APIS - өсімдіктерді суарудың автоматтандырылған жүйесі: 12 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

ТАРИХ: (бұл жүйенің келесі эволюциясы осында қол жетімді)

Өсімдіктерді суару тақырыбында бірнеше нұсқаулар бар, сондықтан мен мұнда түпнұсқаны әрең ойлап таптым. Бұл жүйенің ерекшелігі-бұл күнделікті өмірге жақсырақ бақылау мен интеграциялауға мүмкіндік беретін бағдарламалау мен баптаудың көлемі.

Міне суару жүгіруінің видеосы: суару

APIS осылай пайда болды:

Бізде бірнеше қызыл ыстық чили бұрыштары бар, олар біздің бірнеше демалыстарымыздан әрең дегенде «аман қалды» және бұл кезде отбасы мүшелерін дерлік қарастырды. Олар қатты құрғақшылықтан және шамадан тыс суарудан өтті, бірақ әрқашан қалай болғанда да қалпына келді.

Ардуиноға негізделген өсімдіктерді суару идеясы Arduino-ны үй автоматтандыру жобасы ретінде қалай қолдануға болатыны туралы алғашқы идея болды. Осылайша өсімдіктерді қарапайым суару жүйесі салынды.

Алайда, 1 -нұсқада топырақтың ылғалдылығы туралы ешқандай көрсеткіш жоқ еді, ал өсімдіктерді суару керек пе, әлде суаруға бірнеше күн қалды ма, оны айтуға мүмкіндік болмады.

Қызығушылық, біз білетіндей, мысықты өлтірді, ал 2 -нұсқа 4 ылғалды 7 сегментті модульмен салынған, ылғалдылық ылғалдылығын көрсетеді.

Бұл жеткіліксіз болды. Келесі сұрақ «өсімдіктерді соңғы рет қашан суарды» болды? (Біз үйге сирек келгендіктен куәгер болдық). 3 -нұсқа 7 сегмент модулін қолданды, сонымен қатар соңғы суару қанша уақыт бұрын болғанын көрсетеді (жұмыс істейтін мәтіндік жол ретінде).

Бір түнде суару таңғы 4 -те басталып, барлығын оятты. Көңілсіз… APIS -ті түні бойы өшіру, ал түнде суаруды болдырмау үшін күндізгі уақытта қосу тым көп жұмыс болғандықтан, құрылғыны 4 -нұсқада түнде ұйықтататын нақты уақыт сағаты қосылды.

Нақты уақыттағы сағат мезгіл -мезгіл түзетулерді қажет ететіндіктен (мысалы, жазғы уақытты ауыстыру сияқты), 5 -нұсқада өсімдіктерді суарудың әр түрлі параметрлерін орнатуға мүмкіндік беретін үш түйме бар.

Мұнымен тоқтап қалған жоқ. Мен ылғалдылық зондының тез бұзылатынын байқадым, мүмкін, ол тұрақты контурда (конструкциясы бойынша) болғандықтан, зондтар арасында тұрақты электр тогы болатындықтан (эрозиялы анод). Қытайдан келген арзан топырақ зонд бір аптаға жуық аман қалды. Тіпті мырышталған тырнақты да бір айда «жеп қойған». Тот баспайтын болаттан жасалған зонд жақсы ұсталды, бірақ мен оның бас тартқанын байқадым. 6 -нұсқа зондты сағат сайын тек 1 минутқа ғана қосады (және суару кезінде барлық уақытта), осылайша эрозияны күрт төмендетеді (тәулігіне ~ 16 минут және тәулігіне 24 сағат).

