В гостях у Самоделкина! » Электроника » Arduino » Система автополива для комнатных растений pumperino

Система автополива для комнатных растений pumperino


Были поставлены следующие задачи:
  1. Сделать устройство для автоматического регулярного полива комнатных растений с регулировкой длительности полива;
  2. Сделать дешево;
  3. Использовать минимальное количество инструментов;
  4. Сделать просто, желательно из готовых компонентов, чтобы не особо вдаваться в изыски электротехники;
  5. Вписаться в объем стандартного бокса для РЭУ, чтобы не заморачиваться с проектированием корпуса и 3D-печатью;
  6. Минимально изуродовать бокс при монтаже компонентов, насколько это вообще возможно;
  7. Использовать минимальное количество кнопок для управления;
  8. Использовать распаечную макетную плату, чтобы не проектировать pcb;
  9. Спроектировать устройство с минимальным количеством коротких проводов, соединяющих компоненты внутри корпуса;


Были использованы следующие компоненты (ориентировочная цена без учета доставки в китайских магазинах):
  1. Набор для орошения (383,48 руб) – шланги, соединители, стойки;
  2. Помпа 12V, 800 мл/мин (121,56 руб);
  3. Плата прототипирования Arduino Nano v3 (126,94 руб);
  4. Понижающий модуль питания на 5V (60,45 руб);
  5. Зеленая кнопка-переключатель с самосбросом (19,48 руб), 175,96 руб. / набор (10 шт);
  6. Мембранная клавиатура на 4 клавиши (48,36 руб);
  7. Модуль MOSFET IRF520 (19,48 руб);
  8. OLED-дисплей желто-синий 0,96 дюймов 128x64 I2C SSD1306 (132,98 руб);
  9. Разъем питания (модуль) 5,5 мм x 2,1 мм DC-005 (27,54 руб), 187,38 руб. / набор (10 шт);
  10. Корпус ABS с прозрачной крышкой 115 мм x 90 мм x 55 мм (212,23 руб);
  11. Блок питания 12V 1A (179,99 руб);
  12. Распаечная макетная плата 4x6 (83,28 руб. / набор (5 шт.));
  13. Нейлоновые стойки (spacer) M2 белые (232,37 руб. / набор (180 шт.));
  14. Нейлоновые стойки (spacer) и гайки M3 черные (227 руб. / набор (180 шт.));
  15. Эпоксидный клей двухкомпонентный (56,42 руб);
  16. Провода 24 AWG черные и красные, 2 x 71,86 руб. / набор;
  17. Провода силиконовые гибкие 20 AWG синие и белые 5м, 2 x 144,40 руб;
  18. Провода Dupont female to female 10см (43,66 руб);
  19. Резистор 10кОм (5 руб).


Как видите, расходы на первичное производство подобной модели без учета стоимости инструментов могут превысить 2700 руб (без учета доставки). Второе устройство будет стоить уже 1300 руб (без учета доставки). Сэкономить можно также на наборе для орошения, отдельные компоненты которого (тройники, шланги и стойки) стоят очень дешево, если покупать их по отдельности и оптом. 50 шт тройников стоят около 50 рублей, а 20 метров шланга около 500 рублей. Этот шланг идеально подходит, потому что плотно садится на выводы помпы (5 мм), и, в принципе, не требует использования хомутов. Хотя, для безопасности, хомуты все-таки лучше использовать (в России хомутов диаметром менее 8мм конечно же не продается).

Инструменты:
  1. Паяльник, флюс-гель, припой ПОС-41, коврик силиконовый, стружка для очистки жала;
  2. Шуруповерт;
  3. Сверло по дереву 8мм,
  4. Сверло коническое по керамике 12мм;
  5. Набор надфилей КОБАЛЬТ 247-835 (плоские, 3 и 4 мм);
  6. Набор отверток для микроэлектроники.


Ход изготовления:
Сначала на макетной плате был собран прототип, использующий готовый модуль кнопки. Вместо помпы для тестов использовался потолочный светильник на 12 В.

Мембранная клавиатура и OLED-дисплей тестировались уже на собранном устройстве.
Затем была сделана распайка на распаечной макетной плате:

В итоге была реализована следующая схема:

Трудности при изготовлении
  1. Подходящий крепеж найти сложнее, чем электронные компоненты, и стоит он дороже по причине повсеместной продажи оптом. В России найти по приемлемой цене практически невозможно;
  2. Был изуродован один бокс для РЭА. Выяснилось, что не хватает свободного пространства по высоте, хотя ничто не предвещало. Упаковка элементов внутрь небольшого корпуса оказалась более сложной задачей, чем проектирование электронной начинки устройства;
  3. Сверление квадратных отверстий связано с большими неудобствами и затратами. В данном проекте я от них отказался, а на будущее был приобретен небольшой гравер;
  4. С предыдущей особенностью также связана проблема вывода в отверстие на корпусе разъема питания (круглые разъемы продаются только в китайских магазинах). В итоге был использован модуль с ярким синим светодиодом, установленный на плату и вплотную к крышке. Отверстие в крышке для подключения блока питания сделано двумя различными сверлами. Также с помощью небольших надфилей выпилены прямоугольное отверстие в крышке под miniUSB-разъем и подпилен корпус для вывода шлейфа клавиатуры;

