Πώς να φτιάξετε αυτόματο σύστημα άρδευσης χρησιμοποιώντας το Arduino: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Σε αυτό το Instructables, θα σας δείξω πώς να φτιάξετε και να εφαρμόσετε ένα αυτόματο σύστημα άρδευσης που μπορεί να αντιληφθεί την περιεκτικότητα σε νερό στο έδαφος και να ποτίσει αυτόματα τον κήπο σας. Αυτό το σύστημα μπορεί να προγραμματιστεί για διαφορετικές απαιτήσεις καλλιέργειας και εποχιακές παραλλαγές. Αυτό το σύστημα είναι το πλέον κατάλληλο για τεχνική άρδευσης στάγδην. Έχω επίσης δοκιμάσει το σύστημα για διαφορετικές συνθήκες εδάφους και διαθεσιμότητα νερού.

Δείτε το συνδεδεμένο βίντεο για εύκολη κατανόηση.

Αυτό το σύστημα θα σας βοηθήσει να ποτίσετε αυτόματα τον κήπο της αυλής σας ή τον εσωτερικό σας κήπο και δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για το πότισμα των αγαπημένων σας φυτών στο πολυάσχολο πρόγραμμά σας.

Το Arduino UNO είναι ο εγκέφαλος αυτού του συστήματος και όλοι οι αισθητήρες και οι συσκευές οθόνης ελέγχονται από αυτό. Ένας αισθητήρας υγρασίας χρησιμοποιείται για να διαβάσει το περιεχόμενο υγρασίας του εδάφους. Παρέχεται μια οθόνη LCD για την παρακολούθηση της κατάστασης του εδάφους, της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και της κατάστασης παροχής νερού (αντλία νερού).

Βήμα 1: Απαιτούμενα υλικά

1. Arduino UNO
2. Αισθητήρας υγρασίας εδάφους (με πρόγραμμα οδήγησης LM393)
3. Αισθητήρας θερμοκρασίας LM 35
4. Οθόνη LCD 16x2
5. Διακόπτης στάθμης νερού
6. Ομιλητής
7. Ρελέ 5V
8. BC547 ή παρόμοια τρανζίστορ NPN
9. Αντιστάσεις (Διάγραμμα κυκλώματος αναφοράς)
10. Ποτενσιόμετρο (10Kohm)
11. LED 5mm
12. Δίοδος 1N4007
13. Τερματικές λωρίδες και ακροδέκτες βιδών
14. PCB / Breadboard
15. Βασικά εργαλεία και κιτ συγκόλλησης

Βήμα 2: Δημιουργήστε το κύκλωμα

Αυτό το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί είτε σε Breadboard είτε σε PCB. Για μια προσωρινή προσπάθεια, μπορείτε να το δημιουργήσετε στο ψωμί. Ανατρέξτε στο διάγραμμα κυκλώματος για λεπτομέρειες. Κάντε τη σύνδεση όπως αναφέρεται παρακάτω.

ARDUINO PINS

0 _ N/C

1 _ N/C

2 _ LCD-14

3 _ LCD-13

4 _ LCD-12

5 _ LCD-11

6 _ N/C

7_WATER_LEVEL_STATUS_LED

8 _ N/C

9_ ΟΜΙΛΗΤΗΣ

10 _ N/C

11 _ LCD-6

12 _ LCD-4

13 _ PUMP_STATUS_LED) _AND_TO_RELAY

A0_ SOIL_MOISTURE_SENSOR

A4 _ LM35_ (TEMPERATURE_SENSOR)

LCD-1 _ GND

LCD-5 _ GND

LCD-2 _+Vcc

LCD-3 _ LCD_BRIGHTNESS

*Αναφέρθηκε σφάλμα για ασταθείς ενδείξεις θερμοκρασίας. Αποφύγετε τον αισθητήρα θερμοκρασίας. Θα ενημερώσω τον κωδικό μόλις λυθεί.

Βήμα 3: Αρχή λειτουργίας του κυκλώματος

Οι τιμές του αισθητήρα υγρασίας εδάφους εξαρτώνται από την αντίσταση του εδάφους. Το πρόγραμμα οδήγησης LM393 είναι ένας διπλός διαφορικός συγκριτής που συγκρίνει την τάση του αισθητήρα με σταθερή τάση τροφοδοσίας 5V.

Η τιμή αυτού του αισθητήρα κυμαίνεται από 0 έως 1023. 0 είναι η πιο υγρή κατάσταση και 1023 είναι η πολύ ξηρή κατάσταση.

Ο LM35 είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας ολοκληρωμένου κυκλώματος ακριβείας, των οποίων η τάση εξόδου είναι γραμμικά ανάλογη με τη θερμοκρασία Κελσίου. Το LM35 λειτουργεί στους -55˚ έως +120˚C.

Ο διακόπτης στάθμης νερού περιέχει έναν διακόπτη μαγνητικού καλαμιού που περιβάλλεται από έναν πλωτό μαγνήτη. Όταν είναι διαθέσιμο νερό διεξάγεται.

Το Arduino διαβάζει την κατάσταση του εδάφους χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα υγρασίας εδάφους. Εάν το χώμα είναι ΞΗΡΟ, κάνει τις ακόλουθες λειτουργίες….

1) Ελέγχει τη διαθεσιμότητα νερού χρησιμοποιώντας αισθητήρα στάθμης νερού.

2) Εάν υπάρχει διαθέσιμο νερό, η Αντλία ενεργοποιείται και απενεργοποιείται αυτόματα όταν παρέχεται επαρκής ποσότητα νερού. Η αντλία κινείται από κύκλωμα προγράμματος οδήγησης ρελέ.