Ой:

Келесі мүмкіндіктері бар өсімдіктерді суару жүйесін жасаңыз:

1. Топырақтың ылғалдылығын өлшеу
2. Алдын ала анықталған «төмен» ылғалдылық белгісіне жеткенде, су сорғысын қосыңыз және ылғалдылықтың «жоғары» белгісіне жеткенше өсімдіктерді суарыңыз.
3. Суару топырақта судың қанықтылығын қамтамасыз ету үшін әрекетсіз кезеңдермен бөлінген бірнеше жүгіруде жасалуы керек
4. Жүйе түнде «ұйқы» мен «ояту» уақыттарының арасында сөндірілуі керек
5. «Ояну» уақытын демалыс күндері кейінірек мәнге келтіру керек
6. Жүйе сорғы жұмысының журналын жүргізуі керек
7. Жүйе ылғалдылықтың ағымдағы көрсеткішін көрсетуі керек
8. Жүйеде сорғының соңғы жұмысының күні/уақыты көрсетілуі керек
9. Суару параметрлері қайта бағдарламаланбай реттелуі керек
10. Айдауды тоқтатыңыз және егер сорғының жұмысы ылғалдылықтың өзгеруіне әкелмесе (судың жетіспеушілігі немесе сенсорлық ақаулар) зауыттың су басуына және су ағуына жол бермесе, қате жағдайын көрсетіңіз.
11. Жүйе металл эрозиясын болдырмау үшін ылғалдылық өлшеуішін қосу/өшіру керек
12. Жүйе түтіктерден көгерудің пайда болуын болдырмау үшін суды ағызуы керек

Келесі параметрлер батырмалар арқылы конфигурациялануы керек:

1. Сорғының жұмысын бастау үшін ылғалдылық «төмен» белгісі, %, (әдепкі = 60 %)
2. Ылғалдылық «жоғары» белгісі, %, сорғының жұмысын тоқтату үшін (әдепкі = 65 %)
3. Бір суарудың ұзақтығы, секундпен (әдепкі = 60 секунд)
4. Мақсатты ылғалдылыққа жету үшін қайталау саны (әдепкі = 4 жүгіру)
5. Түнде өшірілетін әскери уақыт, тек сағаттар (әдепкі = 22 немесе 22)
6. Таңертең қосылатын әскери уақыт, тек сағаттар (әдепкі = 07 немесе 7)
7. Таңертеңгі активация үшін демалыс күндерін реттеу, дельта сағаттары (әдепкі = +2 сағат)
8. Ағымдағы күн мен уақыт

APIS EEPROM жадына соңғы 10 суарудың күні/уақытын жазады. Журнал жүгірудің күні мен уақытын көрсете отырып көрсетілуі мүмкін.

APIS -тен үйренген көп нәрселердің бірі - өсімдіктерді күнделікті суарудың қажеті жоқ, бұл 7 сегментті дисплейде топырақтың ылғалдылығы көрсеткіштерін көрмейінше біздің күнделікті жұмысымыз болды …

1 -қадам: БӨЛШЕКТЕР мен ҚҰРАЛДАР

APIS құру үшін сізге келесі бөліктер қажет:

БАСҚАРУ ҚҰРАҒЫ ЖӘНЕ ТҮТІК:

1. Arduino Uno тақтасы: Amazon.com сайтында
2. Силикон құбырлары бар 12в перисталтикалық сұйық сорғы: Adafruit.com сайтында
3. 4X сандық LED дисплейі сандық түтік JY-MCU модулі: Fasttech.com сайтында
4. DS1307 нақты уақыттағы сағаттарға арналған тақта жиынтығы: Adafruit.com сайтында (міндетті емес)
5. Микротивтілік IM206 6x6x6mm әдепті қосқыш: Amazon.com сайтында
6. Vero тақтасы: Amazon.com сайтында
7. L293D мотор драйвері IC: Fasttech.com сайтында
8. 3 x 10 кОм резисторлар
9. Arduino пластикалық корпусты жобалайды: Amazon.com сайтында
10. 2,1 мм қуат ұясы бар 12в айнымалы ток/адаптер: Amazon.com сайтында
11. Бамбуктан жасалған кебулер
12. Протектор және аздап суперцемент желімі
13. Супер жұмсақ латексті резеңке құбыр 1/8 «ID, 3/16» OD, 1/32 «Қабырға, жартылай мөлдір янтарь, 10 фут. Ұзындығы: McMaster.com сайтында
14. Тұрақты нейлоннан жасалған тығыз бекітілген тікенек құбырлар, 1/8 дюймдік идентификатор, ақ, 10 пакеттер: McMaster.com сайтында
15. Тұрақты нейлоннан жасалған тығыз жабық тікенді құбырлар, 1/8 дюймдік түтікке арналған Wye, ақ, 10 дана пакеттер: McMaster.com сайтында
16. Әдеттегідей сымдар, дәнекерлеу құралдары және т.б.

