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家庭植物浇水系统

组件和用品

Arduino Nano R3
× 1
Adafruit 标准 LCD - 16x2 蓝底白字
× 1
迷你水泵
× 1
带按钮的旋转编码器
× 1
L298n IC
× 1
光敏电阻
× 1
通用晶体管 NPN
× 1
电阻 10k ohm
× 1
单圈电位器 - 10k ohms
× 1
电容 10 µF
× 1
电容 1000 µF
× 1
电容 470 µF
× 1
电容 100 nF
× 7
1N4001 二极管
× 8
RCA 插座
× 1
土壤湿度传感器
× 1
螺丝接线端子
× 3
AMS1117-ADJ
× 1
电阻 2k 欧姆
× 1
电阻 680 ohm
× 1
电源 DC 9v 3A
× 1

必要的工具和机器

烙铁(通用)

应用和在线服务

Arduino IDE

关于这个项目

又一个植物浇水器

互联网上有许多熟悉的项目和教程,描述了如何使用土壤湿度传感器。在这个项目中,一些在互联网上发现的绝妙想法结合在一起,并与软件部分一起完成,以构建家庭植物浇水系统控制器。有时,解决方案看起来很明显,直到您接近细节才能看到魔鬼。所以让我们调查这些细节。

控制器的主要特点

该控制器具有以下特点:

  • 支持两个植物,控制器有两个独立的通道;可以禁用任何频道
  • 每个通道都有两个通用参数:向前和向后抽水的时间。这些参数以几十秒为单位进行测量。
  • 控制器具有手动模式。按下按钮可以给植物浇水。
  • 控制器在给植物浇水后检查湿度。它会在湿度不增加的情况下禁用通道。
  • 控制器实现了光传感器以防止夜间运行
  • 控制器有菜单系统来设置配置参数。配置保存在 EEPROM 中。

土壤水分

如何准确测量土壤水分?您可以在 eBay 上订购传感器,将其放入工厂并检查电阻。这种方式在网上很多教程都有介绍。不幸的是,在我的情况下,“干”和“湿”植物的电阻非常接近(300 kOhm 和 500 kOhm),很难准确决定何时应该向我们的植物添加一些水。问题是干净的水不导电,实际上水中的矿物质可以。因此,测得的电阻在很大程度上取决于我们植物中矿物质的数量和类型,而不是我们向其施加的水量。谷歌可以提供帮助。在互联网上,我发现了测量传感器电容而不是电阻的绝妙主意。主要思想是水具有很大的介电常数,“湿”植物的电容比“干”植物的电容大得多(200 mkF vs 200 pF)一百万倍!

如何测量电容?

又一个天才将 arduino 变成了高精度电容表。但在我看来,这种方法很复杂,没有必要如此精确地测量我们传感器的电容。另一种测量电容的方法要简单得多,只使用两个模拟引脚,并提供可接受的精度来区分我们工厂的“干”和“湿”条件。正如我上面提到的,“干”和“湿”植物的读数有很大的不同,用这个值来设置限制不方便,所以在传感器中使用电容读数的自然对数代码,减少可能值的间隔。

为什么是 H 桥?

使用单个 MOSFET 晶体管来运行水泵似乎是个好主意。不幸的是,水源罐(瓶)中的水位可能高于我们工厂的水位。在这种情况下,我们开始抽水,但在泵停止后它继续抽水。如何确定停水?您可以将泵反向运行一段时间。因为我们使用直流电机,所以反转极(“+”和“-”)就足够了。为此,您需要使用 H 桥。 L298n IC 是不错的选择。该项目中的泵使用 9 V 和 3 A,因此您还需要 IC 上的散热器和功率电阻器。本控制器使用 1 Ohm 5Watt 的功率电阻器。电机H桥L298n适用于管理两个电机,因此该控制器可以同时管理两个工厂。

控制器菜单系统

为了管理设备控制器,使用了旋转编码器。控制器启动后,出现主屏幕。在主屏幕上会显示一些有用的参数。控制器两个通道的电流传感器读数(在上面一行)。如果通道被禁用,字符串“xxxx " 显示。在底部显示干燥极限。

要手动运行泵,请短按旋转固定。出现手动屏幕。要设置控制器参数,请在主屏幕中长按编码器(约 1 秒)。设置菜单三描述如下:

  • 左声道
  • 正确的渠道
  • 显示背光亮度(或自动)
  • 夜间显示背光亮度

每个频道都有自己的菜单:

  • 通道启用
  • 干燥极限
  • 泵向前运行时间(几十秒)
  • 反泵运行时间(几十秒)
  • 测试参数

“干限”用于设置植物的最低土壤湿度以启动浇水器。该值是传感器电容的自然对数。传感器读数的当前值可以在主屏幕上与干极限值一起找到。

“测试参数”菜单项允许在将时间值保存到 EEPROM 之前检查饮水器如何工作以调整时间值。

硬件

控制器建立在两个 3x7 厘米的双面 PCB 上。第一个用于 l298n 电机驱动器、二极管、连接电源和电机泵的螺钉端子块、传感器的连接器。该板还具有直流电源模块 AMS1117-adj,可为 l298n 和 Arduino 提供 5v。调试这部分控制器时,可以方便地使用单独的稳压器。您可以使用Arduino板上的稳压器来稳定5v。

第二块PCB包含Arduino nano、用于旋转编码器和光敏电阻的连接器以及用于LCD显示器的插座。

代码

浇水系统
源码https://github.com/sfrwmaker/WateringSystem/blob/master/WateringSystem.ino

示意图


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