APIS - Avtomatik Bitki Suvarma Sistemi: 12 Addım (Şəkillərlə)

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-13 06:56

TARİX: (bu sistemin növbəti təkamülü burada mövcuddur)

Bitkilərin suvarılması mövzusunda kifayət qədər təlimatlar var, buna görə də burada orijinal bir şeyi çətinliklə icad etdim. Bu sistemi fərqləndirən şey, daha yaxşı nəzarət və gündəlik həyata inteqrasiya etməyə imkan verən proqramlaşdırma və fərdiləşdirmədir.

İşdə bir suvarma qaçışı videosu: sulama qaçışı

APİS belə yarandı:

Bir neçə tətilimizdən çətinliklə "sağ çıxan" iki qırmızı acı bibər bitkimiz var və bu anda az qala ailə üzvləri hesab olunur. Həddindən artıq quraqlıq və həddindən artıq suvarma keçirdilər, amma həmişə bir şəkildə sağaldılar.

Arduino əsaslı bitki suvarma qurmaq fikri, Arduinonun ev avtomatlaşdırma layihəsi olaraq necə tətbiq oluna biləcəyi demək olar ki, ilk fikir idi. Beləliklə, sadə bir bitki suvarma sistemi quruldu.

Ancaq 1 -ci versiyada torpağın rütubətinə dair heç bir göstərici yox idi və bitkilərin suvarılacağını və ya suvarmağın bir neçə gün qaldığını söyləmək mümkün deyildi.

Hamımızın bildiyimiz kimi maraq, pişiyi öldürdü və Version 2, hər zaman mövcud rütubəti göstərmək üçün 4 rəqəmli 7 seqmentli bir modul ilə quruldu.

Bu kifayət deyildi. Növbəti sual "bitkiləri son dəfə nə vaxt suladı" idi? (Nadir hallarda şahid olmaq üçün evdə olduğumuz üçün). Versiya 3, son suvarma axınının nə qədər əvvəl baş verdiyini göstərmək üçün 7 seqment modulundan istifadə etdi (işləyən mətn sətri kimi).

Bir gecə sulama səhər saat 4 -də başladı və hamını oyatdı. Sinir bozucu… Gecə saatlarında APİS -i söndürmək və gündüz saatlarında suvarmağın qarşısını almaq üçün çox iş tapmaq üçün, Version 4 -ün bir hissəsi olaraq cihazı gecə yuxuya qoymaq üçün real vaxt saatı əlavə edildi.

Real vaxt saatı vaxtaşırı düzəlişlər tələb etdiyindən (məsələn, gün işığından istifadə zamanı açarı kimi), Version 5, müxtəlif bitki suvarma parametrlərini təyin etməyə imkan verən üç düyməni ehtiva edir.

Bununla da bitmədi. Rütubət probunun çox tez aşınmağa meylli olduğunu gördüm, çox güman ki, (dizayn üzrə) sabit bir gərginlik altında idi və buna görə də problar arasında daimi elektrik cərəyanı vardı (aşınan anod). Çindən gələn ucuz torpaq zondu təxminən bir həftə sağ qaldı. Sinklənmiş mismar belə bir ayda "yeyildi". Paslanmayan poladdan hazırlanmış bir zond daha yaxşı tuturdu, amma bunun hətta imtina etdiyini gördüm. 6 -cı versiya, zondu hər saatda yalnız 1 dəqiqə (və suvarma zamanı) işə salır, beləliklə eroziyanı əhəmiyyətli dərəcədə azaldır (gündə ~ 16 dəqiqə və ya 24 saat).

Fikir:

Aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik bitki suvarma sistemini inkişaf etdirin:

