DIY自制arduino智能室内药草园-G

在这个教程中，我将向您展示如何制作我的智能室内药草园！我对该项目有一些启发，首先是我对家用Aerogarden模型（见下图）产生了一些兴趣。此外，我有一个未使用过的带有TFT触摸屏护罩的Arduino Mega，它已经在我的电子垃圾箱中呆了好几年了。我想出了为什么不尝试使用Arduino创建我自己的Aerogarden像药草园那样的机会，而我在隔离期间会有一些额外的时间！我最终对该项目做了一些额外的工作，因为我在每个土壤等分试样中都添加了湿度传感器，但是到目前为止，它已经被证明是有用的。总而言之，我对任何事情的结果都不满意！

我刚刚完成了这个项目，并在2020年5月7日种植了一些罗勒和细香葱种子。该教程发布于2020年5月11日。我希望植物将在接下来的一周里开始发芽！

以下是我的智能室内药草园的一些功能简介：

-触摸屏显示，显示时间，星期几和日期。

-用于种植草药的四个2.35英寸x 2.35英寸x 2.33英寸等分试样。等分试样托盘插入水池中，该水池可收集任何排水并将其与电子设备隔离。

-LED设置，允许用户设置所需的“开启”时间和持续时间。此外，用户可以选择禁用LED的打开功能。

-湿度传感器页面，指示需要浇灌4种草药等份中的哪一部分。

-可调式生长灯，一旦植物开始生长，即可为使用者增加约6-8英寸的高度。

如果您有兴趣了解我如何制作此项目，或者想自己制作一个，请继续！

材料清单：

电子产品：

-Arduino Mega 2560

- 2.8" TFT触摸屏盾

- 4X土壤水分传感器

- 3X N沟道MOSFET P30N06LE

-1个RTC DS3231模块

- LED灯条

- 5V 2A电源

-CR1220 3V电池

-3个220欧姆电阻

-冲浪板

-直流桶式千斤顶

-接线

药草园播种机：

-白色和黑色3D打印机PLA灯丝（如果您选择打印自己的底座）

-红橡木贴面

-薄铝板（可选）

-闪亮的金属喷漆和底漆

-木饰面/污点

-一涂层聚氨酯面漆

土壤/草药产品：

-您选择的草药种子

-奇迹成长表土

各种各样的：

-电工胶带/绝缘胶带

-热胶枪

-3D打印机（可选）

-Exacto刀

-砂纸（〜220 +粗砂）

-烙铁+焊锡

-氰基丙烯酸酯强力胶

-工具（剪钳，剪刀，尖嘴钳）

该项目的电子部分基本上有4个主要组件，这些组件的大脑为Arduino Mega2560。1）TFT触摸屏护罩。2）RTC时钟模块。3）土壤传感器。4）MOSFET晶体管和LED灯条。我将Mega用作该项目，因为在将触摸屏护罩放置到Mega上之后，它为我提供了更多的引脚。我为该项目在上面列出的4个主要组件中的每一个都有很多教程，我将链接我使用的一些组件，并提供一些我在使用过程中遇到的其他附加信息。

请参阅我的Fritzing面包板和原理图，以了解电路的基本布局。注意： Fritzing没有我在项目中使用的确切的土壤传感器。我所使用的还带有LM393比较器电路，我尽了最大的努力在Fritzing图像中复制了布线。如果仍然混乱，请参阅以下有关确切接线的更多信息。

1）Arduino Mega和2.8英寸TFT触摸屏

有用的链接：

Adafruit教程：有关连接屏蔽，安装适当的库以及运行示例代码的基础知识。

我相信我是从Adafruit购买了我的触摸屏护罩的，并且肯定使用了他们的教程来进行初始设置和运行示例代码。除了适当地连接屏蔽之外，在下一步中的编码部分之前，实际上还有很多其他内容。的一个重要步骤，但是被削波屏蔽VIN引脚连接到Arduino的VIN引脚。剪裁此引脚可让您访问引脚，以便从外部电源提供arduino电源，因此请务必这样做。

