В этой статье мы расскажем о том, как собрать устройство для автоматического полива с контролем влажности почвы - ирригатор . Необходимость полива будем определять по показаниям датчика влажности почвы. Одновременно можно будет поливать несколько растений.
Что для этого необходимо?
Как это собрать?
Калибровка
Показания датчика влажности сильно зависят от кислотности почвы. Поэтому перед началом пользования ирригатором требуется провести простую процедуру калибровки.
Запишите показания на дисплее при воткнутом в сухой горшок сенсоре. Это - минимум влажности.
Полейте цветок и дождитесь пока вода полностью впитается в землю и показания сенсора установятся на одном уровне. Запишите их. Это - максимум влажности.
В скетче исправьте значения константы HUMIDY_MIN на значение минимальной влажности и HUMIDY_MAX на значение максимальной влажности. Заново прошейте Arduino Uno.
Масштабирование решения
Мы описали решение для одного растения. Но обычно требуется поливать несколько растений. Помимо очевидного решения - подключения к Arduino нескольких помп и датчиков влажности - существует более простое и дешёвое. Достаточно в трубке, которая идёт в комплекте с помпой проделать шилом дырочки на расстоянии около 30 см и воткнуть в эти дырочки куски стержней от обычных шариковых ручек. Выглядеть это будет так:
Горшки с цветами дома часто стоят в ряд на подоконнике. Вам достаточно просто положить трубку на горшки так, чтобы отверстия в ней приходились по одному на горшок. Теперь наше устройство может поливать сразу несколько горшков. Однако в таком случае принимать решение о необходимости полива можно только по одному горшку. Однако обычно горшки примерно одинаковые по размерам и, соответственно, сохнут с примерно равной скоростью. Можно так же комбинировать два решения, разделяя все горшки на группы примерно равных по размерам.
Исходный код
Для работы скетча вам понадобиться скачать и установить библиотеку для работы с дисплеем QuadDisplay2
irrigator.ino // Подключаем библиотеку для работы с дисплеем #include "QuadDisplay2.h" // даём разумное для пина, к которому подключена помпа #define POMP_PIN 4 // даём разумное для пина, к которому подключён датчик влажности почвы #define HUMIDITY_PIN A0 // минимальный порог влажности почвы #define HUMIDITY_MIN 200 // максимальный порог влажности почвы #define HUMIDITY_MAX 700 // интервал между проверкой на полив растения #define INTERVAL 60000 * 3 // переменная для хранения показания влажности почвы unsigned int humidity = 0 ; // статическая переменная для хранения времени unsigned long waitTime = 0 ; // создаём объект класса QuadDisplay и передаём номер пина CS QuadDisplay qd(9 ) ; void setup(void ) { // начало работы с дисплеем qd.begin () ; // пин помпы в режим выхода pinMode(POMP_PIN, OUTPUT) ; // выводим 0 на дисплей qd.displayInt (0 ) ; } void loop(void ) { // считываем текущее показания датчика влажности почвы int humidityNow = analogRead(HUMIDITY_PIN) ; // если показания текущей влажности почвы // не равняется предыдущему запросу if (humidityNow ! = humidity) { // сохраняем текущие показания влажности humidity= humidityNow; // и выводим показания влажности на дисплей qd.displayInt (humidityNow) ; } // если прошёл заданный интервал времени // и значения датчика влажности меньше допустимой границы if ((waitTime == 0 || millis() - waitTime > INTERVAL) && humidity < HUMIDITY_MIN ) { // включаем помпу digitalWrite(POMP_PIN, HIGH) ; // ждём 2 секунды delay(2000 ) ; // выключаем помпу digitalWrite(POMP_PIN, LOW) ; // приравниваем переменной waitTime // значение текущего времени плюс 3 минуты waitTime = millis() ; } }Демонстрация работы устройства
Что ещё можно сделать?
Несмотря на золочение, контакты сенсора влажности со временем корродируют. Быстрее всего корродирование происходит при подключённом питании. Срок жизни сенсора можно значительно увеличить, если подключить питание к нему через силовой ключ. Когда надо получить данные - включаем питание сенсора, снимаем показания и тут же выключаем питание.
Если оставить наш ирригатор работающим на длительный срок без присмотра, вода в резервуаре может закончиться. При работе без воды помпа быстро выходит из строя. Решением проблемы может быть автоматическое определение опустошения резервуара. Сенсор подбирается исходя из типа резервуара. Если он не глубок, то подойдёт ещё один датчик влажности. Когда же высоты его не хватает, можно воспользоваться , сделать поплавок с или просто опустить на дно два провода.
Устройство, работающее от батареек, будет значительно безопасней питающегося от сети. Идеальным вариантом было бы питание ирригатора от батареек. Но Arduino Uno, как известно, даже в режиме сна потребляет более 10 мА. Выходом может являться использование Arduino Mini, способный в режиме сна снижать потребляемый ток до сотен мкА.
Существует много правил полива домашних растений, как, например: не стоит поливать зимой вечером. Можно добавить сенсоров света или часы реального времени и скорректировать программу так, чтобы она старалась поливать в нужное время.
Хотели бы вы, чтобы ваши растения сообщали о том, что их надо полить? Или просто держали вас в курсе уровня влажности почвы?
В этой статье мы рассмотрим проект автоматизированного полива с использованием датчика уровня влажности почвы:
Обзор датчика уровня влажности почвы
Подобные датчики подключаются достаточно просто. Два из трех коннекторов - это питание (VCC) и земля (GND). При использовании датчик желательно периодически отключать от источника питания, чтобы избежать возможного окисления. Третий выход - сигнал (sig), с которого мы и будем снимать показания. Два контакта датчика работают по принципу переменного резистора - чем больше влаги в почве, тем лучше контакты проводят электричество, падает сопротивление, сигнал на контакте SIG растет. Аналоговые значения могут отличаться в зависимости от напряжения питания и разрешающей способности ваших аналоговых пинов микроконтроллера.
