Kitronik Smart Greenhouse Kit {{:1.kep.jpg?600|}} =====Bevezetés===== ---- A mikro: bit vezérlésű Kitronik Smart Greenhouse Kit középpontjában a Kitronik környezeti ellenőrző tábla áll. Ez a kártya különféle érzékelőbemeneteket és csatlakozási pontokat biztosít a BBC micro: bit (V1 és V2) számára, és lehetőséget nyújt olyan eszközök kimeneteinek vezérlésére, mint a vízpumpa, ventilátor, szervo vagy fűtőbetét. Ez ideális visszacsatolási vezérlő rendszerek, például az intelligens üvegházkészlet számára. **//Jegyzet://** * A készlethez nem tartozik a BBC micro:bit, de a működéséhez szükséges, ezért külön be kell szerezni BBC micro:bit V1 vagy V2 verziót. * Ez a készlet nem vízálló. Ha nedves lesz az alaplap (környezeti ellenőrző tábla), kérjük, kapcsolja ki és hagyja teljesen megszáradni. A meghibásodás kockázata nagyon kicsi, de kérjük, legyen óvatos. * Az elektrolízis és nedves környezetben tartás miatt a Mini Prong nedvességérzékelő elektródái idővel lassan lebomlanak (lásd később!). Az alaplap tartalmaz egy integrált Edge csatlakozót a BBC micro:bit számára, amelybe könnyedén beilleszthető. A BBC micro:bit képes olvasni a BME 280 környezeti érzékelő (hőmérséklet, nyomás és páratartalom) és a valós idejű óra bemeneteit. Van egy fedélzeti piezo hangjelző, és 2 db 1A kimenet (ideális vízszivattyúhoz, fűtőbetétekhez vagy ventilátorhoz), 3 állapotú ZIP LED, ZIP LED bővítő csatlakozó és szervo kimenet. Ezeken kívül 3 BBC micro:bit PIN van kialakítva, hogy további be- és kimeneteként krokodil csipeszes csatlakozásokat hozzon létre, valamint további 3V és a GND csatlakozási pontok. Az áramellátás a 3xAA elemtartón vagy a 2,1 mm-es DC csatlakozón keresztül történik. A feszültségellátást egy tápkapcsoló vezérli, zöld LED-del jelzi az alaplap bekapcsolását. Az alaplap szabályozott 3 V-os tápegységet állít elő, amelyet az élcsatlakozóba táplálnak a behelyezett BBC micro:bit táplálásához, feleslegessé téve a BBC micro:bit külön tápellátásának szükségességét. A táblán található egy napelem csatlakozási pontja az elemek újratöltéséhez. //MEGJEGYZÉS:// Töltés előtt ellenőrizze, hogy a megfelelő újratölthető akkumulátorokat helyezte-e be, NiMh-nek kell lennie. {{:2.kep.jpg?200|}} BBC micro: bit behelyezése: A környezeti vezérlőpanel használatához a BBC micro: bitet szilárdan kell behelyezni a csatlakozóba, a felső ábra szerint. Elektromos információk: {{:3.kep.jpg?600|}} Programozás a MakeCode Block szerkesztővel (https://makecode.microbit.org/#) {{:4.kep.jpg?100|}} A Kitronik létrehozott egy egyedi kiterjesztést, amely támogatja a Környezetvédelmi tábla(alaplap) használatát a micro:bit MakeCode Block szerkesztőben. Ez hozzáadható a szerkesztőben az +Kiterjesztések-en keresztül a „Kitronik” kifejezésre keresve vagy https://github.com/KitronikLtd/pxt-kitronik-smart-greenhouse Ha hozzáadtuk a kiterjesztést ismertetek néhány példakódot, remélve a használat egyszerűbbé tételét. =====A - Vizuális üvegházhőmérő:===== Tanulja meg, hogyan lehet vizuálisan ábrázolni a hőmérsékletet a Status Control LED-ek használatával a Környezetvédelmi