APIS - Sistemi i automatizuar i ujitjes së bimëve: 12 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

HISTORIA: (një evolucion tjetër i këtij sistemi është i disponueshëm këtu)

Ka mjaft udhëzime për temën e ujitjes së bimëve, kështu që unë mezi shpiku diçka origjinale këtu. Ajo që e bën këtë sistem të ndryshëm është sasia e programimit dhe personalizimit që hyri në të, duke lejuar kontroll më të mirë dhe integrim në jetën e përditshme.

Këtu është një video e një vrapimi me lotim: vrapim me lotim

Kështu lindi APIS:

Ne kemi dy bimë speci djegës të kuq, të cilët mezi kanë "mbijetuar" disa nga pushimet tona, dhe pothuajse konsiderohen anëtarë të familjes në këtë pikë. Ata kanë kaluar thatësirë ekstreme dhe lotim të tepërt, por gjithmonë janë shëruar disi.

Ideja për të ndërtuar ujitje të bimëve me bazë Arduino ishte pothuajse ideja e parë se si Arduino mund të aplikohej si një projekt për automatizimin e shtëpisë. Kështu u ndërtua një sistem i thjeshtë i ujitjes së bimëve.

Sidoqoftë, Versioni 1 nuk kishte asnjë tregues të lagështisë së tokës dhe nuk kishte asnjë mënyrë për të treguar nëse ishte gati për të ujitur bimët, apo lotimi ishte disa ditë larg.

Kurioziteti, siç e dimë të gjithë, vrau macen, dhe Versioni 2 u ndërtua me një modul 4 -shifror 7 segmentesh për të shfaqur lagështinë aktuale në çdo kohë.

Kjo nuk ishte e mjaftueshme. Pyetja tjetër ishte "kur ishte hera e fundit që ujiti bimët"? (Meqenëse ne rrallë ishim në shtëpi për ta dëshmuar). Versioni 3 përdori modulin e segmentit 7 për të shfaqur gjithashtu se sa kohë më parë ndodhi vrapimi i fundit i ujitjes (si një varg teksti që funksionon).

Një natë, lotimi filloi në 4 të mëngjesit, duke i zgjuar të gjithë. Zhgënjyese… Duke gjetur shumë punë për të fikur APIS për natën dhe për ditën për të parandaluar lotimin në mes të natës, u shtua një orë në kohë reale për ta vënë pajisjen në gjumë gjatë natës si pjesë e Versionit 4.

Meqenëse ora në kohë reale kërkon rregullime periodike (si ndërrimi i orës së kursimit të ditës), Versioni 5, përfshin tre butona që lejojnë vendosjen e një sërë parametrash të ujitjes së bimëve.

Nuk u ndal me kaq. Unë vura re se sonda e lagështisë priret të gërryhet mjaft shpejt, me shumë mundësi për faktin se ishte (sipas modelit) nën tension të vazhdueshëm, dhe për këtë arsye kishte rrymë elektrike të vazhdueshme midis sondave (anoda gërryese). Sonda e lirë e tokës nga Kina mbijetoi rreth një javë. Edhe një gozhdë e galvanizuar u "ngrënë" në një muaj. Një sondë çeliku inox po mbahej më mirë, por vura re se edhe kjo po hiqte dorë. Versioni 6 e ndez sondën për vetëm 1 minutë çdo orë (dhe gjatë gjithë kohës gjatë ujitjes), duke zvogëluar kështu në mënyrë dramatike erozionin (~ 16 minuta në ditë kundrejt 24 orëve në ditë).

Ideja:

Zhvilloni sistemin e ujitjes së bimëve me aftësitë e mëposhtme:

1. Matni lagështinë e tokës
2. Me të arritur një shenjë lagështie të paracaktuar "të ulët", ndizni pompën e ujit dhe ujisni bimët derisa të arrihet një shenjë lagështie "e lartë"
3. Lotimi duhet të bëhet në disa vrapime, të ndara nga periudha pasiviteti për të lejuar ngopjen e ujit nëpër tokë
4. Sistemi duhet të çaktivizohet gjatë natës midis kohës së "gjumit" dhe "zgjimit"
5. Koha e "zgjimit" duhet të rregullohet për fundjavat në një vlerë të mëvonshme
6. Sistemi duhet të mbajë regjistrin e punimeve të pompimit
7. Sistemi duhet të shfaqë leximin aktual të lagështisë së tokës
8. Sistemi duhet të shfaqë datën/kohën e funksionimit të fundit të pompës
9. Parametrat e ujitjes duhet të jenë të rregullueshme pa ri-programim
10. Ndaloni pompimin dhe tregoni gjendjen e gabimit nëse funksionimi i pompës nuk çon në ndryshimin e lagështisë (jashtë ujit, ose probleme me sensorin) duke parandaluar përmbytjen e uzinës dhe rrjedhjen e ujit
11. Sistemi duhet të ndez/fikë sondën e lagështisë për të shmangur erozionin e metaleve
12. Sistemi duhet të kullojë ujin nga tubat për të parandaluar formimin e mykut brenda tyre