Для подключения датчика можно использовать несколько вариантов. Коннектор, приведенный на рисунке ниже:
Второй вариант более гибкий:
Ну и конечно можно напрямую запаять контакты на датчик.
Если вы планируете использовать датчик за пределами квартиры, стоит дополнительно задуматься о защите контактов от грязи и прямого попадания солнечных лучей. Возможно, стоит подумать о корпусе или нанесении защитного покрытия непосредственно на контакты датчика уровня влажности и проводники (смотрите на рисунок ниже).
Датчик уровня влажности почвы с нанесенным защитным покрытием на контактах и изолированными проводниками для подключения:
Проблема недолговечности датчика уровня влажности почвы
Один из недостатков датчиков подобного типа - недолговечность их чувствительных элементов. К примеру, компания Sparkfun решает эту проблему, используя дополнительное покрытие (Electroless Nickel Immersion Gold). Второй вариант продления срока действия сенсора - подавать на него питание непосредственно при снятии показаний. При использовании Arduino, все ограничивается подачей сигнала HIGH на пин, к которому подключен датчик. Если вы хотите запитать датчик большим напряжением чем предоставляет Arduino, всегда можно использовать дополнительный транзистор.
Контроль уровня влажности почвы - пример проекта
В приведенном ниже проекте использованы датчик уровня влажности, аналог платы Arduino - RedBoard и LCD дисплей, на котором выводятся данные про уровень влажности почвы.
Датчик уровня влажности почвы компании SparkFun:
Красный проводник (VCC) подключается к 5 В на Arduino, черный - к земле (GND), зеленый - сигнал - к аналоговому пину 0 (A0). Если вы используете другой аналоговый пин на Arduino, не забудьте внести соответствующие изменения в скетч для микроконтроллера, представленный ниже.
LCD дисплей подключен к 5 В, земле и цифровому пину 2 (также можно изменить и внести изменения в код) для обмена данными с микроконтроллером по серийному протоколу связи.
Стоит отметить, что если вы хотите продлить срок службы вашего сенсора, можно подключить его питание к цифровому пину и питать его только при считывании данных, а после - отключать. Если запитывать датчик постоянно, его чувствительные элементы вскоре начнут ржаветь. Чем больше влажность почвы, тем быстрее будет проходить коррозия. Еще один вариант – нанести гипс на датчик. В результате влага будет поступать, но коррозия значительно замедляется.
Программа для Arduino
Скетч достаточно простой. Для передачи данных на LCD дисплей вам необходимо подключить библиотеку Software Serial library. Если у вас в ее нет, скачать можно здесь: Arduino GitHub
Дополнительные пояснения приведены в комментариях к коду:
// Пример использования датчика уровня влажности почвы с LCD дисплеем.
SoftwareSerial mySerial(3,2); // pin 2 = TX, pin 3 = RX (не используется)
int thresholdUp = 400;
int thresholdDown = 250;
int sensorPin = A0;
String DisplayWords;
int sensorValue;
mySerial.write(254);
mySerial.write(128);
// очистка дисплея:
mySerial.write(" ");
mySerial.write(" ");
// перемещение курсора к началу первой строки LCD дисплея:
mySerial.write(254);
mySerial.write(128);
// "Dry, Water it!"
mySerial.write(254);
mySerial.write(192);
mySerial.print(DisplayWords);
} else if (sensorValue >= thresholdUp){
// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:
mySerial.write(254);
mySerial.write(192);
mySerial.print(DisplayWords);
// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:
mySerial.write(254);
mySerial.write(192);
mySerial.print(DisplayWords);
В программе использованы различные минимальное и максимальное значения. В результате среднее значение может характеризовать влажность в зависимости от того, почва увлажняется или сушится. Если вы не хотите использовать это среднее значение, максимальное и минимальное значения можно принимать одинаковыми. Однако эксперименты показывают, что предложенный подход позволяет более точно характеризовать процессы, которые происходят в почве. Определенного точного среднего значения в реальных условиях не существует. Так что с выборкой диапазона можно поиграться. Если вас интересуют процессы, которые происходят в почве при взаимодействии с водой, почитайте тут, например: Wiki . Процессы достаточно сложные и интересные.
В любом случае, переменные вам надо настроить под собственные условия: тип почвы, необходимый уровень увлажнения. Так что тестируйте, экспериментируйте пока не определитесь с подходящими значениями.
После организации считывания данных с датчика уровня влажности и их отображения, проект можно развить дальше, организовав систему автоматического полива.
Датчик уровня влажности в составе автоматической системы полива на основании Arduino:
Для автоматизации полива нам понадобятся дополнительные детали: возможно, шкивы, зубчатые шестерни, двигатель, муфта, транзисторы, резисторы. Список зависит от вашего проекта. Ну все, что может попасться под руку в быту. Более детально один из примеров показан ниже:
Это один из множества вариантов установки двигателя для системы автоматического полива. Колесо можно установить непосредственно в воде. В таком случае при его быстром вращении, вода будет подаваться к растению. В общем, можете проявить фантазию.
