Система полива растений ардуино

Умный автополив растений на базе Arduino

Растения играют важную роль в жизни человека. Мы получаем множество преимуществ, живя в соседстве с растениями – это свежий воздух, приятная атмосфера и конечно же полезное питание.

Многие люди пытаются окружить себя растениями как в квартире, так и на своих участках. И неважно будь это комнатные растения или посадки на дачном участке, растения требуют к себе внимания и ухода. Всё же иногда из-за напряжённого образа жизни мы элементарно забываем вовремя полить их. Это негативно сказывается на состоянии растений. Чтобы избавиться от этой проблемы, придуманы системы автополива.

Многие из готовых систем не подходят нам по конструктиву или по цене. Да и многим радиолюбителям интересней собрать своё устройство, чем покупать готовое.

В этой статье подробно расписано как сделать автополив для комнатных и уличных растений на базе Arduino своими руками.

Наш автополив на Ардуино поливает растение только днём, когда почва пересыхает. В системе используются датчик влажности почвы и фоторезистор.

Основная цель этой системы заключается в отслеживание времени суток и влажности. Если днём земля просыхает, микроконтроллер включает водяной насос. Когда земля достаточно увлажнится, насос выключается.

Компоненты и их описания

Arduino Uno

Arduino взаимодействует через датчики с окружающей средой и обрабатывает поступившую информацию в соответствии с заложенной в неё программой. Подробнее с платой Ардуино Уно можно ознакомиться здесь.

Датчик влажности почвы

Измерение влажности почвы на базе Arduino производится с помощью датчика влажности. Датчик имеет два контакта. Через эти контакты при погружении их в грунт протекает ток. Величина тока зависит от сопротивления грунта. Поскольку вода является хорошим проводником тока, наличие влаги в почве сильно влияет на показатель сопротивления. Это значит, чем больше влажность почвы, тем меньше она оказывает сопротивление току.

Этот датчик может выполнять свою работу в цифровом и аналоговом режимах. В нашем проекте используется датчик в цифровом режиме.
На модуле датчика есть потенциометр. С помощью этого потенциометра устанавливается пороговое значение. Также на модуле установлен компаратор. Компаратор сравнивает данные выхода датчика с пороговым значением и после этого даёт нам выходной сигнал через цифровой вывод. Когда значение датчика больше чем пороговое, цифровой выход передаёт 5 вольт (HIGH), земля сухая. В противном случае, когда данные датчика будут меньше чем пороговые, на цифровой вывод передаётся 0 вольт (LOW), земля влажная.

Этим потенциометром необходимо отрегулировать степень сухости почвы, когда как вы считаете нужно начать полив.

Фоторезистор

Фоторезистор (LDR) — это светочувствительное устройство, которое используются для определения интенсивности освещения. Значение сопротивления LDR зависит от освещённости. Чем больше света, тем меньше сопротивление. Совместно с резистором, фоторезистор образует делитель напряжения. Резистор в нашем случае взяли 10кОм.

Подключив выход делителя Uin к аналоговому входу Ардуино, мы сможем считывать напряжения на выходе делителя. Напряжение на выходе будет меняться в зависимости от сопротивления фоторезистора. Минимальное напряжение соответствует темноте, максимальное – максимальной освещённости.

В этом проекте полив начинается в соответствии с пороговым значением напряжения. В утренние часы, когда считается целесообразным начать полив, напряжение на выходе делителя равно 400. Примем это значение как пороговое. Так если напряжения на делителе меньше или равно 400, это означает, что сейчас ночь и насос должен быть выключен.
Меняя пороговое значение можно настроить период работы автополива.

Релейный модуль

Реле представляет собой переключатель с электромеханическим или электрическим приводом.

Привод реле приводится в действие небольшим напряжением, например, 5 вольт от микроконтроллера, при этом замыкается или размыкается цепь высокого напряжения.

В этом проекте используется 12 вольтовый водяной насос. Arduino Uno не может управлять напрямую насосом, поскольку максимальное напряжение на выводах Ардуино 5 вольт. Здесь нам приходит на помощь релейный модуль.

Релейный модуль имеет два типа контактов: нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты. Нормально замкнутые без управляющего напряжения замкнуты, при подаче напряжения размыкаются. Соответственно нормально разомкнутые без напряжения разомкнуты, при подаче управляющего напряжения замыкаются. В проекте используются нормально разомкнутые контакты.

Водяной насос

В проекте используем 12-и вольтовый погружной насос с 18-ваттным двигателем. Он может поднимать воду до 1,7 метра.