2）RTC时钟模块

有用的链接：

Adafruit教程：与我的项目中使用的突破板不同，但使用相同的DS3231芯片。

将实时时钟模块连接到Mega也很简单。您只需要5V，GND，SDA和SCL连接即可。对于我的项目，我将SDA和SCL从时钟分别连接到Mega的引脚20和21。我还使用了Adafruit的教程来初始化时钟，但在下一步中会更多。现在，只需完成图示的接线即可。

3）土壤传感器

有用的链接：

有关如何使用这些传感器的出色而简单的教程:使用 Arduino 测量土壤水分！

在开始项目的电子部分之后，我实际上订购了这些传感器。在初始测试期间，我用常规开关代替了这些传感器作为数字输入，这就是为什么这些开关出现在我的早期面包板电路中的原因。如用户mdabusaayed所述，这些土壤传感器可用作数字输入或模拟输入。因为我只是想让这些传感器告诉我土壤是否干燥，所以我只利用了它们的数字输出引脚。每个都需要5v和GND引脚连接，我使用Mega的23-26引脚连接其数字输出

4）晶体管和RGB LED灯条

有用的链接：

Arduino-LED灯条教程：这些链接属于同一Make Project，它们显示了如何利用MOSFET和arduino数字输出引脚来驱动和RGB LED灯条

Arduino-LED灯条视频：

我从FiveBelow那里买了一个便宜的RGB LED灯条，它可以由5V供电。Arduino数字输出引脚无法为MOSFETS发挥作用的板条提供足够的电流。链接的教程比我更详细地解释了电路，因此请检查一下您是否对执行此操作感兴趣。遵循我的电路图中的接线，以便将带和MOSFET连接到arduino。免责声明：现在，我意识到针对特定植物生长的LED进行了大量研究，这些LED在Y频率下的功率为X。我非常怀疑我的廉价$ 5条带是否符合其中的大多数条件，但我发现有些光线总比没有好。我用手指交叉指的是，在接下来的几周里，我会在这里得到一些草本植物的生长：p正如简介中所述，如果我需要使用更坚固的LED灯/条，我将继续更新此Instructionable。

在创建程序时，我希望实现一些目标。首先，我想让触摸屏显示当前时间和日期。其次，我想要屏幕上的一些功能图像，用户可以识别这些图像，然后按一下以将其带到带有其他选项的其他屏幕上（将水桶放置到湿度传感器页面上，并在LED设置页面上进行设置。）最后，我想要一个图像在屏幕上告诉用户LED灯是否点亮（由灯泡指示）。

代码有些长，因此我不会逐行介绍，而是强调代码功能的一般功能。它可能并不完美，但是可以实现我想要完成的任务。随意下载并调整我的代码！在编写代码时，有一些很棒的Youtube视频对我有所帮助：How to Mechatronics和educ8s.tv提供了一些很棒的教程。我确实要提到，浇水桶，灯泡和设置徽标的图像是从其位图值打印在屏幕上的。Image2cpp（http://javl.github.io/image2cpp/）是我使用的出色工具，可自动将图像转换为位图。

如果您对我的代码思考过程不感兴趣，请忽略下面的内容，然后下载我的.ino程序以及.c文件。确保将它们都放在同一文件夹中。通过USB端口将您的Mega连接到计算机，并使用Arduino IDE，将程序上传到Mega！