Схема подключения двигателя постоянного тока () на примере копии Arduino от SparkFun приведена ниже:
Ниже приведен скетч для Arduino (по сути он такой же как и приведенный выше с небольшим дополнением для управления двигателем):
// В скетче считываются данные с датчика и отображается уровень влажности почвы
// если почва сухая, начинает работать двигатель
// Для работы с дисплеем используется библиотека softwareserial library
#include <SoftwareSerial.h>
// Подключите пин для обмена данными с использованием LCD дисплея по серийному протоколу RX к цифровому пину 2 Arduino
SoftwareSerial mySerial(3,2); // pin 2 = TX, pin 3 = RX (unused)
// Управляем двигателем с помощью пина 9.
// Этот пин должен обязательно поддерживать ШИМ-модуляцию.
const int motorPin = 9;
// Тут мы настраиваем некоторые константы.
// Настройка констант зависит от условий внешней среды, в которой используется датчик
int thresholdUp = 400;
int thresholdDown = 250;
// Настраиваем пин A0 на Arduino для работы с датчиком:
int sensorPin = A0;
pinMode(motorPin, OUTPUT); // устанавливаем пин, к которому подключен двигатель в качестве выхода
mySerial.begin(9600); // устанавливаем скорость обмена данными на 9600 baud
delay(500); // ждем пока дисплей прогрузится
// Здесь мы объявляем строку, в которой хранятся данные для отображения
// на жидкокристаллическом дисплее. Значения будут изменяться
// в зависимости от уровня влажности почвы
String DisplayWords;
// В переменной sensorValue хранится аналоговое значение датчика с пина А0
int sensorValue;
sensorValue = analogRead(sensorPin);
mySerial.write(128);
// очистка дисплея:
mySerial.write(" ");
mySerial.write(" ");
// перемещение курсора к началу первой строки LCD дисплея: mySerial.write(254);
mySerial.write(128);
// запись необходимой информации на дисплей:
mySerial.write("Water Level: ");
mySerial.print(sensorValue); //Использование.print вместо.write для значений
// Теперь мы проведем проверку уровня влажности по сравнению с заданными нами предварительно числовыми константами.
// Если значение меньше thresholdDown, отображаем слова:
// "Dry, Water it!"
// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:
mySerial.write(254);
mySerial.write(192);
DisplayWords = "Dry, Water it!";
mySerial.print(DisplayWords);
// запуск двигателя на небольших оборотах (0 – остановка, 255 – максимальная скорость):
analogWrite(motorPin, 75);
// Если значение не ниже thresholdDown надо провести проверку, не будет
// ли оно больше нашего thresholdUp и, если, больше,
// отобразить надпись "Wet, Leave it!":
} else if (sensorValue >= thresholdUp){
// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:
mySerial.write(254);
mySerial.write(192);
DisplayWords = "Wet, Leave it!";
mySerial.print(DisplayWords);
// выключение двигателя (0 – остановка, 255 – максимальная скорость):
analogWrite(motorPin, 0);
// Если полученное значение в диапазоне между минимальным и максимальным
// и почва была раньше влажной, а теперь сохнет,
// отображаем надпись "Dry, Water it!" (то есть, когда мы
// приближаемся к thresholdDown). Если почва была сухой, а теперь
//быстро увлажняется, отображаем слова "Wet, Leave it!" (то есть, когда мы
// приближаемся к thresholdUp):
// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:
mySerial.write(254);
mySerial.write(192);
mySerial.print(DisplayWords);
delay(500); //Задержка в пол секунды между считываниями
Удачи вам в реализации автоматического полива ваших растений!
После того как у меня высох очередной цветок, я понял, что неплохо было бы как-то автоматизировать процесс полива. Потому что я уверен, что она сдохла из за нехватки воды.
Я решил собрать конструкцию, которая бы поливала цветок вместо меня. В итоге у меня получился вот такой аппарат, который вполне справляется со своими обязанностями:
При помощи двух регуляторов можно настроить объём поливаемой за раз воды, а также период между поливами. Кому интересно - далее подробная инструкция, как сделать такое устройство. В основу мозга я применил Ардуино (Arduino Mega).
Для сборки поливалки вам понадобится некоторое количество компонентов и не более чем 30 минут свободного времени.
Используемые компоненты:
- Arduino Mega (она просто была под рукой, но любая другая подойдёт)
- Насос и силиконовая трубка (подойдёт насос омывателя автомобильных стёкол - можно купить в любых автозапчастях или можно купить маленький погружной насос на ebay)
- Блок питания
- Два переменных резистора для регулировки (любые)
- Транзистор IRL3705N
- Два резистора (100 Ом и 100 кОм)
- Диод (любой)
- Резервуар для воды (в моем случае пластиковая коробочка из Ikea)
- Макетка
Собираем всё по такой схеме:
Или нагляднее:
Вот что получилось у меня:
Сначала протестим насос. Подадим на него 5В. Если он зажужжал, всё в порядке, двигаемся дальше.
Теперь подключим насос к Arduino. Сделаем для управления насоса с ардуино небольшую обвязку на макетке.
Попробуем поуправлять насосом с Ардуино. Зальём такой код
int pumpPin = 5 ; void setup() { pinMode(pumpPin, OUTPUT); digitalWrite(pumpPin, LOW); } void loop() { digitalWrite(pumpPin, HIGH); delay(1000 ); digitalWrite(pumpPin, LOW); delay(1000 ); }Если он периодически жужжит, значит, снова всё в порядке.
Теперь нам осталось добавить два регулятора. Подцепим к нашему устройству переменные резисторы, и проверим их работоспособность.
Зальём такой код на Ардуино
int volumePin = A0; void setup() { pinMode(volumePin, INPUT); Serial.begin(9600 ); } void loop() { Serial.println(analogRead(volumePin)); delay(100 ); }Зайдём в Serial Monitor и убедимся, что есть реакция на поворот регулятора. Он должен меняться примерно от 0 до 1024
Теперь осталось заставить заработать всё это вместе.