3) Εάν το νερό δεν είναι διαθέσιμο, θα ειδοποιηθείτε με έναν ήχο.

Για οποιεσδήποτε άλλες συνθήκες, η αντλία παραμένει απενεργοποιημένη και η κατάσταση του εδάφους (ξηρό, υγρό, μουσκεμένο), η θερμοκρασία και η κατάσταση της αντλίας εμφανίζονται στην οθόνη LCD.

Βήμα 4: Κωδικός Arduino

Διαδικασία

• Συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή σας.
• Κατεβάστε τον συνημμένο κώδικα και ανοίξτε τον.
• Επιλέξτε τη θύρα COM και τον πίνακα Arduino από την επιλογή εργαλείων.
• Κάντε κλικ στο κουμπί Μεταφόρτωση.

Αφού ανεβάσετε τον κωδικό, ανοίξτε τη σειριακή οθόνη που εμφανίζει τις τιμές του αισθητήρα υγρασίας του εδάφους που κυμαίνονται από 0-1023. Δοκιμάστε τον αισθητήρα για διαφορετικές συνθήκες εδάφους και σημειώστε την τιμή του αισθητήρα για την πιο κατάλληλη κατάσταση εδάφους και επεξεργαστείτε τις τιμές στον κώδικα για την εφαρμογή σας. Εάν θέλετε να αλλάξετε την ευαισθησία του αισθητήρα για διαφορετικές συνθήκες εδάφους, αλλάξτε τις τιμές των 3 συνθηκών που αναφέρονται στον Κώδικα.

_

Η θερμοκρασία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο X = ((τιμή αισθητήρα) * 1023.0)/ 5000

Θερμοκρασία σε Κελσίου = (X/10)

Βήμα 5: Εφαρμογή και δοκιμή

Μπορείτε να ακολουθήσετε τα παρακάτω βήματα για να δοκιμάσετε το έργο.

1) Συνδέστε το Arduino στο τροφοδοτικό (5V) μέσω USB ή εξωτερικής πηγής τροφοδοσίας.

2) Θάψτε τον αισθητήρα υγρασίας στο έδαφος. Καλύτερα τοποθετήστε τον αισθητήρα κοντά στις ρίζες των φυτών για ακριβείς μετρήσεις. Σημείωση: Οι ακροδέκτες καλωδίωσης δεν είναι αδιάβροχοι.

3) Συνδέστε την αντλία νερού στο ρελέ (N/O και κοινά τερματικά) και ενεργοποιήστε την πρίζα. Ανατρέξτε στο Circuit για λεπτομέρειες σύνδεσης και pinout.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Υ HIGHΗΛΕΣ ΤΑΣΕΙΣ. ΚΑΤΑΛΑΒΕΤΕ ΤΗΝ ΚΑΛΩΔΙΩΣΗ ΠΡΙΝ ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΕ

4) Ο αισθητήρας θερμοκρασίας μπορεί να τοποθετηθεί στο ίδιο το PCB ή στο έδαφος. Μην βυθίζετε τον αισθητήρα στο νερό.

5) Το ποτενσιόμετρο μπορεί να μεταβληθεί για να ρυθμίσει τη φωτεινότητα της οθόνης LCD.

6) Τοποθετήστε τον αισθητήρα στάθμης νερού στο δοχείο/δεξαμενή νερού.

Το έχω εφαρμόσει στον κήπο του σπιτιού μου και έχω τοποθετήσει τον αισθητήρα κοντά σε ένα από τα φυτά. Επίσης, έχω τοποθετήσει την αντλία και τον αισθητήρα στάθμης νερού σε ένα κουβά με νερό. Στο βίντεο, μπορείτε να δείτε ότι όταν ρίχνω τον αισθητήρα στάθμης νερού στο νερό, η Αντλία ενεργοποιείται έως ότου το χώμα γίνει υγρό.

Αν και αυτό λειτουργεί τέλεια, υπάρχουν μικρά σφάλματα και βελτιώσεις που μπορούν να γίνουν σε αυτό το έργο. Αναφέρθηκε σφάλμα για ασταθείς ενδείξεις θερμοκρασίας όταν και οι δύο αισθητήρες λειτουργούν μαζί. Θα ενημερώσω αν λυθεί το σφάλμα.

Περαιτέρω βελτιώσεις που μπορούν να εφαρμόσουν οι χρήστες:

• Προσθέστε τη δυνατότητα IOT για ανάλυση δεδομένων και τηλεχειρισμό.
• Ενσωματώστε με το Drip Irrigation και πολλαπλούς αισθητήρες σε διαφορετικά σημεία του γηπέδου.
• Αυτοσχεδιάστε την απόδοση του αισθητήρα έτσι ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί σε βαθύ έδαφος.
• Χρησιμοποιήστε πιο αξιόπιστους αισθητήρες θερμοκρασίας.
• Έλεγχος υγρασίας και έλεγχος θερμοκρασίας για θερμοκήπια.
• Ανάλυση περιεκτικότητας σε νερό και ανάλυση συγκέντρωσης λιπάσματος.

Εάν συναντήσετε αμφιβολίες ή προτάσεις, μη διστάσετε να με ενημερώσετε στην ενότητα σχολίων. Εάν το φτιάξατε αυτό, ενημερώστε με στην ενότητα σχολίων.

Σας ευχαριστώ

HS Sandesh

(Το κανάλι Technocrat Youtube)