Parametrat e mëposhtëm duhet të konfigurohen përmes butonave:

1. Shenja "e ulët" e lagështisë, në %, për të filluar funksionimin e pompës (parazgjedhur = 60 %)
2. Shenja e lagështisë "e lartë", në %, për të ndaluar funksionimin e pompës (parazgjedhur = 65 %)
3. Kohëzgjatja e një vaditje të vetme lotimi, në sek (parazgjedhje = 60 sekonda)
4. Numri i riprovimeve për të arritur lagështinë e synuar (parazgjedhje = 4 drejtime)
5. Koha ushtarake për të çaktivizuar gjatë natës, vetëm orë (parazgjedhje = 22 ose 10 pasdite)
6. Koha ushtarake për t'u aktivizuar në mëngjes, vetëm orë (parazgjedhje = 07 ose 7 e mëngjesit)
7. Rregullimi i fundjavës për aktivizimin e mëngjesit, orët delta (parazgjedhja = +2 orë)
8. Data dhe ora aktuale

APIS shkruan datën/kohën e 10 vaditjeve të fundit në kujtesën EEPROM. Regjistri mund të shfaqet, duke treguar datën dhe kohën e vrapimeve.

Një nga shumë gjëra që mësuam nga APIS është se ju në të vërtetë nuk keni nevojë të ujisni bimët çdo ditë, e cila ishte rutina jonë derisa ne pamë leximet e lagështisë së tokës në një ekran me 7 segmente…

Hapi 1: PJEST dhe MJETET

Ju do të keni nevojë për pjesët e mëposhtme për të ndërtuar APIS:

KUTIA DHE TUBA E KONTROLLIT:

1. Bordi Arduino Uno: në Amazon.com
2. Pompë e lëngshme peristaltike 12v me tuba silikoni: në Adafruit.com
3. 4X Ekran LED Numerik Tubi Dixhital JY-MCU Moduli: në Fasttech.com
4. Kompleti i tabelës së shpërthimit të orës në kohë reale DS1307: në Adafruit.com (opsional)
5. Mikrotiviteti IM206 Kalimi i Taktit 6x6x6mm: në Amazon.com
6. Bordi Vero: në Amazon.com
7. IC i drejtuesit të motorit L293D: në Fasttech.com
8. 3 rezistente 10 x 10 Ohm
9. Arduino projekton një kuti plastike: në Amazon.com
10. Përshtatës 12v AC/DC me një prizë energjie 2.1 mm: në Amazon.com
11. Skefat me bambu
12. Hap dhe pak zam për mbivendosje
13. Tub tub gome super i butë 1/8 "ID, 3/16" OD, 1/32 "Mur, qelibar gjysmë i qartë, 10 ft. Gjatësia: në McMaster.com
14. Pajisje me tuba me gjemba të fortë najloni të ngushtë, Tee për 1/8 "Tube ID, E Bardhë, pako prej 10: në McMaster.com
15. Pajisje me tuba me gjemba të fortë Najloni të ngushtë, Wye për 1/8 "Tube ID, E Bardhë, pako prej 10: në McMaster.com
16. Si zakonisht, telat, mjetet e saldimit, etj.

PROBE PUMR LARTUMSI:

1. Copë e vogël druri (1/4 "x 1/4" x 1 ")
2. 2 x Gjilpëra për nxjerrjen e akneve prej çeliku inox: në Amazon.com
3. Moduli i Sensorit të Zbulimit të Lagështisë së Tokës: në Fasttech.com

Hapi 2: PROBEJA E LARTUMSIS S SO TOK VS V1

Lagështia e tokës matet bazuar në rezistencën midis dy sondave metalike të futura në tokë (rreth 1 inç larg njëra -tjetrës). Skemat paraqiten në figurë.

Sonda e parë që provova ishte ajo që mund të blini nga një numër ofruesish të internetit (si ky).