Вот непосредственно код поливалки:
// Первый регулятор управляет временем, которое будет литься вода (от 4 до 15 секунд) #define MAX_FLOWTIME 15 // seconds #define MIN_FLOWTIME 4 // seconds // Второй регулятор управляет частотой полива от раза в день до раза в неделю #define MAX_PERIOD 7 // days #define MIN_PERIOD 1 // days #define MAX 1015 #define MIN 0 int volumePin = A0; // Пин, к которому подцеплен регулятор, отвечающий за объём поливаемой воды int periodPin = A1; // Пин, к которому подцепелн регулятор, отвечающий за период между поливами int pumpPin = 5 ; // Пин, к которому подсоединено управление насосом int volume; int period; // Процедура, включающая насос на время, заданное в volume void water() { digitalWrite(pumpPin, HIGH); // включаем насос delay(volume); digitalWrite(pumpPin, LOW); // выключаем насос delay(period); } void setup() { pinMode(pumpPin, OUTPUT); digitalWrite(pumpPin, LOW); } void loop() { // Считываем значения регуляторов (переменных резисторов) и приводим их к заданным пределам volume = map (analogRead(volumePin), MIN, MAX, MIN_FLOWTIME, MAX_FLOWTIME) * 1000 ; period = map (analogRead(periodPin), MIN, MAX, MIN_PERIOD, MAX_PERIOD) * 1000 * 60 * 60 * 24 ; water(); }Вот все готово. Наслаждаемся отдыхом. и вы всегда будете знать что ваши растения получают воду.
В данной статье будет описано, как собирается небольшой агрегат для автоматического полива растений на базе Arduino с контролем влажности. Необходимость самого полива будет определяться по датчику влажности почвы. При желании можно будет поливать сразу несколько растений.
Материалы и инструменты:
- Arduino Uno
- Растение в горшке с сухой землёй
- Водяной насос
- Датчик влажности почвы со шлейфом
- Силовой ключ (тройка) со шлейфом
- Клеммник нажимной
- Провод «папа-папа» ×1 шт
- Провод «мама-папа» ×1 шт
- Блок питания с разъёмом USB
- USB кабель
Сборка:
Дисплей подключается к контакту 3 тройка-шилда. При соединении всех проводов данного типа важно удостовериться, что с контактом GND соединялся чёрный провод.
У помпы на концах проводов отсутствуют контакты, поэтому используется клеммник. Если есть навык в пайке контактов, тогда правильнее припаивать к проводам «Штырьковые соединители».
Вот так выглядит подключённое питание:
С помощью Arduino IDE программируется Arduino Uno прикреплённым ниже файлом. Сам сенсор влажности, конечно же, втыкается в почву. Подсоединяется конец трубки с водой в землю. Если горшок весит немного, тогда автор рекомендует закрепить отдельно трубку так, чтобы растение не было перевернуто. Далее, помпа опускается в удобную ёмкость с водой, и подключается питание.
Калибровка:
Чтобы показания датчика были верными требуется провести несложную процедуру его калибровки. Потому что точность показаний напрямую зависит от кислотности почвы.
1. При воткнутом в сухой горшок датчике записываются показания с дисплея. Это значение ничто иное как минимум влажности.
2. Цветок поливают водой и дожидаются пока вода не впитается полностью в землю, и показания сенсора остановятся на одном значении. Данные записываются и помечаются как максимальная влажность.
3. В файле прошивки изменяются значения констант HUMIDY_MIN устанавливается минимальная влажность, и HUMIDY_MAX соответственно максимальная влажность. Arduino Uno прошивается заново.
Масштабирование проекта
В данной статье описан способ полива всего для одного цветка. Но зачастую требуются поливать сразу несколько растений. Конечно, можно подключить к Arduino большее количество помп и датчиков влажности, но насколько это будет затратно. Автор в этом случае предлагает решение дешёвое и простое. В трубке, которая подсоединена к помпе проделываются дырочки шилом, расстояние между ними около 30 сантиметров, в эти отверстия втыкаются стержни из использованной шариковой ручки.
Горшки в доме,как правило, стоят в ряд, например, на подоконнике. Трубка ложится на горшки так чтобы каждое отверстие соответствовало горшку. Только вот решение о поливе будет приниматься устройством лишь по одному горшку. Лучше всего это будет работать если горшки одинакового размера зачастую на подоконниках так и случается. Сохнуть почва в них будет примерно одинаково. При желании и большом количестве растений у вас дома, можно подключать дополнительные помпы, и разделять все горшки по группам равным по размерам.
Некоторое время назад я прикинул, что было бы неплохо автоматизировать полив на даче. Обзоры некоторых пользователей муськи также сыграли не последнюю роль в принятии этого решения. Но поскольку электроника - это не мой профиль, решено было делать аппаратную часть проекта максимально упрощенной, и по возможности обойтись без ЛУТ, травления плат и прочих сложностей. Короче, хотелось реализовать свою систему как некий конструктор, собранный из стандартных компонентов, а получилось это или нет - решать вам.
UPD: добавлен скетч для Ардуино.
1. Осмысление хотелок и упорядочивание мыслей проекта
Проект изначально задумывался примерно в таком виде: 4 мощных разбрызгивателя (в перспективе 8), столько же электромагнитных клапанов, релейный модуль для них, экран 16x2 символов, часы реального времени и Arduino в качестве мозгов.
Я рассчитывал, что для управления клапанами будет достаточно какого-нибудь простого меню, через которое можно задавать текущее время, время начала полива и длительность работы.
