Полив теплицы дедовским способом: одна ESP8266.

Если вам нужен крутой проект полива теплицы - вам сюда.
А если нужно её поливать - можно задержаться и здесь.
--------------------------------------------------------------
Исходная обстановка.
Теплица появилась у меня в этом году и достаточно поздно. Автоматизацией занялся еще позже. Видения как и что должно быть - пока нет.
Вот она:


Прежде чем заняться ее поливом, надо было заняться посадками - это еще время.
Принял решение сделать капельный полив: под каждый кустик подведена трубочка с капельницей. Вода потихоньку вытекает под корешок растения. Выглядит это так:


Решение очень немудреное. Трубки, капельницы - все продается. Однако те капельницы, что я видел, сделаны приблизительно одинаково: это пластиковое устройство с маленьким отверстием. Если оно засорится - чистить его проблемно.
Был обнаружен утенок Аквадуся непонятного происхождения но, ИМХО, с гениальным решением капельниц.


Капельница - это просто "заглушка" на трубку с бороздками. Такую чистить - достал, прополоскал в воде и вставил на место. Просто!

Перфекционисты могут попробовать капельницы от Гардены.

Дальше был сварен металлический каркас и установлена бочка.


Прикуплена система Аквадуся-Старт и все установлено на свое место. А именно, соединения:


Поплавок в бочку, который идет в комплекте:



И сам контроллер:


В тепличку подведена вода, ввод внутрь:


Ввод в бочку:


Итого, все вместе выглядит так, слева зеленый - датчик температуры на батарейках:

 

Как же поливать теплицу не по-науке, а по-старинке?
Днем, когда жарко, надо открыть форточки. Форточки в теплице можно открывать, путем сравнения температуры с необходимой, отправлять команду на приводы... а можно поставить специальные гидравлические толкатели (это пример, их много разных), что и было сделано. Вопрос снят.

Капельницами управляет устройство Аквадуся. Принцип работы таков:

• на небольшое время включается насос, который загоняет воду из бочки в систему трубок, после чего вода сифонит сама;
• через требуемое время насос засасывает воду обратно. В устройство включена воздушная трубка, воздух из которой засасывается в систему и сифон останавливается.

Устройство Аквадуси позволяет регулировать время полива и частоту: каждый день, через день и т.д.
Добавить сюда тоже не чего - Вопрос снят.


Влажность! Вы серьезно? При капельном поливе измерять влажность? Где и для чего? Она будет в разных местах - разная. Под каждый куст ставить датчик влажности? Хм... Нет, я не буду. Вы - как хотите.

Остается автоматическое наполнение бочки водой и сопряжение с работой контроллера Аквадуся - этим и займемся.

 

Что требуется еще?
Кроме теплицы и помидоров в ней - нужен контроллер ESP8266 ESP-201:


Кроме того, два МОСФЕТ IRF9630, микросхема IR442, фоторезистор, светодиод, преобразователь 12v -> 3.3v, провода, резисторы на 10 ком, 4,7 ком, 1 ком и 220 ом - по вкусу. Также сетевой блок питания на 12 в.

Нужен кран. Кран - с электроприводом. Из доступных придумано два типа - мембранный и шаровый.
Вот есть такой у МастерКита, из Поднебесной, конечно, дешевле.


Однако, мне не верится, что он проработает хотя бы сезон на неочищенной воде из колодца, в которой туча ржавчины, поэтому был приобретен и установлен (пока не установлен, а присобачен) шаровый кран:

Шаровый кран удобнее мембранного еще и тем, что расходует электричество лишь в момент открытия и закрытия. Мембранный должен все время быть включенным, пока идет движение воды через него.

Как вы думаете, сколько этот шаровый кран потребляет электричества, когда открывается и закрывается? 0,08 А! В момент старта (короткий импульс) - до 0.2А. Время открытия/закрытия чуть больше 20 секунд.