  5. Очень мало небольших кнопок для монтажа в круглое отверстие на корпус. 5, 7 и 8мм – буквально по одной модели и только в китайских магазинах;
  6. Из модуля MOSFET IRF520 пришлось выпаивать угловые ноги, и впаивать прямые, чтобы он влез внутрь корпуса по длине;

Устройство в собранном виде:




Устройство работает очень просто: по нажатию на зеленую кнопку полив осуществляется форсированно. Если нажать на нее во время полива, он прекращается. В автоматическом режиме полив осуществляется через интервал, кратный суткам. Длительность полива (в секундах) и паузы (в сутках) регулируется с помощью мембранной клавиатуры (надо где-то найти наклейки «больше-меньше»).

Интересные особенности
  • По причине экономии места и упрощения устройства, я отказался от использования RTC-модуля реального времени и ограничился использованием функции millis() для регулярного включения помпы по таймеру;
  • Дисплей включается по нажатию на любую из мембранных кнопок и выключается через 10 секунд при отсутствии нажатий. Сделано для предотвращения быстрого выгорания OLED-дисплея. Для дисплея использована модифицированная библиотека ozOLED (спасибо автору), так как adafruit-овские экзерсисы занимают дюже много оперативной памяти. Интересно, что для полноценного использования ozOLED пришлось реализовать проверку количества выводимых на экран символов, т.к. отсутствующий символ необходимо заменять пробелом (например, для отображения 9 после 10 необходимо вывести 9_, иначе выведет 90);
  • Намеренно не использованы датчики влажности. Обеспечение идеальной жизни растениям не входило в задачи проекта. Цель – обеспечить выживаемость растений в летний период, пока жильцы квартиры находятся на даче;
  • Намеренно используется питание от сети 230В, поскольку автономность устройства в городской квартире не требуется. По этой же причине не оптимизировался расход электроэнергии (не выпаивались светодиоды, не используются более глубокие режимы экономии, чем IDLE);
  • Мембранная клавиатура 1x4 была выбрана по единственной причине: для нее написана удобная библиотека AmperkaKB, которая позволяет просто пользоваться этой клавиатурой, а не думать о срабатываниях, событиях, залипаниях и дребезжаниях. Да, я знаю, что в этой библиотеке код сразу для трех клавиатур – памяти Arduino Nano хватает. Порядок контактов этой клавиатуры не соответствует порядку кнопок: первый контакт общий, у остальных контактов порядок, обратный нумерации на клавиатуре;
  • EEPROM используется для хранения всего двух значений переменных – времени активности и времени ожидания (в миллисекундах). Сброс этих значений к дефолтным состояниям реализован через зажатие первой мембранной кнопки на 3 секунды;
  • Крышка соединяется с корпусом только через разъемные соединения зеленой кнопки и питания помпы.

Надеюсь, что данный обзор поможет начинающим сориентироваться при изготовлении своих самоделок на Arduino и позволит не повторять моих ошибок.
Ссылка на репозиторий с кодом и схемой во Fritzing.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Система автополива для комнатных растений на Arduino

Клиент для openweathermap.org на основе Wemos d1 mini

7.7
Идея
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
9.7
Описание
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
9
Исполнение
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
Итоговая оценка: 8.78 из 10 (голосов: 3 / История оценок)

Добавить комментарий

    • smilesmilesxaxaokdontknowyahoonea
      bossscratchfoolyesyes-yesaggressivesecret
      sorrydancedance2dance3pardonhelpdrinks
      stopfriendsgoodgoodgoodwhistleswoontongue
      smokeclappingcraydeclarederisivedon-t_mentiondownload
      heatirefullaugh1mdameetingmoskingnegative
      not_ipopcornpunishreadscarescaressearch
      tauntthank_youthisto_clueumnikacuteagree
      badbeeeblack_eyeblum3blushboastboredom
      censoredpleasantrysecret2threatenvictoryyusun_bespectacled
      shokrespektlolprevedwelcomekrutoyya_za
      ya_dobryihelperne_huliganne_othodifludbanclose
5 комментариев
  1. EandV
    Приветствую!
    Отличная статья, очень подробно всё расписано, даже с бюджетом.
    Как "конструктор" подобных систем автополива, которые у меня дома работают уже где-то полтора года, хочу поделиться опытом. На этом сайте есть статья по одной из моих систем:
    https://usamodelkina.ru/14856-sistema-avtopoliva-dlja-komnatnyh-rastenij-na-arduino.html
    А также есть еще видео по второй системе на моем канале:
    https://www.youtube.com/channel/UCn29s1IXPj7QjKouSYS45aQ/videos?view_as=subscriber