Ылғалдылық мәселесі:

1. Ағаштың кішкене бөлігі (1/4 «x 1/4» x 1 «)
2. 2 x Тот баспайтын болаттан безеуді кетіру инелері: Amazon.com сайтында
3. Топырақ ылғалдылығын анықтау сенсор модулі: Fasttech.com сайтында

2 -қадам: Топырақ ылғалдылығы мәселесі V1

Топырақтың ылғалдылығы жерге салынған екі металл зонд арасындағы қарсылық негізінде өлшенеді (шамамен 1 дюйм қашықтықта). Схемалар суретте көрсетілген.

Мен сынап көрген бірінші зондты көптеген интернет -провайдерлерден сатып алуға болады (мысалы).

Мәселе мынада, фольга деңгейі салыстырмалы түрде жұқа және тез эрозияға ұшырайды (бір немесе екі аптаның ішінде), сондықтан мен мырышталған тырнаққа негізделген берік сенсор үшін алдын ала дайындалғаннан тез бас тарттым (келесі қадамды қараңыз.).

3 -қадам: Топырақтың ылғалдылығы мәселесі V2

«Келесі ұрпақ» зонд екі мырышталған шегеден, ағаш тақтадан және бірнеше сымнан жасалған.

Менде ескірген өндірілген зонд болғандықтан, мен қосылым бөлігі мен электроника модулін қайта қолдандым, негізінен топырақ компонентін ауыстырдым.

Мырышталған тырнақтар, менің таңқаларлықтай, эрозияға ұшырады (жіңішке фольгаға қарағанда баяу болса да), бірақ бәрібір мен қалағанымнан да жылдам.

Тот баспайтын болаттан безеуді кетіретін инелерге негізделген тағы бір зонд жасалды. (келесі қадамды қараңыз).

4 -қадам: Топырақтың ылғалдылық мәселесі V3 «Катана»

Тот баспайтын болаттан жасалған зонд (самурай қылышына ұқсайды, сондықтан аты) қазіргі уақытта қолданылады.

Менің ойымша, тез эрозия зондтың нақты өлшеу қаншалықты жиі болғанына қарамастан, әрқашан электр кернеуінде (24х7) болуымен байланысты болуы мүмкін.

Мұны азайту үшін мен өлшеу интервалдарын 1 сағатта бір рет етіп өзгерттім (бұл нақты уақыт жүйесі емес) және зондты тұрақты 5в орнына цифрлық түйреуіштердің біріне жалғадым. Қазіргі уақытта зонд тәулігіне 24 сағаттың орнына ~ 16 минут қана жұмыс істейді, бұл оның қызмет ету мерзімін едәуір ұзартуға тиіс.

5 -қадам: НЕГІЗГІ ФУНКЦИОНАЛДЫҚ

APIS Arduino UNO кеңесіне негізделген.

APIS топырақ ылғалдылығын сағатына бір рет өлшейді, ал егер ол алдын ала белгіленген шектен төмен түссе, сорғыны «қанықтыру» интервалдарымен бөлінген алдын ала белгіленген уақытқа қосады.

Ылғалдылық шегіне жеткеннен кейін процесс сағатына бір рет өлшеу режиміне оралады.

Егер мақсатты ылғалдылыққа қол жеткізу мүмкін болмаса, бірақ төменгі шегіне жеткен болса, бұл да жақсы (кем дегенде суару болды). Себеп зондтың бақытсыз орналасуы болуы мүмкін, ол ылғалды топырақтан тым алыс.

Алайда, егер ылғалдылықтың төменгі шегіне жету мүмкін болмаса, қате туралы шарт жарияланады. (Мүмкін, зонд мәселесі немесе жеткізу шелегінің суы таусылды және т.б.). Қате жағдайында, құрылғы 24 сағат бойы ештеңе жасамай ұйықтайды, содан кейін әрекетті қайталайды.

