DIY - automatické zavlažování zahrady - (Arduino / IOT): 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Tento projekt vám ukáže, jak postavit zavlažovací ovladač pro domácí zahradu. Je -li půda příliš suchá, je schopna měřit hodnoty půdní vlhkosti a aktivovat zavlažování zahradním kohoutkem. Regulátor také obsahuje snímač teploty a vlhkosti. Pokud je teplota příliš nízká, regulátor neaktivuje zahradní kohoutek. Odečty senzorů a statistiky o spotřebě vody / době chodu jsou zaznamenávány na IOT ThingsBoard pro vizualizaci a analýzu. Výstrahy a e -maily se spustí, pokud ovladač zavlažování přestane vysílat data, půda je příliš suchá nebo příliš nasycená.

Předpoklady

• Znalosti Arduina včetně alespoň základního kódování pro Arduino a pájení.
• 1x zahradní kohoutek pod tlakem

Kusovník

• Zahradní zavlažovací poly potrubí, trysky, kapačky atd.
• Elektronický časovač klepnutí se dvěma volbami (tj.: Elektronický časovač klepnutí Aqua Systems Electronic)
• Reduktor tlaku kohoutku 300 kpa
• Arduino Uno
• Štít Lora Arduino
• Lora Gateway (Není potřeba, pokud máte v dosahu bránu pro místní síť věcí)
• Snímač teploty a vlhkosti DHT11
• 5v relé
• Telefonní kabel
• Stahovací pásky
• Vlnité trubky pro automobilový průmysl
• Pásky konektoru automobilového terminálu
• 2x pozinkované hřebíky
• 1x odpor
• Křemík / tmel
• PVC cement
• PVC základní nátěr
• PVC trubka šířka 32 mm x délka 60 mm
• PVC potrubí 90 mm šířka x 30 cm délka
• 3x PVC koncovka 90 mm
• 1x PVC šroubová koncovka 90 mm
• 1x fitink se závitovou vložkou z PVC 90 mm
• 1x PVC záslepky 32 mm
• 1x napájecí zdroj 3,2 V (časovač klepnutí) [baterie, AC multivolt adaptér]
• 1x 6-12V napájecí zdroj (arduino) [baterie, USB, USB na AC adaptér]
• těsnicí páska závitu
• elektrická páska

Krok 1: Nainstalujte zahradní zavlažování

Rozložení poly potrubí, fit trysky, odkapávací potrubí a odkapávače. Regulátor zavlažování bude fungovat s jakýmkoli vhodným zavlažováním. V jádru měří měření vlhkosti půdy a aktivuje časovač klepání, pokud a když je půda příliš suchá. Řadič lze kalibrovat, aby nastavil nejnižší bod pro sytost, jak dlouho by měl být zapnut časovač klepnutí a jak často by měl kontrolér kontrolovat sytost.

Tato nastavení lze na arduinu změnit a uložit do paměti EPROM. Nastavení lze také aktualizovat integrací IOT. Tento projekt spustí regulátor každé čtyři hodiny a pokud je půda příliš suchá, spustí kohoutek na 3 minuty. Může běžet několikrát za sebou, pokud je suchý/horký, nebo jednou denně nebo dvakrát jinak.

Krok 2: Fit Tap Timer

Nasaďte časovač klepání a experimentujte s nastavitelnými voliči, abyste zjistili hrubou frekvenci a dobu chodu, která vám nejlépe vyhovuje při zavlažování. Odebereme časovač a upravíme jej tak, aby fungoval s Arduinem.

Krok 3: Arduino Build

Schéma zapojení použijte jako vodítko pro sestavení. Na fotografiích bylo použito kabeláže telefonního kabelu a šroubovací svorkovnice pro spojovací body. Je vyžadováno určité pájení.

Klepněte na Úpravy časovače

Opatrně rozeberte časovač klepnutí. Budeme usilovně zapojovat dva nastavitelné číselníky, aby je bylo možné ovládat arduino místo ručních číselníků. Levý volič frekvence bude pevně zapojen do polohy resetování, takže pravý volič lze přepínat mezi polohou zapnutí/vypnutí. Pravý číselník bude mít jeden vodič vycházející ze středního pravého kontaktu a vnější pravý kontakt, jak je znázorněno na obrázku. Ve výchozím nastavení bude časovač v poloze vypnuto. Pokud se oba vodiče dostanou do kontaktu, časovač se zapne. Když jsou dva vodiče připojeny k 5V relé, arduino pak může uzavřít/rozepnout kontakt mezi těmito dvěma vodiči. Jedním vodičem ve společném reléovém terminálu a druhým v normálně uzavřeném terminálu zajistíme vypnutí časovače při vypnutí arduina. Nastavení pinu relé na HIGH zapne časovač; nastavení na LOW vypne časovač.

