Buff-Plants: Wie wir ein IoT-Gerät gebaut haben , das unsere Pflanzen am Leben erhält

Wie alles anfing

Als ich durch unser Büro ging, fiel mir immer wieder auf, dass viele unserer Büropflanzen ziemlich unglücklich aussahen. Aber was sollten wir tun? Ihre Art, uns das mitzuteilen, war nicht sehr nuanciert. Sie fingen einfach an zu sterben, ohne uns mitzuteilen, was los ist. Irgendwann konnte ich diese Situation nicht mehr ertragen. Also dachte ich mir, dass wir eine automatische Lösung brauchen, um (1) unsere Pflanzen für einen langen Zeitraum am Leben zu erhalten und (2) die Menschen wissen zu lassen, wie sie helfen können. Die Idee für Buff Plants war geboren.

Was ich zu Hause ausprobiert habe

Ein Großteil der Motivation und Inspiration kam von meinen Zimmerpflanzen: Wenn ich in den Urlaub fahre, ist es schwierig, sie mit Wasser zu versorgen. Zuvor hatte ich eine Low-Tech-Lösung ausprobiert, bei der ich alte Stoffstücke benutzte, um das Wasser aus einem Reservoir in die Erde zu leiten. Zu meiner Überraschung schien das vielversprechend zu sein. Aber irgendwann knickte das Tuch durch das Gewicht des Wassers ein, das Wasser tropfte auf meinen Tisch und ließ die Erde trocken - was für ein Chaos. Aber selbst wenn es funktioniert hätte, wäre es keine langfristige Lösung gewesen, denn der Zyklus von feuchter und trockener Erde ist wichtig, damit die Pflanzenwurzeln atmen können.

Gibt es also einen besseren Weg?

Während einer unserer Discovery Sessions, bei denen wir 10 % unserer Arbeitszeit in nicht-operative Projekte investieren, teilte ich meine Idee mit anderen Motees. Glücklicherweise war ich mit meinem Mitleid für unsere Pflanzen nicht allein. Ein paar andere hatten ähnliche Ideen, und noch mehr Leute interessierten sich dafür, nachdem wir das Problem vorgestellt hatten. Alles in allem waren fast 10 Personen an dem Projekt beteiligt. Wir einigten uns auf ein einfaches Konzept: Pflanzen mit minimalem menschlichem Eingriff am Leben zu erhalten und Menschen zu alarmieren, wenn ein Eingriff erforderlich ist, bevor es für die Pflanze zu spät ist. Und was war die technische Lösung dafür? Ein IoT-System, das den Zustand der Pflanzen überwacht, sie automatisch bewässert und dem Menschen ein Feedback gibt. Mit unserem klaren Konzept war es an der Zeit, unsere Mission zu starten: Wir, ein Haufen motivierter, engagierter und pflanzenliebender Motees, machten uns auf, unsere Pflanzen zu retten.

Aber halt - jedes Projekt braucht einen systematischen Plan, um tatsächlich zu funktionieren. Bevor wir also loslegten, mussten wir uns die richtigen Fragen stellen und uns darüber klar werden, was wir als Ergebnis wollten:

• Welche Sensoren brauchen wir, um zu verstehen, wie zufrieden die Pflanzen sind?
• Welche Art von Interaktion würden Büffelpflanzen haben und wie würden sie die Informationen an den Nutzer weitergeben?
• Was kann automatisch erledigt werden und was sollte dem Menschen überlassen werden?

Wie wähle ich die richtigen Sensoren aus?

Es gibt zwei grundlegende Dinge, die Pflanzen brauchen, um glücklich zu sein: Sonnenlicht und Wasser. Um die Lichtmenge zu messen, die auf die Pflanzen fällt, haben wir einen Lux-Sensor verwendet, und um festzustellen, ob der Boden feucht genug ist, haben wir einen Bodenfeuchtesensor verwendet. Überraschenderweise korrodieren die meisten auf dem Markt erhältlichen Sensoren mit der Zeit, d. h. sie halten nur eine bestimmte Zeit und müssen ständig neu kalibriert werden. Daher entschieden wir uns für den teureren kapazitiven Sensor. Da wir wollten, dass die Pflanze sich selbst aus einem internen Tank bewässert, brauchten wir auch einen Wasserstandssensor, der uns anzeigt, wann ein Mensch den Tank nachfüllen muss. Außerdem brauchten wir einen Feuchtigkeits- und einen Temperatursensor. Und warum? Natürlich, weil uns unsere Pflanzen wirklich am Herzen liegen und wir wollen, dass sie sich in jeder Hinsicht wohlfühlen.

Was bleibt für die Menschen?

Wenn die Pflanze nicht genug Sonnenlicht abbekommt, kann auch unsere Cyborg-Pflanze (noch) nichts dagegen tun - also sollte sie den Menschen einfach sagen, dass sie die Pflanze an einen helleren Ort bringen sollen.

In der ersten Entwurfsphase haben wir alle unsere anfänglichen Fragen geklärt. Danach mussten wir entscheiden, wie unser Prototyp aussehen sollte. Dann fingen wir an, die Platine zu bauen, die Sensoren miteinander zu verbinden und die Software zu schreiben, um alles zu steuern.

Wie wir auf dem Weg zu einem perfekten Design iterierten (und alle Motees verärgerten)

Die erste Version unseres Prototyps war ziemlich sperrig, da wir einfach einen Kasten um alle Komponenten herum gebaut hatten, die wir lose zusammengesetzt hatten. Das hatte zur Folge, dass er nicht wirklich in einen Blumentopf neben der Pflanze passte und einen eigenen Hocker in der Nähe haben musste. Das ging natürlich nicht, also mussten wir ihn kleiner machen. Als erstes nahmen wir das sperrige Bewässerungssystem ins Visier. Eigentlich hätten wir im Prinzip ein Schwerkraftsystem bevorzugt. Aber wir hatten eine einfache kleine Pumpe im Büro herumliegen und keine Ventile, also entschieden wir uns für eine gepumpte Lösung. Da das Volumen der Pumpe nun aber ein Problem darstellte, mussten wir etwas ändern.

Zum Glück hatten wir jede Menge Servos herumliegen, und mit ein bisschen Holz und Schrumpfschlauch konnten wir ein Servo in ein rudimentäres Ventil verwandeln und so wertvolle Kubikzentimeter sparen. Die Platine selbst klein zu halten, war ebenfalls ein wichtiges Anliegen. In einer früheren Discovery-Sitzung hatte ein Kollege "Mosense" gebaut - eine Allzweck-Sensorplatine mit einer Reihe der Sensoren, die wir brauchen würden. Da es mit dem winzigen Adafruit-Federformfaktor kompatibel war, fiel uns die Entscheidung leicht.

Die schiere Anzahl der Sensoren, die wir hatten, warf jedoch Probleme auf. Wir mussten einige der Anschlüsse an den nicht verwendeten Bauteilen der Mosense-Platine abschneiden, um überlappende Pins zu vermeiden und um Pins für unsere eigene Verwendung freizugeben (zu unserem Glück war der Designer der Platine in unserem Büro und half uns gerne).

Da Buff Plants neben einer Pflanze aufgestellt wird und manchmal die Aufmerksamkeit auf sich ziehen muss, ist das Aussehen ein wichtiges Anliegen. Also mussten wir ihm ein attraktives Aussehen geben. Das Gehäuse wurde intern entworfen und mit unserem 3D-Drucker hergestellt. Um die Aufmerksamkeit auf Pflanzen in Not zu lenken, haben wir LED-Streifen eingebaut, die die Stimmung auf einen Blick erkennen lassen. Ein stromsparendes E-Ink-Display gibt detailliertere Informationen über die Stimmung der Pflanze (oder manchmal auch ein Gesicht). Zusammen mit den Solarzellen macht es Buff Plants besonders freundlich zu den Pflanzen, die wir zu retten versuchen.

Eine frühe Version des Geräts schrie auch, wenn Aufmerksamkeit erforderlich war, aber aus Angst, dass unsere Kollegen es zerstören würden, sobald es sich einschaltet, haben wir diese Funktion leider entfernt. Als Trostpflaster konnten wir noch mehr Platz sparen, indem wir den Lautsprecher und das Soundboard herauszogen.

Haben wir schon Spaß?

Discovery soll ein spielerischer Weg des Lernens sein. Deshalb war es für unser Team wichtig, dass jeder die Dinge tun konnte, die er schon immer machen wollte, aber in seinem normalen Alltag nicht ausprobieren konnte. Als Webentwickler wollte ich zum Beispiel mit eingebetteten Systemen herumspielen. Und warum? Weil sie eine ganz andere Umgebung bieten, und es macht immer Spaß, zu sehen, wie der eigene Code in der realen Welt funktioniert. Aber das Herumspielen bringt auch Herausforderungen mit sich. Für mich persönlich war die größte Herausforderung die Zuverlässigkeit der von den Sensoren gelieferten Informationen. Die Daten des Feuchtigkeitssensors sind zum Beispiel sehr verrauscht, und es ist schwierig, herauszufinden, wann der Boden tatsächlich wieder bewässert werden muss. Aber das ist ja das Schöne daran: Wir haben ständig neue Dinge gelernt, entweder von erfahreneren Kollegen in diesem Bereich oder durch eigene Experimente.

Warum Buff Plant mehr als nur ein Sensor ist

Wir spielen nicht nur Buzzword-Bingo, wenn wir Buff Plants als IoT-Gerät bezeichnen: Es kann ohne menschliches Zutun Aufgaben erfüllen und Daten online übertragen. Für letzteres haben wir eine App entwickelt, die die aktuellen Bedingungen und die Einstellung der Pflanze dazu anzeigt.

Um eine mobile App zu erstellen, haben wir ein Framework namens Vue Native verwendet, mit dem sich auf einfache Weise native Anwendungen unter Verwendung des schönen Vue-Frameworks erstellen lassen. Die App wurde innerhalb des Expoecosystemsmit einem Backend von Firebase entwickelt.

Außerdem haben wir auch eine Webanwendung mit dem Rust-Framework yew erstellt. Das ist zwar noch lange kein produktionsreifer Weg, um Webanwendungen zu erstellen, aber Rust ist der neue Trend, und ich wollte sehen, wie es wäre, damit eine Website zu erstellen.

Mit diesen Apps kann zwar jeder von überall aus den aktuellen Zustand der Anlage sehen, aber wir können die Daten nicht über einen längeren Zeitraum verfolgen. Zu diesem Zweck haben wir auch Motius IO integriert.

Motius IO ist ein weiteres früheres Discovery-Projekt, das eine gemeinsame Plattform für verschiedene Geräte zur Veröffentlichung von Daten bietet. Es ermöglicht uns, die Daten einfach zu veröffentlichen, während wir sie sammeln, und erstellt Diagramme von historischen Daten in Echtzeit. In Kürze werden wir mehr über Motius IO berichten - folge diesem Blog, unserem Instagram-Account oder abonniere unsere zweiwöchentliche Tech-Dosis, wenn du nichts verpassen willst (#ShamelessSelfPromotion).