Problemi me ato është se niveli i fletës është relativisht i hollë, dhe gërryhet shpejt (një çështje prej një ose dy javësh), kështu që unë e braktisa shpejt këtë të para-prodhuar për sensorin më të fortë, bazuar në gozhdë të galvanizuar (pl. Shih hapin tjetër)

Hapi 3: PROBEJA E NGJESSIS S SO TOK VS V2

Sonda "brezi i ardhshëm" ishte bërë në shtëpi nga dy gozhdë të galvanizuar, një dërrasë druri dhe disa tela.

Meqenëse unë tashmë kisha një sondë të prodhuar të lodhur, unë ripërdori lidhësin dhe modulin elektronik prej tij, në thelb thjesht duke zëvendësuar përbërësin e tokës.

Thonjtë e galvanizuar, për habinë time, gjithashtu u gërryen (megjithëse më ngadalë se petë e hollë), por akoma më shpejt sesa do të doja.

Një sondë tjetër u krijua, bazuar në një gjilpërë për heqjen e akneve prej çeliku inox. (shiko hapin tjetër).

Hapi 4: PROBEJA E NGJESSIS SIL TOK VS V3 "Katana"

Sonda prej çeliku inox (i ngjan shpatës samurai, pra emri) është ajo që përdoret aktualisht.

Unë besoj se erozioni i shpejtë mund t'i atribuohet faktit se sonda ishte gjithmonë nën tension elektrik (24x7) pavarësisht se sa shpesh ndodhi matja aktuale.

Për ta zbutur këtë, unë ndryshova intervalet e matjes në një herë në 1 orë (në fund të fundit, ky NUK është një sistem në kohë reale), dhe e lidha sondën me një nga kunjat dixhitale në vend të 5v të përhershëm. Aktualisht, sonda po mundësohet vetëm ~ 16 minuta në ditë në vend të 24 orëve, gjë që duhet të rrisë jetëgjatësinë e saj në mënyrë dramatike.

Hapi 5: FUNKSIONALITETI THEMELOR

APIS bazohet në bordin Arduino UNO.

APIS mat lagështinë e tokës një herë në orë, dhe nëse bie nën një prag të paracaktuar, e ndez pompën për një periudhë të paracaktuar kohore të paracaktuar numrin e kohës të ndara me intervale "ngopjeje".

Pasi të arrihet një prag i synuar i lagështisë, procesi kthehet në modalitetin e matjes një herë në orë.

Nëse lagështia e synuar nuk mund të arrihet, por kufiri i poshtëm është arritur, kjo është gjithashtu në rregull (të paktën një lotim u bë). Arsyeja mund të jetë vendosja e pafat e sondës, aty ku është shumë larg tokës me lagështi.

Sidoqoftë, nëse edhe kufiri më i ulët i lagështisë nuk mund të arrihet, deklarohet një gjendje gabimi. (Me shumë mundësi një çështje sonde, ose kovë furnizimi nuk kishte ujë, etj.). Nën gjendjen e gabimit, njësia do të flejë për 24 orë pa bërë asgjë, dhe pastaj do të provojë përsëri.

Hapi 6: 7 PISRSHKRIMI I SEGMENTIT

TM1650 BAZA 7 DISPLAY SEGMENT:

Fillimisht, APIS nuk kishte asnjë aftësi shfaqjeje. Ishte e pamundur të thuash nivelin e lagështisë aktuale të tokës pa u lidhur me USB.

Për ta rregulluar atë, shtova një ekran 4 -shifror 7 segmentesh në sistem: në Fasttech.com

Unë nuk mund të gjej një bibliotekë për të punuar me këtë modul askund (as një fletë të dhënash për të), kështu që pas disa orësh studimi dhe eksperimentimi të portit I²C, vendos të shkruaj vetë një bibliotekë shoferi.

Mbështet ekranet deri në 16 shifra (me 4 parazgjedhje), mund të shfaqë karakteret bazë ASCII (ju lutemi vini re se jo të gjithë karakteret mund të ndërtohen me 7 segmente, kështu që shkronjat si W, M, etj. Nuk zbatohen)., Mbështet dhjetore shfaqja e pikave në modul, drejtimi i vargut të karaktereve (për të shfaqur më shumë se 4 shkronja), dhe mbështet 16 gradë shkëlqim.

Biblioteka është në dispozicion në shesh lojërash arduino.cc këtu. Biblioteka e drejtuesve TM1650

Mostra video është në dispozicion këtu

ANIMIM:

Pak animacion me 7 segmente zbatohet gjatë rrjedhjes së ujit.

