ケイズファームの日記

ケイズファームの田舎暮らしブログ

ラズパイで自動水耕栽培システム

ラズパイで自動水耕栽培システム

 

そろそろお披露目しておきます。

といってもガワはまだ組み上げていないので、ラズパイ周りの公開です。

 

こういう感じのセットアップ ↓

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ごちゃごちゃしたのは見てもしょうがないので、丸の部分。

オレンジの丸は温度センサーです(型番:DS18B20)、気温用と水温用に二つ用意しました。

緑の丸は光センサーです。「Cdsセル」というものと「MCP3008」というICチップを組み合わせて明るさを取得します。

Cdsセル単体で使うと

0→暗い

1→それ以外

という値しか取得出来ないので、ICチップで細かい値を取得出来るようにしました。用途によってはCdsセルだけでも使い道あると思いますけどね。

 

センサーの扱いを調べるのって面倒、ラズパイ専用センサーではないので何かと苦戦します。

 

これらのセンサーから定期的に数値を取得するプログラムを組んで、こちらがあらかじめ設定した数値(例えば気温)と比較して、必要があれば暖房つけたり機器の通電をするわけです。

 

今回のシステムでは、設定値はこちらがあらかじめ決めておきます

(常識の範囲で30度は暑いから冷房だろ、とかそんなノリで)。

 

とにかく動作させてみます。

ラズパイをモニターにつないで、例によって電球を光らせる、これが出来たら何でも通電できますからね。

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水耕栽培プログラムを走らせると...

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はい、光りました。

ラズパイの指定したピンから3.3ボルトが出てきて、ソリッドステートリレーというパーツを通じて100ボルトの機器に通電しています、設定した時間が過ぎれば通電は解消されプログラム自体が落ちます。

 

裏側では色々頑張っているのですが、説明はできるだけ簡潔に...

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↑ 時刻とセンサーから取得した値が表示されています。

28, 28 は温度ですね、温度センサーが2つあるので同じ値がきています。

19は明るさの値です。だいたい0~100におさまるように計算しなおしています。

あと一つの数値は仮センサー扱いで適当な値を返しています。

 

試しに温度センサーを1つ氷水につけて、1つは握って暖めてみます。

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↓ 結果

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34 = 握ったセンサー

14 = 氷水にいれたセンサー

8 = 光センサー (ついでだから部屋を暗くしておいた)

3 = ダミーデータ

 

さて、センサーの値の下には通電する機器を表示しているのですが、今回は水温が下がった分 water heater に通電する必要がある、と判断されたので表示され、water heater 用のピンに通電しているはずです。

 

このプログラムをラズパイ内のスケジューラーに組んでおくと(例えば1時間毎になど)センサーチェックと必要な機器の通電がされるわけです。

 

今回の取り組みで、機器とセンサーの連携がクリアできました。

温度センサーはラズパイを通して暖房、冷房、水温調整器と接続され、光センサーはLEDと接続したりするわけですが、これら接続の仕方は自分で決めるので、別に光センサーの値を元にコーヒーメーカーに通電しても良いんです、そういう自由度があるプログラムにしてあります。

 

さて、ラズパイといえば24時間稼動とデータ収集で有名です。
データ収集については、グーグルスプレッドシートに記録することにしました。
ラズパイとひも付けて、あらかじめウェブ上に作成したファイルにデータを追加するように設定してあります(面倒でした)。

 

最初は素のデータベースに記録していたのですが、直接エクセル的なソフトに記録すると、すぐにグラフ化出来て便利なんですよね。ほら、この通り。

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センサーを購入する前なので、適当な数値が並んでいます。

別のシートにはその時通電した機器の記録を残しています。

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これで水耕栽培システムの紹介は終わりです。


繰り返しですがこのシステム自体は

「センサーと(アナログとデジタル両方使っています)機器(100Vにも対応)を接続して、センサーの値によって機器を制御し、データベース的なソフトに記録する」というシステムです。

 

水耕栽培という意味で言えば、水槽を設置した棚を用意したとして、

・ポンプ1で水を循環させる

・ポンプ2で適宜排水させる

・水温を上げる(何かクッキングヒーター的なものを使って)

・ソレノイド(電気のバルブ)を使って栄養剤を添加できる

・ソレノイドを使って水道から新しい水を給水できる(これで循環でもOK)

・暗くなったら照明をつける

 