Ellenőrző alaplapon. Ehhez nincs szükség perifériák csatlakoztatására, mivel az összes művelet magával a táblával történik. Írja meg a kódot, és nézze meg, ahogyan életre kelnek a fedélzeti ZIP LED-ek. {{:5.kep.jpg?400|}} {{:6.kep.jpg?500|}} Deklaráljuk, hogy összesen 8 db ZIP (intelligens) LED-et tudjunk használni, illetve a második sorban (blokkban) az első három lesz az aktuális. {{:7.kep.jpg?400|}} Hozzunk létre egy temperature (hőmérséklet) nevű változót, amelynek az értéke az alaplapról kiolvasott aktuális hőmérséklet érték. {{:8.kep.jpg?400|}} Szúrjunk be egy „ha” függvényt és alakítsuk át az ábrának megfelelően. Hozzuk létre a következő feltételeket: {{:9.kep.jpg?400|}} {{:10.kep.jpg?400|}} Vizsgáljuk amikor kisebb mint 20 °C, nagyobb egyenlő mint 20 °C és kisebb mint 30 °C és 30 °C-nál nagyobb. {{:11.kep.jpg?400|}} A feltételeknek megfelelően változtatom a 3 db statusLEDs színét. {{:12.kep.jpg?400|}} Fontos a clear beszúrása, hiszen az aktuális megjelenítéséhez törölni az előzőt. A show az az utasítás ahol konkrétan utasítom, hogy jelenjen meg a szín. **Megjegyzés:** * Ha szeretnénk, hogy az alaplapi LED világítson, be kell kapcsolni az alaplapot. * Ha megváltoztatjuk az értékeket pl. 30 °C helyett 26 °C-ra és ráhelyezzük (alul-felül) az érzékelőre az ujjunkat nagyon szépen változik, de rá is lehelhetünk!:-D. =====B - Hőmérséklet, páratartalom és talajnedvesség megjelenítése:===== {{:b1.kep.png?400|}} Ebben az oktatóanyagban megtanulhatja, hogyan használhatja a ZIP LED színárnyalat funkciót egyetlen állapotjelző LED-en történő adatok megjelenítéséhez. {{:b2.kep.jpg?400|}} Alapbeállítások a ZIP LED-ek vezérléséhez {{:b3.kep.jpg?400|}} Hozzunk létre egy új változót tempHue néven, majd vegyük fel a leképezések értéket. {{:b4.kep.jpg?400|}} Helyezzük el hőmérséklet olvasási értéket és állítsuk be a paramétereket az ábrának megfelelően. {{:b5.kep.jpg?400|}} A szín kiválasztását tegyük függővé a hőmérséklet nagyságától (hue(temoHue)), majd show -tehát megjelenítés. Töltsük le, láthatjuk, hogy most egy LED-en (0-s, ne felejtsd bekapcsolni az alalapot) változik a szín a hőmérséklet nagyságának függvényében. Most, hogy a hőmérséklet működik, páratartalom és talajnedvesség hozzáadható az 1. és 2. ZIP LED-hez. Először csatlakoztassuk a talajnedvesség mérőt (Mini Prong) 3V-t a 3V-párnák egyikéhez, a Mini Prong GND-t az egyik GND-párnához és a Mini Prong 0-at a Pin1 csatlakozóhoz. Helyezzük el az üvegház ültetési részébe. {{:b6.kep.jpg?400|}} A Mini Prong talajnedvesség-érzékelő egy ellenállás típusú nedvesség-érzékelő. A két elektróda szonda lehetővé teszi az áram áthaladását a talajon / a táptalajon, majd a csatlakoztatott micro:bit méri az elektródák közötti potenciálkülönbséget a nedvességszint meghatározásához. Minél magasabb a nedvességszint, annál kisebb a potenciálkülönbség és fordítva. Ez azt jelenti, hogy a rendszer hatékonyan végzi az elektrolízist - a pozitív elektróda rézatomjait ionizálják és a növekvő közegben a vízen keresztül szállítják, majd rézatomként ismét lerakódnak a negatív elektródon. Az elektródák