Автономный автополив на 1-12 комнатных растений на Arduino

Всем привет!

Я относительно недавно увлекся самоделками и теперь хочу выставить свои скромные проекты на суд общественности. Начну с системы автополива для комнатных растений.

Выглядит это примерно вот так:

Блок управления

Емкость с помпами и трубками

Спойлер: Еще фото

Если интерес остался, то дальше, собственно говоря, опишу свой проект.

Требования к системе были следующие:

1. Автономная работа минимум 1 месяц
2. Должна быть возможность настраивать количество поливаемых растений
3. Время срабатывания помп должно настраиваться с точностью до часа
4. Должно быть информирование:
   • Текущие настройки для каждой помпы
   • Сколько дней осталось до срабатывания каждой помпы
   • Уровень заряда аккумулятора
   • Индикация, что идет зарядка аккумулятора от солнечной батареи

Мой проект

Система состоит из 3х помп. Настройки работы каждой помпы задаются отдельно. Маленькие помпы можно использовать с гребенками - разветвителями на 3-4 крана. В итоге можно поливать до 12 растений. Помимо программных настроек работы помп, дополнительные настройки делаются кранами.

На дисплей выводится следующая «таблица»: строки – номера помп, столбцы информация по каждой помпе.

• ПР – период работы. Раз в сколько дней будет срабатывать помпа.
• ЧР- час работы. Указывается час (например «19» - помпа сработает в 19:00), кода сработает помпа.
• ВР – время работы помпы. Указывается в секундах на сколько включится помпа.
• ДО – дней осталось. Через сколько дней произойдет ближайший полив.
• Также выводится текущие время и дата

Можно программно отключить 2 и/или 3 помпу, тогда выводится информация только по активным помпам.

Меры по обеспечению автономности:

• 3 аккумулятора 18650
• Питание от солнечной батареи
• Ардуино уходит в Powerdown и просыпается по Watсhdog
• У Ардуино выпаял стабилизатор напряжения
• Дисплей Nokia
• Дисплей находится в выключенном состоянии, включается только после удержания кнопки, после этого через некоторое время опять выключается
• Все индикаторы либо выпаяны с модулей, либо вынесены на панель и включаются только при удержании кнопок.

Детали:

• Корпус из коробки для еды за 40р из Ашана
• Arduino nano
• Дисплей Nokia
• Модуль часов DS3231
• Аккумуляторы 18650 в холдере
• Повышающий модуль до 5В
• Понижающий модуль до 3,3В для дисплея
• Модуль зарядки аккумулятора TP4056
• Индикатор зарядки аккумулятора
• Солнечная батарея
• Электролитические и керамические конденсаторы, резисторы, светодиоды, полевые транзисторы
• Кнопки и выключатели

Схема


Общий алгоритм работы программы:

• Просыпаемся по Вотчдогу
• Снимаем текущие данные по времени и дате
• Если дата изменилась, считаем количество прошедших дней для каждой помпы
• Если число прошедших дней совпадает с периодом работы в настройках - проверяем час.
• Если час с модуля времени равен часу указанному в настройках для помпы, подаем напряжение на Пин помпы далее задержка кода (равная интервалу полива из настроек), отключаем напряжение на Пине, сбрасываем счетчик прошедших дней для данной помпы.
• В каждом цикле уходим в сон
• При удержании кнопки активизируется дисплей и отображает информацию. При смене минуты в модуле времени дисплей отключается.

Хотел бы услышать ваши рекомендации по доработке.

 

не умеет работать с солнечными панелями, т.к. не отслеживает точку максимальной мощности.

на данный момент моветон. Есть мк со встроенным RTC.

 

Конкретно моя панель выдает 4-5 В и мне с помощью этого модуля удалось зарядить полностью 1 банку 18650. Т.е. кое-как но заряжает. Согласен, что решение не самое хорошее, но для обеспечения автономности системы хватает.

По поводу решения с DS3231. Ну да, есть куда расти. Поэтому тут и выложил, чтобы узнать мнение опытных людей.

 

Не парься - DS3231 - вполне годное решение. Там есть нога SQW, её можно настраивать, чтобы периодически дрыгала ногой, например, для целей периодического пробуждения МК. Как по мне - очень удобная фича для использования во многих проектах, где - нет RTC в МК. Да и по стоимости - копейки, плюс, если брать готовые модули от китайцев - там ещё и EEPROM халявная стоит, можно юзать для хранения своих данных.

