Ремонт 

Оповещение о необходимости полива на датчиках влажности. Автополив комнатных растений на Arduino

Всем доброго дня! Вот и настало лето, все уезжают из города, некоторые из страны, а дома есть какие-нибудь растения которые нужно поливать. В добавок ко всему теплая погода способствует более частому поливу растений. И для того что бы не брать свой любимый фикус на отдых, мы предлагаем собрать для него систему автоматического полива, об этом и будет наша сегодняшняя статья.

1. Об устройстве

Для создания системы полива нам понадобиться:

  • Обрабатывающее устройство - по старой традиции у нас за него будет arduino uno
  • Датчик влажности почвы - модуль arduino
  • Помпа(Водяной насос) - водяной насос так же можно купить в Китае или сделать самому. По скольку напряжение помпы у меня 12 вольт включать буду с помощью реле.
  • Другие важные мелочи - шланг меленького диаметра, емкость для воды, провода, источник питания.

Сразу что бы не питать иллюзий скажу, подключать к водопроводу все это дело мы не будем. Что бы избежать нештатных ситуаций, для простоты и удобства будем использовать резервуар(емкость с водой). Из резервуара воду будет качать насос(помпа), небольшой мощности будет достаточно, я буду использовать самодельную помпу с питанием 12 вольт. Хотя при подборе помпы стоит учесть: изгибы шланга, расстояние от насоса до поливаемого растения, тип насоса. В подборе шланга сложного ничего нет, выбираем по диаметру выходного отверстия помпы, но он должен быть не сильно широкий на выходе к растению. При построении системы нужно учесть тип полива, считается оптимальным капельный полив. Исходя из этого приспосабливают свободный конец шланга от помпы.

2. Датчик влажности почвы

Датчик влажности почвы измеряет влажность и выводит аналоговым сигналом от 0 до 1023 либо цифровым(0 или 1). Мы будем использовать аналоговый сигнал для большего контроля меняющейся влажности. Значение 0 это максимум влажности, 1023 максимум сухой. Мы будем использовать значение 200 - достаточная влажность, значение 600 - критическая сухость. Пороги влажности и сухости при необходимости можно изменить в скетче arduino. Сам датчик состоит из двух частей: щуп(опускается в землю) и компаратор. Записывается датчик от 3.3 до 5 вольт, можно использовать встроенный разъем arduino.

Схема компаратора на LM393:

Данные получаются по сигнальному проводу a0 и подключается следующим образом:

3. Практическая реализация

Логика работы: раз в секунду(можно сделать более долгие промежутки) arduino получает значение влажности с датчика. При получении значения больше 550 и если помпа не работала ближайшие 15 минут arduino включает реле(к которому подключен насос) на время time_work. Задержка 15 минут между поливами сделана для того что бы влага успела впитаться в почву и помпа перекачала больше воды чем надо. Переменная time_work устанавливает время работы помпы, это время за которое ваш насос успеет выкачать нужное количество воды вашему растению.
После полива устанавливается задержка 15 минут для работы помпы, при этом arduino продолжает следить за влажностью. А дальше все циклично. Со временем сделаю датчик уровня воды, что бы помпа не включалась если в резервуаре мало воды и выдавалась индикация.

Схема подключения:

Собственно сам код:

Int minv = 600;//малая влажность int maxv = 220;//полный полив int normv = 500;//чуть влажная int value = 0;//полученное значение int last_value = 0;//последнее значимое изменение int value_sdvig =50;//значимое изменение int ralay = 6; //пин реле int time_work = 10;//время работы помпы в сек int analogPin = A0;//пин датчика

//Переменные таймаута
int second = 0; // секунды
int time_off = 0; // счетчик оставшегося времени
int pause_time = 15; // время отдыха после полива в минутах