Этот насос можно эксплуатировать только тогда, когда он полностью погружен в воду. Это налагает некие обязательства по контролю уровня воды в ёмкости. Если водяной насос будет работать без воды, он просто-напросто сгорит.

Макетная плата

Макетная плата представляет собой соединительную плату, используемую для создания прототипов проектов электроники, без пайки.

Перемычки

В данном проекте перемычки используются для соединения компонентов оборудования.

Программный код

#define WATERPUMP 13 // насос подключен к контакту 13 #define SENSOR 8 // цифровой контакт датчика влажности подключен к контакту 8 #define LDR A0// фоторезистор подключен к A0 #define PORTNUMBER 9600 // открываем последовательный порт, устанавливаем скорость передачи данных 9600 бит void setup() < Serial.begin(PORTNUMBER); pinMode(WATERPUMP,OUTPUT); // Определяем вывод 13 как вывод pinMode(SENSOR,INPUT); // Определяем вывод 8 в качестве входного, чтобы получать данные от датчика влажности почвы. pinMode(LDR,INPUT); // Определяем А0 как ввод digitalWrite(WATERPUMP,LOW);// Насос выключен >void loop() < int val = digitalRead(SENSOR); // сохраняет значение, полученное от датчика влажности почвы, в переменной val int LDRValue=analogRead(LDR);// сохраняет значение, полученное от фоторезистора, в переменной LDRValue if(LDRValue//Если неравенство не выполняется, значит день, необходима проверить влажность if( val == HIGH)// Если влажность низкая < Serial.print("День, влажность низкая, необходим полив"); Serial.println(LDRValue);// Выводим значение фоторезистора Serial.println(val);// Выводим значение влажности digitalWrite(WATERPUMP,LOW); //Насос включен >else < Serial.print("День, влажность высокая, полива не требуется"); Serial.println(LDRValue);// Выводим значение фоторезистора digitalWrite(WATERPUMP,HIGH);//Насос выключен >delay(400); >

Схема автополива растений на arduino

Данный проект подразумевает полив одного растения или одной группы одинаковых растений. Но Uno имеет 6 аналоговых выходов, следовательно возможно подключить 6 насосов. Так же можем добавить к каждому насосу свой датчик влажности. Так мы получим 6-ти канальную систему автополива. Причем каждый канал будет работать в не зависимости друг от друга.

Источник

Умный автополив на базе модулей Arduino

Расскажу вам, как собрать систему, которая измеряет влажность почвы и автоматически поливает ваши растения. Эта система будет поливать растения только при необходимости, что позволит избежать чрезмерного или недостаточного полива.

Для системы понадобится простой набор на базе модулей Arduino. В него входит:

• Релейный модуль
• Датчик влажности почвы. Но мы его использовать не будем, так как он подвержен коррозии. Мы сделаем свой из нержавеющего металла.
• Модуль сравнения
• Малый насос
• Батарея держатель (он не понадобится)
• USB кабель
• Силиконовая трубка 50 см
• F-F кабель dupont (10 шт.)

Так же нам понадобится блок питания 5 V/0.2 A (идеально подходит обыкновенный зарядник от смартфона ) и несколько метров проводки.

Как работает система авто полива и датчик влажности почвы?

Работа датчика влажности почвы довольно проста. Вилка в форме зонда с двумя открытыми проводниками действует как переменный резистор (потенциометр), сопротивление которого изменяется в зависимости от содержания воды в почве.

Это сопротивление обратно пропорционально влажности почвы: больше воды в почве — хорошая проводимость, что приводит к снижению сопротивления. Меньше воды в почве — проводимость хуже, что приводит к повышению сопротивления.

Датчик выдает выходное напряжение в соответствии с сопротивлением, измеряя которое мы можем определить уровень влажности.

В соответствии с сопротивлением датчика модуль выдает выходное напряжение, которое доступно на выводе аналогового выхода (AO).

Этот же сигнал подается на высокоточный компаратор LM393 для его оцифровки, с выхода которого сигнал подается на вывод цифрового выхода (DO).

Для регулировки чувствительности цифрового выхода (DO) модуль содержит встроенный потенциометр.

С помощью этого потенциометра вы можете установить пороговое значение; таким образом, когда уровень влажности превысит пороговое значение, модуль выдаст низкий логический уровень, в остальных случаях на цифровой выход будет подаваться высокий логический уровень.

