DIY - automatizované zavlažovanie záhrady - (Arduino / IOT): 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tento projekt vám ukáže, ako postaviť ovládač zavlažovania pre domácu záhradu. Schopné merať hodnoty pôdnej vlhkosti a aktivovať zavlažovanie záhradným kohútikom, ak je pôda príliš suchá. Ovládač obsahuje aj snímač teploty a vlhkosti. Ak je teplota príliš nízka, regulátor neaktivuje záhradný kohútik. Hodnoty senzorov a štatistiky o využívaní vody / dobách chodu sa zaznamenávajú na IOT ThingsBoard na vizualizáciu a analýzu. Výstrahy a e -maily sa spustia, ak ovládač zavlažovania zastaví prenos údajov, pôda je príliš suchá alebo príliš nasýtená.

Predpoklady

• Znalosť Arduina vrátane aspoň základného kódovania pre Arduino a spájkovania.
• 1x záhradný kohútik pod tlakom

Kusovník

• Poly potrubia, záhradné závlahy, trysky, kvapkadlá atď.
• Elektronický časovač klepnutia s dvoma číselníkmi (napr.: Elektronický digitálny časovač klepnutia Aqua Systems)
• Reduktor tlaku kohútika 300 kpa
• Arduino Uno
• Štít Lora Arduino
• Brána Lora (nie je potrebná, ak máte v dosahu bránu miestnej siete vecí)
• Snímač teploty a vlhkosti DHT11
• 5v relé
• Telefónny kábel
• Sťahovacie pásky
• Vlnité rúrky pre automobily
• Pásky konektora automobilového terminálu
• 2x pozinkované klince
• 1x odpor
• Silikón / tmel
• PVC cement
• PVC základný náter
• PVC rúrka šírka 32 mm x dĺžka 60 mm
• PVC rúrka šírka 90 mm x dĺžka 30 cm
• 3x PVC koncovka 90 mm
• 1x PVC skrutkovacia koncovka 90 mm
• 1x Kovanie so závitovou vložkou z PVC 90 mm
• 1x PVC koncovka 32 mm
• 1x zdroj 3,2 V (časovač klepnutia) [batérie, viacvratový sieťový adaptér]
• 1x 6-12V zdroj energie (arduino) [batérie, USB, USB na sieťový adaptér]
• tesniaca páska nite
• elektrická páska

Krok 1: Nainštalujte záhradné zavlažovanie

Rozloženie poly potrubia, fit trysky, odkvapkávacie vedenia a odkvapkávače. Ovládač zavlažovania bude fungovať s akýmkoľvek vybavením závlahy. V jeho jadre je meranie hodnôt pôdnej vlhkosti a aktivácia časovača poklepania, ak a keď je pôda príliš suchá. Ovládač je možné kalibrovať, aby sa nastavil dolný bod nasýtenia, ako dlho by sa mal zapnúť časovač klepnutia a ako často by mal kontrolér kontrolovať sýtosť.

Tieto nastavenia je možné zmeniť na arduine a uložiť ich do pamäte EPROM. Nastavenia je možné aktualizovať aj prostredníctvom integrácie IOT. Tento projekt spustí regulátor každé štyri hodiny a ak je pôda príliš suchá, spustí kohútik na 3 minúty. Môže bežať niekoľkokrát za sebou, ak je suchý/horúci, alebo raz za deň alebo dva inak.

Krok 2: Fit Tap Timer

Nainštalujte časovač klepnutia a experimentujte s nastaviteľnými voličmi, aby ste zistili hrubú frekvenciu a dobu chodu, ktoré pre vašu inštaláciu zavlažovania fungujú najlepšie. Odstránime časovač a upravíme ho tak, aby fungoval s Arduinom.

Krok 3: Zostavenie Arduino

Schému zapojenia použite ako sprievodcu stavbou. Na fotografiách bolo použité vedenie telefónneho kábla a skrutkovacie svorkovnice pre spojovacie body. Vyžaduje sa určité spájkovanie.