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
pinMode(ralay,HIGH);//настройка реле
digitalWrite(ralay, HIGH);
}

void poliv()
{
int time_tmp;
time_tmp=time_work;
digitalWrite(ralay, LOW);
while(time_tmp>0 && value>normv){// ждем истечения времени time_work или нормальной влажности почвы
delay(1000);
value=analogRead(analogPin);//обновляем значение влажности
time_tmp--;
}
digitalWrite(ralay, HIGH);
second=0; // сбрасываем секунды на ноль
time_off=pause_time;// устанавливаем задержку между поливами
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
value=analogRead(analogPin);
if (value>(last_value+value_sdvig)||value<(last_value-value_sdvig)){// если last_value отклонился на value_sdvig выводим value в uart
Serial.println(value);
last_value=value;
}
if ((value>(minv-value_sdvig)) && time_off<1) poliv();//если значение влажности > критическая влажность - 50 и не было недавних поливов
// временные функции что бы не играться с таймерами
if (second>59)
{
second=0;
if (time_off>0) time_off--;
}
delay(1000);//пауза 1 сек
second++;
}

На сегодня всё, спасибо всем за внимание! Ждем ваших комментариев.

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!

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеку:

  • Библиотека iarduino_4LED (для работы с четырёхразрядным LED индикатором).

О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE .

Видео:

Схема подключения:

В данном уроке, LED индикатор подключён к цифровым выводам 2 и 3, кнопки подключены к цифровым выводам 11 и 12, силовой ключ к цифровому выводу 10 (с ШИМ), датчик влажности почвы к аналоговому входу A0.

Алгоритм работы:

  • При подаче питания , устройство не активно (на индикаторе мигает текущее значение влажности почвы).
    • Если однократно нажать на обе кнопки «A» и «B», то текущее состояние влажности почвы будет сохранено как пороговое (то при котором требуется начать полив) и устройство перейдёт в рабочий режим. Пороговое значение влажности почвы можно изменить в режиме ввода значений.
    • Если нажать и удерживать обе кнопки «A» и «B» дольше 2 секунд, то устройство перейдёт в режим ввода значений.
  • В рабочем режиме устройство выводит на индикатор показания: текущей влажности почвы, пороговой влажности почвы и времени прошедшего с момента последнего полива. (Пороговая влажность почвы отображается тусклее чем остальные показания). Если устройство находится в рабочем режиме и значение текущей влажности почвы упадёт ниже значения пороговой влажности почвы, то устройство перейдёт в режим полива.
  • В режиме полива устройство выводит на индикатор количество секунд до окончания полива и мигает точками, а также подаёт сигнал ШИМ на силовой ключ , который включает насос . Значение ШИМ (скорость мотора насоса) указывается в скетче . Длительность полива устанавливается в режиме ввода значений. По окончании полива, устройство переходит в режим ожидания.
  • В режиме ожидания устройство выводит на индикатор надпись STOP и мигает точками. Данный режим предусмотрен для того, что бы влага равномерно распределилась по грунту до перехода устройства в рабочий режим. Время нахождения в режиме ожидания указывается в скетче . По истечении времени режима ожидания, устройство перейдёт в рабочий режим.
  • В режим ввода значений можно перейти из любого режима, удерживая обе кнопки «A» и «B» дольше 2 секунд. Данный режим состоит из двух пунктов: установка пороговой влажности почвы (при котором требуется начать полив) и установка длительности самого полива. Вначале отобразится значение пороговой влажности, которое можно изменить нажатием или удержанием кнопки «A» (уменьшение), или кнопки «B» (увеличение). Если однократно нажать на обе кнопки «A» и «B», то значение изменится на текущую влажность почвы. После того как пороговая влажность задана, нужно нажать и удерживать дольше 2 секунд обе кнопки «A» и «B», на экране отобразится длительность полива, которую можно изменить нажатием или удержанием кнопки «A» (уменьшение), или кнопки «B» (увеличение). После того как длительность полива задана, нужно нажать и удерживать дольше 2 секунд обе кнопки «A» и «B», устройство перейдёт в рабочий режим.
  • Если в режиме полива нажать любую кнопку , устройство прекратит полив и перейдёт в режим ожидания.
  • Если в режиме ожидания нажать любую кнопку , устройство перейдёт в рабочий режим.