aranybevonása némi védelmet nyújt ez ellen, de még egy apró rés is az alatta lévő rézhez lehetővé teszi a folyamat megindulását. Néhány intézkedés meghozható az elektródok korrózióállóságának növelése érdekében. Ezek egyikét már a NYÁK-on is elvégezték - az elektródákat arany bevonattal látták el, ami jó szintű védelmet nyújt. Idővel azonban ezt az arany bevonatot a termesztőközegben természetesen jelen lévő vegyi anyagok (különösen a talaj) elhasználhatják. Az elektródák élettartamának további növelése érdekében a talaj nedvességtartalmának leolvasása időközönként végezzük, nem pedig folyamatosan - ez csökkenti az elektrolízis időtartamát. Ha csak a képernyőre (5*5 led mátrix) akarjuk ki íratni az értékeket: {{:b7.kep.jpg?400|}} //(Tulajdonképpen akár vízszint érzékelőként is használhatnánk, látható minél magasabb a vízszint annál nagyobb a mért érték)// **Folytassuk az elkezdett programot:** {{:b8.kep.jpg?400|}} Két új változót hozzunk létre és vegyék fel a következő értékeket. {{:b9.kep.jpg?400 |}} Így már mind a három LED világít és a szín értékét befolyásolják a mérési eredmények, tehát ki sem kell íratni a pontos értéket vizuálisan lehet követni. //Azért jobban örültem volna egy I2C csatlakozási lehetőségnek (pl.Oled kijelző vagy kétsoros LCD), ahol folyamatosan látom egy képernyőn az összes értéket.// =====C - Automatikus növényi öntözés:===== A "Hőmérséklet, páratartalom és talajnedvesség megjelenítése" oktatóanyagban a ZIP LED színárnyalatát használták az érzékelő értékeinek megjelenítésére. Ebben az oktatóanyagban a talajnedvesség ugyanúgy jelenik meg, de a mérést riasztás kiváltására és vezérlésre is használják, ha egy növényt öntöznek. Ez az oktatóanyag megköveteli a Mini Prong csatlakozását. {{:c1.kep.png?400|}} {{:c2.kep.jpg?400|}} **Alapbeállítások** {{:c3.kep.jpg?400|}} Hozzuk létre a soiHue változót {{:c4.kep.jpg?400|}} Módosítsuk a bemeneti értéket (talajnedvesség érzékelő) és változtassuk meg az értékeket. {{:c5.kep.jpg?400|}} Az előző példából a 2-dik LED-en vizuális megjelenés {{:c6.kep.jpg?400|}} Bővítjük egy „Ha” függvénnyel és a vizsgálati feltétel Ha a talajnedvesség értéke kisebb, mint 400 (ezt majd finomítani kell!) {{:c7.kep.jpg?400|}} Ha alacsony a vízszint megszólal egy dallam 2 másodpercig! {{:c8.kep.jpg?400|}} Tovább ragozzuk, :-) és :-( szmájlival. **Automatikus növény öntözés** ---- Az alaplapunk és a program most képes meghatározni, mikor túl száraz a talaj, és akár figyelmeztethet is, de nagyon jó lenne, ha az öntözést is megoldaná! Az oktatóanyag megköveteli a Mini Prong-ot, mint korábban, és a vízszivattyút is csatlakoztatni kell a P13 nagy teljesítményű (motorvezérlő) kimenetéhez (nekem nagyító kell, de fel van tüntetve a polaritás: piros/+ fekete/-). Nagyon jó, hogy két motort is tudunk vezérelni később egy ventilátor működéséhez szükséges lesz. {{:c9.kep.jpg?400|}} A dallam megállítása után szúrjunk be egy ciklust. {{:c10.kep.jpg?400|}} Majd kapcsoljuk be a 13-as kimeneten a szivattyút és kapcsoljuk ki. {{:c11.kep.jpg?400|}} Mennyi ideig kell ezt csinálni?