6 -қадам: 7 СЕГМЕНТТІК ДИПЛАЙС

TM1650 базалық 7 сегменттік дисплей:

Бастапқыда APIS дисплей мүмкіндігі жоқ. Топырақтың ылғалдылығын USB арқылы қоспай -ақ анықтау мүмкін емес.

Оны түзету үшін мен жүйеге 4 таңбалы 7 сегментті дисплей қостым: Fasttech.com сайтында

Мен бұл модульмен жұмыс істейтін кітапхананы еш жерден таба алмадым (ол үшін мәліметтер парағы да жоқ), сондықтан I²C портын тексеру мен эксперименттен бірнеше сағат өткен соң, мен драйвер кітапханасын жазуды шештім.

Ол 16 санға дейінгі дисплейлерді қолдайды (4 -і әдепкі бойынша), негізгі ASCII таңбаларын көрсете алады (назар аударыңыз, барлық таңбалар 7 сегменттен тұрмайды, сондықтан W, M және т.б. әріптер орындалмайды). модульдегі нүктелік дисплей, таңбалар тізбегі (4 әріптен көп көрсету үшін) және 16 жарықтық дәрежесін қолдайды.

Кітапхана arduino.cc ойын алаңында орналасқан. TM1650 драйвер кітапханасы

Бейне үлгісі мына жерде қол жетімді

Анимация:

Су жүгіру кезінде 7 сегменттен тұратын анимация орындалады.

• Сорғы қосылған кезде дисплейдегі цифрлық нүктелер солдан оңға қарай жүреді, бұл су ағысын білдіреді: анимациялық бейне суару
• «Қанықтыру» кезеңінде нүктелер дисплейдің ортасынан сыртқа қарай жүгіреді, қанықтылықты білдіреді: қанықтылық анимациялық бейне

Қажет емес, бірақ жағымды жанасу.

7 -қадам: сорғы мен сорғыны басқару

СОРҒЫШ

Мен өсімдіктерді суару үшін 12в перистальтикалық сұйықтық сорғысын (мұнда бар) қолдандым. Сорғы шамамен 100 мл/мин қамтамасыз етеді (бұл стаканның 1/2 бөлігін құрайды - судың ағып кетуін болдырмау үшін судың жұмыс уақытын конфигурациялау кезінде есте сақтау қажет, және ол 8- болды))

СОРҒЫ БАСҚАРУ - L293D

Сорғы L293D мотор драйверінің чипі арқылы басқарылады. Айналу бағыты алдын ала орнатылғандықтан, бақылау үшін тек чипті қосатын түйреуішті қолдану қажет. Бағыттауыштар тікелей +5v және GND -ге тұрақты түрде қосылуы мүмкін.

Егер сіз (мен сияқты) сорғының қай бағытта жүретініне сенімді болмасаңыз, сіз барлық үш түйреуішті Arduino -ға қосып, бағытты бағдарламалық түрде басқара аласыз. Қайта дәнекерлеу аз.

8 -қадам: конфигурация және түймелер

ТҮЙМЕЛЕР:

Мен APIS конфигурациялау және басқару үшін үш түймені қолдандым.

Барлық түймені басу түйреуіш үзілістер негізінде өңделеді (PinChangeInt кітапханасы).

• Қызыл (оң жақта) - SELECT батырмасы. Бұл APIS -ті конфигурация режиміне енгізеді, сонымен қатар мәндерді растайды.
• Қара сол жақ және ортаңғы түймелер (сәйкесінше PLUS және MINUS) конфигурацияланатын мәндерді жоғарылату/азайту үшін (конфигурация режимінде) немесе ағымдағы күн/уақыт пен соңғы суару туралы ақпаратты (қалыпты режимде) көрсету үшін қолданылады.

Дисплей көп жағдайда өшірілгендіктен, барлық түймелер алдымен APIS -ті «оятады», содан кейін ғана екінші рет басқанда, өз функцияларын орындайды.

Дисплей 30 секунд әрекетсіздіктен кейін сөнеді (егер суару жүргізілмесе).

APIS шолу үшін конфигурация параметрлерін іске қосады: бейне

Конфигурация:

APIS төрт конфигурация режиміне ие:

1. Суару параметрлерін реттеңіз
2. Нақты уақыттағы сағатты орнату
3. «Күшпен» суару
4. Суару журналын қарау

СУ ПАРАМЕТРЛЕРІ:

1. Топырақтың ылғалдылық деңгейі төмен (суаруды бастаңыз)
2. Топырақтың жоғары ылғалдылық шегі (суаруды тоқтату)
3. Бір суару ұзақтығы (секундпен)
4. Бір партияда суару саны
5. Топырақтың бір партиядағы жүгіру арасындағы қаныққан кезеңінің ұзақтығы (минутпен)
6. Түнгі режимді қосу уақыты (әскери уақыт, тек сағаттар)
7. Түнгі режимнің аяқталу уақыты (әскери уақыт, тек сағаттар)
8. Түнгі режимнің аяқталу уақытына демалыс күндерін реттеу (сағатпен)

НАҚТЫ УАҚЫТТЫ ОРНАТУ:

1. Ғасыр (яғни 2015 жылға 20)
2. Жыл (яғни 2015 жылға 15)
3. Ай
4. Күн
5. Сағат
6. Минут

Сағат минуттарды растағаннан кейін 00 -ге орнатылған секундпен реттеледі.

Параметр 15 секундқа созылады, содан кейін барлық өзгертулер жойылады.

Сақтау кезінде параметрлер EEPROM жадына сақталады.

СУ ЖҮГІРТУГЕ мәжбүрлеу:

Мен оны неге енгізгенімді әлі білмеймін, бірақ ол бар. APIS іске қосылғаннан кейін суару режиміне өтеді. Суару режимі әлі де табалдырыққа бағынады. Бұл дегеніміз, егер сіз суаруды мәжбүрлеп жүргізсеңіз, бірақ топырақтың ылғалдылығы жоғары белгіден жоғары болса, онда суару бірден аяқталады. Негізінен бұл топырақ ылғалдылығы ТӨМЕН және ЖОҒАРЫ шектер арасында болса ғана жұмыс істейді.

СУ ЖҮРГІЗУ ШОЛУЫ:

APIS EEPROM жадында соңғы 10 суару журналының журналын жүргізеді, оны пайдаланушы қарай алады. Суару күнінің уақыты/уақыты ғана сақталады. Табалдырықтар (сол кезде) және ЖОҒАРЫ шекті деңгейге жету үшін орындалған жүгірулер саны сақталмайды (бірақ келесі нұсқада олар болуы мүмкін).

9 -қадам: RTC: REAL TIME CLOCK

Түнгі режим

APIS мені түнде оятқан кезде, «түнгі режимді» енгізу идеясы келді.

Түнгі режим - бұл өлшеу жүргізілмейді, дисплей өшіріледі және суару болмайды.

Кәдімгі жұмыс күні APIS таңертеңгі сағат 7 -де «оянады», ал түнгі режимге кешкі 22 -де кіреді (реттелетін). Демалыс күндері APIS оятуды кешіктіру үшін «демалыс күндері реттеу» параметрін қолданады (мысалы, таңғы 9 -ға дейін)., егер демалыс күндері түзету 2 сағат болса).

RTC Breakout Board және «SOFTWARE» RTC қарсы:

Мен күнді/уақытты бақылау және түнгі режимге кіру/шығу үшін RTC аппараттық құралын қолдандым (мұнда бар).

Қолдану міндетті емес, өйткені эскиздерді «бағдарламалық қамтамасыз ету» RTC (arduino millis () функциясын қолдана отырып) пайдалану үшін құрастыруға болады.

RTC бағдарламалық жасақтамасын қолданудың кемшілігі - APIS қосылған сайын уақытты орнату қажет.

Мен стандартты RTC кітапханасын API -ге дәл сәйкес келтіру үшін, сондай -ақ миллис аудару мәселесін шешу үшін өзгерттім. (Жүктеу үшін эскиздер қадамын қараңыз).

10 -қадам: БАРЛЫҒЫН БІРГЕ ҚОСУ

Бүкіл жүйе (зондты қоспағанда), сорғыны қоса алғанда, Arduino Uno үшін шағын қорапқа салынған.