Indoor_Flower_Pot.ino代码亮点

最初的

-包括Adafruit库（GFX，TFTLCD，TouchScreen.h，RTClib.h）

-定义触摸屏的引脚/变量（我将其中的大部分内容从Adafruit的示例代码复制并粘贴到TFT触摸屏上

-定义整个程序中使用的变量

虚空设置

-连接到TFT触摸屏

-使用pinMode（）函数配置土壤传感器引脚和LED引脚

-绘制主屏幕（我为程序绘制了特定功能，以便绘制每个屏幕。您可以在void loop（）之后在程序底部找到这些功能）

空环

-如果选择了主屏幕，则绘制主屏幕

-检查时间，如果时间已更改，则更新屏幕

-检查时间，看看它是否介于LED“ On Time”和LED“ Timer”之间

-如果是这样，请打开LED并在屏幕上绘制灯泡

-如果没有，请关闭LED并从屏幕上卸下灯泡

-如果选择了水桶，请绘制湿度传感器页面

-读取土壤传感器输入，如果土壤干燥则填写相应的圆圈

-如果土壤仍然湿润，请保持圆圈未填充

-如果选择了设置图像，则绘制LED设置页面

-读取并存储On Time，AM或PM以及计时器。

-如果选择了LED熄灭，则无论打开时间或计时器如何，都应保持LED熄灭

附件

• Indoor_Flower_Pot.ino
• 水桶

在设计香草园之前，我知道我想用单板包裹底座。因此，我需要创建一个带有尖角的方形设计，而不是更圆滑的设计，因为贴面可能不会更好地粘附在椭圆形上。我想要的另一个功能是LED的可调轴，以适应植物的生长。此外，我还需要一个空间来容纳触摸屏/电子设备以及一个单独的植物盆，其中要盛满水并将其与电子设备隔离。最后，我为草药创建了自己的托盘插入物，该插入物具有4个独立的等分试样，非常适合盆中。我对设计结果感到满意！我为此项目使用了Fusion 360，并且为所有内容添加了.stl文件和.gcode文件，因此可以免费下载，调整，

播种机底座太大，无法放入我的打印机，因此我必须将它分为两​​部分进行打印。除了用黑色打印的纸盘插件外，我都用白色的PLA灯丝打印了所有东西。我将Cura用作切片软件，下面是我的打印详细信息。如果您想在切片软件中查看每个零件的更多图片，请告诉我。

切片软件详细信息：

-我的打印机：Maker Select Printer V2-
喷嘴：0.4mm-
细丝：黑色和白色PLA细丝1.75mm-
打印温度/印版温度：210C / 60C-
打印速度：60 mm / s-
填充：25％
-启用支持：是的，无处不在
-构建板附着力：3mm帽沿

附件

• Light_Support.gcode
• Midshaft_Lock_Pieces.gcode
• Midshaft.gcode
• Plant_Base_Back.gcode
• Plant_Base_Front.gcode
• Plant_Basin.gcode
• Tray_Inserts.gcode
• Light_Support.stl
• Lock_Key.stl
• Midshaft.stl
• Plant_Base_Back.stl
• Plant_Base_Front.stl
• Plant_Basin.stl
• Tray_Insert.stl

因为将药草园基地分两部分印刷，所以第一步是使用快速氰基丙烯酸酯超强胶将它们粘合在一起。这些图片突出了一些最重要的步骤，下面将根据部分列出这些步骤。

药草园基地：

将两部分粘合在一起后，我取了中等粒度的砂纸并稍微打磨了底座。然后，我布置了饰面板，并找出了底座的所有4面以及饰面板的顶部。我不想对轴进行贴面，所以我保持裸露状态。我用一把特雷科刀切了单板。在描画和切割单板时要小心，以确保胶合时木纹方向正确。我最终确实犯了这个错误，但是幸运的是它在后面，很难说出来。然后，我在胶合板上涂了少量胶水，足以覆盖整个表面，然后将其粘附到药草园的基座上。我一次做了两个侧面，这样我就可以增加砝码/夹子了。

将所有胶合板胶合并干燥后，我拿了220粒度的砂纸并手动打磨了底座。您需要在这里小心和耐心，以免意外抓住单板的粗糙角落并将其撕下。耐心部分很重要，因为要花一些时间使边缘变圆并使所有外观看起来都光滑。我确实使用了少量的木材填充剂来打磨时无法磨圆的一些较大的裂缝。