 

Интересная инфа, спасибо!

 

А где датчики влажности? Или тупо льет по времени?

 

Тупо льет по времени. Просто подобрал подходящие интервалы.

 

https://ru.aliexpress.com/item/-/32832538686.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.2d5f2e0eNuNs1L - и не будет лить по времени

 

Спасибо за инфо. Такой датчик уже заказал, чтобы его потестить. Но особого смысла в них не вижу в моем случае. Дождь у меня в квартире не идет, поэтому поливать мокрую почву система не будет. А потратить по 1 минуте чтобы перепрошить систему 4 раза в год (Лето - полив раз в 4 дня, весна-осень - раз в 5 дней, зима - раз в 10 дней) мне не особо сложно. Специально не стал усложнять систему датчиками.

 

дак это ж можно и программно отслеживать по RTC, не? Чо перепрошивать то? Ячейки памяти, чай, не резиновые

 

Оно так и работает собственно. В коде есть переменные с настройками (прописываются в теле кода в разделе:"// Настройки полива"). Код обращется к модулю и снимает с него данные. Когда получает нужные данные, врубает полив.

Прикладываю код. Понимаю, что быдлокодинг. Не судите строго Нуба )

Код (C++):

#include <Wire.h>                           // Подключаем библиотеку Wire                          
#include <TimeLib.h>                        // Подключаем библиотеку TimeLib
#include <DS1307RTC.h>                      // Подключаем библиотеку DS1307RTC
#include <Adafruit_GFX_rus.h>               // Подключаем библиотеку Экран Нокиа
#include <Adafruit_PCD8544_rus.h>           // Подключаем библиотеку Экран Нокиа
#include <avr/wdt.h>                        // Подключаем библиотеку сторожевого таймера
#include <avr/sleep.h>                      // Подключаем библиотеку энергосбережения
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(3, 4, 5, 6, 7); // Обозначаем пины для экрана
// Обозначаем переменные

boolean flag;
int startminute ;
int nowminute;

int periodwork;
int hourwork;
int contwork;
int dayscount;
int startday;
int nowday;
int delaytime;
int polivflag;
int nowhour;


boolean  pomp2activate;
int periodwork2;
int hourwork2;
int contwork2;
int dayscount2;
int startday2;
int nowday2;
int delaytime2;
int polivflag2;
int nowhour2;

boolean  pomp3activate;
int periodwork3;
int hourwork3;
int contwork3;
int dayscount3;
int startday3;
int nowday3;
int delaytime3;
int polivflag3;
int nowhour3;

void setup() {
 
// Настройки полива

periodwork = 5; // Раз в сколько дней производится полив
hourwork = 19;   // час когда производится полив
contwork = 30;  // время полива в секундах

pomp2activate = 1;
periodwork2 = 5; // Раз в сколько дней производится полив
hourwork2 = 20;   // час когда производится полив
contwork2 = 25;  // время полива в секундах

pomp3activate = 1;
periodwork3 = 5; // Раз в сколько дней производится полив
hourwork3 = 21;   // час когда производится полив
contwork3 = 30;  // время полива в секундах

pinMode(A2,INPUT_PULLUP);

// Настраиваем дисплей
//display.begin();
//display.clearDisplay();
//display.display();
//display.setContrast(60); // установка контраста
//delay(1000);
//display.setTextSize(1);  // установка размера шрифта
//display.setTextColor(BLACK); // установка цвета текста
//display.setCursor(0,0); // установка позиции курсора

dayscount = 0;
nowday =0;
delaytime = contwork*1000;
pinMode(9,OUTPUT);
polivflag=0;


tmElements_t tm;
if (RTC.read(tm)) {
 
startday = (tm.Day);
if (pomp2activate == 1){
startday2 = (tm.Day);
}
if (pomp3activate == 1){
startday3 = (tm.Day);
}

} // if (RTC.read(tm))

if (pomp2activate == 1){
dayscount2 = 0;
nowday2 =0;
delaytime2 = contwork2*1000;
pinMode(10,OUTPUT);
polivflag2=0;
}

if (pomp3activate == 1){
dayscount3 = 0;
nowday3 =0;
delaytime3 = contwork3*1000;
pinMode(11,OUTPUT);
polivflag3=0;
}