Код программы:

#include // подключаем библиотеку для работы с четырёхразрядным LED индикатором iarduino_4LED dispLED(2,3); // объявляем объект для работы с функциями библиотеки iarduino_4LED, с указанием выводов индикатора (CLK , DIO) const uint8_t pinSensor = A0; // объявляем константу с указанием номера аналогового входа, к которому подключен датчик влажности почвы const uint8_t pinButtonA = 12; // объявляем константу с указанием номера вывода, к которому подключена кнопка A const uint8_t pinButtonB = 11; // объявляем константу с указанием номера вывода, к которому подключена кнопка B const uint8_t pinPump = 10; /* вывод с ШИМ */ // объявляем константу с указанием номера вывода, к которому подключен силовой ключ uint8_t btnState; // объявляем переменную для хранения состояний кнопок: 0-не нажаты, 1-нажата A, 2-нажата B, 3-нажата A и B, 4-удерживается A, 5-удерживается B, 6-удерживались A и B uint16_t arrMoisture; // объявляем массив для хранения 10 последних значений влажности почвы uint32_t valMoisture; // объявляем переменную для расчёта среднего значения влажности почвы uint32_t timWatering; // объявляем переменную для хранения времени начала последнего полива (в миллисекундах) uint32_t timSketch; // объявляем переменную для хранения времени прошедшего с момента старта скетча (в миллисекундах) const uint8_t timWaiting = 60; // объявляем константу для хранения времени ожидания после полива (в секундах) от 0 до 99 const uint8_t pwmPump = 100; // объявляем константу для хранения скорости вращения мотора насоса (коэффициент) от 0 до 255 uint16_t timDuration = 5; /* по умолчанию */ // объявляем переменную для хранения длительности полива (в секундах) от 0 до 99 uint16_t limMoisture = 0; /* по умолчанию */ // объявляем переменную для хранения пороговой влажности почвы (для вкл насоса) от 0 до 999 uint8_t modState = 0; /* при старте */ // объявляем переменную для хранения состояния устройства: 0-не активно, 1-ожидание, 2-активно, 3-полив, 4-установка пороговой влажности, 5-установка времени полива void setup(){ dispLED.begin(); // инициируем LED индикатор pinMode(pinButtonA, INPUT); // переводим вывод pinButtonA в режим входа pinMode(pinButtonB, INPUT); // переводим вывод pinButtonB в режим входа pinMode(pinPump, OUTPUT); // переводим вывод pinPump в режим выхода digitalWrite(pinPump, LOW); // выключаем насос timWatering = 0; // сбрасываем время начала последнего полива } void loop(){ //*******Чтение данных:******* btnState = Func_buttons_control(); // читаем состояние кнопок, но не дольше 2 секунд timSketch = millis(); // читаем текущее время с момента старта скетча if(timWatering>timSketch){timWatering=0;} // обнуляем время начала последнего полива, если произошло переполнение millis() valMoisture = 0; for(int i=0; i<9; i++){arrMoisture[i]=arrMoisture;} arrMoisture=analogRead(pinSensor); for(int i=0; i<10; i++){valMoisture+=arrMoisture[i];} valMoisture/=10; // вычисляем среднее значение влажности почвы //*******Управление устройством:******* switch(modState){ // Устройство не активно case 0: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок if(btnState==6){modState=4;} if(btnState==3){modState=2; limMoisture=valMoisture;} } if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды if(timSketch/1000%2){dispLED.print(valMoisture);}else{dispLED.print(" ");} } break; // Устройство в режиме ожидания (после полива) case 1: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок if(btnState==6){modState=4;} if(btnState==1){modState=2;} if(btnState==2){modState=2;} if(btnState==3){modState=2;} } if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды dispLED.print("stop"); dispLED.point((timSketch/100%4)+1,true); } if(timDuration+timWaiting-((timSketch-timWatering)/1000)<=0){// если закончилось время ожидания