1. TM1650 дисплейі TWI интерфейсін қолданады, сондықтан SDA мен SDC сымдары тиісінше Arduino A4 және A5 түйреуіштеріне өтеді. Қалған екі сым - +5в және GND.
2. RTC тақтасы жоғарыда көрсетілгендей TWI интерфейсін қолданады. (TM1650 және RTC әр түрлі порттарды пайдаланады, сондықтан олар бейбіт қатар өмір сүреді). RTC +5v түйрегіші arduino pin 12 -ге қосылады (+5в орнына цифрлық түйреуіш арқылы қосылады). Неге олай еткенімді есіңізде сақтаңыз, сізге қажет емес.
3. L293D түйреуіштері келесі түрде қосылады: қосу (1 -түйреуіш) D5 -ке, ал 2 және 7 -бағыттау түйреуіштері тиісінше D6 және D7 ардуино түйреуіштеріне.
4. Түймешіктер тиісінше SELECT, PLUS және MINUS үшін D2, D8 және D9 түйреуіштеріне қосылады. (Түймелер төмен түсетін 10К резисторлармен іске қосылады-«белсенді-жоғары» конфигурациясында).
5. PROBE модулінің +5в қуаты arduino pin 10 -ға (мерзімді өлшеулерді қосу үшін), ал зонд A1 аналогтық істікшеге қосылған.

ЕСКЕРТПЕ: github репозиторийіне фризинг схемалары файлы қосылды.

11 -қадам: ЭСКЕРТУЛЕР және тағы басқалар

Наурыз 2015 жаңартуы:

1. Көгерудің пайда болуын болдырмау үшін суарудан кейін түтіктерді ағызу функциясы қосылды (Бала! Мен L293D-де сораптың айналу бағыты болмағанына қуаныштымын!)
2. Неғұрлым кеңірек журналға суарудың басталу және аяқталу уақыты, ылғалдылықтың басталуы мен аяқталуы мен суару кезінде сорғы қанша рет қосылғанын қосады.
3. Қате тәртібі жаңартылды: қате жағдайына 24 сағат өткеннен кейін құрылғы қалпына келтіріледі
4. TaskScheduler 2.1.0 көмегімен қайта құрастырылды
5. Әр түрлі қателерді түзету

2015 жылдың 18 қарашасында APIS келесі қосымша мүмкіндіктермен жаңартылды:

1. PIN кодын тез және оңай өзгерту үшін DirectIO кітапханасын пайдалану
2. EST және EDT арасында дұрыс ауысу үшін Timezone кітапханасын қолдану
3. Тек TaskScheduler көмегімен логикалық өшіру логикасы қосылды
4. Түймені қайталау функциясы қосылды (5 циклдан кейін цикл жылдамдығы артып, түйме басылып тұрса, цикл мәндері)
5. TaskScheduler 1.8.4 қарсы IDE 1.6.6 AVR 1.6.9 көмегімен қайта құрастырылған
6. Github -ға көшті

КІТАПХАНАЛАР:

APIS келесі кітапханаларға негізделген:

• EEPROM - Arduino IDE бөлігі
• Сым - Arduino IDE бөлігі
• EnableInterrupt - Github -те қол жетімді
• Уақыт белдеуі - Github -те қол жетімді
• DirectIO - Github -те қол жетімді

Мен өзгерткен (айырылған):

• Уақыт - Github -те қол жетімді
• RTClib - Github -те қол жетімді

Мен әзірледім:

• TM1650 - Github -те қол жетімді
• TaskScheduler - Github -те қол жетімді
• AvgFilter - Github -те қол жетімді

ЭСКЕРТУ:

APIS эскизінің соңғы нұсқасы, соның ішінде схемалық файл, Github -да қол жетімді

Деректер парақтары:

• L293D: мұнда
• RTC үзіліс тақтасы: мұнда

12 -қадам: *** Біз жеңдік !!! ***

Бұл жоба Dexter Industries демеушілігімен үйдегі автоматтандыру байқауының екінші сыйлығын алды.

Мынаны көр! WOO-HOO !!!

Үйдегі автоматика бойынша екінші сыйлық