• Ndërsa pompa është e angazhuar, pikat dixhitale në ekran po funksionojnë në një model nga e majta në të djathtë, që simbolizon një rrjedhje uji: video animacioni me lotim
• Gjatë periudhës së "ngopjes", pikat vrapojnë nga qendra e ekranit nga jashtë, duke simbolizuar ngopjen: video e animacionit të ngopjes

E panevojshme, por një prekje e bukur.

Hapi 7: KONTROLLI I POMPS dhe POMPS

Pompë

Kam përdorur pompën e lëngshme Peristaltike 12v (e disponueshme këtu) për ujitje të bimëve. Pompë siguron rreth 100 ml/min (që është rreth 1/2 e një gote - është mirë të mbahet mend kur konfiguroni kohën e rrjedhjes së ujit për të shmangur vërshimet, dhe kjo ndodhi 8-))

KONTROLLI I POMPS - L293D

Pompë kontrollohet përmes çipit të drejtuesit të motorit L293D. Meqenëse drejtimi i rrotullimit është i paracaktuar, ju me të vërtetë duhet të përdorni vetëm kunjin e aktivizimit të çipit për kontroll. Kunjat e drejtimit mund të lidhen drejtpërdrejt me +5v dhe GND përgjithmonë.

Nëse ju (si unë) nuk ishit të sigurt se në cilin drejtim do të shkonte pompa, ju prapë mund t'i lidhni të tre kunjat me Arduino dhe të kontrolloni drejtimin në mënyrë programore. Më pak ri-bashkim.

Hapi 8: Konfigurimi dhe butonat

BUTONA:

Kam përdorur tre butona për të konfiguruar dhe kontrolluar APIS.

Të gjitha shtypjet e butonave përpunohen në bazë të ndërprerjeve të pin (biblioteka PinChangeInt).

• E kuqja (në të djathtë) është një buton SELECT. E bën APIS të hyjë në modalitetin e konfigurimit, dhe gjithashtu konfirmon vlerat.
• Butonat e zi të majtë dhe të mesëm (përkatësisht PLUS dhe MINUS) përdoren për të rritur/ulur vlerat e konfigurueshme (në modalitetin e konfigurimit), ose për të shfaqur datën/kohën aktuale dhe informacionin e fundit të drejtimit të ujitjes (në modalitetin normal).

Meqenëse shumica e kohës ekrani është i fikur, të gjithë butonat së pari do të "zgjojnë" APIS, dhe vetëm atëherë, në një shtypje të dytë, kryejnë funksionin e tyre.

Ekrani fiket pas 30 sekondash pasiviteti (përveç nëse një rrjedhje lotimi është në progres).

APIS kalon përmes parametrave të konfigurimit gjatë fillimit për rishikim: video

KONFIGURIMI:

APIS ka katër mënyra konfigurimi:

1. Konfiguroni parametrat e ujitjes
2. Konfigurimi i orës në kohë reale
3. Vrapimi me lotim "Forca"
4. Rishikoni regjistrin e ujitjes

Parametrat e ujitjes:

1. Pragu i ulët i lagështisë së tokës (filloni të ujisni)
2. Pragu i lagështisë së lartë të tokës (ndaloni lotimin)
3. Kohëzgjatja e një vaditjeje të vetme lotimi (në sekonda)
4. Numri i vaditjeve në një grumbull
5. Kohëzgjatja e periudhës së ngopjes së tokës midis vrapimeve brenda një serie (në minuta)
6. Koha e aktivizimit të modalitetit të natës (koha ushtarake, vetëm orë)
7. Koha e përfundimit të modalitetit të natës (koha ushtarake, vetëm orë)
8. Rregullimi i fundjavës për kohën e përfundimit të modalitetit të natës (në orë)

RREGULLIMI I OROCS SIME KOHALS S REAL:

1. Shekulli (dmth 20 për 2015)
2. Viti (dmth 15 për 2015)
3. Muaj
4. Dita
5. Ora
6. Minutë

Ora rregullohet me sekonda të vendosur në 00 pas konfirmimit të minutave.

Cilësimet kanë një periudhë kohore prej 15 sekondash, pas së cilës të gjitha ndryshimet anulohen.

Pas ruajtjes, parametrat ruhen në kujtesën EEPROM.

Forcimi i një vrapimi me ujë:

Ende nuk jam i sigurt pse e zbatova, por është atje. Pasi të aktivizohet, APIS hyn në modalitetin e ujitjes. Mënyra e ujitjes, megjithatë, është ende subjekt i pragjeve. Kjo do të thotë, që nëse e detyroni vaditjen me lotim, por lagështia e tokës është mbi shenjën LART HIGH, vrapimi i ujitjes do të përfundojë menjëherë. Në thelb, kjo funksionon vetëm nëse lagështia e tokës është midis pragjeve të ulëta dhe të larta.