磨砂完成后，我使用了两层Minwax木材饰面，并在施涂时遵循了它们的说明。静置约24小时后，我在底材上涂了一层聚氨酯涂料，使其具有良好的柔滑光泽！

花盆盆地：

可能不需要执行此步骤，但是我对水可能泄漏到电子设备上感到疑惑。即使我怀疑从托盘插入件中抽出的水根本不会流入盆中，但我仍然继续在盆角处添加了少量有机硅。

LED灯支持

我想在灯架的顶部涂上金属光泽，以赋予花园苗圃轻盈的感觉。为此，我用胶带在支撑轴上拍了一下，然后在裸露的区域上涂了一层底漆。干燥后，我接着涂上两层金属光泽喷漆。奇怪的是，我在涂漆后在工作区域中发现了一块薄金属板，并认为它看起来比喷漆还要真实和更好。我追踪了灯架顶部的区域，将金属切出，然后用虎钳将金属弯曲。然后，我将其粘贴在顶部。我用钢丝绒清除了金属，并给它带来了美丽的光泽。

现在，药草园的底座已经完成，LED灯架已经涂漆，最后一步是完成接线并添加所有组件！我将在下面再次列出每个重要步骤。我发现很多电线和热胶是我最好的朋友。

冲浪板：

我得到了一块小挡板，并在其上布置了MOSFET，RTC模块和电阻，以得到一个近似的尺寸。然后我将其切下并开始焊接组件。您可以根据自己的需要真正地设计您的穿孔板。您会在perfboard上看到一条主（+ 5V）线和一条主（GND）线。意识到到最后，您的穿孔板看起来就像是糟糕的一天，电线无处不在。这是因为您需要将7条导线连接到arduino（RTC模块中的SDA，SCL，Vin，GND和3个数字引脚）（还连接到MOSFET的电阻器/基极引脚。）您还需要另外8条电线将其连接到湿度传感器（4条正极线连接到每个土壤传感器5v引脚，4条接地线连接到每个土壤传感器接地别针）。

LED灯带上的灯支持：

拆开LED指示灯后，我发现条带的2个部分可以切入支撑架的长度，然后再进行切割。装好所有条带后，我用热胶将它们粘在适当的位置，从而在每个条带之间留出一点空间。然后，我使用28号标准软线进行焊接，并将（+）-（+），BB，RR和GG分别连接到各自的焊盘。完成后，我测试了剥皮条，以确保在将电线穿过支撑轴之前，正确焊接了所有焊盘。

最终大会：

我通过将DC插孔热粘合到位来开始最终组装。然后，我从底座开始穿过中轴再放4条细的28线柔性电线，直到光源支架。注意：重要的是，即使中间轴和灯完全抬起，也要将电线切成一定长度以直达灯。然后，我将每根电线焊接到灯上各自的焊盘上。（+）线直接连接到DC插孔。

我从（+）DC插孔端子连接了一根电线，并将另一端焊接到了挡板上的5V线上。我从（-）DC插孔端子到地线重复了该过程。

然后，我用一小撮热胶将穿孔板粘贴在药草园底部的适当位置。我根据原理图将适当的导线连接到arduino，并通过底座前面的窗口安装触摸屏。根据配合的紧密程度，您可能需要也可能不需要使用热胶将其密封到位。

最后，我将四个土壤传感器模块热粘到侧壁上的适当位置，以确保每个传感器都已适当放置，以便在触摸屏湿度传感器页面上进行相应的读取。之后，我连接了四个土壤传感器，将电线穿过微小的插槽，然后将植物盆和托盘加进去！

就像接线完成一样！

最后一步是获得一些您选择的盆栽土壤和种子！我在托盘插入物的每个等分试样中填充了盆栽土壤，直到距顶部约0.5英寸。在每个土壤的中央都留下了很小的痕迹，向每个土壤中添加了几粒种子，并覆盖了约0.25英寸的土壤。

然后，我将托盘添加到植物盆中，并将其放入药草园底部！浇水时，我发现最好的方法是使用火鸡面包加水，直到土壤变湿为止。等待几分钟并检查湿度传感器页面后，我便可以确认土壤是否已浇水足够。如果圆圈未填充，则表明已对植物进行了适当的浇水！

现在，这里希望草药能真正生长，制作愉快！