1. Torpağın rütubətini ölçün
2. Əvvəlcədən təyin edilmiş "aşağı" rütubət işarəsinə çatdıqda, su pompasını işə salın və "yüksək" rütubət işarəsinə çatana qədər bitkiləri sulayın.
3. Suvarma, torpağın içindən suyun doymasına imkan vermək üçün hərəkətsizlik dövrləri ilə ayrılaraq bir neçə dəfə aparılmalıdır
4. Sistem gecə "yuxu" və "oyanma" vaxtları arasında özünü söndürməlidir
5. "Oyanma" vaxtı həftə sonları üçün sonrakı bir dəyərə uyğunlaşdırılmalıdır
6. Sistem nasos işlərinin qeydlərini saxlamalıdır
7. Sistem torpağın rütubətinin cari oxunuşunu göstərməlidir
8. Sistem, son nasos işinin tarixini/vaxtını göstərməlidir
9. Suvarma parametrləri yenidən proqramlaşdırılmadan tənzimlənməlidir
10. Nasosu dayandırın və nasosun işləməsi rütubətin dəyişməsinə (suyun olmaması və ya sensor problemi) səbəb olmursa, bitkinin su basmasını və sızmasını maneə törədirsə, səhv vəziyyətini göstərin
11. Metal eroziyasının qarşısını almaq üçün sistem rütubət probunu açmalı/söndürməlidir
12. Sistem boruların içərisində küf əmələ gəlməməsi üçün suyu boşaltmalıdır

Aşağıdakı parametrlər düymələrlə tənzimlənməlidir:

1. Pompa işinə başlamaq üçün rütubət "aşağı" işarəsi, %olaraq (standart = 60 %)
2. Nasosun işini dayandırmaq üçün rütubət "yüksək" işarəsi %ilə (standart = 65 %)
3. Bir suvarma işinin müddəti, saniyə (standart = 60 saniyə)
4. Hədəf nəminə çatmaq üçün təkrar cəhdlərin sayı (standart = 4 qaçış)
5. Gecə söndürmək üçün hərbi vaxt, yalnız saatlar (standart = 22 və ya 22)
6. Səhər aktiv olmaq üçün hərbi vaxt, yalnız saatlar (standart = 07 və ya 7)
7. Səhər aktivləşdirilməsi üçün həftə sonu tənzimlənməsi, delta saatları (standart = +2 saat)
8. Cari tarix və vaxt

APIS, 10 son suvarma tarixini/vaxtını EEPROM yaddaşına yazır. Günlük qaçışların tarixini və vaxtını göstərərək göstərilə bilər.

APIS -dən öyrəndiyimiz çox şeylərdən biri, 7 seqmentli bir ekranda torpağın rütubət göstəricilərini görməyimizə qədər gündəlik qaydalarımız olan hər gün bitkiləri sulamağa ehtiyacınız olmamasıdır …

Addım 1: PARTS və TOOLS

APIS qurmaq üçün aşağıdakı hissələrə ehtiyacınız olacaq:

Nəzarət qutusu və borular:

1. Arduino Uno lövhəsi: Amazon.com saytında
2. Silikon Borulu 12v Peristaltik Maye Pompası: Adafruit.com saytında
3. 4X Sayısal LED Ekran Rəqəmsal Boru JY-MCU Modulu: Fasttech.com saytında
4. DS1307 Real Time Clock breakout board dəsti: Adafruit.com saytında (isteğe bağlı)
5. Mikrotivlik IM206 6x6x6mm Tact Switch: Amazon.com saytında
6. Vero board: Amazon.com saytında
7. L293D motor sürücüsü IC: Fasttech.com saytında
8. 3 x 10kOhm rezistorlar
9. Arduino plastik qutu hazırlayır: Amazon.com saytında
10. 2.1 mm güc girişi olan 12v AC/DC adapteri: Amazon.com saytında
11. Bambuk şişləri
12. Diş və bir az supercement yapışqan
13. Super Yumşaq Lateks Kauçuk Boru 1/8 "ID, 3/16" OD, 1/32 "Divar, Yarı Şəffaf Kəhrəba, 10 ft Uzunluq: McMaster.com saytında
14. Dayanıqlı Neylon Sıx Mühürlü Tikanlı Boru Montajı, 1/8 "Boru ID üçün Tee, Ağ, 10 paket: McMaster.com saytında
15. Dayanıqlı Neylon Sıx Mühürlü Tikanlı Boru Montajı, 1/8 "Boru ID üçün Ağ, Ağ, 10 paket: McMaster.com saytında
16. Həmişə olduğu kimi, tellər, lehim alətləri və s.