} // void setup()

void loop(){
//Включаем энергосбережение
wdt_enable(WDTO_8S); //Задаем интервал сторожевого таймера (8с)
WDTCSR |= (1 << WDIE); //Устанавливаем бит WDIE регистра WDTCSR для разрешения прерываний от сторожевого таймера
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); //Устанавливаем интересующий нас режим
sleep_mode(); // Переводим МК в спящий режим

 
delay(50);
tmElements_t tm;
if (RTC.read(tm)) {
nowminute  = (tm.Minute);
boolean button1 = !digitalRead(A2); // инвертируем сигнал
//Serial.println(button1);

// Вывод на экран

if (button1==1) {
flag = 1;
startminute = nowminute;

display.begin();
display.clearDisplay();
display.display();
display.setContrast(60); // установка контраста
delay(1000);
display.setTextSize(1);  // установка размера шрифта
display.setTextColor(BLACK); // установка цвета текста
display.setCursor(0,0); // установка позиции курсора

display.clearDisplay();
display.display();

display.print("   ПР ЧР ВР ДО");
display.print("П1 ");
if (periodwork < 10)  {
   display.print(" ");
   display.print (periodwork);
} else {
display.print (periodwork);
}
display.print(" ");
if (hourwork < 10)  {
display.print(" ");
display.print (hourwork);
} else {
display.print (hourwork);
}
display.print(" ");
if (contwork < 10)  {
display.print(" ");
display.print (contwork);
} else {
display.print (contwork);
}
if (contwork < 100)  {
   display.print(" ");
}
if (periodwork - dayscount < 10)  {
display.print(" ");
display.print (periodwork - dayscount);
} else {
display.print (periodwork - dayscount);
}
} // if (button1==1)



nowday  = (tm.Day);

if (nowday != 0 && nowday != startday ) {
dayscount=dayscount+1;
polivflag=0;
startday = nowday;
}
if(dayscount == periodwork){
nowhour = (tm.Hour);

if (nowhour == hourwork && polivflag==0) {
  digitalWrite(9,HIGH);
  delay (2000);
  digitalWrite(9,LOW);
  delay (5000);
  digitalWrite(9,HIGH);
  delay(delaytime);
  digitalWrite(9,LOW);
  polivflag=1;
  dayscount=0;
} // if (nowhour == hourwork && polivflag==0)

} // if(dayscount == periodwork)

// Такой же блок, для 2 помпы

if (pomp2activate == 1){



  if (button1==1) {
display.print("П2 ");
if (periodwork2 < 10)  {
   display.print(" ");
   display.print (periodwork2);
} else {
display.print (periodwork2);
}
display.print(" ");
if (hourwork2 < 10)  {
display.print(" ");
display.print (hourwork2);
} else {
display.print (hourwork2);
}
display.print(" ");
if (contwork2 < 10)  {
display.print(" ");
display.print (contwork2);
} else {
display.print (contwork2);
}
if (contwork2 < 100)  {
   display.print(" ");
}
if (periodwork2 - dayscount2 < 10)  {
display.print(" ");
display.print (periodwork2 - dayscount2);
} else {
display.print (periodwork2 - dayscount2);
}
}//if (button1==1) {

nowday2  = (tm.Day);

if (nowday2 != 0 && nowday2 != startday2 ) {
dayscount2=dayscount2+1;
polivflag2=0;
startday2 = nowday2;
}
if(dayscount2 == periodwork2){
nowhour2 = (tm.Hour);

if (nowhour2 == hourwork2 && polivflag2==0) {
  digitalWrite(10,HIGH);
  delay (2000);
  digitalWrite(10,LOW);
  delay (5000);
  digitalWrite(10,HIGH);
  delay(delaytime2);
  digitalWrite(10,LOW);
  polivflag2=1;
  dayscount2=0;
} // if (nowhour2 == hourwork2 && polivflag2==0)

} // if(dayscount2 == periodwork2)

 

 
} // if (pomp2activate == 1)