Потом прикинул, что 8 входов ардуины отдавать на клавиатуру - это чересчур. И вообще, не все клавиатуры одинаково полезны везде оправдано использование только цифрового блока; нужно ведь не только вводить циферки, но и реализовать навигацию по меню.
А если так, то лучше использовать джойстик - это более универсальное решение чем цифровая клавиатура, да и управление становится «интуитивным»… разумеется, если его удастся таким сделать… Зимой были куплены релюшки, один 12-вольтовый клапан, один разбрызгиватель, джойстик, ардуина и экран, и в феврале-марте я начал отлаживать скетч для поливалки.
В процессе разработки программной части было внесено еще несколько изменений в первоначальный проект. В частности, я добавил несколько датчиков температуры-влажности и блок ручного управления клапанами. Кроме того, для защиты от работы мотора вхолостую я решил поставить на вход датчик расхода воды, чтобы аварийно отключать мотор в случае длительного отсутствия потока.
Зачем столько датчиков? Да просто стоят они не очень дорого, пустые входы на плате оставались, а знать температуру и влажность на разных частях участка - полезно. Датчики я планировал поставить в теплице, на улице и в приямке для насосной станции, а также где-то в огороде разместить датчик влажности почвы и датчик температуры почвы.
А вообще - покажу я лучше таблицу датчиков и пинов ардуины
2. Закупка необходимых компонентов
Привожу список компонентов системы, купленных в Китае (большинство приобрел на aliexpress, но пару лотов взял на Ebay - там было дешевле). Два лота уже сняты с продаж, поэтому вместо ссылок на них будут снапшоты - чтобы заинтересованные люди знали что искать.
1 , цена 6,36$ (лот у другого продавца, т.к. мой продавец снял этот датчик с продаж)
1 , цена 0,74$
1 , цена 0,63$
1 , цена 1,16$
1 , цена 0,56$
1 , цена 1,79$
1 , цена 1,1$
1 , цена 0,66$
1 , цена 0,5$
1 , цена 1,35$
1 , цена 3,56$
1 , цена 0,84$
3 , цена 0,99$ за штуку, всего 2,97$
4 , цена 5,59$ за штуку, всего 22,36$
4 , цена 3,62$ за штуку, всего 14,48$. Аналоги легко ищутся
4 , цена 0,95$ за пару, всего 1,9$
Итоговые затраты в интернетах - 60,96$
В местном строительном магазине были куплены следующие вещи:
2 бухты поливочного шланга 5/8 (по 30м) - 540000 бел.рублей, или примерно 28$
8 муфт 1/2 - 112000 бел.рублей, или примерно 5,8$
3 тройника 1/2 - 60000 бел.рублей, или примерно 3$
8 штуцеров 15*16 - 92000 бел.рублей, или примерно 4,8$
Итоговые затраты в оффлайне - 804000 бел.рублей, или 41,2$
Также стоит упомянуть то, что не вошло в этот список - некоторые вещи из этого списка достались мне условно-бесплатно (старая рухлядь), на какие-то вещи я просто запамятовал цены. Это:
40 метров 4-жильного сигнального кабеля для подключения температурных датчиков;
40 метров самого дешевого 2-жильного медного кабеля для передачи 12 вольт на электромагнитные клапаны;
2 разветвителя RJ-11, которые были использованы в качестве выходов для подключения датчиков температуры и влажности, и 4 коннектора для кабелей с датчиками;
2 разветвителя RJ-45, для связи блока управления, находящегося в доме, с блоком реле и датчиков почвы, находящимся на улице рядом с насосом, и 4 коннектора для кабелей;
старый кабель (витая пара) - метров 30-40, для соединения ардуины с релюшками;
коннектор для подключения дисковода, выпаянный со старой материнской платы, и шлейф от дисковода;
старый блок питания на 24 вольта;
обрезки мебельного щита толщиной 12-16 мм для изготовления коробок для системы.
Фотки разветвителей до применения не сделал, выглядят примерно так:
3. Изготовление того, что не было куплено
Некоторые вещи по тем или иным причинам пришлось делать самостоятельно из подручных материалов. Постараюсь здесь описать, что и как было сделано, и почему именно так а не иначе.
3.1 Датчик влажности почвы
(надеюсь, долгоживущий)
Как вы можете заметить, в списке покупок отсутствует датчик влажности почвы, хотя в проекте он заявлен. Дело в том, что сама идея закапывать в землю кусок текстолита с тоненькими полосками металла мне показалась достаточно бредовой, поэтому я решил найти способ получше. Пошарившись по интернету, я нашел на тематическом форуме, там есть хорошие советы и примеры. В общем, решил сделать так же, как там и написано: 2 проводника, резисторы и 3-жильный провод. В качестве катода и анода была использована одна велосипедная спица, безжалостно покусанная на части. Вот для сравнения куски донора и целая спица
Паяем провода, резисторы и куски спицы - в общем, делаем все так, как написано на форуме
Потом временно фиксируем анод и катод на пластилин, чтобы заделать наше рукоделие термоклеем
Далее в качестве формочки был взят маленький стаканчик от детского йогурта, в нем я сделал отверстие для провода, аккуратно установил конструкцию внутрь и залил анкерным составом Ceresit СХ-5
Форумчане рекомендуют гипс, но под рукой его не оказалось, думаю что быстросхватывающийся цемент будет не хуже.
Высохло - вскрываем
По готовому датчику на всякий случай прошелся масляной краской в пару слоев, чтобы датчик измерял именно влажность почвы, а не влажность куска бетона.