- legjobb, ha majd kísérleti úton te magad meghatározod a váltási időket. (jó kis locsi-pocsi, javaslom: legyen 100 és 2000 szünet) =====D - ZIP lámpa:===== A fény egyike annak a három összetevőnek - a szén-dioxiddal és a vízzel együtt -, amely a fotoszintézishez szükséges, amely folyamat során a növények előállítják táplálékukat. Tehát a növényeknek fényre van szükségük a növekedéshez - ez köztudott tény. Kevésbé ismert lehet azonban az, hogy a fény színe befolyásolja a fotoszintézis teljesülését. Az alábbi grafikonon látható piros vonal azt mutatja, hogy a különböző színű fények hogyan befolyásolják a fotoszintézis sebességét. A Smart Greenhouse Kit-hez mellékelt ZIP Stick teljesen szabályozható RGB LED-ekkel rendelkezik, és az üvegház növekedési lámpájaként szolgál. Ez az oktatóanyag végigvezeti a ZIP Stick telepítését az üvegházban, majd a LED-ek színének és fényerejének szabályozását. {{:d1.png?400|}} A fotoszintetikus sebesség és fényelnyelés, diagram. Amint a grafikon mutatja, a kék és a piros fény sokkal hatékonyabb a fotoszintézis során, bár a zöld / sárga fény is szerepet játszik. Erre a beltéri növénytermesztőknek nagyon alaposan át kell gondolniuk, mivel mesterséges fényt kell biztosítaniuk növényeik számára, és a színek megfelelő keveréke biztosítja a legjobb feltételeket. {{:d2.kep.jpg?400|}} Tehát 8 LED áll rendelkezésre (3+5) és a 3-tól akarom programozni. {{:d3.kep.jpg?400|}} Létrehozunk egy új változót: colourSettings amelynek értéke 0. {{:d4.kep.jpg?400|}} Beszúrunk egy ha függvényt és az ábrának megfelelően bővítjük ( 5db ha!) {{:d5.kep.jpg?400|}} Majd így fogjuk vizsgálni a változónk értékét A leghatékonyabb fotoszintézis elérése érdekében a növényeken ragyogó fénynek meg kell egyeznie a fotoszintézishez a legalkalmasabb színkeverékkel (a bevezető grafikonja). Ez elég sok vöröset, elég sok kéket és egy kicsit zöldet jelent - ami lila színűvé válik. Ez lesz a 4. opció színe. {{:d6.kep.jpg?400|}} {{:d7.kep.jpg?400|}} {{:d8.kep.jpg?400|}} Töltsük le a programot és léptessük a A+B gomb lenyomásával. A program képes megváltoztatni az üvegházban a növényekre ragyogó fény színét, de pillanatnyilag mindig azonos a fényerejük. Jó lenne ezt is szabályozni. {{:d9.kep.jpg?400|}} Hozzunk létre egy brightness (fényerősség) nevű változót és adjunk neki 128-as értéket. {{:d10.kep.jpg?400|}} Az "A" gomb lenyomásával tudom majd csökkenteni a fényerőt. {{:d11.kep.jpg?400|}} A "B" gomb lenyomásával tudom növelni a fényerőt. {{:d12.kep.jpg?400|}} A ciklusban fontos beszúrni az első két sort, hogy valóban működjön is. Töltsük le programot és próbálgassuk a különböző billentyűzet kombinációkkal. =====E - Az idő és a víz ütemezésének beállítása:===== {{:e1.png?400|}} Ebben az oktatóanyagban az alaplap valós idejű óráját (RTC) használjuk a növények öntözési ütemtervének elkészítésére. Az oktatóanyag ezen szakaszában csatlakoztatni kell a vízszivattyút a P13 nagy teljesítményű kimenetéhez. {{:e2.jpg?400|}} Indításkor állítsuk be az időt, amit folyamatosan le tudok kérdezni az "A" gomb lenyomásával. {{:e3.jpg?400|}} Állítsunk be egy