С учетом того, что ESP8266 тоже не слишком прожорлив, всю систему подачи воды можно сделать на одном старом автомобильном аккумуляторе, которого с лихвой должно хватить на сезон.

 

Собираем такое устройство:

И заливаем такой код:

Спойлер: Код на Lua

Код (Lua):

pins = {
    open = 7,
    close = 6,
    ledOpen = 2
}

data = {
    false, -- isOpen
    false, -- isWater
    true,  -- isWork
}

for _, pin in pairs(pins) do
    gpio.mode(pin, gpio.OUTPUT)
    gpio.write(pin, gpio.HIGH)
end
gpio.write(pins.ledOpen, gpio.LOW)

function debounce (func)
  local last = 0
  local delay = 50000
  return function (...)
  local now = tmr.now()
  local delta = now - last
  if delta < 0 then delta = delta + 2147483647 end;
  if delta < delay then return end;
  last = now
  return func(...)
  end
end


function onChange ()
    if  gpio.read(1) == 0  then
            if data[1] == true then
                turnOn(pins.close)
            else
                turnOn(pins.open)
            end
    end
end

function turnOn(pin) -- tmr 1,2
    tmr.stop(1)
    gpio.write(pins.open, gpio.HIGH)
    gpio.write(pins.close, gpio.HIGH)

    gpio.write(pin, gpio.LOW)
    print('Power ON pin '..pin)

    tmr.alarm(1, 30000, tmr.ALARM_SINGLE, function()
        gpio.write(pin, gpio.HIGH)
        print("Power OFF from 30 sec. pin "..pin)
    end)

    if pin == pins.open then
        data[1] = true -- isOpen
        gpio.write(pins.ledOpen, gpio.HIGH)
        print("Valve is open")
        tmr.alarm(2, 2700000, tmr.ALARM_SINGLE, function()
            print("Time to Close by Time")
            turnOn(pins.close)
        end)
    else -- pin close
        tmr.stop(2)
        gpio.write(pins.ledOpen, gpio.LOW)
        print("Valve is closed")
        data[1] = false -- isOpen
    end
end

function delayStart()
    local counter = 0
    tmr.alarm(5, 3600000, tmr.ALARM_AUTO, function()
        counter = counter + 1
        if counter > 3 then
            counter = 0
            tmr.stop(5)
            tmr.unregister(5)
            if data[3] then turnOn(pins.open) end
        end
    end)
end


tmr.alarm(4, 10000, tmr.ALARM_AUTO, function() -- check ight
    local light = adc.read(0)
    print("Light: ", light)

    if light > 1020 and data[2] == false and data[3] == true then
        data[2] = true
        print("delayStart")
        delayStart()
    end
    if light < 350 and data[2] == true then
        data[2] = false
        print('Day now!')
    end
end)

gpio.mode(1, gpio.INT)
gpio.trig(1, 'down', debounce(onChange))
 

Прошивка NodeMCU - в приложении.

Этот код не задействует wi-fi ресурсы ESP8266.
Суть его - проверить не темно ли на улице, если темно - выждать три часа открыть на 45 минут кран а затем закрыть его.
Почему так? Дело в том, что управление Аквадуся включается вечером, по его внутреннему таймеру в одно и то жесть время. Работает не менее 40 минут.
Мы могли бы поступить также, но тогда нужны или RTC или питание модуля от аккумулятора.
В ESP8266 есть неплохие внутренние часы, но надо обеспечивать непрерывность питания.
Проще ограничиться фоторезистором и привязаться к солнышку, оно надежнее.
Закат летом сдвигается каждый день на все более раннее время, и может наступить такой момент, что заполнение бочки произойдет во время полива, а то и раньше. Вот это и предотвращает отложенный старт.

Можно было бы наполнить бочку на рассвете. Но у меня в колодце вода настолько холодная, что будучи залитой в бочку и ночью - начинает нагреваться.