// Такой же блок, для 3 помпы

if (pomp3activate == 1){
  if (button1==1) {
display.print("П3 ");
if (periodwork3 < 10)  {
   display.print(" ");
   display.print (periodwork3);
} else {
display.print (periodwork3);
}
display.print(" ");
if (hourwork3 < 10)  {
display.print(" ");
display.print (hourwork3);
} else {
display.print (hourwork3);
}
display.print(" ");
if (contwork2 < 10)  {
display.print(" ");
display.print (contwork3);
} else {
display.print (contwork3);
}
if (contwork3 < 100)  {
   display.print(" ");
}
if (periodwork3 - dayscount3 < 10)  {
display.print(" ");
display.print (periodwork3 - dayscount3);
} else {
display.print (periodwork3 - dayscount3);
}
} //if (button1==1) {
nowday3  = (tm.Day);

if (nowday3 != 0 && nowday3 != startday3 ) {
dayscount3=dayscount3+1;
polivflag3=0;
startday3 = nowday3;
}
if(dayscount3 == periodwork3){
nowhour3 = (tm.Hour);

if (nowhour3 == hourwork3 && polivflag3==0) {
  digitalWrite(11,HIGH);
  delay (2000);
  digitalWrite(11,LOW);
  delay (5000);
  digitalWrite(11,HIGH);
  delay(delaytime3);
  digitalWrite(11,LOW);
  polivflag3=1;
  dayscount3=0;
} // if (nowhour3 == hourwork3 && polivflag3==0)

} // if(dayscount3 == periodwork3)
 
} // if (pomp3activate == 1){



//Вывод текущих даты и времени
//display.println(" ");
if (button1==1) {
display.print(tm.Hour);
display.print(':');
if (tm.Minute < 10)  {
display.print("0");
display.println (tm.Minute);
} else {
display.println (tm.Minute);
}
display.print(tm.Day);
display.print('/');
display.print(tm.Month);
display.print('/');
display.print(tmYearToCalendar(tm.Year));
display.print(" ");
display.display();
}//if (button1==1) {

if (startminute != nowminute) {
   flag = 0;
}

if (flag == 0) {
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
}

} // if (RTC.read(tm))

} // void loop()

ISR (WDT_vect) {
  wdt_disable();
}

 

Хотя наверно другое имелось в виду. Прописать в коде, что если месяц апрель, то поливать не раз в 10 дней, а раз в 5 дней. Правильно понял?

 

да. и так по всем месяцам

 

Только учтите, год году рознь: то весна раньше придет, то зима... Я бы все же привязывался к датчикам влажности. Кстати, вот еще варианты датчиков

 

Хорошая идея. Пожалуй так и сделаю. Спасибо!

 

Спасибо хорошая подборка. На многих форумах обращал внимание, что датчики влажности почвы в системах полива - это некая сакральная тема, которая разделяет самодельщиков на 2 лагеря. Я лично себя не к одному из них не отношу. Ничего против датчиков не имею.

Только по-моему целесообразно их применять в следующих случаях:
1. Открытый грунт. Если прошел дождь, поливать больше не нужно, это разумно
2. Всё серьезно. У Вас целая оранжерея, где всё измеряется, управляется и регулируется: полив, влажность воздуха, освещение, вентиляция и т.д. Наверно это имеет смысл при выращивании каких-то экзотических растений, либо получения максимальной урожайности чего-либо. Всё это не мой случай. Растения у меня в квартире прошли некий естественный отбор, выжили самые неприхотливые, для которых полив +/- несколько дней особой роли не играет.
3.Просто хочется, чтобы был датчик влажности. Вот хочется и всё тут!

 

Кстати, если уж ставить датчики, то точно не с медью. Пишут, что через пару месяцев их коррозия убивает. Делают из нержавейки, но они тоже не вечные. Еще как вариант на графите из сердечников батареек. Но сейчас в моде емкостные, который как раз DIYMan предложил.
Кстати датчик еще потребляет ток, около 5мА, что для автономных систем в плюс не идет. Моя система, для сравнения, в режиме ожидания потребляет 3мА. У меня в комнате 8 растений. Если я их все датчиками утыкаю, про автономность можно вообще забыть.

 

Религией не запрещается подавать питание на датчик перед замером, и убирать - между замерами

 

Тоже идея хорошая. Но вот что-то не хочу пока с датчиками возиться без особой необходимости. Возможно придется с ними поработать при тиражировании на другие комнаты, где более разнообразные растения с точки зрения размеров горшков и требований к поливу.
Еще один момент. Всякие кактусообразные любят, чтобы земля несколько дней постояла полностью сухая. В принципе можно в переменных или массиве запомнить для каждого растения день когда оно высохло, основываясь на показаниях с датчика и через установленное время включить полив, но как -то уж всё это слишком сложно получается.