riasztást 12:02 percre {{:e4.jpg?400|}} Ciklusban figyeljük, hogy mikor lesz „igaz” a riasztás {{:e5.jpg?400|}} Amennyiben igaz kezdjünk el locsolni! **Az idő és a víz ütemezésének beállítása** ---- A riasztás beállítása után a vízpumpa bekapcsol. A növények egyszeri öntözése azonban nem lesz túl jó az egészségükre, ezért az ütemezésnek folyamatosnak kell lennie. {{:e6.jpg?400|}} Hozzunk létre két új változót a fenti alapértékekkel, majd hivatkozzunk rájuk az alatta lévő utasításban. {{:e7.jpg?400|}} {{:e8.jpg?400|}} {{:e9.jpg?400|}} Riasztás bekapcsolása óránként **Az idő és a víz ütemezésének beállítása** ---- A program folyamatos öntözési ütemtervvel rendelkezik, amely szépen növeli a növényeket. A külső környezeti feltételektől függően azonban előfordulhat, hogy a növényeket nem kell öntözni minden alkalommal, amikor a riasztás bekapcsol. A talaj nedvességszintjének ellenőrzése azt jelenti, hogy csak akkor öntözik őket, amikor szükségük van rá. A bemutatónak ebben a szakaszában szükség lesz a vízszivattyúra, mint korábban, valamint a Mini Prong-ra, amely az alaplaphoz csatlakozik krokodilcsipeszekkel. {{:e10.jpg?400|}} Ha riasztás…. {{:e11.jpg?400|}} akkor megvizsgáljuk a talajnedvesség értékét, {{:e12.jpg?400|}} ha határérték alatt van, locsolunk {{:e13.jpg?400|}} {{:e14.jpg?400|}} Az egyszerűség végett hozzunk létre egy függvényt {{:e15.jpg?400|}} A vízpumpa használata (locsolás) a vízszint, ill. talajnedvesség függvényében. =====F - vízszint érzékelő:===== Ez az oktatóanyag bemutatja, hogyan lehet vízszint-érzékelőt készíteni a Smart Greenhouse vízellátásához. Az érzékelő riasztást indít, ha a víztartály közel üresen áll, és leállítja a használt vízszivattyút is, amíg a tartály újratöltődik. {{:f1.png?400|}} {{:f2.jpg?400|}} A zene (hang) megszólalását áttesszük az alaplapon lévő hangszóróra. (V2-nél le tilt!) {{:f3.jpg?400|}} Kössük a krokodilcsipesszel a PIN0-ra a talajnedvesség érzékelőt. {{:f4.jpg?400|}} Ha mért érték 300 alatt van, szólaljon meg egy "G" hang. {{:f5.jpg?400|}} Hozzunk létre egy új változót waterEmpty, amely igaz értéket vesz fel, ha a mért érték kisebb mint 300. {{:f6.jpg?400|}} {{:f7.jpg?400|}} Az "A" gomb lenyomásakor megvizsgáljuk a változónk értékét, és ha az határérték alatt van meglocsoljuk. =====G - Adatnaplózás:===== A Smart Greenhouse igazán hasznos funkciója az adatnaplózó funkció - az adatok mérése, tárolása, majd továbbítása a számítógépre. Ez azt jelenti, hogy a környezeti tényezők, például a hőmérséklet, a páratartalom, a talajnedvesség és a fényerősség közötti összefüggéseket elemezni lehet, és az eredményeket felhasználni lehet a növények gondozásának és növekedésének javítására. Ez az oktatóanyag bemutatja az adatolvasások összegyűjtésének, tárolásának, majd USB-n keresztüli számítógépre továbbításának alapjait. Ez magában foglalja a MakeCode soros konzol használatát és az adatok Microsoft Excelbe történő importálását is. {{:g1.png?200|}} Ehhez az oktatóanyaghoz az alaplapba csatlakoztatott micro: bitet állandóan USB-n keresztül kell csatlakoztatni a számítógéphez, és