Raspberry Pi Hệ Thống Tưới Tiêu Tự Động
Hướng dẫn này sẽ chỉ bạn cách tạo hệ thống tưới tiêu tự động bằng cách sử dụng Raspberry Pi, cảm biến độ ẩm đất, relay, và bơm nước. Cụ thể, chúng ta sẽ học cách tạo hai ứng dụng thực tế:
- Ứng dụng 1:
- Raspberry Pi sẽ điều khiển relay để bật bơm nước khi độ ẩm đất khô, do đó tưới nước cho cây.
- Raspberry Pi sẽ điều khiển relay để tắt bơm nước khi độ ẩm đất ướt.
- Ứng dụng 2:
- Raspberry Pi sẽ điều khiển relay để bật bơm nước trong 5 giây nếu độ ẩm đất khô, sau đó tắt bơm, và kiểm tra độ ẩm đất lại.
- Hướng dẫn Raspberry Pi - Cảm biến độ ẩm đất
- Hướng dẫn Raspberry Pi - Máy Bơm
- Raspberry Pi sẽ điều khiển relay để bật bơm nước khi độ ẩm đất khô, tưới nước cho cây.
- Raspberry Pi sẽ điều khiển relay để tắt bơm nước khi độ ẩm đất ướt.
- Đảm bảo bạn đã cài đặt Raspbian hoặc bất kỳ hệ điều hành nào khác tương thích với Raspberry Pi trên Pi của bạn.
- Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối với cùng mạng cục bộ như PC của bạn.
- Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối internet nếu bạn cần cài đặt một số thư viện.
- Nếu đây là lần đầu tiên bạn sử dụng Raspberry Pi, hãy xem Raspberry Pi - Cài Đặt Phần Mềm
- Kết nối PC của bạn với Raspberry Pi qua SSH bằng SSH client tích hợp trên Linux và macOS hoặc PuTTY trên Windows. Xem cách kết nối PC với Raspberry Pi qua SSH.
- Đảm bảo bạn đã cài đặt thư viện RPi.GPIO. Nếu chưa, hãy cài đặt bằng lệnh sau:
- Cài đặt thư viện Adafruit_ADS1x15 bằng cách chạy các lệnh sau trên terminal Raspberry Pi:
- Hiệu chuẩn cảm biến để lấy giá trị THRESHOLD ướt-khô bằng cách làm theo hướng dẫn trong Raspberry Pi - Cảm biến độ ẩm đất.
- Tạo file script Python auto_irrigation_1.py và thêm code sau:
- Cập nhật giá trị THRESHOLD đã hiệu chuẩn trong code.
- Lưu file và chạy script Python bằng cách thực hiện lệnh sau trong terminal:
- Kiểm tra kết quả trên Terminal.
- Raspberry Pi sẽ bật bơm nước khi đất khô trong 5 giây, sau đó sẽ tắt bơm.
- Tạo file script Python auto_irrigation_2.py và thêm code sau:
- Cập nhật giá trị THRESHOLD đã hiệu chuẩn trong code.
- Lưu file và chạy script Python bằng cách thực hiện lệnh sau trong terminal:
- Kiểm tra kết quả trên Terminal.
Phần Cứng Cần Thiết
| 1 | × | Raspberry Pi 5 | ||
| 1 | × | Cảm Biến Độ Ẩm Đất Dung Lượng | ||
| 1 | × | Module ADC ADS1115 | ||
| 1 | × | Relay | ||
| 1 | × | Bơm Nước 12V | ||
| 1 | × | Ống Nhựa | ||
| 1 | × | Adapter Nguồn 12V | ||
| 1 | × | Jack Nguồn DC | ||
| 1 | × | Dây Jumper | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Screw Terminal Block Shield for Raspberry Pi | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Raspberry Pi Prototyping Base Plate & Breadboard Kit | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) HDMI Touch Screen Monitor for Raspberry Pi |
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
Về Cảm Biến Độ Ẩm Đất và Bơm Nước
Nếu bạn chưa quen thuộc với bơm nước và cảm biến độ ẩm đất (bao gồm pinout, hoạt động, lập trình, v.v.), các hướng dẫn sau có thể giúp bạn:
Sơ Đồ Đấu Nối
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Code Raspberry Pi - Ứng Dụng 1
Chúng ta sẽ tạo hệ thống tưới tiêu hoạt động như sau:
