Väliyhteenvedon aika

Projektin ensimmäinen testailuvaihe on nyt takana, joten on hyvä aika tarkastella tähänastisia tuloksia. Listaan tavoitteet ja tulokset seuraavasti;

  1. Raspberry Pi-pohjainen toteutus

Olen ollut erittäin tyytyväinen Raspiin. Raspi on ollut erittäin vakaa, vaikka minullahan siinä on pyörinyt vain kasteluohjelman Python-koodi käyttöjärjestelmän lisäksi. Yhtäjaksoinen päälläoloaika on ollut lähes 3 kuukautta ja kaikki on toiminut moitteettomasti. Luonnollisesti olen vasta pintapuolisen raapaisun tehnyt Raspiin, enkä käytä sen resursseja kuin minimaalisesti. Näiden kokemusten perusteella voin kuitenkin suositella Raspia myös pieniin projekteihin tai vaikka kevyeksi yleistietokoneeksi.

2. Kastelujärjestelmän suunnittelu

Suunnitteluvaiheen voisi jäsentää seuraavasti:

  • Joulukuu: Esisuunnitteluvaihe ja pääkomponenttien valinnat, luonnospiirustukset, kastelujärjestelmän mitoitus tarpeeseen, kesän 2020 alustava parvekekasvi-suunnitelma
  • Tammikuuu: Koekasvien valinnat, pumppujen ja kosteusantureiden mitoitus.
  • Helmi – Maaliskuu: Tarkempi suunnittelu sisältäen langattomat vaihtoehdot, vesisäiliöt, kotelot, kasteluteline ja virransyöttö. Viljeltävien kasvien valinnat parvekkeelle.

Suunnitteluvaihe on siis pääosin ohi ainakin pääkomponenttien osalta. Parvekkeelle toteutettava järjestelmä sen sijaan tarvitsee vielä käytännönläheistä tuumausta ainakin letkujen ja antureiden piuhojen sijoittamiseen. Suunnitteluun saisi kulutettua vaikka loputtomasti aikaa, mutta mielestäni suunnittelu on onnistunut tähän mennessä hyvin.

Suunntelma vs. toteutus -tilanne:

Talvi: (esitestailut sisätiloissa)

  1. Kahden huonekasvin kastelu koneellisesti aikataulutettuna. Automaattinen historiatallennus kastelusta ja kosteudesta => VALMIS
  2. Lisätilaus: Lisää pumppuja, raja-antureita, virtausmittareita, letkuliitoksia jne. => VALMIS. Kaikki tarvikkeet ovat nyt kasassa
  3. Graafisen käyttöliittymän tekeminen (GUI) kastelun ohjaukseen ja tarkkailuun => VALMIS (tosin pikku viilausta riittää)
  4. Lisää antureita järjestelmään (kosteus, valo) ja testailuja => VALMIS
  5. Googlen pilvipalvelun datatallennuksen testailu => VALMIS
  6. IoT data-analyysin testailu Matlabilla/Thinkspeed => Ei aloitettu
  7. Android-GUI:n tekeminen kännykällä ohjaukseen => Ei aloitettu, eikä ehkä tulekaan. Käytän VNC/Teamwiever yhteyttä etäohjaukseen
  8. Chilien esikasvatus ja ehkä seuranta => VALMIS

Kevät: (varsinaisen parvekepuutarhan rakentaminen)

  1. Suunnitelma kasvien sijoittelusta => VALMIS
  2. Kasvien esikasvatus sirkkalehdille (manuaalinen kastelu todennäköisesti) => Meneillään
  3. Järjestelmän asennukset parvekkeelle => Seuraavaksi

3. Testi-kastelujärjestelmän toteutus sisätiloihin parilla kasvilla

Testailu on ollut projektin mielenkiintoisin vaihe tähän mennessä. On ollut hauska seurata, kuinka kasvit reagoivat kuivuuteen tai ylikasteluun. Kodinonni lähes kuoli, kun tuijotin liikaa vain kosteusanturin lukemia ja kastelin kodinonnea aluksi muka ”vain tarpeeseen”. Totuus on että menestyäkseen kodinonni tarvitsee jatkuvasti sopivasti märän mullan, joten kosteusanturin lukema on pysyttävä vakiona. 

Nukkumatti sen sijaan tykkää, jos välillä kastuu kauttaaltaan ja välillä kuivuu kunnolla. Nukkumatin kanssa ongelmana on kasteluveden epätasainen valuminen multaan. Järjestelmähän laskee veden ainoastaan yhteen pisteeseen (keskelle kukkaa), jolloin saattaa ruukun reuna jäädä rutikuivaksi ja varret uhkaavat kaatua. Olen yrittänyt erilaisia kikkakolmosia, kuten reikäinen letku tasaisesti ruukun pinnalle tai “rei’itetty pussi”, mutta kumpikaan ei täysin ratkaissut ongelmaa.

Järjestelmä toteutus on myös vaatinut jatkuvaa opiskelua ja tutustumista uusiin asioihin. Näitä on mm. blogin perustaminen ja ylläpitäminen, sensorien ohjelmoiminen (kosteus,valo,lämpö,mullan kosteus), virransyöttö ja ohjelmointi (pumput, releet), BLE-teknologia, langattomat anturit ja niiden ohjelmointi. Linuxin käytössä olen myös tutustunut  useisiin uusiin apuohjelmiin, joista en ollut ikinä kuullutkaan.

Tästä on siis hyvä jatkaa seuraaviin vaiheisiin, jotka ovat:

  1. Testi-kastelujärjestelmän purkaminen
  2. Räkin kokoaminen ja kalusteiden asennukset
  3. Toisen AD-muuntimen asennus ja ohjelmointi
  4. Pumpputestit 12-v pumpuilla
  5. Vesisäiliöiden ja kastelukaukalon raja-antureiden ohjelmointi
  6. Räkin siirtäminen parvekkeelle
  7. Viljelykasvien ja kukkien istutukset ja sijoitukset parvekkeelle
  8. Letkujen, antureiden asennukset ja ohjelmointi
  9. Langattoman osan toteuttaminen ESP32:lla
  10. Lisätilpehöörien mahdolliset asennukset (kamerat, tuuletin, näyttö)
  11. Testailua, testailua, testailua ja testailua…..

Kevät ja kesä on jo kohta ovella, joten listaan vielä mahdolliset riskit, jotka saattaa johtaa projektin epäonnistumiseen tai viivästymiseen:

  1. Koronaan liittyvät sairastelut lähipiirissä
  2. Komponenttien rikkoontuminen
  3. Esikasvatuksen epäonnistuminen täydellisesti
  4. Langattomien ratkaisujen virrankulutus – ja siten ESP32:n käytön järkevyys akulla.
  5. Pumppujen odottamaton heikko teho tai virtalähteiden heikkous

Blogin kävijämäärä on hiipunut sitten alkuaikojen hulinasta. Mutta minä kyllä yritän päivittää tätä joka viikko, vaikka ei kävisi ketään. Kuten sanottu, tämä on samalla päiväkirja itselleni projektin tapahtumista. 🙂 

Tässä vielä viimeiset kuvat tarinan kovaonnisista päähenkilöistä – kodinonnesta ja nukkumatista. Ne selviytyivät 3 kuukauden konekasteluajasta hengissä ja jatkavat täs’t edes elämää ihmiskastelun varassa. Seuraavat kasvikuvat tulevat toivottavasti jo parvekkeelta.

Koronaa ilmassa – kevään odotus silti piristää

Vaikka koronavirus jyllää ja tuntuu että informaatio-ähky kohta tulee aiheesta, on silti muutakin elämää edessä ja keväinen aurinko jo koreasti paistaa. Parvekkeellamme on aurinkoisella kelillä varjosssa jo +23-astetta, vaikka todellinen lämpötila parvekkeen ulkopuolella on +3-astetta. Melkein tekisi jo mieli lähteä kasaamaan kastelujärjestelmää parvekkeelle, mutta ehkä odotan vielä, sillä pilvisellä säällä parvekkeella ei vielä ilman toppatakkia tarkene. Tarvikkeita olen kuitenkin jo hommannut lisää. Meinaan kasata järjestelmän kolmikerroksiseen räkkiin, jossa alimmalla tasolla on releitä ja pumppuja, toisella tasolla virtalähteet ja ylimmällä tasolla Raspberry Pi lisätarvikkeineen. Havainnekuva hökötyksestä ja tarvikkeista on alhaalla.

Koronavirus tosiaan jyllää ja se aika lailla varmasti kaikkia ärsyttää ja huolettaakin. Meidän perheellä uhkaa mennä kevään ja kesän suunnitelmat uusiksi, emmekä ole varmasti ainoita. Eniten kuitenkin huolestuttaa vanhojen ja riskiryhmissiä olevien ihmisten kohtalo. Nyt onkin parempi pysytellä sisäharrastusten parissa ja välttää tarpeettomia kontakeja ulkomaailmaan. Toivon kaikille seuraajille voimia taistelussa koronaa vastaan. Yhdessä, mutta erikseen tästä kyllä selvitään!

For the international followers:

We also very aware and involved of the corona virus situation here in Finland. Borders are closed, schools are closed and the children are studying from home remotely. I’m also working from home, but I’m ok with that, since I’m doing that sometimes also normally. Now it’s good time to play indoors and as you can see in the shots below, I’ve already prepared some equipment’s for the balcony. I’m gonna build a rack of three layers for the irrigation units.

I wish you good health, quick recovery to all who were infected by the virus. I wish you all the best for fighting against the corona virus.