a micro:bitet „Párosítani” kell a MakeCode-on belül (**Megjegyzés:** A „Párosításhoz” 'a MakeCode-ban a micro: bit firmware-nek 0249 vagy magasabbnak kell lennie). Miután a micro:bit USB-n keresztül csatlakozik, kattintson a „Letöltésgomb” jobb oldalán található három pontra , majd válassza a listáról az "Eszköz párosítása" lehetőséget. {{:g2.jpg?400|}} {{:g3.jpg?400|}} Az adatokat az USB-n akarjuk továbbítani. {{:g4.jpg?400|}} Az adatok között az elválasztó karakter legyen a pontos vessző, és a fejlécben jelenjen meg a Light (fényerősség) {{:g5.jpg?400|}} {{:g6.jpg?400|}} {{:g7.jpg?400|}} Az "A" gomb lenyomásakor 25-ször rögzítse a fényerősség értékét. Nem túl látványos állomány fog keletkezni, ha használjuk majd az időt és más értékeket pl. hőmérséklet, páratartalom stb. érdekesebb lesz. {{:g8.jpg?400|}} A "B" gomb lenyomásakor küldje át az adatokat a PC-re {{:g9.jpg?400|}} Az "A+B" gomb lenyomásakor törölje az adatokat. Az oktatóanyag eddig típusú adat összegyűjtését és továbbítását vizsgálta, de a //Data Logging// blokkok sokkal többre képesek. Valójában minden egyes adatbevitelben 10 különböző mérés vagy adat lehet, és 100 adatbevitel tárolható és továbbítható. Mikrosaláta magok Igazi szuperélelmiszerek, amelyeket otthon termelhet meg! A mikrosaláták 4-40-szer több tápanyagot tartalmaznak, mint a kifejlett növények, K, C, és E vitaminban, luteinben és a béta-karotinban gazdagok. Legintenzívebb ízt a mikrosalátáktól kapunk. Felhasználásuk rendkívül sokrétű. Mikrosaláták neveléséhez csak vízre és egy speciális szűrős tetejű edényre van szükség! A Marylandi Egyetem kutatói által végzett legfrissebb tudományos tanulmány valójában azt mutatta, hogy a mikrozöldségeket a normál zöldségeknél tízszer magasabb vitamin és bioaktív anyag-tartalom jellemzi, és ezek képesek javítani emésztési tevékenység és a szervezet védelme a különféle betegségekkel szemben. Ez az oka annak, hogy SUPERFOOD elnevezést kapták. =====Mikrosaláta nevelés folyamata:===== Mikrosaláta magok Igazi szuperélelmiszerek, amelyeket otthon termelhet meg! A mikrosaláták 4-40-szer több tápanyagot tartalmaznak, mint a kifejlett növények, K, C, és E vitaminban, luteinben és a béta-karotinban gazdagok. Legintenzívebb ízt a mikrosalátáktól kapunk. Felhasználásuk rendkívül sokrétű. Mikrosaláták neveléséhez csak vízre és egy speciális szűrős tetejű edényre van szükség! A Marylandi Egyetem kutatói által végzett legfrissebb tudományos tanulmány valójában azt mutatta, hogy a mikrozöldségeket a normál zöldségeknél tízszer magasabb vitamin és bioaktív anyag-tartalom jellemzi, és ezek képesek javítani emésztési tevékenység és a szervezet védelme a különféle betegségekkel szemben. Ez az oka annak, hogy SUPERFOOD elnevezést kapták. **Mikrosaláta nevelés folyamata:** - 1. Terítsen a tálcára 1-2 kanál magot. - 2. Az edénybe annyi vizet engedjen, hogy ellepje a magokat, így ázzanak 12 órát. - 3. Ezután naponta 2x vizet kell cserélni és az edényt világos helyre tenni. - 4. Ha megjelentek az első igazi levelei, ollóval le lehet vágni és átöblítés után már fogyaszthatók is!