Klepnite na položku Úprava časovača

Opatrne rozoberte časovač klepnutia. Budeme usilovne zapojovať dva nastaviteľné číselníky, aby ich bolo možné ovládať arduinom namiesto manuálnych voličov. Ľavý volič frekvencie bude pevne zapojený do polohy resetovania, aby bolo možné pravý volič prepínať medzi polohou zapnutia/vypnutia. Pravý číselník bude mať jeden vodič vychádzajúci zo stredného pravého kontaktu a z vonkajšieho pravého kontaktu, ako je znázornené na obrázku. V predvolenom nastavení bude časovač v polohe vypnuté. Ak sa dva vodiče dostanú do kontaktu, časovač sa zapne. Keď sú dva vodiče pripojené k relé 5 V, arduino potom môže uzavrieť/otvoriť kontakt medzi týmito dvoma vodičmi. Jedným vodičom v spoločnom reléovom termináli a druhým v normálne uzavretom termináli zaistíme, aby bol časovač vypnutý, keď je vypnuté arduino. Nastavením pinu relé na HIGH sa zapne časovač; nastavením na LOW sa časovač vypne.

Pôdna sonda

Pre tento projekt sú dva klince spájkované na drôt spojený so skrutkovými svorkami. Terminál jedného klinca ide priamo na zem. Druhý sa pripája k analógovému vstupu arduino a odporu. Rezistor sa pripája k signálu arduinos 5v. Zobrazené v diagrame žmýkania.

Senzor teploty/vlhkosti

Snímač teploty/vlhkosti DHT11 je zapojený do 5V, aU a Arduina a digitálneho kolíka na Arduine.

Štít Lora

Tento projekt tiež používal štít Dragino Lora (nezobrazený v schéme zapojenia).

PVC základňa

PVC základňa pre arduino použitá v tomto projekte bola navrhnutá tak, aby mohol byť snímač teploty/vlhkosti odkrytý, pričom všetky ostatné komponenty boli zaistené vo vodotesnom puzdre z PVC. Pre snímač je vyvŕtaný/vyrezaný malý otvor a kremík sa používa na jeho uchytenie na mieste a zabránenie tomu, aby sa vlhkosť dostala do arduina. Zobrazené v diagrame.

Krok 4: Programovanie Arduino

Na programovanie a testovanie prepojte komponenty dohromady pomocou prepojovacej lišty alebo svorkovnice

Konfigurácia EPROM

Najprv musíme zapísať konfiguračné premenné do pamäte EPROM. Na arduino spustite nasledujúci kód:

Kód je k dispozícii na Github

Tu je DRY_VALUE nastavená na 960. 1024 znamená, že pôda je úplne suchá, 0 znamená úplné nasýtenie, 960 bola dobrá úroveň nasýtenia pre odpor, dĺžku kábla a použité klince. To sa môže líšiť v závislosti od vašej vlastnej konfigurácie.

VALVE_OPEN je nastavený na 1 800 000 milisekúnd (3 minúty). Keď/ak je zapnutý časovač klepnutia, zostane otvorený 3 minúty.

RUN_INTERVAL je nastavený na 1 400 000 000 milisekúnd (4 hodiny). To znamená, že regulátor bude kontrolovať vlhkosť pôdy každé štyri hodiny a zapne časovač odpichu na 3 minúty, ak je sýtosť nízka (väčšia ako 960).

Vyššie uvedený kód je možné kedykoľvek zmeniť a tieto hodnoty zmeniť.

Programový kód

Kód je k dispozícii na Github

Závislosti:

• TimedAction
• Rádiová hlava

Tento príklad použil štít Dragino Lora a konkrétne súbežný príklad Lora so štítom spájajúcim sa priamo s bránou Dragino Lora.

To je možné prispôsobiť na používanie siete Things Network odstránením kódu v sekcii „ZAČÍNAŤ: lora vars“a zmenou programu tak, aby obsahoval nasledujúci príklad Dragino, alebo prispôsobiť prácu s inými rádiami/wifi štítmi atď.