Для использования этого мегадевайса требуется предварительная калибровка. Делается это элементарно: берем сухую почву, в нее тыкаем самодельный датчик, проверяем и записываем полученное значение влажности. Затем льем туда столько воды, чтобы получилось небольшое болотце, и снова снимаем значение с датчика.
По-быстрому откалибровался вот этим скетчем с форума:
#define PIN_SOIL_LEFT 6
#define PIN_SOIL_RIGHT 7
#define PIN_SOIL_HUMIDITY 0
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(PIN_SOIL_LEFT, OUTPUT);
pinMode(PIN_SOIL_RIGHT, OUTPUT);
pinMode(PIN_SOIL_HUMIDITY, INPUT);
}
void setSensorPolarity(boolean flip){
if(flip){
digitalWrite(PIN_SOIL_LEFT, HIGH);
digitalWrite(PIN_SOIL_RIGHT, LOW);
}else{
digitalWrite(PIN_SOIL_LEFT, LOW);
digitalWrite(PIN_SOIL_RIGHT, HIGH);
}
}
void loop(){
setSensorPolarity(true);
delay(1000);
int val1 = analogRead(PIN_SOIL_HUMIDITY);
delay(1000);
setSensorPolarity(false);
delay(1000);
// invert the reading
int val2 = 1023 - analogRead(PIN_SOIL_HUMIDITY);
reportLevels(val1,val2);
}
void reportLevels(int val1,int val2){
int avg = (val1 + val2) / 2;
String msg = "avg: ";
msg += avg;
Serial.println(msg);
}
В моем случае, значение на датчике было чуть больше 200 в сухой почве, и чуть меньше 840 во влажной.
Теперь у нас есть минимальный и максимальный уровни влажности конкретно взятой почвы, их нужно будет внести в соответствующие константы в основном скетче. Вот и все!
3.2 Блок питания для клапанов
Можно было, конечно, купить в Китае обычный блок питания на 12 вольт, выдающий хотя бы 1 ампер, но в закромах Родины куче старого барахла нашелся зарядник от дохлого шуруповерта, выдающий полампера при напряжении 24 вольта. Поэтому был куплен понижающий преобразователь на LM2596, и затем успешно встроен в старый блок. Отдельных фоток процесса я не делал, бо не об этом обзор… Вот модифицированный блок вместе с клапаном, сойдет за пример
В корпусе блока было сделано отверстие, удобной регулировки напряжения. Теперь с помощью отвертки и мультиметра можно выставить любое напряжение от 5 до 24 вольт. Получилось довольно неплохо, как мне кажется. К сожалению, я прощёлкал Aloha_ про понижающие преобразователи… Но в моем случае все вроде бы нормально, перегрева не замечено.
3.3 Держатели для разбрызгивателей
Вот эту штуку в магазине купить точно не получится! Потому что сделана она в количестве 4 единиц по спецзаказу:) Хотя здесь все просто: полудюймовая труба высотой один метр, снизу сделан изгиб под 90 градусов и приварен уголок длиной 30-40 см, чтобы держатель можно было воткнуть в землю в нужной части участка. Вверху резьба должна быть внутренняя на полдюйма (в моем случае там просто наварена муфта), внизу - кому как удобнее. В моем случае там наружная полдюймовая резьба, но как показала практика - лучше бы была внутренняя, тогда не пришлось бы навинчивать сначала муфту, потом в нее штуцер или клапан… В общем, не продумал заранее, поэтому получил дополнительные расходы на муфты:(
Наглядные фото держателя - вот:
И еще чуть дальше будет фотка держателя в процессе эксплуатации.
3.4 Коробки для блока управления и реле
Сначала я планировал разместить все части поливатора в одной коробке, и оснастить ее выходами на клапаны (12 вольт), насос (220 вольт) и собственно на датчики. Однако потом решил разнести силовую и слаботочную части поливатора, да и щелканье реле ранним утром будет очень сомнительным удовольствием. Соответственно, плата с ардуиной, джойстик, кнопки, экран и часы реального времени остаются в «домашней» коробочке, а реле будут вынесены в коробку на улицу, поближе к мотору и клапанам.
Для сборки управляющего блока мне понадобился кусок мебельного щита, перьевые сверла для отверстий под кнопки и под джойстик, и лобзик, для отверстия под экран
Под спойлером сверлим, пилим и собираем коробочку
Далее разветвители (телефонные и под витую пару) вскрываем, паяем к ним провода и садим на термоклей. Здесь видно более подробно
Экранчик и часы реального времени были объединены в одно целое вот таким способом
И далее эта конструкция была торжественно закреплена саморезами в коробке. Так же был прикручен джойстик. Теперь внешне блок управления выглядит так:
Осталось закинуть в коробку мозги - и блок управления готов.
Теперь внимание. Эстетам, детям и беременным женщинам настоятельно не рекомендуется открывать следующий спойлер… Потому что красивых плат, которые умеют делать Yurok, ksiman и прочие известные здесь личности, вы не увидите. Зато вы увидите монтаж платы в лучших традициях КитайПодвалПрома: проводки вместо дорожек, и термоклей, чтобы это все не развалилось. Поэтому еще раз предупреждаю: не надо открывать спойлер! Поверьте на слово, эта плата работает, но лучше ее не видеть:)
Спойлер, не открывайте его, там ужос и кышмарь!
Вот зачем вы открыли, а? Ну и ладно, любуйтесь… Помидорами не кидать!
Блок управления соединен с блоком реле двумя витыми парами. Для взаимодействия «мозгов» с клапанами и мотором достаточно 5 управляющих линий и еще 2 линии для питания реле (5 вольт и земля), но ведь есть еще расходомер (питание уже есть, значит нужна всего 1 линия), датчик влажности почвы (3 линии) и 4 светодиода, отображающие текущее состояние клапанов. Итого - используется 15 линий из 16 доступных.
