續偵測水份→水份足夠停止注水。但套件功能不止於此,感測器偵測到的水份數據是可以上傳到雲端的,亦即Arduino官方的Arduino IoT Cloud,然後可以用電腦瀏覽器上網觀看上傳的數據,或者也可以在手機上安裝App(即Arduino IoT Cloud Remote),透過App觀看數據。Arduino IoT Cloud雲端服務少量使用不需付費,大量使用才需要付費。



圖四 : 透過Arduino IoT Cloud Remote手機App可以隨時檢視土壤水份、水份時間變化並設定澆水秒樹、即時開啟關閉幫浦(圖片來源:Arduino官網)
圖四 : 透過Arduino IoT Cloud Remote手機App可以隨時檢視土壤水份、水份時間變化並設定澆水秒樹、即時開啟關閉幫浦(圖片來源:Arduino官網)

範例程式與更多點子

除了硬體套件外,其實Arduino官網也已經提供了控制的範例程式,約130多行,其中主要有三個變數:水份(整數)、澆水(布林值)、澆水時間(整數,單位為秒)。


要提醒的是,套件目前尚未有自動偵測、自動澆水的自動能力,畢竟因應不同的植物有不同的參數要調整,需要使用者自行嘗試、測試一段時間,所以目前只有透過按鈕或Web/App等來操控幫浦,同時自己觀看水份變化而決定是否停止澆水,等更確定後再自己寫成自動偵測與動作的循環控制。


另外,Arduino官方把上述更廣義稱為智慧花園(Smart Garden),澆水只是第一步,Arduino官方也提案其他想法等待眾多創客去實現,例如加濕度計並搭配噴霧控制、溫度計並搭配風扇控制,以及運用紫外線偵測來記錄日照程度等,最終打造出完整良善的自動種植生長環境。


最後筆者也提醒一下,控制水份僅為種植的第一步,且除了溫度、濕度、日照外也還有其他變數條件要掌握,例如通風性、蟲害、菌害、肥害等,有一套控制系統自是好事,但仍要重視相關實務。


(本文由VMAKER授權轉載;連結原文網址


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