Půdní sonda

Pro tento projekt jsou dva hřebíky připájeny k drátu připojenému ke šroubovým svorkám. Konec jednoho hřebu jde přímo na zem. Druhý se připojuje k analogovému vstupu v arduinu a odporu. Rezistor se připojuje k signálu arduinos 5v. Zobrazeno v diagramu ždímání.

Senzor teploty/vlhkosti

Čidlo teploty/vlhkosti DHT11 je zapojeno do 5V, uzemnění a digitálního pinu arduina.

Lora štít

Tento projekt také používal štít Dragino Lora (není zobrazen ve schématu zapojení).

PVC základna

Základna PVC pro arduino použitá v tomto projektu byla navržena tak, aby bylo možné odhalit snímač teploty/vlhkosti a současně zajistit všechny ostatní součásti uvnitř vodotěsného krytu z PVC. Pro senzor je vyvrtán/vyříznut malý otvor a křemík se používá k jeho udržení na místě a zároveň zabraňuje pronikání vlhkosti do arduina. Zobrazeno v diagramu.

Krok 4: Programování Arduino

Pro programování a testování propojte součásti dohromady pomocí propojovací desky nebo svorkovnic

Konfigurace EPROM

Nejprve musíme zapsat konfigurační proměnné do paměti EPROM. Na arduinu spusťte následující kód:

Kód dostupný na Githubu

Zde je DRY_VALUE nastaveno na 960. 1024 znamená, že půda je zcela suchá, 0 znamená úplné nasycení, 960 byla dobrá úroveň nasycení rezistoru, délky kabelu a použitých hřebíků. To se může lišit v závislosti na vaší vlastní konfiguraci.

VALVE_OPEN je nastaven na 1 800 000 milisekund (3 minuty). Když/pokud je zapnutý časovač klepnutí, zůstane otevřený po dobu 3 minut.

RUN_INTERVAL je nastaven na 14400000 milisekund (4 hodiny). To znamená, že regulátor bude kontrolovat vlhkost půdy každé čtyři hodiny a zapne časovač odpichu na 3 minuty, pokud je nasycení nízké (větší než 960).

Výše uvedený kód lze kdykoli změnit a tyto hodnoty upravit.

Programový kód

Kód dostupný na Githubu

Závislosti:

• TimedAction
• Rádiová hlava

Tento příklad použil štít Dragino Lora a konkrétně souběžný příklad Lora se štítem připojeným přímo k bráně Dragino Lora.

To lze upravit tak, aby používalo síť věcí odstraněním kódu v části „ZAČÍT: lora vars“a změnou programu tak, aby obsahoval následující příklad Dragino, nebo přizpůsobenou pro práci s jinými rádii/wifi štíty atd.

Dodaný kód předpokládá, že DHT11_PIN je digitální pin 4, RELAY_PIN je digitální pin 3 a analogový kolík vlhkosti půdy je analogový vstup 0.

Proměnnou ladění lze nastavit na hodnotu true, aby bylo možné protokolovat zprávy o sériovém ladění na přenosové rychlosti 9600.

Krok 5: Sestavení skříně

Odřízněte PVC trubku tak, aby vyhovovala časovači odboček a základně Arduino. Vyvrtejte otvory pro kohoutkovou armaturu a hadicovou armaturu. Vyvrtejte otvory v potrubí dostatečně široké pro automobilovou trubku, vsuňte do nich otvory o délce 10 cm a vytáhněte dráty z arduina a časovače klepání. To by mělo zahrnovat:

Z Arduina

• Napájecí vodiče a/nebo USB kabel z USB portu arduina.
• Půdní vlhkostní kabely (VCC, GND, A0)
• Dva vodiče z NC a společných šroubových svorek relé

Z časovače klepnutí

• Napájecí kabely
• Dva vodiče od kontaktů pravého číselníku

Krok 6: Otestujte ovladač před lepením

Před zapečetěním se ujistěte, že vše funguje.

Fotografie výše ukazují nastavení vzorku v esky, kde byla sonda půdní vlhkosti umístěna do hrnce a časovač kohoutku byl vybaven vodou pocházející z lahve s nealkoholickým nápojem.

Jeden kapač byl připojen k časovači odpichu.

Byl to dobrý způsob, jak otestovat, zda zařízení nepřevrhlo nebo nepotopilo vodu.

Tento příklad by mohl být spuštěn tak dlouho, jak je potřeba ke kalibraci ovladače.

Krok 7: Lepicí / vodotěsné skříně

K upevnění koncovek a spojky použijte PVC primer a PVC cement.

Pomocí těsnění/silikonu vyplňte všechny mezery kolem tvarovek automatického potrubí a časovače odboček.

Zde je pro přístupnost na krytu Arduino použita šroubovací koncovka.

Krok 8: Instalace

Instalujte za jasného dne. Součásti a vodiče budou muset před utěsněním zůstat suché.

Umístěte ovladač někam do středu mezi místo, kde se nachází zahradní kohoutek, a místo, kde bude umístěna půdní sonda.

Namontujte časovač klepnutí a ujistěte se, že je bez napájení, dokud není instalace dokončena.

Namontujte půdní sondu.

Připojte koncovky pásku ke každé komponentě a poté položte telefonní kabel ze šroubových svorek každé součásti a ujistěte se, že je kabel zakrytý automatickým kabelem. Propojení všeho dohromady

Utěsněte všechny svorky a všechny ostatní odkryté části páskou se závitem a poté elektrickou páskou.

Uvolněné/odkryté oblasti děleného potrubí utěsněte páskou pro utěsnění závitu a poté elektrickou páskou.

Připojte časovač ke zdroji napětí 3,2 V. Buď akumulátor, nebo 3,2V DC - AC adaptér běžící do elektrické zásuvky.

Připojte Arduino ke zdroji napájení 6-12 V DC. Buď akumulátor nebo adaptér USB / DC-AC zapojený do elektrické zásuvky.

Zapněte a vyzkoušejte!

Krok 9: Integrace ThingsBoard - monitorování a podávání zpráv

Tento příklad použil štít Dragino Lora připojený k bráně Dragino Lora. Ať už používáte toto nastavení, jiné nastavení Lora nebo jakékoli jiné připojení IOT, data shromážděná ovladačem zavlažování lze předat na platformu IOT, jako je Thingsboard. Ve výchozím nastavení program přenáší následující datový řetězec, kde je každý znakový bajt hexadecimálně kódován:

TXXXHXXXSXXXXRX

Kde T je následována teplotou, H je následována vlhkostí, S je následována úrovní nasycení a R následuje jedna číslice vztahující se k tomu, jakou akci provedla v posledním intervalu běhu. Může to být buď 0-5, kde každá číslice znamená:

0: Program probíhá

Existuje několik způsobů, jak nainstalovat kopii Thingsboard na vlastní zařízení, nebo si zde můžete nastavit bezplatný účet v naší instalaci ThingsBoard.

Nastavte si své zařízení na Thingsboardu

Postupujte podle těchto pokynů a přidejte do Thingsboard nové zařízení s názvem „Irrigation Controller“.

Push data telemetrie ze zařízení

Podle těchto pokynů nastavte způsob odesílání telemtry dat ze zařízení na Thingboard prostřednictvím MQTT, HTTP nebo CoAp.

Na našem serveru tlačíme následující JSON na https://thingsboard.meansofproduction.tech/api/v1/… každé čtyři hodiny, když je zařízení spuštěno (s živými daty):

Také pravidelně tlačíme následující atributy na https://thingsboard.meansofproduction.tech/api/v1/… s údaji o tom, kdy byl uzel naposledy viděn:

To se používá pro výstrahy, které se spustí, pokud zařízení zastaví přenos dat.

Vytvořte řídicí panel

Vytvořte řídicí panel, jak je popsáno zde. Mezi naše widgety patří:

Jednoduchý widget pro kartu vytvořený z telemetrického pole lastRunResult. Vertikální digitální guage pro teplotní telemetrické pole Tabulka Timeseries vytvořená z telemetrického pole lastRunResult zobrazující data za poslední dny. Vodorovný pruh ukazující telemetrické pole saturace. Používá se funkce postprocesingu dat:

vrátit hodnotu 1024;

A nastavuje minimální a maximální hodnotu 0-100. Tímto způsobem lze úroveň nasycení vyjádřit v procentech. Měřítko pro zobrazení hodnoty vlhkosti. Sloupcový graf časových řad, který obsahuje teplotu, vlhkost a výsledek běhu, seskupený do 5 hodinových období za poslední týden, agregovaný tak, aby zobrazoval maximální hodnoty. To nám dává jeden bar pro čtyřhodinovou běžeckou akci. Funkce postprocesingu dat se používá k vyjádření výsledku běhu buď 0 nebo 120 v závislosti na tom, zda byla spuštěna voda. To poskytuje snadnou vizuální zpětnou vazbu, jak často teče voda za týden. Statická karta HTML, která zobrazuje obrázek zahrady.

E -mailová upozornění

Pomocí pravidel jsme nastavili e -mailová upozornění pro ovladač zavlažování. Všichni používají filtry zpráv a akci pluginu pro odeslání pošty.

K odeslání upozornění e -mailem, pokud se zavlažovacímu ovladači nepodaří odeslat data, jsme použili 'Device Attributes Filter' s následujícím filtrem:

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

Chcete -li odeslat e -mail, pokud je půda příliš suchá, použijte následující telemetrický filtr

typeof saturation! = "undefined" && saturation> 1010

Chcete -li odeslat e -mail, pokud je půda příliš vlhká, použijte následující telemetrický filtr

typeof saturation! = "undefined" && saturation