Dodaný kód predpokladá, že DHT11_PIN je digitálny kolík 4, RELAY_PIN je digitálny kolík 3 a analógový kolík pôdnej vlhkosti je analógový vstup 0.

Premennú ladenia je možné nastaviť na hodnotu true, aby bolo možné protokolovať správy o sériovom ladení na prenosovej rýchlosti 9600.

Krok 5: Zostavenie krytu

Odrežte PVC rúrku tak, aby vyhovovala časovaču odpichu a základni Arduino. Vyvŕtajte otvory pre armatúru časovača kohútika a armatúru hadice. Vyvŕtajte otvory v potrubí dostatočne široké pre automobilové potrubie, zasuňte 10 cm dlhé potrubie do otvorov a vytrhnite drôty z arduina a časovača odpichu. To by malo zahŕňať:

Od Arduina

• Napájacie vodiče a/alebo USB kábel z USB portu arduina.
• Káble pôdnej vlhkosti (VCC, GND, A0)
• Dva vodiče zo svoriek NC a bežných skrutiek relé

Z časovača klepnutia

• Napájacie káble
• Dva vodiče z kontaktov pravého číselníka

Krok 6: Pred lepením vyskúšajte ovládač

Pred utesnením sa uistite, že všetko funguje.

Vyššie uvedené fotografie zobrazujú nastavenie vzorky v esky, kde bola sonda pôdnej vlhkosti umiestnená do hrnca a časovač klepnutia bol vybavený vodou pochádzajúcou z fľaše na nealkoholické nápoje.

Jeden kvapkadlo bolo pripevnené k časovaču odpichu.

Toto bol dobrý spôsob, ako otestovať, či zariadenie neprebieha nad alebo pod vodou.

Tento príklad by mohol bežať tak dlho, ako je potrebné na kalibráciu regulátora.

Krok 7: Lepiace / vodotesné kryty

Na zaistenie koncoviek a spojky použite PVC základný náter a PVC cement.

Pomocou tesnenia/kremíka vyplňte všetky medzery okolo armatúry automatického vedenia a kohútika.

Tu je kvôli zaisteniu dostupnosti na kryte arduina použitý skrutkovací koncový kryt.

Krok 8: Inštalácia

Inštalácia za jasného dňa. Súčasti a vodiče budú musieť pred utesnením zostať suché.

Umiestnite ovládač na stred medzi miesto, kde sa nachádza záhradný kohútik a kde bude umiestnená pôdna sonda.

Namontujte časovač klepnutia a uistite sa, že je bez napájania, kým sa inštalácia nedokončí.

Namontujte pôdnu sondu.

Pripojte svorky pásika ku každému komponentu, potom položte telefónny kábel zo skrutkových svoriek každého komponentu a uistite sa, že je kábel zakrytý automatickým káblom. Prepojenie všetkého dohromady

Všetky svorky a všetky ostatné odkryté časti zalepte páskou na utesnenie závitu a potom elektrickou páskou.

Uvoľnené/odkryté oblasti deleného potrubia utesnite páskou na utesnenie závitu a potom elektrickou páskou.

Pripojte časovač k zdroju napájania 3,2 V. Buď akumulátor, alebo 3,2V DC - sieťový adaptér napájaný z elektrickej zásuvky.

Pripojte Arduino k zdroju napájania 6-12 V DC. Buď akumulátor, alebo USB / DC-AC adaptér napájaný z elektrickej zásuvky.

Zapnite a vyskúšajte!

