描述

為什么要做這個項目？

像許多人一樣，我的父母在早春用種子種植植物。當種子發芽時，我的父母把它們放在外面的一個盒子里，上面有玻璃，讓幼苗獲得所需的陽光，同時保護它們免受寒冷和風的侵襲。

嬰兒植物留在盒子里，直到外面足夠溫暖，它們自己會沒事（大約一個月），然后它們被種植在花園里。

問題是植物喜歡相當狹窄的溫度范圍，并且盒子可以在晚上從 50 攝氏度一直下降到零度以下。所以我的父母經常到外面檢查他們并保證他們的安全。

大多數晚上，我的父母都會把所有的植物都帶回屋里，以確保它們安全。整個事情是非常勞動密集的。

披露：我從 Arduino 收到了一個免費的Arduino Oplà IoT 套件來參加這次比賽。

我的解決方案

我的計劃是拿一個帶玻璃蓋的“啞”木箱，讓它調節自己的溫度。

我還希望我的父母能夠知道這些植物是好的，而不必外出。Arduino 云（帶有隨附的應用程序）和 MKR IOT Carrier 為我提供了很多選擇，讓他們知道植物沒有外出就可以了。

最后，因為我的父母住在離我超過 100 公里的地方，如果在他們開始使用系統后需要調整系統，我很高興能夠執行遠程代碼更改。

這是智能植物孵化器功能的演示：

系統總覽

我使用兩個溫度傳感器，一個在盒子里，一個在盒子外面。這些是我的輸入。

我的 Arduino 會查看這些值，并可以根據需要打開連接到風扇的繼電器或連接到電熱源的繼電器。

溫度讀數確定系統如何響應：

• 熱量：箱內低溫，外低溫

• 風扇：箱內溫度低，外溫度高

• 風扇：箱內溫度高，外溫度低

• off :箱內溫度高，外溫度高

• off : 箱內溫度正常

這是整個項目的樣子：

（注意：我使用紙板來加速原型制作，但這不會持續到外面。所以我計劃將顯示器和其他硬件移動到耐候性外殼中。）

用戶界面

當我構思這個項目時，我想到了一個非常精致的用戶界面，但我決定做一個最簡單的東西，讓我的非技術父母盡可能容易地使用它。

設計目標：

• 盡可能簡單

• 可以從至少 10 米的距離看到孵化器的狀態（所以我的父母可以從屋內的窗戶檢查它）

• 顯示知道系統正常運行所需的最少信息

• 沒有模式或關閉按鈕。它要么打開并自動調節盒子內的溫度，要么你拔掉它（我不希望我的父母讓系統進入不同的模式，然后植物因為沒有達到他們的預期而死亡）

用戶界面如下所示：

LED 指示燈：

我在 IOT 載體上使用了兩個多色 LED。它們指示盒子內的溫度以及系統為管理該溫度而采取的措施。我的父母將使用這些 LED 在不出門的情況下檢查盒子。

溫度指示燈 LED （左側 LED）：

顯示盒子的內部溫度：

• 錯誤 - 粉紅色（如果溫度傳感器返回無效值可能會發生）

• 太冷了 - 藍色，閃爍

• 冷，但不危險 - 藍色

• 好的 - 綠色

• 溫暖但不危險——紅色

• 太暖和 - 紅色，閃爍

動作指示燈 LED （右側 LED）：

顯示系統試圖采取什么措施來調節盒子內的溫度：

• 錯誤（無操作）- 粉紅色（如果溫度傳感器返回無效值可能會出現）

• 冷卻 - 藍色

• 加熱（通過風扇或電阻加熱） - 紅色

• 無動作 - 綠色

展示：

顯示屏顯示以下信息：

• 內部溫度

• 室外溫度

• 當前動作

• 重新計算動作之前的時間（以秒為單位）（動態調整以防止超過目標溫度）

Arduino物聯網云儀表板：

同樣，我的目標是讓一切盡可能簡單。

這是它的樣子：

當前的內部和外部溫度顯示在儀表上。

歷史溫度顯示在時間序列圖上。如您所見，盡管外面的溫度波動，但內部溫度被加熱器保持在 22C 左右。

另一個小部件顯示了我可能需要遠程診斷問題的調試信息。

演示模式

您可以使用串行監視器將系統置于“演示模式”，您可以在其中覆蓋來自傳感器的溫度。

這使您可以使系統進入實際傳感器難以做到的狀態（如內部 -50C 和外部 +50C）并查看它的作用。

此模式僅用于開發和調試。

建造

MKR-1010 和物聯網載體：

IOT Carrier 使用了 MKR-1010 上的大部分引腳。我唯一可以確定載體不會干擾該項目所需的 I/OI 的唯一方法是將 MKR-1010 引腳上需要的引腳與載體隔離。

我在 MKR-1010 和我想在板之間連接的引腳的載體之間插入了母頭。板之間沒有母頭的引腳是隔離的。您可以在下圖中看到引腳 A2-A6 被隔離：

D7 在電路板的這一側被隔離（在下面的照片中看不到，但我在這一側的 D7 處從母頭上折斷了引腳）。

我將控制項目所需的電線焊接到公頭上，然后將它們插入 MKR-1010。

電源、繼電器和接線端子：

我整理了應該在盒子外面的設備，如下圖所示：

接線端子：

MKR-1010 的電線連接到接線盒，這樣我就可以將系統拆開進行運輸和存儲。

原理圖部分向您展示了如何構建此部件。

這是所有電線的作用：

（注意：電路板背面有從左到右的走線，將接線端子連接在一起。有關更多信息，請參見原理圖。）

溫度傳感器：

盒子里面有一個溫度傳感器，盒子外面有一個。它們的位置使太陽永遠不會直接照射在它們上并歪曲讀數。

這是其中一個溫度傳感器的外觀：

我更喜歡將溫度傳感器安裝在我制作的小板上，這樣我就可以輕松更換它們或恢復它們以用于另一個項目。但是將它們直接焊接到線束上就很好了（只是不要過熱）。

（注意：雖然這些傳感器非常好用，但它們并不總是給出相同的讀數。所以，我在面包板上設置了 6 個，并為這個項目選擇了兩個在一定范圍內讀數最接近的溫度。）

冷卻系統：

風扇位于盒子的長端。這是它的樣子：

風扇將空氣吹出盒子。

我可以在盒子外面的風扇上加一條柔性塑料條，以防止風扇關閉時空氣進出盒子。風扇打開時會將塑料推開。

（注意：我還沒有在盒子的另一端添加通風孔。在我在盒子上打更多孔之前，我想看看它在實際操作條件下的性能如何。可能是盒子周圍和之間漏氣盒子和玻璃本身可以提供足夠的通風。）