Умный автополив на базе модулей Arduino

Расскажу вам, как собрать систему, которая измеряет влажность почвы и автоматически поливает ваши растения. Эта система будет поливать растения только при необходимости, что позволит избежать чрезмерного или недостаточного полива.

Для системы понадобится простой набор на базе модулей Arduino. В него входит:

• Релейный модуль
• Датчик влажности почвы. Но мы его использовать не будем, так как он подвержен коррозии. Мы сделаем свой из нержавеющего металла.
• Модуль сравнения
• Малый насос
• Батарея держатель (он не понадобится)
• USB кабель
• Силиконовая трубка 50 см
• F-F кабель dupont (10 шт.)

Так же нам понадобится блок питания 5 V/0.2 A (идеально подходит обыкновенный зарядник от смартфона ) и несколько метров проводки.

Как работает система авто полива и датчик влажности почвы?

Работа датчика влажности почвы довольно проста. Вилка в форме зонда с двумя открытыми проводниками действует как переменный резистор (потенциометр), сопротивление которого изменяется в зависимости от содержания воды в почве.

Это сопротивление обратно пропорционально влажности почвы: больше воды в почве - хорошая проводимость, что приводит к снижению сопротивления. Меньше воды в почве - проводимость хуже, что приводит к повышению сопротивления.

Датчик выдает выходное напряжение в соответствии с сопротивлением, измеряя которое мы можем определить уровень влажности.

В соответствии с сопротивлением датчика модуль выдает выходное напряжение, которое доступно на выводе аналогового выхода (AO).

Этот же сигнал подается на высокоточный компаратор LM393 для его оцифровки, с выхода которого сигнал подается на вывод цифрового выхода (DO).

Для регулировки чувствительности цифрового выхода (DO) модуль содержит встроенный потенциометр.

С помощью этого потенциометра вы можете установить пороговое значение; таким образом, когда уровень влажности превысит пороговое значение, модуль выдаст низкий логический уровень, в остальных случаях на цифровой выход будет подаваться высокий логический уровень.

Эта настройка очень полезна, когда вы хотите инициировать действие при достижении определенного порога. Например, когда уровень влажности в почве пересекает пороговое значение, вы можете активировать реле, чтобы начать перекачивание воды. Вот вам идея!

Совет: поверните движок потенциометра по часовой стрелке, чтобы увеличить чувствительность, или против часовой стрелки, чтобы уменьшить ее.

Помимо этого, модуль имеет два светодиода. Индикатор питания загорится, когда на модуль будет подано напряжение питания. Светодиод состояния загорится, когда на цифровой выход будет подаваться низкий логический уровень.

Подключаем модули согласно схеме:

Так получилось у меня (модули я затем поместил в пластиковую коробку):

Делаем датчик влажности

Осталось сделать зонд (или датчик влажности почвы), так как стоковый выполнен из металла подверженного коррозии и совершенно не пригоден для использования.

Я вырезал два электрода из нержавеющего металла, где один конец электрода соответствует разъему (мамка - как на автомобильных колонках).

Для сборки датчика понадобится:

• Две пластины из нержавеющего металла
• Провод (я использовал шнур от зарядника)
• Коробочка. Либо другая форма подходящая по размерам (мне пришлось использовать крышку от дезодоранта)
• клей ЭДП (он позволит герметизировать контакты соединения электродов)

При сборке зонда необходимо строго соблюсти расстояние между электродами, в точности как у стокового датчика влажности - это крайне важно! Если вы нарушите эти величины, показания датчика будут отличаться от стокового и вам придется колибровать модуль сравнения, что крайне затруднительно.

Данный модуль обладает следующими характеристиками:

• Рабочий диапазон влажности — 20-95% относительной влажности.
• Температура — 0-60 ℃
• Напряжение питания – 3,3-5 Вольт
• Цифровые уровни выходного сигнала (0 или 1).
• Регулировка чувствительности на компараторе LM393

Я закрепил пластины с помощью канцелярских зажимов, прижав их к стоковому.

После соединения контактов, залил клеем ЭДП и согласно инструкции выдержал 24 часа.

Мой вариант датчика влажности получился таким:

Далее подключаем наш датчик влажности:

Сборка системы полива

Я буду использовать 4 капельницы производительностью 8 л/час + делитель с компенсацией давления.

Для наглядности я использую малые объемы растворной ёмкости и горшка. Вы можете применить эту систему для автополива нескольких растений, при условии использования одного и того же состава грунта и объема горшка.

Расположение зонда, как на картинке (в области 1) не целесообразно, так как электроды зонда намокнут сразу после начала полива. В этом случае почва увлажнится лиш поверхностно и соответственно остальной объем почвы останется сухим.

Правильное расположение зонда датчика влажности - внизу горшка (в области 2). При таком расположении полив будет эффективен. Вода поступая с верху достигнет дна и только тогда датчик влажности даст сигнал на отключение насоса. Таким образом весь объем почвы будет увлажнен.

Укладываем наш зонд на дно горшка и засыпаем грунт.

Соединяем капельницы с насосом и устанавливаем на рабочее место. Включаем питание и радуемся нашему умному автополиву.

На фото ниже вы можете видеть результат работы системы, а также количество дренажа. Система отключила насос через 5-7 минут работы и возобновит подачу воды, только когда грунт просохнет до нижнего порога сопротивления датчика влажности.

Данная система может применяться на всех видах почвогрунта и прочих альтернативных вариантах субстратов, таких как кокосовое волокно, минеральная вата и т.д.

Дополнения:

• данную систему можно собрать и на модулях с цифровой индикацией влажности и аналогах.
• рекомендую заменить стоковый насос на более качественный, например мембранный.
• систему можно дополнить клапаном соленоида и датчиком отсутствия воды, чтобы избежать холостого хода насоса и работы системы.

Данная система простейшее решение, вы можете дополнить и модернизировать её по вашим требованиям и под ваши нужды. С уважением Ваш U.H.

Статья участника конкурса «Автор, Жги!». Автор: U.H.

🔥 Канал конкурса: @burnwriter

😈 Чат: @burnwriters

🐌 Организаторы: @NutrientsVersus и @dzagiofficial

Конкурс проходит при поддержке спонсоров:

• Надежный сид-шоп EuroSeeds (@Euroseeds_shop) предоставит сертификаты на 3 000 р. для трех авторов лучших работ.
• Отечественный производитель удобрений Plantators (@sektaplantators) предоставит аналогичный сертификат для трех авторов лучших работ.
• Молодой, но уже завоевавший доверие сид-банк IZI (@IZI_seedbank) предоставит пачки из 7 орехов Auto Gelato genetics авторам лучших работ на дополнительные темы.

Читай также:

• Система полива на постоянном давлении
• Простая и надёжная система автополива с айрлифтом
• Простой GrowBox из системника
• Угольный фильтр из кулеров v 2.0
• Скрытая гидропоника в комоде