Rütubət problemi:

1. Kiçik ağac parçası (1/4 "x 1/4" x 1 ")
2. 2 x Paslanmayan poladdan sızanaq çıxarma iynələri: Amazon.com saytında
3. Torpaq Rütubətinin Algılama Sensoru Modulu: Fasttech.com saytında

Addım 2: TOPRAK Rütubət PROBE V1

Torpağın rütubəti yerə qoyulmuş iki metal zond arasındakı müqavimət əsasında ölçülür (təxminən 1 düym aralığında). Şemalar şəkil üzərində göstərilmişdir.

Çalışdığım ilk araşdırma, bir çox internet provayderindən (bu kimi) satın ala biləcəyiniz bir araşdırma idi.

Bunların problemi, folqa səviyyəsinin nisbətən incə olması və tez aşınmasıdır (bir və ya iki həftəlik bir məsələ), buna görə də sinklənmiş dırnağa əsaslanan daha möhkəm bir sensor üçün əvvəlcədən istehsal ediləndən tez imtina etdim (pls. Növbəti addıma baxın.).

Addım 3: TOPRAK Rütubət PROBE V2

"Yeni nəsil" zondu iki sinklənmiş mismardan, taxta lövhədən və bir neçə teldən hazırlanmışdı.

Artıq köhnəlmiş bir istehsal zondum olduğuna görə, yalnız torpaq komponentini əvəz edərək, əlaqə hissəsini və elektronika modulunu yenidən istifadə etdim.

Galvanizli dırnaqlar, təəccübümə görə, aşındı (nazik folqadan daha yavaş olsa da), amma yenə də istədiyimdən daha sürətli.

Paslanmayan poladdan olan sızanaqların aradan qaldırılması iynələrinə əsaslanan başqa bir prob hazırlanmışdır. (növbəti addıma baxın).

Addım 4: Torpaq Nəmliyi PROBE V3 "Katana"

Paslanmayan polad zond (samuray qılıncına bənzəyir, buna görə də adı) hal -hazırda istifadə olunur.

İnanıram ki, sürətli aşınma, faktiki ölçmənin nə qədər tez -tez baş verməsindən asılı olmayaraq, probun həmişə elektrik gərginliyi (24x7) altında olması ilə əlaqələndirilə bilər.

Bunu azaltmaq üçün ölçü intervallarını 1 saatda bir dəfə dəyişdirdim (axı bu real vaxt sistemi deyil) və zondu daimi 5v əvəzinə rəqəmsal pinlərdən birinə bağladım. Hal -hazırda, probun ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə artırmalı olan 24 saat yerinə gündə ~ 16 dəqiqə gücündədir.

Addım 5: BASIC FUNCTIONALITY

APIS, Arduino UNO idarə heyətinə əsaslanır.

APIS, torpağın rütubətini saatda bir dəfə ölçür və əvvəlcədən təyin edilmiş bir həddən aşağı düşərsə, "doyma" aralıqları ilə ayrılmış, əvvəlcədən müəyyən edilmiş müddət üçün nasosu əvvəlcədən təyin edilmiş müddətə işə salır.

Hədəf rütubət həddinə çatdıqdan sonra proses saatda bir dəfə ölçmə rejiminə qayıdır.

Hədəf rütubətinə nail olmaq mümkün deyilsə, lakin aşağı həddə çatılıbsa, bu da yaxşıdır (ən azı bir az suvarma aparılıb). Səbəb, nəm torpaqdan çox uzaqda olan təəssüfləndirici zond yerləşdirmə ola bilər.

Ancaq hətta ən aşağı rütubət həddinə çata bilmədikdə bir səhv vəziyyəti elan edilir. (Çox güman ki, bir prob problemi və ya təchizat kovasında su tükəndi və s.). Səhv vəziyyətində cihaz heç bir şey etmədən 24 saat yatacaq və sonra yenidən cəhd edəcək.

Addım 6: 7 SEQMENT EKRANI

TM1650 BASED 7 SEQMENT EKRANI:

Əvvəlcə APIS -in heç bir görüntü qabiliyyəti yox idi. USB ilə əlaqə qurmadan torpağın nəm səviyyəsini demək mümkün deyildi.

Bunu düzəltmək üçün sistemə 4 rəqəmli 7 seqmentli bir ekran əlavə etdim: Fasttech.com saytında

Bu modulla heç bir yerdə işləyə biləcək kitabxana tapa bilmədim (nə bunun üçün məlumat vərəqi), buna görə də bir neçə saatlıq I²C port araşdırması və sınaqdan sonra özüm sürücü kitabxanası yazmağa qərar verdim.