Các Bước Nhanh
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-rpi.gpio
sudo pip install Adafruit-ADS1x15
# Mã Raspberry Pi này được phát triển bởi newbiely.vn
# Mã Raspberry Pi này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc.
# Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập:
# https://newbiely.vn/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-irrigation
import time
import Adafruit_ADS1x15
import RPi.GPIO as GPIO
# Create an ADS1115 ADC object
adc = Adafruit_ADS1x15.ADS1115()
# Set the gain to ±4.096V (adjust if needed)
GAIN = 1
# Single threshold for wet/dry classification (adjust as needed)
THRESHOLD = 45000
# GPIO pin connected to the relay module to control the pump
RELAY_PIN = 23
# Setup GPIO mode and relay pin as output
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT)
# Initialize pump state to OFF
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW)
pump_state = False
# Main loop to read the analog value from the soil moisture sensor and control the pump
try:
while True:
# Read the raw analog value from channel A3
raw_value = adc.read_adc(3, gain=GAIN)
# Determine the wet-dry level based on the raw ADC value
if raw_value > THRESHOLD:
level = "DRY"
else:
level = "WET"
# Print the results
print("Raw Value: {} \t Wet-Dry Level: {}".format(raw_value, level))
# Control the pump based on the wet-dry level
if level == "DRY" and not pump_state:
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH) # Turn on the pump
pump_state = True
print("Pump State: ON")
elif level == "WET" and pump_state:
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW) # Turn off the pump
pump_state = False
print("Pump State: OFF")
# Add a delay between readings (adjust as needed)
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
# Cleanup GPIO on exit
GPIO.cleanup()
print("\nExiting the program.")
python3 auto_irrigation_1.py
PuTTY - Raspberry Pi
Raw Value: 48520 Wet-Dry Level: DRY
Pump State: ON
Raw Value: 47235 Wet-Dry Level: DRY
Raw Value: 46032 Wet-Dry Level: DRY
Raw Value: 45047 Wet-Dry Level: DRY
Raw Value: 44047 Wet-Dry Level: WET
Pump State: OFF
Raw Value: 44047 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 44031 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 44023 Wet-Dry Level: WET
Script chạy trong vòng lặp vô hạn liên tục cho đến khi bạn nhấn Ctrl + C trong terminal.
Giải Thích Code
Hãy xem phần giải thích từng dòng có trong các comment của source code!
Code Raspberry Pi - Ứng Dụng 2
Chúng ta sẽ làm cho hệ thống tưới tiêu hoạt động như thế này:
Các Bước Nhanh
# Mã Raspberry Pi này được phát triển bởi newbiely.vn
# Mã Raspberry Pi này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc.
# Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập:
# https://newbiely.vn/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-irrigation
import time
import Adafruit_ADS1x15
import RPi.GPIO as GPIO
# Create an ADS1115 ADC object
adc = Adafruit_ADS1x15.ADS1115()
# Set the gain to ±4.096V (adjust if needed)
GAIN = 1
# Single threshold for wet/dry classification (adjust as needed)
THRESHOLD = 45000
# GPIO pin connected to the relay module to control the pump
RELAY_PIN = 12
# Function to determine the wet-dry level based on the soil moisture percentage
def wet_dry_level(soil_moisture):
if soil_moisture > THRESHOLD:
return "DRY"
else:
return "WET"
# Function to activate the pump for a specified duration
def activate_pump():
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH) # Turn on the pump
print("Pump State: ON")
time.sleep(5) # Keep the pump on for 5 seconds
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW) # Turn off the pump
print("Pump State: OFF")
# Setup GPIO mode and relay pin as output
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT)
# Main loop to read the analog value from the soil moisture sensor and control the pump
try:
while True:
# Read the raw analog value from channel A3
raw_value = adc.read_adc(3, gain=GAIN)
# Determine the wet-dry level based on the raw ADC value
level = wet_dry_level(raw_value)
# Print the results
print("Raw Value: {} \t Wet-Dry Level: {}".format(raw_value, level))
# If soil is wet, activate the pump
if level == "DRY":
activate_pump()
# Add a delay between readings (adjust as needed)
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
# Cleanup GPIO on exit
GPIO.cleanup()
print("\nExiting the program.")
python3 auto_irrigation_2.py
PuTTY - Raspberry Pi
Raw Value: 48520 Wet-Dry Level: DRY
Pump State: ON
Pump State: OFF
Raw Value: 42400 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 42600 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 42800 Wet-Dry Level: WET
Video Tutorial
Việc sản xuất video tốn rất nhiều thời gian. Nếu video hướng dẫn hữu ích cho việc học của bạn, hãy đăng ký kênh YouTube để ủng hộ. Nếu nhu cầu đủ cao, chúng tôi sẽ cố gắng làm thêm nhiều video.