Krok 9: Integrácia ThingsBoard - monitorovanie a podávanie správ

Tento príklad použil štít A Dragino Lora spojený s bránou Dragino Lora. Či už použijete toto nastavenie, iné nastavenie Lora alebo akékoľvek iné pripojenie IOT, údaje zhromaždené ovládačom zavlažovania môžu byť odoslané na platformu IOT, ako je Thingsboard. Program štandardne prenáša nasledujúci dátový reťazec, kde je každý znakový bajt hexadecimálne kódovaný:

TXXXHXXXSXXXXRX

Kde T nasleduje teplota, za H nasleduje vlhkosť, za S nasleduje úroveň nasýtenia a R nasleduje jedna číslica vzťahujúca sa na to, akú akciu vykonala v poslednom intervale behu. Môže to byť buď 0-5, kde každá číslica znamená:

0: Program sa inicializuje1: Chyba snímača teploty2: Teplota bola príliš nízka na spustenie3: Vlhkosť pôdy je príliš suchá, takže bol aktivovaný časovač klepania4: Vlhkosť pôdy je v poriadku, takže časovač poklepania nebol aktivovaný5: Ovládač zavlažovania bol deaktivovaný

Existuje niekoľko spôsobov, ako nainštalovať kópiu Thingsboard na vlastné zariadenie, alebo si môžete bezplatne zriadiť účet v našej inštalácii ThingsBoard tu.

Nastavte svoje zariadenie na veciach

Postupujte podľa týchto pokynov a pridajte do zariadenia Thingsboard nové zariadenie s názvom „Irrigation Controller“.

Push telemetrických dát zo zariadenia

Podľa týchto pokynov nastavte spôsob odosielania telemtry dát zo zariadenia na Thingboard prostredníctvom MQTT, HTTP alebo CoAp.

Na našom serveri tlačíme nasledujúci JSON na https://thingsboard.meansofproduction.tech/api/v1/… každé štyri hodiny, keď je zariadenie spustené (so živými údajmi):

Nasledujúce atribúty tiež pravidelne odosielame na stránku https://thingsboard.meansofproduction.tech/api/v1/… s údajmi o tom, kedy bol uzol naposledy videný:

Toto sa používa pre výstrahy, ktoré sa spustia, ak zariadenie zastaví prenos údajov.

Vytvorte informačný panel

Vytvorte informačný panel podľa popisu tu. Naše widgety zahŕňajú:

Jednoduchý widget na kartu vytvorený z telemetrického poľa lastRunResult. Vertikálne digitálne vedenie pre teplotné telemetrické pole Tabuľka Timeseries vytvorená z telemetrického poľa lastRunResult zobrazujúca údaje za posledné dni. Vodorovný pruh zobrazujúci pole telemetrickej saturácie. Toto používa funkciu dodatočného spracovania údajov:

vrátiť hodnotu 1024;

A nastaví minimálnu a maximálnu hodnotu 0-100. Týmto spôsobom môže byť úroveň nasýtenia vyjadrená v percentách. Guage na zobrazenie hodnoty vlhkosti. Pruhový graf časových radov, ktorý obsahuje teplotu, vlhkosť a výsledok chodu, zoskupený do 5 hodinových období za posledný týždeň, agregovaný tak, aby zobrazoval maximálne hodnoty.. To nám dáva jeden bar pre štvorhodinovú bežeckú akciu. Funkcia dodatočného spracovania údajov sa používa na vyjadrenie výsledku cyklu buď 0 alebo 120 v závislosti od toho, či bola spustená voda. To poskytuje jednoduchú vizuálnu spätnú väzbu, aby ste videli, ako často tečie voda za týždeň. Statická karta HTML, ktorá zobrazuje obrázok záhrady.

E -mailové upozornenia

Na nastavenie e -mailových upozornení pre ovládač zavlažovania sme použili pravidlá. Všetky používajú filtre správ a akciu doplnku akcie odoslania pošty.

Na odoslanie e -mailového upozornenia, ak ovládač zavlažovania neodoslal údaje, sme použili „Filter atribútov zariadenia“s nasledujúcim filtrom:

typeof cs.secondsSinceLastSeen! == 'nedefinované' && cs.secondsSinceLastSeen> 21600

Na odoslanie e -mailu v prípade, že je pôda príliš suchá, použite nasledujúci telemetrický filter

typ sýtosti! = "nedefinované" && sýtosť> 1010

Na odoslanie e -mailu v prípade, že je pôda príliš vlhká, použite nasledujúci telemetrický filter

typeof saturation! = "undefined" && saturation