В блоке реле помимо самих релюшек встроены розетки для мотора и для блока питания клапанов, а также обычный выключатель для принудительного запуска мотора. Сам блок сделан из тех же обрезков мебельного щита, что и блок управления, а выглядит как обычная деревянная коробочка. На входе две витые пары разведены на плате по коннекторам на реле мотора, реле клапанов, светодиоды, датчик влажности и датчик расхода воды. В стенке предусмотрительно сделаны отверстия под провода на клапаны, на выключатель и на розетку, управляемую через реле мотора.
На клеммнике выведены провода к электромагнитным клапанам
Снаружи я прикрутил розетку для мотора, управляемую ардуиной, и выключатель для ручного включения мотора
Все провода разведены и выведены куда нужно… вроде бы
На внутренней стенке появилась розетка для 12-вольтового блока питания, он тоже здесь виден
В готовом виде все это смотрится примерно так:
Немного объясню что и как. В коробку заведено питание, внутри спрятан блок для 12-вольтовых клапанов, реле мотора и реле клапанов. Наружу выходит питание на мотор (розетка), а также выведен выключатель для ручного управления мотором (он запараллелен с релюшкой). Кроме того, есть возможность подключения датчиков влажности почвы и расхода воды, но они пустуют. Почему - расскажу немного дальше.
4. Описание функционала
Собственно, вот неполный набор электронных компонентов для сборки
Сначала был собран примерно вот такой «осьминог» из ардуины и небольшого набора периферии, именно это чудо я использовал для отладки скетча
Минимальный как я уже говорил, было решено сделать управление джойстиком, и вырисовывался следующий минимально необходимый набор пунктов меню:
1. Настройки даты и времени
2. Настройки расписания полива
3. Информация с датчиков
4. Возможность принудительной перезагрузки
Реализовать его мне удалось, причем получилось даже обойтись англоязычным дисплеем 1602 - помогла библиотека LCD_1602_RUS, которая позволила «сделать» 8 кириллических символов. После этого вперемешку с английскими буквами можно было составить вполне понятные для пожилых людей (моих родителей) русские названия пунктов меню. Конечный размер скетча - чуть меньше 1400 строк, втиснутых в 45 килобайт.
Результат компиляции:
Скетч использует 19 626 байт (63%) памяти устройства. Всего доступно 30 720 байт.
Глобальные переменные используют 1 316 байт (64%) динамической памяти, оставляя 732 байт для локальных переменных. Максимум: 2 048 байт.
Никаких предупреждений о нехватке памяти, к счастью, уже нет.
Самого скетча пока здесь нет, со временем выложу. Хочу немного «причесать» код:)
Что получилось и что не получилось? Ну, на осьминоге получилось все:) К сожалению, жизнь вносит свои коррективы, и после разнесения мозгов, релюшек и сенсоров кое-что работать перестало… Во-первых, аналоговые датчики. Увы, но сейчас из-за длины кабелей они у меня не работают - соответственно, пункт меню «ПОЧВА» показывает нулевую температуру и влажность. Есть определенные мысли, как это исправить, но пока - некогда. У родителей на даче бываю не слишком часто и занимаюсь не только поливатором, а тут еще очередная командировка… В любом случае - я буду рад дельным советам от читателей.
Во-вторых, сходу не удалось подключить расходомер - на этот раз вовсе не из-за длины кабелей. Я сгоряча поставил его на вход в мотор, сразу после обратного клапана, как оказалось - ему там не место. Датчик, видимо, не совсем герметичен, и при подъеме воды идет подсос воздуха через микрощели в корпусе, как результат - насос не тянет воду. Пока снял его, потом попробую поставить на выход насоса - должно работать, но возможно - будет немного подтекать.
Теперь по работающему функционалу. Ну, с расписанием понятно - это именно то, ради чего затевался проект. Но иногда нужно просто включить ненадолго поливалку, и для этого я сделал два режима принудительного полива: ограниченный и бесконечный. Ограниченный режим включается коротким нажатием на кнопку, длительность такого полива можно указать в настройках. Если нажать на кнопку еще раз - полив будет прекращен досрочно. По длинному нажатию включается бесконечный полив - выключить его можно опять таки нажатием на кнопку.
Ну и приятное дополнение - просмотр температуры в приямке с насосной станцией, в теплице и на улице.
Раз в сутки запланирована принудительная перезагрузка ардуины.
5. Собираем поливатор
Здесь я сделаю небольшое отступление и приведу технические характеристики водонапорных компонентов.
Насос
JY1000 польской фирмы Omnigena, согласно утверждениям производителя, имеет такие характеристики:
Производительность: 60 л/мин;
Максимальная высота подъема: 50 м;
Потребляемая мощность: 1100 Вт;
Максимальная глубина самовсасывания: 8 м.
Кроме того, обнаружился вот такой полезный график
вот
Ну и конечно, не стоит забывать, что производительность очень сильно зависит от глубины скважины и забитости фильтров.
Электромагнитный клапан
безымянный, но я находил на множестве страниц (например ) примерно такие характеристики:
Напряжение: DC 12 В;
Ток: 0.5A;
Давление: 0.02-0.8 МПа;
Производительность 3-25 л/мин.
Кроме того, встречается оптимистичное утверждение: Water pressure: hydrostatic pressure of 1.2 MPa, which lasted 5min, no rupture, deformation, leakage.