modState=2; } break; // Устройство активно case 2: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок if(btnState==6){modState=4; dispLED.light(7);} } if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды if(timSketch/1000%15<5){dispLED.light(7); dispLED.print(valMoisture);}else if(timSketch/1000%15<10){dispLED.light(1); dispLED.print(limMoisture,LEN4);}else {dispLED.light(7); if(timWatering){dispLED.print(int((timSketch-timWatering)/1000%3600/60),int((timSketch-timWatering)/1000%3600%60),TIME);}else{dispLED.print("----");}} } if(valMoisture<=limMoisture){ // если текущая влажность почвы меньше пороговой timWatering=timSketch; modState=3; dispLED.light(7); analogWrite(pinPump,pwmPump); } break; // Устройство в режиме полива case 3: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок if(btnState==6){modState=4;}else{modState=1;} analogWrite(pinPump,0); } if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды dispLED.print(timDuration-((timSketch-timWatering)/1000)); dispLED.point(0,true); dispLED.point((timSketch/100%4)+1,true); } if(timDuration-((timSketch-timWatering)/1000)<=0){// если закончилось время полива modState=1; analogWrite(pinPump,0); } break; // Устройство в режиме установки пороговой влажности почвы case 4: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок if(btnState==6){modState=5;} if(btnState==1){if(limMoisture>0){limMoisture--;}} if(btnState==2){if(limMoisture<999){limMoisture++;}} if(btnState==3){limMoisture=valMoisture;} if(btnState==4){while(digitalRead(pinButtonA)){if(limMoisture>0){limMoisture--;} delay(100); dispLED.print(limMoisture);}} if(btnState==5){while(digitalRead(pinButtonB)){if(limMoisture<999){limMoisture++;} delay(100); dispLED.print(limMoisture);}} } if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды dispLED.print(limMoisture); } break; // Устройство в режиме установки длительность полива case 5: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок if(btnState==6){modState=2;} if(btnState==1){if(timDuration>0){timDuration--;}} if(btnState==2){if(timDuration<99){timDuration++;}} if(btnState==4){while(digitalRead(pinButtonA)){if(timDuration>0){timDuration--;} delay(100); dispLED.print(timDuration);}} if(btnState==5){while(digitalRead(pinButtonB)){if(timDuration<99){timDuration++;} delay(100); dispLED.print(timDuration);}} } if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды dispLED.print(timDuration); dispLED.point(0,true); } break; } } // Функция определения состояния кнопок uint8_t Func_buttons_control(){ uint8_t a=0, b=0; // время удержания кнопок A и B (в десятых долях секунды) while(digitalRead(pinButtonA)||digitalRead(pinButtonB)){ // если нажата кнопка A и/или кнопка B, то создаём цикл, пока они нажаты if(digitalRead(pinButtonA)){if(a<200){a++;}} // если удерживается кнопка A, то увеличиваем время её удержания if(digitalRead(pinButtonB)){if(b<200){b++;}} // если удерживается кнопка B, то увеличиваем время её удержания if(a>20 && b>20){dispLED.print("----");} // если обе кнопки удерживаются дольше 2 секунд, выводим на экран прочерки, указывая что их пора отпустить if(a>20 && b==0){return 4;} // если кнопка A удерживается дольше 2 секунд, возвращаем 4 if(a==0 && b>20){return 5;} // если кнопка B удерживается дольше 2 секунд, возвращаем 3 delay(100); // задержка на 0,1 секунды, для подавления дребезга } if(a>20 && b>20){return 6;} // если обе кнопки удерживались дольше 2 секунд, возвращаем 6 if(a> 0 && b> 0){return 3;}else // если обе кнопки удерживалась меньше 2 секунд, возвращаем 5 if(a> 0 && b==0){return 1;}else // если кнопка A удерживалась меньше 2 секунд, возвращаем 2 if(a==0 && b> 0){return 2;}else // если кнопка B удерживалась меньше 2 секунд, возвращаем 1 {return 0;} // если ни одна из кнопок не была нажата, возвращаем 0 }


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.

На следующем рисунке приведена структурная схема комплексного решения для дистанционного управления и мониторинга системы полива.

Контроллер системы управления собирает данные с датчиков системы и с помощью GPRS-модема передаёт их на сервер. В ответ он получает от сервера команды для управления исполнительными устройствами системы (поливочными клапанами, насосом и клапаном блокировки долива воды в резервуар).

Пользователь имеет доступ на сервер через веб-приложение с ПК или мобильного устройства.

Шкаф управления системой

На следующем рисунке приведена структурно-функциональная схема шкафа управления.

Центром системы является контроллер Arduino Mega.

Контроллер управляет модемом SIM900 с помощью AT-команд, передаваемых через COM-порт.

Таким образом осуществляется обмен данными с сервером.

Возникают случаи, когда модем может попасть в «сложную ситуацию». Иногда для того, чтобы восстановить его нормальную работу требуется аппаратная перезагрузка. Для этого в систему добавлен модуль перезагрузки модема, представляющий собой электромагнитное реле, через которое скоммутировано питание модема.

Сигналы от датчиков уровня воды в резервуаре принимает модуль ввода дискретных сигналов. Датчики имеют выход типа «сухой контакт». Подробнее о них можно почитать . Для того чтобы завести дискретные сигналы от датчиков в контроллер, пропитываем их напряжением 24 В от блока питания. Модуль ввода представляет собой дискретные входы с опторазвязкой, преобразующие входной уровень напряжения в 24 В в уровень 5В, понятный контроллеру.

Для измерения температуры на улице к контроллеру подключен датчик DS18B20. Контроллер производит с ним обмен по интерфейсу OneWire.

В данной статье мы не будем приводить электрическую схему шкафа управления, код программы Arduino и подробно рассказывать о работе веб-сервера, т.к. это тема для отдельного разговора. Для тех, кто хочет углубиться в эту тему мы подготовили .

WEB приложение для управления поливом через интернет

Через веб-приложение пользователь:

  • отслеживает текущее состояние системы: уровень воды в баке, температуру на улице, состояние линий полива(полив идёт/полив остановлен).
  • управляет поливом (включает и выключает необходимые линии) в ручном режиме
  • составляет расписание для полива в автоматическом режиме
  • получает оповещение о важных событиях в системе (потеря связи, низкий уровень воды в баке и т.д.)
  • анализирует график изменения температуры на улице за время работы системы
  • просматиривает события, происходящие на объекте, пользуясь журналом событий

Главный экран управления и мониторинга состояния системы

На главном экране веб-приложения отображаются текущие состояния всех узлов системы: показания датчиков уровня воды в резервуаре и датчика температуры (таблица слева), а также состояние электромагнитных клапанов всех контуров полива (таблица справа).

На этом же экране пользователь может вручную включить или выключить любую из линий полива.

В нижней части экрана отображаются последние события, произошедшие на станции.

Экран управления расписанием полива в автоматическом режиме

На данном экране пользователь может создать расписание для работы системы в автоматическом режиме, чтобы сервер включал и выключал полив на станции без участия пользователя.

Журнал событий

В журнал заносятся важные события на станции: включение/выключение линий полива, обрыв связи со станцией, восстановление связи со станцией, температура на улице ниже заданного уровня, резервуар пуст, резервуар почти пуст.

Оповещение пользователя

В настройках станции пользователь может назначить некоторые события как «предупредительные» или «аварийные». При возникновении этих событий сервер будет оповещать пользователя по электронной почте и (или) СМС. Это могут быть события обрыва связи со станцией, низкий уровень воды в резервуаре или низкая температура на улице.

Нижний предел температуры и время таймаута, после которого система регистрирует обрыв связи, — задаются в настройках.

График уличной температуры

На этом экране отображается график изменения температуры в течение заданного промежутка времени (10 мин., 30 мин., час, 12 часов, сутки, неделя, месяц).

Дальнейшее развитие системы

В дальнейшем планируется повысить информативность системы, дополнив её счётчиками воды. Показания счётчиков будут видны пользователю через веб приложение. На основании этих данных можно будет строить графики расхода воды за длительный период времени.

Кроме того, планируется оборудовать линии полива датчиками влажности почвы и управлять поливом, руководствуясь их показаниями. Это позволит создать ещё более комфортные условия для роста растений и повысить экономию воды.

Заключение

Для тех, кто хочет более подробно изучить технологию обмена данными с удалённым сервером с помощью Arduino и модема SIM900, мы подготовили серию уроков на эту тему. Вот .

На этом пока всё! Надеемся, что было интересно! До новых встреч на LAZY SMART ! Чтобы не пропустить новую статью, вступай в нашу