    По воду Вашей конструкции есть один важный момент: не хватает защитного диода для полевика (в этом модуле его нет, у меня есть такие же модули, специально проверил) от обратного тока электродвигателя. Я по незнанию проигнорировал данный момент и столкнулся с проблемой. Система моя работает от аккумуляторов и вдруг где-то месяца через 3 эксплуатации я замечаю, что они быстро садятся, очень быстро. Проверил схему оказалось полевик пропускает около 50 мА, когда по идее должен быть закрыт. Думаю, чёрт с ним, видимо транзистор бракованный попался. Заменил, прошло ещё 2 месяца те же симптомы, но уже на другом транзисторе. "Совпадение? - не думаю!" Начал читать информацию по теме и выяснил, что без защитного диода помпа убивает полевики (т.к. двигатель в режиме торможения работает как генератор).

    Остальные моменты - дело вкуса, но всё таки выскажусь, если по этой теме захотите ещё что-то делать:
    *Если нужно поливать больше 3-4 растений, то нужно больше, чем одна помпа. У меня на подоконнике 9 растений, в разных горшках с разными требованиями к поливу. Настроить адекватно потоки гребенкой с кранами можно только на 3-4 растения, для большего количества растений нереально, лично проверял. У меня к системе подключено 3 помпы, у каждой свои настройки полива
    *Отсчет времени по millis очень рандомный. Была у меня такая системе, месяц поюзал и решил другие делать. Если интервал срабатывания сутки - еще более менее, а если ставить например полив раз в неделю, то погрешность будет +/- день. Время срабатывания тоже любое. Например в 4 часа ночи можно проснуться под звуки жужжание помпы и бульканье пузырьков (хотя это зависит от того насколько Вы и Ваши родственники крепко спите)
    *Я всё таки за вариант на аккумуляторах. Ещё с детства меня родители учили выключать всё что можно (кроме холодильника) из розеток, когда уезжаешь. Ничего не могу с этим поделать.

    В целом хочу сказать, что подобные системы годятся не только на периоды отъездов. У меня до внедрения подобных систем растения часто умирали из-за того, что их либо забывали поливать, либо наоборот заливали. После внедрения всё начало расти, цвести и колоситься, летальные случаи прекратились.

    PS:
    Ещё совет по поводу установки выключателей, кнопок, разъемов и т.д. в пластмассовые корпуса. Ставьте по возможности всё круглое и используйте китайское ступенчатое сверло. Я раньше мучался с выпиливанием прямоугольных отверстий под выключатели. Потом купил круглые, пару секунд сверления ступенчатым сверлом и выключатель уже на своем месте!
    1. Eig Автор
      Спасибо за комментарий. Очень полезный опыт. Следующую я планировал делать уже на аккумуляторах и с датчиками влажности, но про особенности с полевиком не знал - очень пригодится. В принципе, и эту можно таким образом доработать. Про питание от сети особо не переживаю, но, конечно, по-хорошему надо сделать снизу корпуса аварийные отверстия для спуска воды (если вдруг в помпе что-то начнет подтекать). Или вообще датчик протечки вниз поставить, и реализовать механическое размыкание цепи, но с этим уже сложнее.
      Больше 4-х растений пока в принципе не планировалось. Изначально было понятно, что напора такой помпы будет недостаточно для большего.
      Это вообще мое первое устройство на Arduino, и была цель себя проверить, смогу ли я сделать что-то работоспособное. Теперь появился существенный повод для доработки, и это прекрасно. Спасибо.
      1. EandV
        Для первого проекта на Ардуино - очень не дурно.
        Ещё пара советов:
        Помпу лучше вообще погружную использовать в резервуаре отдельном от корпуса с электроникой. Причем емкость с водой обязательно должна быть ниже уровня подоконника (или места где горшки стоят). Иначе по принципу сообщающихся сосудов после отключения помпы вода не прекратит течь, пока не кончится.
  2. Иван_Похмельев
    Цитата: Eig
    про особенности с полевиком не знал
    Это не только с полевиком, любой транзистор (биполярный, полевой, СИТ, IGBT), работающий на серьёзную индуктивную нагрузку (ЭД, реле, соленоид и т.п.) надо защищать диодом.
    1. Eig Автор
      Я в прикладной электротехнике - ноль. В универе в свое время только рисовал схемы в программах типа NI Multisim. Сейчас мало с этим связан по работе, в основном пишу компьютерные приложения и бумажную научно-техническую продукцию. Отсюда детские ошибки.
      Спасибо за комментарий, уже загуглил про индуктивную нагрузку и защиту от обратного тока.

Привет, Гость!


Зарегистрируйтесь

Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

Войти

Добавьте самоделку

Добавьте тему

Онлайн чат

Опрос
А Вы знаете, что на сайте оплачиваются отчеты о создании самоделок?

Последние комментарии

Все комментарии
Новые самоделки на почту

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день.