Windows 10 IoT 工厂监控系统

应用和在线服务

	Microsoft Visual Studio 2015
	Arduino IDE

关于这个项目

项目介绍

该项目旨在创建一个植物监测和浇水系统。主要任务是控制伺服、继电器和收集植物的土壤湿度数据。大量传感器使用模拟信号作为输出，但 Raspberry Pi 没有模数转换器。为了解决这个问题，我使用了一个外部 ADC 模块和一个 Arduino 网关，因为它们内置了 ADC。当我们想要与环境交互时，我们通常需要脉宽调制。我找到了 3 种方法来解决这个问题。第一个是软件 PWM，第二个是 Arduino 网关，最后一个是使用支持 PWM 的模块/IC。我实现了前两种方法，因为我之前实现了一个 I2C 设备。 ADC 和 PWM 在 Arduino 世界中经常使用，所以如果我们想在 Raspberry Pi 上使用 GPIO，我们通常希望这些功能中的至少一个在我们的 Raspberry 上运行。

应用程序

该应用程序有两种模式：一种是检测植物是否需要水的自动模式，另一种是您可以手动控制伺服和继电器的手动模式。因为舵机可以旋转大约 180 度，一个舵机只能给 2 株植物浇水。自动模式是默认模式。当我们读取土壤湿度传感器时，我们对其值进行分类。有5个类别。最干燥的是第 5 类，在 GUI 上用红色标记。其对面的类别 1 标有绿色。计时器将定期检查这些值，如果“植物 A”或“植物 B”的类别高于可接受的水平（因此地面太干），它会为较干燥的植物浇水。在同一时期，程序以类似的方式检查和浇水另外两个植物（“植物 C”和“植物 D”），并在每个时期都这样做。

组件

• 伺服 SG90：

驱动伺服通常需要较大的 GPIO 时钟频率。默认提供程序不够好，所以我使用了闪电提供程序。 Pi 的第一个电源出现问题。我在某处读到过，与其他传感器相比，Pi 可能需要性能更好的一个，并且伺服会消耗大量功率。这两个导致了性能问题。现在有了 iPad 的充电器，它的效果要好得多，但有时它仍然犹豫不决。一个外加电源的伺服电路可以解决这样的问题：

正如我认为这已经解决了问题，现在它可以完美运行。我已将伺服的 Vcc 连接到电源的 5V，信号保持不变，我们有公共接地。这是新的连接：

最后，没有必要这样做。也许为树莓派提供更好的电源或软件的改进可以解决伺服的所有问题。

• ADS1115 16 位 I2c ADC：

我已经尝试为 ADS1115 16 位 ADC 构建每个功能。但它仍在开发中。例如，阈值寄存器没有设置，它应该有一个自己的项目/教程。总而言之，它几乎已准备好成为功能齐全的 ADC 驱动程序。可能存在一些逻辑问题，所有内置功能尚未完全测试。

• BMP180 I2c 温度和压力传感器：

我用的BMP180驱动和这个项目用的基本一样。我只修改了初始化，因为它与闪电提供程序不完全兼容。我想测量温度和压力属于气象站、植物监测等类似项目。

• 中继：

驱动继电器需要简单的 GPIO 操作。从源代码中很容易理解。

• 光电二极管电路：

我使用这个模块是因为这个测量在类似的项目中也可能有用。放大器电路可以在 LTC 1050 的文档中找到。光电二极管是针对日光优化的 Osram BPW 21。

• Arduino 网关：

对于网关，我使用了 Arduino Due，因为它具有 3.3 V 上拉 I2C 总线。我可以使用电压电平转换器或另一条带有你自己上拉的总线（如果我知道 Arduino 2560 和其他一些板子有更多的 I2C 总线并且它们没有被上拉，所以你可以使用它们）。代码很简单。

• 土壤湿度传感器：

我已经使用了带有比较器模块的中文模块。

项目总结

在我看来，这个项目可能有助于提供一个非常基本的想法如何给我们的植物浇水，并且您可能希望在自己的项目中应用一些功能，例如：

• 在 I2C 总线（Arduino 网关）上与 Arduino 板通信

• 树莓派上的 ADC

• Raspberry Pi 上的 PWM（伺服）

未来计划

• Azure 连接

• 带有 Xamarin 的移动应用

• 将 I2C 替换为蓝牙以与 Arduino 通信

代码

Arduino 代码

树莓派代码

示意图