これくらいのことは可能になりました。

あとはどうやって棚や水槽を組むか、という工作の課題くらいです。

 

実は今は別のラズパイ工作をしてしまっているので、公開が遅れたというお話。

 

以上

今年のブラックベリーの様子

ブラックベリーは好きです、フォルムがかわいい。

だんだんと色づいてきたので画像を貼ります。

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去年まで育てていた立派な株とはお別れしたので、育ち方がやや華奢な個体の画像です。

 

広い畑に植えたのは全部鹿の害に合ったので、この場所が栽培地としては最適なんだけどなぁ。去年の株と比べるとやはり成り方が貧弱です。まぁ雨のせいとかもあるのかなぁ。

 

以上

通電を保持してタイマーでスイッチオフする回路

ラズパイ使ってIoT水耕栽培を作成途中の寄り道的なお話。

 

ラズパイ使えば制御的にはなんでもありなんですけど、全ての場面でラズパイのシステムを置くにもお金がかかるし、そこまでしなくても簡単な制御くらいならその辺のパーツ組み合わせて作れるべ、と考えました。

 

例えば、給水タンクに蛇口付けてお水を使う、タンク内には「浮き(フロート)」が仕込まれていて、水位が下がったらフロートがボタンを触るなりして通電する、ポンプがタンクに給水をする、水位が十分に上がればまたフロートがスイッチオフする。

 

こういう古典的なシステムを考えてみることにしました。

こんくらいラクショーだべ、と思っていたら結構大変、電気は難しい。

(製品のタイマー使わないから難しい、という意味です)

 

まず、フロートがタンクの水位に連動してボタンに触る、という考えなわけです。

(ちなみにフロートスイッチという便利な製品があるので、こういう用途には是非使いましょう)

 

スイッチにも色々と種類がありますが、押した間だけ動作するものがあるのと、切り替え式に動作するものがありますよね? 

 

フロートがスイッチを作動させることができるのは一瞬というか一回というか...

「押している間だけ」式スイッチならポンプが通電して水位が上がればすぐに通電が解除されるじゃないですか、タンクを満水に出来ません。

 

「切り替え式」ならポンプが通電しぱなしになりますが...タンクの底でオンのままになったスイッチを誰がオフ状態に戻すのよ? という話

↑ よく考えたら階段の上と下に設置するスイッチの配線方法にしたら良いのか、書きながら気づきました。 でも防水してある切り替え式スイッチってあるのかな?

 

それに、万が一ポンプが水をくみ上げることが出来なくて、水位が変わらずポンプが作動し続けたら...

たぶん発火です。ようやく、水位うんぬんはともかく保護タイマーが必要だ、という考えに行き着きました。

 

さて、ようやく実践。

タンクの底のフロートスイッチが作動するのは一瞬だけ、スイッチを離しても通電を保持する仕組みには「リレー」という部品を使います。

↓ リレー

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昔ながらの部品です。かっちょいい。

ある端子2つに電気を流すと別の端子が通電する、というかなんというか。

リレーの使い方に「自己保持」という配線方法があるので、これを使うと「ボタンを一回押すと通電し続ける」という状態が作れます、通電を解除するには解除用のボタンを設けます。

 

フツーはリレーだけで自己保持の配線をするのですが、タイマーでスイッチオフする、という目的があるので、リレーからタイマーへ電気を供給し自己保持回路にタイマーを入れ込みます。

↓ タイマー回路

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〇で囲ったICチップがタイマーIC555です。とても有名な製品らしい。

抵抗やらコンデンサの値によってタイマー機能をコントロールします。今回はポンプの通電時間ですから、5分~10分くらいを確保する。

 

リレーから電気をもらって、タイマーが動作し始め、時間が来たら電気を流さなくなるので、今度はこれでリレーの自己保持状態を解除する、という考え方になります。

 

さて、この回路から電気をもらってポンプなりを作動させたいのですが、ここまで12V程度しか扱っていないので、100Vの機器は動きません。

そこで以前紹介したソリッドステートリレーをかませて、100Vを通電します。

 

最終的にはこういう見た目に ↓

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では実験。

始動ボタンを押します。(実際はタンク底に設置したフロートスイッチで通電)

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リレーがカチッと通電し、タイマーICに電気が通りました。

↓ 指が離れていても通電している。

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↓ 通電しているリレー。中の金属片が閉じていることが分かります。