16 rəqəmə qədər olan ekranları dəstəkləyir (4 -ü standart olaraq), əsas ASCII simvollarını göstərə bilər (unutmayın ki, bütün simvollar 7 seqmentdən ibarət ola bilməz, buna görə də W, M və s. Kimi hərflər tətbiq olunmur). modulda nöqtə ekranı, çalışan simvol simli (4 hərfdən çox göstərmək üçün) və 16 dərəcə parlaqlığı dəstəkləyir.

Kitabxana burada arduino.cc oyun meydançasında mövcuddur. TM1650 sürücü kitabxanası

Nümunə video burada mövcuddur

ANİMASİYA:

Su axını zamanı 7 seqmentlik animasiya tətbiq olunur.

• Pompa işə salındıqda, ekrandakı rəqəmsal nöqtələr su axını simvolizə edən soldan sağa doğru naxışda işləyir: suvarma animasiya videosu
• "Doyma" dövründə nöqtələr ekranın mərkəzindən kənara doğru hərəkət edir, doyma simvolu: doyma animasiya videosu

Lazımsız, amma xoş bir toxunuş.

Addım 7: POMPA və POMPA NƏZARƏTİ

POMPA

Bitkiləri suvarmaq üçün 12v Peristaltik Maye Pompasından (burada mövcuddur) istifadə etdim. Pompa təxminən 100 ml/dəq verir (bu, bir stəkanın təxminən 1/2 hissəsidir - daşqınların qarşısını almaq üçün suyun işləmə müddətini konfiqurasiya edərkən yadda saxlamaq yaxşıdır və bu 8- oldu))

POMPA NƏZARƏTİ - L293D

Pompa L293D motor sürücü çipi vasitəsilə idarə olunur. Fırlanma istiqaməti əvvəlcədən təyin edildiyindən, həqiqətən nəzarət üçün yalnız çip aktivləşdirmə pinindən istifadə etməlisiniz. İstiqamət sancaqları birbaşa +5v və GND -ə daimi olaraq bağlana bilər.

Əgər (mənim kimi) nasosun hansı istiqamətə gedəcəyindən əmin deyilsinizsə, yenə də hər üç sancağı Arduino -ya bağlaya və istiqaməti proqramlı olaraq idarə edə bilərsiniz. Daha az lehimləmə.

Addım 8: KONFİGÜRASİYA və DÜĞMƏLƏR

DÜYMƏLƏR:

APIS -i konfiqurasiya etmək və idarə etmək üçün üç düymədən istifadə etdim.

Bütün düymələr, pin kəsilmələrinə əsaslanaraq işlənir (PinChangeInt kitabxanası).

• Qırmızı (sağda) SEÇ düyməsidir. APIS -in konfiqurasiya rejiminə daxil olmasını təmin edir və həmçinin dəyərləri təsdiq edir.
• Qara sol və orta düymələr (müvafiq olaraq PLUS və MINUS) konfiqurasiya edilə bilən dəyərləri artırmaq/azaltmaq üçün (konfiqurasiya rejimində) və ya cari tarix/saatı və son suvarma məlumatlarını (normal rejimdə) göstərmək üçün istifadə olunur.

Çox vaxt ekran söndürüldüyündən, bütün düymələr əvvəlcə APİS -i "oyandıracaq" və yalnız sonra ikinci basdıqda öz funksiyalarını yerinə yetirəcəklər.

Ekran 30 saniyəlik hərəkətsizlikdən sonra sönür (suvarma davam etmədikdə).

