Автополивщик растений на Arduino

Что это такое?

В этой статье мы расскажем о том, как собрать устройство для автоматического полива с контролем влажности почвы — ирригатор. Необходимость полива будем определять по показаниям датчика влажности почвы. Одновременно можно будет поливать несколько растений.

Что для этого необходимо?

Мы собрали все необходимые детали в сет компонентов. В набор входят:

Так же удобно для индикации использовать:

Как это собрать?

Калибровка

Показания датчика влажности сильно зависят от кислотности почвы. Поэтому перед началом пользования ирригатором требуется провести простую процедуру калибровки.

Масштабирование решения

Мы описали решение для одного растения. Но обычно требуется поливать несколько растений. Помимо очевидного решения — подключения к Arduino нескольких помп и датчиков влажности — существует более простое и дешёвое. Достаточно в трубке, которая идёт в комплекте с помпой проделать шилом дырочки на расстоянии около 30 см и воткнуть в эти дырочки куски стержней от обычных шариковых ручек. Выглядеть это будет так:

Горшки с цветами дома часто стоят в ряд на подоконнике. Вам достаточно просто положить трубку на горшки так, чтобы отверстия в ней приходились по одному на горшок. Теперь наше устройство может поливать сразу несколько горшков. Однако в таком случае принимать решение о необходимости полива можно только по одному горшку. Однако обычно горшки примерно одинаковые по размерам и, соответственно, сохнут с примерно равной скоростью. Можно так же комбинировать два решения, разделяя все горшки на группы примерно равных по размерам.

Исходный код

Для работы скетча вам понадобиться скачать и установить библиотеку для работы с дисплеем QuadDisplay2

Демонстрация работы устройства

Что ещё можно сделать?

А ещё можно собрать автополив на Slot Shield — инструкция по сборке и прошивка.

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.

Ардуино Уно

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.

Датчик влажности почвы

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.

Делитель напряжения

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.

Релейный модуль

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

Схема реле

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.

Водяной насос

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.

Перемычки

Программный код

Схема автополива растений на arduino

Схема автополива

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.

Автоматическая поливалка для растений из Arduino и одного сервопривода

Захотелось жене посадить летом огурцы на балконе. Посадила, прорастила, вырастила. В течение месяца мы наслаждались самостоятельно выращенными продуктами, натуральными, без химии, всё такое. И всё бы ничего, да только собрались мы в отпуск на неделю. И в условиях летней солнечной Сибири на балконе огурцам в течение недели пришел бы каюк. О том, как с помощью говна ардуино, сервопривода и палок китайских палочек для суши были спасены огурцы, читайте ниже.

Осознав неминуемую гибель огурцов без полива, жена посредством звуковых волн поставила задачу: сделай что-нибудь, чтобы поливалось. Типичная задача для разработчика. Сначала я хотел заказать на алиэкспрессе несколько мини-насосов, которые бы раз в день по команде от ардуино запускались и перекачивали воду из ведра в контейнеры с огурцами. Однако ближайшая доставка была на даты после отпуска, поэтому пришлось слить эту затею.

Следующей в голову пришла идея использовать закон сообщающихся сосудов. Поставить ведро с водой выше уровня контейнера с огурцами, закинуть в него шланг, и во время, когда нужно выполнить полив, с помощью какого-то механизма опускать другой конец шланга ниже уровня воды в ведре. Благодаря сообщающимся сосудам, вода из ведра начнет перетекать по шлангу и вытекать с другой его стороны. Те, кому приходилось сливать бенз из бака, поймут =) В качестве шланга я решил использовать капельницу. Сбегал в ближайшую аптеку и купил пару капельниц. Вот как это выглядит в действии.

Если говорить о механизме, который будет поднимать и опускать шланг выше/ниже уровня воды в ведре, то я решил использовать пару сервоприводов, которые у меня валялись без дела. Один сервопривод на один контейнер с огурцами, благо их всего 2. Сервоприводы самые дешевые, синенькие.

К сервоприводу я решил прикручивать китайскую палочку для суши, вдоль которой была бы примотана капельница.

При вращении сервопривода палочка будет поднимать и опускать второй конец шланга, из которого будет идти вода для полива. В следующем видео роль сервопривода выполняет рука:

Второй конец капельницы, находящийся в ведре, то и дело всплывал. Из-за этого в него попадал воздух, и вода переставала идти. В связи с этим было решено отправить его ко дну, привязав грузик. Прикрутил изолентой саморез, помогло.

Теперь прикрутим нашу палочку с капельницей к сервоприводу. У меня вместе с сервоприводами в комплекте шло несколько разных насадок, на которые крепятся штуки, которые непосредственно будут вращаться вокруг его оси. Я выбрал вот такую пласиковую вытянутую штуковину, как наиболее подходящую.

Пускаем в ход всю ту же изоленту, затягиваем потуже, чтобы не болталось.

Пишем простейшую прошивку для ардуино, которая поднимает и опускает палочку за счет вращения на нужный угол.

И приделываем конструкцию с палочкой и капельницей на сервопривод.

Почти готово, подумал я, и начал делать всё то же самое для второго сервопривода. Однако в момент, когда я подключил его к ардуино и ожидал что он начнет вращаться на нужные мне углы, оказалось, что этот сервопривод я несколько лет назад подправил, и он теперь работает как мотор-редуктор. То есть крутится в обе стороны, в зависимости от подаваемого сигнала, но не понимает на какой угол он в данный момент повернут и продолжает крутиться бесконечно в ту или иную сторону.

Тут я призадумался, как бы сделать так, чтобы поливать с помощью одного сервопривода сразу 2 контейнера. Решение пришло в виде двух китайских палочек, соединенных в виде буквы Т. К нижнему краю этой буквы крепим сервопривод, а к двум верхним крепим по капельнице. Каждый из верхних краёв нависает над своим контейнером с огурцами и поливает его.

Делаем выемки на палочках в местах соединения.

И затем, с помощью, угадайте чего, фиксируем соединение.

Прикручиваем капельницы к местам, из которых должна идти вода.

Теперь нужно как-то зафиксировать сервопривод на табуретке. Дырявить её не хотелось, поэтому примотал изолентой. Для большей устойчивости накрыл сверху деревянным бруском, с выпиленным под сервопривод местом.

На эту же изоленту вешаем рядышком и ардуинку. Получается вот такая конструкция:

Пишем прошивку, которая будет включать полив через каждые 12 часов на 5 минут. Время полива было выяснено опытным путем — засекал за какое время выльется необходимое количество воды.

Ставим ведро на положенное место. Конструкция в деле:

В продакшене ведро было заменено на тазик, так как второй вмещал больше воды. Огурцы успешно пережили наш отпуск. Спасибо за прочтение =)