Кран можно, также, открыть и закрыть кнопкой. Если кран открывается кнопкой - он сам закроется через те же 45 минут. Повторное нажатие кнопки при открытом кране закрывает его в любой момент работы.

Светодиод включен когда кран открыт.

А что же wi-fi? А его, безусловно, можно включить и он действительно задействован. В результате этого, устройство интегрируется по протоколу MQTT с OpenHab и кроме всего прочего, управляется через Интернет. Но об этом - в соответствующей теме.

Однако... Уверен, что найдутся огородники, которые будут делать орошение не на системе Аквадуся, а на простом поливе водой из бочки насосом. Еще вариант - самотеком из бочки через "сочащийся шланг" или тот же капельный полив но без насоса Аквадуси.

Для них будет неплохо иметь еще один контур управления, который включает и выключает насос /открывает другой кран, после чего наполняет бочку водой.
И это есть у меня. Но, чуть позже.

UPD 05/12/2016. Скрипт подправлен с учетом вот этого.

 

Вторая версия программы. Подключил еще одну бочку для наполнения, поэтому необходимо увеличить время заполнения бочек.


Общее время наполнения двух бочек - 1,5 часа с этой арматурой.

Код (Lua):

rtctime.set(1000, 0) -- Установка начального времени при запуске системы от "балды"
delOFFvl = 2*60*60 -- Задержка выключения крана после его включения в секундах - два часа
delStart = 3*60*60 -- Задержка включения крана после темноты в секундах
pins = {
    open = 7, -- пин открытия крана
    close = 6, -- пин закрытия крана
    ledOpen = 2, -- пин светодиода
    read = 1  -- пин кнопки
}

data = {
    false, -- isOpen
    false, -- isWater
    true,  -- work
    "valve",
    "watering",
    "working"
}

for _, pin in pairs(pins) do -- устанавливаем все в HIGH
    gpio.mode(pin, gpio.OUTPUT)
    gpio.write(pin, gpio.HIGH)
end
gpio.write(pins.ledOpen, gpio.LOW) -- а светодиод гасим

function debounce (func)
  local last = 0
  local delay = 50000
  return function (...)
  local now = tmr.now()
  local delta = now - last
  if delta < 0 then delta = delta + 2147483647 end;
  if delta < delay then return end;
  last = now
  return func(...)
  end
end

function turnOn(pin) -- работа с пинами крана
    tmr.stop(1) -- при вызове функции все останавливаем
    tmr.stop(2)
    gpio.write(pins.open, gpio.HIGH)
    gpio.write(pins.close, gpio.HIGH)

    gpio.write(pin, gpio.LOW) -- выполняем пин что вызвали
    print('Power ON pin '..pin)
    -- запускаем таймер чтобы его выключить через 30 секунд
    tmr.alarm(1, 30000, tmr.ALARM_SINGLE, function()
        gpio.write(pin, gpio.HIGH)
        print("Power OFF from 30 sec. pin "..pin)
    end)
    -- если это включение - дополнительно задаем выключение
    if pin == pins.open then
        data[1] = true -- isOpen
        gpio.write(pins.ledOpen, gpio.HIGH)
        print("Valve is open")
        local delOFF = function() -- готовим фнкию выключения
            local timeToOff = rtctime.get() + delOFFvl -- засекаем время
            print("OFF at ", timeToOff)
            tmr.alarm(2, 1000, 1, function() -- читаем каждую секунду
                if (rtctime.get()) > timeToOff then -- если время пришло
                    print("Time to Close by Time")
                    turnOn(pins.close) -- выключаем
                    tmr.stop(2) -- тормозим таймер
                    tmr.unregister(2)
                end
            end)
        end
        delOFF()
    else -- pin close
        data[1] = false -- isOpen
        tmr.stop(2) -- тормозим таймер выключения, потому что выключаем сейчас
        tmr.unregister(2)
        gpio.write(pins.ledOpen, gpio.LOW)
        print("Valve is closed")
    end
end