APIS nəzərdən keçirmək üçün işə salındıqdan sonra konfiqurasiya parametrlərindən keçir: video

Konfiqurasiya:

APIS -in dörd konfiqurasiya rejimi var:

1. Suvarma parametrlərini konfiqurasiya edin
2. Real vaxt saatı qurun
3. "Məcburi" suvarma qaçışı
4. Suvarma jurnalını nəzərdən keçirin

SU PARAMETRİLƏRİ:

1. Torpağın aşağı nəmlik həddi (suvarmağa başlayın)
2. Yüksək nəmlik həddi (suvarmağı dayandırın)
3. Bir suvarma işinin müddəti (saniyə)
4. Bir partiyada suvarma sayı
5. Torpağın doyma müddətinin bir partiya içərisindəki qaçışlar arasındakı müddəti (dəqiqə ilə)
6. Gecə rejiminin aktivləşdirmə vaxtı (hərbi vaxt, yalnız saat)
7. Gecə rejiminin bitmə vaxtı (hərbi vaxt, yalnız saat)
8. Gecə rejiminin bitmə vaxtı üçün həftə sonu düzəlişi (saatlarla)

REAL TIME SAAT AYARLARI:

1. Əsr (yəni 2015 üçün 20)
2. İl (yəni 2015 üçün 15)
3. Ay
4. Gün
5. Saat
6. Dəqiqə

Dəqiqələr təsdiq edildikdən sonra saat 00 -a təyin edilmiş saatlarla tənzimlənir.

Ayarların 15 saniyəlik bir fasilə müddəti var, bundan sonra bütün dəyişikliklər ləğv edilir.

Saxlandıqdan sonra parametrlər EEPROM yaddaşına yazılır.

SU SÜRMƏSİNİ ZORLAMAQ:

Niyə tətbiq etdiyimi hələ də bilmirəm, amma oradadır. Aktivləşdirildikdən sonra APIS suvarma rejiminə keçir. Suvarma rejimi hələ də eşiklərə tabedir. Bu o deməkdir ki, suvarma işinə məcbur etsəniz, lakin torpağın rütubəti YÜKSEK işarənin üstündə olarsa, suvarma axını dərhal bitəcək. Əsasən bu, yalnız torpağın rütubəti LOW və HIGH eşikləri arasında olduqda işləyir.

SU GİRİŞİNƏ Baxış:

APIS, istifadəçinin nəzərdən keçirə biləcəyi EEPROM yaddaşında son 10 suvarma işinin qeydini saxlayır. Yalnız suvarma işinin tarixi/saatı saxlanılır. Eşiklər (o vaxt) və YÜKSƏ həddinə çatmaq üçün lazım olan qaçışların sayı saxlanılmır (növbəti versiyada ola bilsələr də).

Addım 9: RTC: REAL TIME SAAT

GECƏ MODU

Bir dəfə APİS məni yuxudan oyadanda ağlıma "gecə rejimi" tətbiq etmək fikri gəldi.

Gecə rejimi heç bir ölçmənin aparılmadığı, ekranın söndürüldüyü və suvarmağın olmadığı vaxtdır.

Adi bir iş günündə APIS səhər 7 -də "oyanır" (konfiqurasiya edilə bilər) və axşam rejiminə axşam 22 -də daxil olur (konfiqurasiya edilə bilər). Bir həftə sonu APIS, oyanmağı gecikdirmək üçün "həftə sonu tənzimlənməsi" parametrindən istifadə edir (məsələn, səhər 9 -a qədər)., həftə sonu tənzimlənməsi 2 saatdırsa).

RTC Breakout Board, "SOFTWARE" RTC ilə müqayisədə:

Tarixi/saatı izləmək və gecə rejimlərinə girmək/çıxmaq üçün hardware RTC (burada mövcuddur) istifadə etdim.

İstifadə etmək isteğe bağlıdır, çünki "proqram" RTC (arduino millis () funksiyasından istifadə etməklə) üçün eskizlər tərtib edilə bilər.

Proqram RTC -nin istifadəsinin dezavantajı, APIS -in hər dəfə işə salınması zamanı təyin etməyinizdir.

Standart RTC kitabxanasını API ilə tam uyğunlaşdırmaq üçün dəyişdirdim və eyni zamanda millis rollover problemini həll etdim. (Yükləmələr üçün eskiz addımına baxın).

Addım 10: BÜTÜN BİRLİKDƏ QOYMA

Pompa daxil olmaqla bütün sistem (prob istisna olmaqla) Arduino Uno üçün kiçik bir qutuya sığar.