Эта настройка очень полезна, когда вы хотите инициировать действие при достижении определенного порога. Например, когда уровень влажности в почве пересекает пороговое значение, вы можете активировать реле, чтобы начать перекачивание воды. Вот вам идея!

Совет: поверните движок потенциометра по часовой стрелке, чтобы увеличить чувствительность, или против часовой стрелки, чтобы уменьшить ее.

Помимо этого, модуль имеет два светодиода. Индикатор питания загорится, когда на модуль будет подано напряжение питания. Светодиод состояния загорится, когда на цифровой выход будет подаваться низкий логический уровень.

Подключаем модули согласно схеме:

Так получилось у меня (модули я затем поместил в пластиковую коробку):

Делаем датчик влажности

Осталось сделать зонд (или датчик влажности почвы), так как стоковый выполнен из металла подверженного коррозии и совершенно не пригоден для использования.

Я вырезал два электрода из нержавеющего металла, где один конец электрода соответствует разъему (мамка — как на автомобильных колонках).

Для сборки датчика понадобится:

• Две пластины из нержавеющего металла
• Провод (я использовал шнур от зарядника)
• Коробочка. Либо другая форма подходящая по размерам (мне пришлось использовать крышку от дезодоранта)
• клей ЭДП (он позволит герметизировать контакты соединения электродов)

При сборке зонда необходимо строго соблюсти расстояние между электродами, в точности как у стокового датчика влажности — это крайне важно! Если вы нарушите эти величины, показания датчика будут отличаться от стокового и вам придется колибровать модуль сравнения, что крайне затруднительно.

Данный модуль обладает следующими характеристиками:

• Рабочий диапазон влажности — 20-95% относительной влажности.
• Температура — 0-60 ℃
• Напряжение питания – 3,3-5 Вольт
• Цифровые уровни выходного сигнала (0 или 1).
• Регулировка чувствительности на компараторе LM393

Я закрепил пластины с помощью канцелярских зажимов, прижав их к стоковому.

После соединения контактов, залил клеем ЭДП и согласно инструкции выдержал 24 часа.

Мой вариант датчика влажности получился таким:

Далее подключаем наш датчик влажности:

Сборка системы полива

Я буду использовать 4 капельницы производительностью 8 л/час + делитель с компенсацией давления.

Для наглядности я использую малые объемы растворной ёмкости и горшка. Вы можете применить эту систему для автополива нескольких растений, при условии использования одного и того же состава грунта и объема горшка.

Расположение зонда, как на картинке (в области 1) не целесообразно, так как электроды зонда намокнут сразу после начала полива. В этом случае почва увлажнится лиш поверхностно и соответственно остальной объем почвы останется сухим.

Правильное расположение зонда датчика влажности — внизу горшка (в области 2). При таком расположении полив будет эффективен. Вода поступая с верху достигнет дна и только тогда датчик влажности даст сигнал на отключение насоса. Таким образом весь объем почвы будет увлажнен.

Укладываем наш зонд на дно горшка и засыпаем грунт.

Соединяем капельницы с насосом и устанавливаем на рабочее место. Включаем питание и радуемся нашему умному автополиву.

На фото ниже вы можете видеть результат работы системы, а также количество дренажа. Система отключила насос через 5-7 минут работы и возобновит подачу воды, только когда грунт просохнет до нижнего порога сопротивления датчика влажности.

Данная система может применяться на всех видах почвогрунта и прочих альтернативных вариантах субстратов, таких как кокосовое волокно, минеральная вата и т.д.

• данную систему можно собрать и на модулях с цифровой индикацией влажности и аналогах.
• рекомендую заменить стоковый насос на более качественный, например мембранный.
• систему можно дополнить клапаном соленоида и датчиком отсутствия воды, чтобы избежать холостого хода насоса и работы системы.

Данная система простейшее решение, вы можете дополнить и модернизировать её по вашим требованиям и под ваши нужды. С уважением Ваш U.H.

Статья участника конкурса «Автор, Жги!». Автор: U.H.

🔥 Канал конкурса: @burnwriter

Конкурс проходит при поддержке спонсоров:

• Надежный сид-шопEuroSeeds (@Euroseeds_shop) предоставит сертификаты на 3 000 р. для трех авторов лучших работ.
• Отечественный производитель удобренийPlantators (@sektaplantators) предоставит аналогичный сертификат для трех авторов лучших работ.
• Молодой, но уже завоевавший доверие сид-банкIZI (@IZI_seedbank) предоставит пачки из 7 орехов Auto Gelato genetics авторам лучших работ на дополнительные темы.

Читай также:

Источник