tmr.alarm(4, 10000, tmr.ALARM_AUTO, function() -- Проверяем освещенность
    local light = adc.read(0)
    print("Light: ", light)
     -- если ночь и нет захода для наполнения бочек
    if light > 1020 and data[2] == false and data[3] == true then
        data[2] = true -- начали заполнение бочек...
        print("delayStart")
        local delayStart = function() -- заполняем, но через некоторое время
            local timeToStart =  rtctime.get() + delStart -- когда будем заливать?
            print("Will Start at ", timeToStart)
            tmr.alarm(5, 1000, 1, function() -- проверяем ежесекундно не пора ли залить бочки
                if rtctime.get() > timeToStart then  -- Ура! Наконец то!
                    tmr.stop(5)
                    tmr.unregister(5)
                    if data[3] then turnOn(pins.open) end -- если устройство в режиме работы - заполняем
                end
            end)
        end
        delayStart() -- вызов
    end
    if light < 350 and data[2] == true then -- наступил день
        data[2] = false
        print('Day now!')
    end
end)

gpio.mode(pins.read, gpio.INT)
gpio.trig(pins.read, 'down', function() -- наблюдение за кнопкой с антидребезгом
    local a = debounce -- подгружаем функцию антидребезга
    local onChange = function() -- функция для исполнения
        if  gpio.read(pins.read) == 0  then
                if data[1] == true then
                    turnOn(pins.close)
                else
                    turnOn(pins.open)
                end
        end
    end
    a(onChange()) -- вызываем функцию по ниспадающеу фронту
end)
 

 

Продолжение.
В прошлом году проект склепал на скорую руку с целью немедленной добычи помидоров и перца, а также плохого понимания сельского труда.
Дисклаймер 2.
Этот проект абсолютно неправильный. Ссылка на правильный в первом посте.
Этот проект не делает:

1. измерение влажности воздуха;
2. измерение влажности почвы;
3. открытие дверей/форточек;
4. не имеет никаких дисплеев - смотри комп и смартфон.

Тепличка выращивает в бОльшей части помидоры и перец. Оные любят сухой воздух. Увлажнителей/осушителей в теплице нет, поэтому знание влажности воздуха бесмыслено.

Измерять влажность почвы при капельном поливе - странное занятие.

Форточки открываются термогидравлическими толкателями, и они зарекомендовали себя отлично. Продаются в каждом садовом магазине.

Этот проект делает:

• ручное включение/выключение полива (кнопка, смартфон)
• ручное включение/выключение заполнения бочки (кнопка, смартфон)
• ручное назначение времени полива (кнопка, смартфон)
• автоматическое заполнение бочки после полива
• по времени полив и сразу после него заполнение бочки
• установку интервала полива в днях
• дополнительное заполнение бочки по времени
• включение досветки по снижению освещенности
• выключение досветки по времени
• измерение температур любым количеством датчиков DS1b20
• установку всех временных констант через Интернет по протоколу MQTT (смартфон, умный дом)
• установку уровня освещенности включения досветки через Интернет
  
• сохранение в памяти всех полученных констант
• отправку информации обо всех показателях на брокер MQTT (смартфон, умный дом)

На компьютере это выглядит так:


На смартфоне выглядит - в зависимости от любимого клиента MQTT.
Передача показаний с устройства - каждые 30 секунд.
Можно прицепиться к публичному MQTT брокеру, можно обойтись и без MQTT, но тогда все задается при написании программы.

Ограничение проекта: проект не имеет RTC - время берется из Интернет, поэтому хотя бы иногда возможность выхода в Интернет должна появляться. При старте и один раз в день часы модуля синхронизируются с сервером времени.

Если все так плохо, и Интернет не появляется, несложно будет допилить переход в аварийный режим - поливать, например, на рассвете или на закате. Но это пока не рассматривается.

Все сделано на железе, описанном в начале темы.

 

Выложил код здесь.

 

Схема устройства: