Raspberry Piで植物の自動水やり器を構築する方法(前編)

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今回から2回にわたって、Raspberry Piで植物の栽培を自動化できる自動水やり器のシステムの構築方法を解説します。前編ではハードウェアの構築、後編ではソフトウェアと実験結果について解説していきます。

観葉植物や食用の野菜などを育ててみたいけど、水をやるのが面倒という方はぜひ参考にしてみてください。

Raspberry Piを使った自動栽培に関する内容は以下の記事でまとめていますので、あわせてご覧ください。

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目次

Raspberry Piとは

ラズベリーパイ(Raspberry Pi)はイギリスのラズベリーパイ財団が教育用に開発したボードコンピュータです。

最新のRaspberry Pi 4では、ARMアーキテクチャを採用したBroadcom製の高性能SoC BCM2711を搭載しており、1.5GHzで動作するARM Cortex-A72が4コアとマイコンボードの中では非常に高速な処理能力を持っています。また、ユーザーがアクセス可能な40ピンのGPIOも搭載しており、外部ハードウェアを制御することが可能です。

詳細なスペック等は以下の記事で解説していますので、あわせてご覧ください。

自動水やり器の構成

植物を自動栽培するための自動水やり器の構成は以下のようになります。

自動水やり器の構成図

Raspberry Piからは直接ポンプを駆動するほどの大きな電流は流せないため、別にポンプ用の12V電源を用意し、電源のON/OFFをリレー回路を使ってRaspberry Piから制御します。

Raspberry Piでリレー回路をONすると電源からポンプへ電流が流れ、ポンプが動作して水をくみ上げて植物に供給されます。

自動水やり器に必要なアイテム

ここからは自動水やり器に必要なアイテムを紹介します。
全てAmazonで安価にて購入が可能ですので、以下にリンクを貼っておきます。

電源

【変換10種セット】ACアダプター 12V 1.5A 18W スイッチング電源 DC 直流 L字プラグ PSE RoHS

ポンプ

DC12V 3W 小型水中ポンプ 流れ調節可能 最大揚程1.5M 水族館噴水池ポンプ

ホース

Hommy 2M長 8mm内径 タンクエアーポンプ 水族館用 クリア プラスチック PVCホースパイプ チューブ

変換コネクタ

LitaElek 10個セット 5.5mm x 2.1mm DC 12V電源アダプタコネクタネジ端子アダプタCCTVカメラとLEDテープライト用DCジャック変換プラグ(5 メス + 5 オス)

リレー回路

SODIAL(R) リレーモジュール

これらのアイテムの詳細については以下の記事で解説していますのであせてご覧ください。

ハードウェアの接続

電気的なハードウェアの接続について解説します。

また、今回使用するリレー回路については以下の記事で詳細を解説していますので、あわせてご覧ください。

12V電源⇔リレー回路⇔ポンプの接続

電源、リレー、ポンプの接続は以下のようになります。
電源とポンプの+同士をリレーを介して接続し、-(GND)は直接接続します。

電源-リレー-ポンプ間接続

Raspberry Pi⇔リレー回路の接続

Raspberry Pi 4とリレー回路の接続は以下のようになります。
GPIOについては私は23番を使いましたが、お好みで変えて頂いて構いません。

Raspberry Pi-リレー回路間接続

写真のようにRaspberry Piと接続するのはリレーモジュールの端子台ではなく、ピンヘッダ側となります。

組み立てと回路の作成

最後にシステム全体の組み立てを行います。

先ほど「自動水やり器に必要なアイテム」で紹介した変換コネクタを、ポンプの電源ケーブルに接続します。これでコネクタを端子台に変換してやることによって、ジャンパーケーブルを接続できるようになりました。

ポンプの排水口にホースを差し込みます。こちらも「自動水やり器に必要なアイテム」で紹介した8mm径のホースであればぴったりとはまります。

続いて12V電源側にも変換コネクタを接続し、端子台にジャンパーケーブルを接続できるようにします。

最後に「ハードウェアの接続」で示した通りにジャンパーケーブルで各部品を接続していきます。
組みあがった全体の構成は以下のようになります。

これでハードウェアの準備は完了です。

まとめ

今回はRaspberry Piで作る自動水やり器の前編ということで、ハードウェア部分の構築方法について解説しました。

回路も非常にシンプルで、はんだ付けなどもなく簡単に作成できます。後編では実際にRaspberry Pi上のプログラムからハードウェアを制御し、ポンプで植物に水を送る部分を解説していますので、あわせてご覧ください。。

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それでは、また次の記事でお会いしましょう。

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