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↓ その先のソリッドステートリレーへ通電し100Vの電球が光りました。

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やがてタイマーが切れて、リレーの自己保持状態が解除されます。

めでたしめでたし。

 

なんというか、一度通電したものをタイマーで切る、という仕組みですね。

タイマー時間は長めにして安全対策として使い、解除スイッチは別途設けておくと、水位が上がれば解除、ポンプが詰まったりで水を吸い上げなくてもタイマーで解除、という感じで使えます。

 

まぁ、皆さんは高くても普通にタイマー買いましょう。

 

おしまい

イチジクの様子

近年はイチジクの栽培に力を入れています。

成功と失敗を繰り返し、栽培の方向性も固まってきた感じ。

 

いくつかの苗は今年で3年目に入るので、おためし程度の収穫が見込めるはず。

実がつき始めたので画像を貼ります。

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何せこの大雨続きですから、品質に悪い影響を与えることは間違いありません。

それに結実が遅いですね、これは地域柄か、品種の問題か、あるいは私の栽培技術の問題だったのか...

 

全部で10種類ほどのイチジクを保有しております。直近の目標としてはそれぞれ10本くらいまで増やして合計100本ほどの体制を作りたい。

 

ちなみに、この畑にはかなり獣が侵入したがります。

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このように、枝の先を齧ってしまうので成長がそこで止まります。

本当にヒドイ。このせいで思うように木が大きくなれずにいます。

 

当然、畑の周りはグルリと柵がしてあるのですが...

ある日の入口の様子がこちら。

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本当にうんざりします。

まぁ頑丈な囲いを作っていなかったこちらが悪い、と思うしかありません。

とはいえ柵を作るのはお金がかかるので、安価で、効果があり、メンテナンス性が高いものを模索しているわけです。

 

以上

納屋の改装 番外編2 換気扇の設置

納屋の改装 番外編2 換気扇の設置

かなり久しぶりのこのシリーズ、何故更新がないかというと本当に作業をしていないから。

 

残った作業は、天井の紙貼り、床板の仕上げ、家具の設置、あたりなのですが、

どうも他の作業が忙しくて後回し中。

 

倉庫に新品の換気扇があったのでこれくらいはつけることにしました。

窓が一箇所だけしかなくてさすがに蒸し暑いんですよ。

 

ここにつけます ↓

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初めからそのつもりでコンセント位置も決めてました。

最終的に壁板を張らないといけないので枠を作って、大体の設置イメージをつける。

↓ こんな感じ

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壁に穴を開けます。使うのはドリルとジグソーにします。

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この組み合わせで作業するときは、まずジグソーの刃を入れる開始穴と適当に中継地点を作ります。

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例えばこんな感じ、中継地点の穴はもっと多いほうが良いですよ。

ジグソー結構難しいですし、今回は無理な体勢で作業することになります、休憩しながら作業できるように沢山中継穴を作りましょう。

 

で、くりぬきましたらば、すごくイヤな事実を発見。

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納屋の裏側に意味不明に横にかかった木材がありました。

これにジグソーの刃がぶつかってはね返りました、だからジグソーは危ない。

というか、ちゃんと向こう側を確認して作業しましょう。

 

とにかくこれでは換気扇が設置出来ません。

 

裏に回るとこう。

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本当に意味不明な木材。壁に密着しておらず柱にデカイ釘で無造作に打ち付けられています。昔何かを吊るしてたんだろうなぁ...

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丸ノコ持って来てカット。機会があれば全部外してしまおう。

 

枠と換気扇を取り付け。

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問題なく動きました。

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ちょっと音がうるさいぜ...笑

あとは壁を貼って石膏塗る。 

 

おしまい

ピザ会の様子

古民家でそこそこの頻度で開催されるピザ会の様子を公開します。

画像ばかりです。

 

古民家に作ったピザ窯と珍しく私の写真(お客人が撮ってくれた)。

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ピザ投入。

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生地のこね方や丸め方を教えている私。

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最初に2枚分だけ定番のレシピを作って見せ、あとはお客人が好きな具材を選んでどんどん焼いていく。

 

というわけでお客人の作ったピザ達 ↓

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何を乗せても、それなりに美味しく焼きあがります、さすがピザ窯。

 

↓ 生地が余ったのでロール状にして焼き上げたもの。

なかなか美味しくて、可能性を感じる一品でした。

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以上。