Tarvikkeita. Raspberry ja releet tulevat IP66-luokiteltuun koteloon varmuuden vuoksi. Parvekkeella nimittäin voi vesi roiskua.
Hahmotelma kolmitasoisesta räkistä. Pidätän oikeuden muutoksiin 🙂

BLE testing demo

I have been playing with Bluetooth Low Energy (BLE) and tried to setup ESP32 wireless link to my irrigation system. The both things, ESP32 micro-controller and BLE protocol are new for me so it’s very exiting to test and do experiments. Yesterday evening was fun since I succeeded to establish BLE connection between Raspberry and ESP32. I was so excited that I even recorded a video of this success. 🙂

Happenings in the video:

1. Quick presentation of the GUI

2. Scanning of ESP32 (Raspberry Pi in VNC terminal) => ESP founded as ”mpy-uart”

3. BLE connection to ESP32. => ESP32 blinks three times (long)

=> After the connection ESP32 starts to send dummy notification messages. I’ll be using these notification messages to receive moisture status data from the plants.

4. Writing ”41=enable” to ESP32. => Led turns on. Writing ”42=disable” = Led off

=> I’ll be using write commands for manual irrigation control

5. Disconnect => Led blinks several times fast

I’m using Micropython for ESP32 programming and BLE control examples which I found from the GitHub: micropython/examples/bluetooth/. I have modified the code and added led control for this demo.

Obviously, I could had been using also ESP32 Thonny Micropython terminal and USB-link to demonstrate the BLE connection, but wireless demo is more fun.

Bluetooth BLE yhteys Raspberryn ja ESP32:n välille

Poweria kehiin!

Viime kirjoittelusta onkin vierähtänyt jo viikko. En ole kuitenkaan levännyt laakereillani, vaan olen suunnitellut ja toteuttanut virtalähteiden sijoittelua järjestelmään. Isot vesipumput vaatii 12-v, joten kyseinen jännite ja tarpeellinen virta pitää imeä jostain. On myös fiksua laittaa 230-v releet jo tässä vaiheessa turvallisemmin omaan tilaan, joten päätin tehdä jonkinlaisen kokoonpanon olemassa olevista tykötarpeista. Kaapista löytyi sopiva levyn palanen ja 12-v tietokoneen virtalähde, jota olen aiemmin käyttänyt yleis-virtalähteenä. Otan ne hyötykäyttöön tässä projektissa. Kuva setupista löytyy alhaalta. Koko järjestelmän pääkytkin on pistorarian kytkin. Pistorasiat ja kojerasian hain Biltemasta, sillä sieltä niitä saa halvalla. Rakennan myöhemmin ympärille pölyltä ja roiskevedeltä suojaavan kotelon parveketta ajatellen.

Huom! Kuvan asennukset kuuluu sarjaan ”älä tee kotona” ellet omaa koulutusta sähkötöihin.

Chilit, paprikat ja kurkku kasvaa vauhdila! Kuulin sellaista että pieni tuuli silloin tällöin tekisi taimille vahvemmat varret. Saas nähdä, mutta siinäpä se flekti nyt tuulettaa.

Odottelua ja ihmettelyä

Eipä ole isoja tapahtunut sitten viime päivityksen. Kiinasta tilatut romppeet ovat vielä matkalla ja testi-kastelujärjestelmä toimii mukavasti. Olen tehnyt vain pieniä päivityksiä, kuten esim. GUI:n valolukema on nyt luxeina, eikä referenssilukuna. Uusi yleismittarini mittaa nimittäin myös luxeja, joten sieltäpä lukemat.

Lisäksi olen yrittänyt saada serialUSB-yhteyttä ESP32-mikrokontrolleriin, jonka siis olisi tarkoitus ohjata amppeleiden kastelua jossain vaiheessa. Linuxilla tämä ei onnistunut, sillä koko USB-porttia ei löydy. Jospa Windowsilla onnistuisi, sillä nyt ainakin USB-controlleri löytyy langan päästä. Seuraava steppi on ladata joku ledin vilkutteluohjelma opiskelumielessä. Sitten voisi testailla Bluetooth/BLE-yhteyttä Raspi-ESP-puhelin -välillä. Ja sitten viimeisenä asennan kosteusmittaus- ja releen ohjausohjelman ESP:lle. Myöhemmin – jos intoa ja aikaa riittää, saman voisi tehdä Nordikin mikrokontrollerille.

Kuten jo aiemmin blogitin tai ainakin linkitin, ovat nämä moduulit siis itsenäisiä pieniä tietokoneita, jotka voi valjastaa ”pieniin tehtäviin” kuten kosteutta mittaamaan ja relettä ohjaamaan. Muodostan näihin yhteyden langattomasti Bluetoothilla Rasperrystä. Monikin voi kyseenalaistaa että onko langattomuudessa mitän järkeä – itseni mukaanlukien – sillä aika paljon helpommalla pääsisin, jos vain vetäisin pari ylimääräistä piuhaa Raspberrystä amppeleille. Mutta tätä se on. Teknonörtteily sen itsensä, eikä välttämättä järkevyyden takia. 🙂

Alhaalla kuvat ESP32:sta, Nordikin NRF51822 ja toinen ESP32 takapuolelta. Takapuolella on akkupatterille kotelo.

ESP32, NRF51822 and ESP32 from back (it has battery holder)