. Т.е. в течение 5 минут клапан выдерживает даже существенно более высокое давление, чем стандартное «не более 0.8 МПа».
Вот здесь можно рассмотреть клапан в разных ракурсах
Также могу отметить, что тестировал клапан на более слабом блоке питания, и он без проблем открылся при 9 вольтах.
А для того, чтобы клапаны без проблем работали в условиях огородной сырости, мне пришлось включить смекалку и найти применение старым пластиковым бутылкам.
Привет, бонаква!
Вот - один клапан в такой одежке, может здесь видно получше
Производительность разбрызгивателя
, согласно данным , составляет 700 - 1140 л/ч, или примерно 11.7-19 л/мин при давлении жидкости 0,21-0,35 МПа соответственно.
Как видно, в идеальных условиях насос выдает слишком большой поток, который просто физически не «осилит» ни клапан, ни тем более разбрызгиватель. Забегая вперед, скажу, что скважина в моем случае далеко не идеальная и до 60 л/мин она не дотягивала. Потом я прикинул, что напор упадет также и из-за длины шланга от мотора до самого дальнего разбрызгивателя (почти 30 метров), решил сильно не заморачиваться по этому поводу. Потом, в ходе «производственных испытаний», подключил к мотору одновременно три разбрызгивателя. Оказалось, что они льют очень слабо, да еще и давления не хватает на то, чтобы изменилось направление вращения. Выглядело так: разбрызгиватель крутится до тех пор, пока не упрется в ограничитель сектора, и вращение прекращается. Если убрать ограничитель сектора, то по кругу вращение более-менее без проблем, но радиус полива - метра 2-3. Отбросил один разбрызгиватель - стало немного лучше и они даже пытались вертеться, но радиус все равно был максимум метра 4. А вот один разбрызгиватель работает замечательно - бьет очень далеко (замерял рулеткой, на 9 метров брызгает только в путь), и никаких проблем с вращением.
Сами разбрызгиватели можно регулировать под свои нужды:
- разбить струю, выкрутив винт напротив сопла;
- изменить угол и соответственно дальность струи, поднимая или опуская пластину напротив сопла;
- изменить сектор полива с помощью ограничителей, или вообще убрать фиксатор ограничителя.
Вот фотографии «элементов управления» с близкого расстояния
Брызгалка на держателе и с подведенным шлангом/проводом выглядит вот так:
6. Работа
Блок управления, кроме текущего времени, умеет показывать всякую полезную информацию вроде температуры и влажности. Там же задается начало и длительность полива по расписанию, и длительность полива при активации кнопкой.
Коротким нажатием одной из 4 кнопок можно включить полив на определенное время (задается в настройках), длинное нажатие включает «бесконечный» режим, т.е. отключить полив на заданной линии можно будет только этой же кнопкой, или он отключится, если по расписанию линию необходимо отключить. Хотя зачем я повторяюсь? Даешь слайды!
Вот здесь видны настройки:
Вот здесь - смотрим температуру и влажность
Информацию получаем отсюда
Вот так собственно выглядит колхозинг датчиков в дачных условиях. Крыльцо
Приямок
Теплица
Эти датчики пока ничего не говорят, почему - объяснял выше
И, наконец… Семь бед - один ресет:
А теперь - видео, куда ж без него.
1. Мини-экскурсия - что есть в меню поливатора. Датчики были не подключены, поэтому все показывают по нулям.
2. Настройка поливатора на включение 2 и 3 линии длительностью по одной минуте
3. Как выглядит полив по расписанию, которое было задано для теста
4. Как выглядит полив по расписанию на экране поливатора
5. Тестовый полив с кнопки - включение и выключение. Работу разбрызгивателя не показываю, но чесслово - все работает
6. Разбрызгиватель и его настройка: что где крутится, поворачивается и фиксируется
7. Работа разбрызгивателя на небольшом секторе с близкого расстояния
7. Сравнение с рыночными предложениями
Доступный вариант на российском рынке - системы Gardena, продается в OBI. Можно взять блок управления за 13590 рублей и еще по 3990 рублей, итоговая цена будет всего-то 29550. Здорово, конечно, и выглядит красиво. Но отдавать почти 500 американских денег… И насколько я понимаю - здесь в комплекте нет разбрызгивателей, соединителей и шлангов! Ладно, смотрим дальше.
Опять Gardena в том же магазине, но здесь уже система на 6 линий. Состоит из таймера подачи воды за 11190 рублей и за 6990 рублей - итого 18180, или почти 300 бакинских… Шланги и разбрызгиватели, как и в предыдущем случае, нужно покупать отдельно.
Ebay сходу предложил блок управления вместе с клапанами примерно за 60 долларов, плюс ~35$ стоит доставка - в итоге почти сотня. Как вариант, доступны контроллеры (без клапанов) Rain Bird ESP-RZX Series 4 и Hunter XC 400i по ценам не ниже 75 баксов, не считая доставки. Клапаны отдельно; для хантера, например, они идут от 22 баксов за штуку, оптом дешевле.
И вместо послесловия. Имело ли смысл мне заморачиваться изобретением велосипеда, если он уже есть на рынке? Думаю, что да. Что лично я от этого получил? Во-первых, существенную экономию, во-вторых, возможность реализовать систему так, как это нужно именно мне, в-третьих - мне это просто было интересно. Реализуйте свои проекты и не бойтесь делать ошибки. Не ошибается только тот, кто ничего не делает!
Теперь обещанный код для ардуины. Скачать его можно , комментарии в тексте я по возможности добавил, но конкретно в этом коде возможно не работает (или неправильно работает) расходомер.
Планирую купить +101 Добавить в избранное Обзор понравился +128 +247