1. TM1650 ekranı TWI interfeysindən istifadə edir, buna görə SDA və SDC telləri müvafiq olaraq Arduino A4 və A5 pinlərinə keçir. Digər iki tel +5v və GND -dir.
2. RTC lövhəsi yuxarıda olduğu kimi TWI interfeysindən istifadə edir. (TM1650 və RTC fərqli limanlardan istifadə edir, buna görə də dinc yanaşı yaşayırlar). RTC +5v pin, arduino pin 12 -yə qoşulur (+5v əvəzinə rəqəmsal pin vasitəsilə işləyir). Niyə etdiyimi xatırlamayın, buna ehtiyacınız yoxdur.
3. L293D sancaqları aşağıdakı kimi bağlanır: aktivləşdirin (pin 1) D5 -ə, istiqamət nəzarət pimleri 2 və 7 isə müvafiq olaraq D6 və D7 arduino sancaqlarına.
4. Düymələr müvafiq olaraq SELECT, PLUS və MINUS üçün D2, D8 və D9 pinlərinə bağlanır. (Düymələr aşağı açılan 10K rezistorlar ilə həyata keçirilir-"aktiv-yüksək" konfiqurasiyasında).
5. PROBE modulunun +5v gücü arduino pin 10 -a (dövri ölçmələri təmin etmək üçün), prob isə analog pin A1 -ə bağlıdır.

Qeyd: Fritzing sxemləri faylı github deposuna əlavə edildi.

Addım 11: Eskizlər və daha çox

Mart 2015 yeniləməsi:

1. Kalıbın əmələ gəlməsinin qarşısını almaq üçün suvarma işlərindən sonra boruları boşaltmaq funksiyası əlavə edildi (Oğlan! L293D-də nasosun fırlanma istiqaməti olmadığına görə xoşbəxtəm!)
2. Daha geniş qeydlər, suvarma işinin başlama və bitmə tarixini/vaxtını, rütubətin başlanğıcını və bitməsini və suvarma zamanı nasosun neçə dəfə işlədiyini əhatə edir.
3. Səhv qaydası yeniləndi: cihaz, 24 saatlıq səhv vəziyyətinə daxil olduqdan sonra yenidən sıfırlanacaq
4. TaskScheduler 2.1.0 ilə yenidən tərtib edilmişdir
5. Digər müxtəlif hata düzeltmeleri

18 Noyabr 2015 tarixindən etibarən APIS aşağıdakı əlavə xüsusiyyətlərlə təkmilləşdirildi:

1. Daha sürətli və daha asan pin dəyişiklikləri üçün DirectIO kitabxanasından istifadə
2. EST və EDT arasında düzgün keçid üçün Saat qurşağı kitabxanasının istifadəsi
3. Yalnız TaskScheduler istifadə edərək, sıçrayan məntiq düyməsinə əlavə edildi
4. Düymə təkrarlama funksiyası əlavə edildi (düyməni basıb saxlayın və dəyərlər dövrü, 5 dövrdən sonra dövrün sürəti artır)
5. TaskScheduler 1.8.4 -ə qarşı IDE 1.6.6 AVR 1.6.9 ilə yenidən tərtib edilmişdir
6. Github -a köçürüldü

KİTABXANALAR:

APIS aşağıdakı kitabxanalara əsaslanır:

• EEPROM - Arduino IDE -nin bir hissəsidir
• Tel - Arduino IDE -nin bir hissəsidir
• EnableInterrupt - Github -da mövcuddur
• Saat qurşağı - Github -da mövcuddur
• DirectIO - Github -da mövcuddur

Tərəfimdən dəyişdirilmiş (çatlı):

• Vaxt - Github -da mövcuddur
• RTClib - Github -da mövcuddur

Tərtib etdiyim:

• TM1650 - Github -da mövcuddur
• TaskScheduler - Github -da mövcuddur
• AvgFilter - Github -da mövcuddur

Eskiz:

Github -da şaquli sxemlər də daxil olmaqla APIS eskizinin son versiyası mövcuddur

MƏLUMAT Vərəqləri:

• L293D: burada
• RTC qırılma lövhəsi: burada

Addım 12: *** QALDIQ !!! ***

Bu layihə, Dexter Industries tərəfindən maliyyələşdirilən Ev Avtomatlaşdırma yarışmasında İkinci Mükafat qazandı.

Onu yoxlamaq! WOO-HOO !!!

Ev Otomasyonunda İkinci Mükafat