RISHIKIMI I LOGS SAT UJIT:

APIS mban një regjistër të 10 drejtimeve të fundit të ujitjes në kujtesën EEPROM, të cilat përdoruesi mund t'i rishikojë. Vetëm Data/Koha e rrjedhjes së ujitjes ruhet. Pragjet (në atë kohë), dhe numri i vrapimeve që u deshën për të arritur pragun e Lartë nuk ruhen (edhe pse në versionin tjetër mund të jenë).

Hapi 9: RTC: ORA E KOHALS S REAL

Mënyra e natës

Pasi APIS më zgjoi natën, më erdhi në mendje një ide për të zbatuar një "modalitet nate".

Modaliteti i natës është kur nuk bëhen matje, ekrani është i fikur dhe nuk ka vaditje.

Në një ditë të zakonshme pune APIS "zgjohet" në 7 të mëngjesit (e konfigurueshme) dhe hyn në modalitetin e natës në 10 pasdite (e konfigurueshme). Në një fundjavë APIS përdor një cilësim të "rregullimit të fundjavës" për të vonuar zgjimin (për shembull në 9 të mëngjesit), nëse rregullimi i fundjavës është 2 orë).

RTC BREAKOUD BOARD kundrejt "SOFTWARE" RTC:

Kam përdorur hardware RTC (e disponueshme këtu) për të mbajtur shënim datën/kohën dhe futjen/daljen në modalitetet e natës.

Optshtë opsionale për t'u përdorur, pasi skicat mund të përpilohen për të përdorur të ashtuquajturin "softuer" RTC (duke përdorur funksionalitetin millis () të arduino).

Disavantazhi i përdorimit të softuerit RTC është se ju duhet të vendosni kohën sa herë që APIS fuqizohet.

Unë modifikova bibliotekën standarde RTC që të përputhej saktësisht me API, dhe gjithashtu të punoja rreth çështjes së rrokullisjes së milionave. (Ju lutemi shihni hapin e skicave për shkarkime).

Hapi 10: V PNI T ALL GJITH BASHKU

I gjithë sistemi (përveç sondës) përfshirë pompën futet në një kuti të vogël për Arduino Uno.

1. Ekrani TM1650 përdor ndërfaqen TWI, kështu që telat SDA dhe SDC shkojnë në kunjat Arduino A4 dhe A5 respektivisht. Dy telat e tjerë janë +5v dhe GND.
2. Bordi RTC përdor ndërfaqen TWI, njësoj si më sipër. (TM1650 dhe RTC përdorin porte të ndryshme, kështu që ato bashkëjetojnë në mënyrë paqësore). Kodi RTC +5v është i lidhur me pinin arduino 12 (mundësuar nga kodi dixhital në vend të +5v). Mos e mbani mend pse e bëra, nuk keni pse.
3. Kunjat L293D janë të lidhur si më poshtë: aktivizoni (pin 1) në D5, dhe kunjat e kontrollit të drejtimit 2 dhe 7 në kunjat arduino D6 dhe D7 respektivisht.
4. BUTONAT janë të lidhur me kunjat D2, D8 dhe D9 për SELECT, PLUS dhe MINUS respektivisht. (Butonat zbatohen me një rezistencë tërheqëse 10K-në konfigurimin "aktiv-lart").
5. Fuqia e modulit PROBE +5v lidhet me arduino pin 10 (për të mundësuar matjet periodike), dhe sonda është e lidhur me pinin analog A1.

SH NOTNIM: Skedari i skemave të ngrirjes është shtuar në depo github.

Hapi 11: Skica dhe më shumë

Përditësimi i marsit 2015:

1. Funksionalitet i shtuar për të kulluar tubat pas vaditjes së ujitjes për të parandaluar formimin e mykut (Djalë! Jam i lumtur që nuk kam bërë drejtimin e rrotullimit të pompës në L293D!)
2. Prerjet më të gjera përfshijnë datën/kohën e fillimit dhe mbarimit të vaditjes së ujitjes, lagështia e fillimit dhe e mbarimit dhe sa herë pompë u përfshi gjatë vaditjes së ujitjes
3. Rutina e gabimit u përditësua: pajisja do të rivendoset me forcë pas 24 orësh nga hyrja në gjendjen e gabimit
4. Ripërpiluar me TaskScheduler 2.1.0
5. Rregullime të ndryshme të gabimeve të tjera

Që nga 18 nëntori 2015 APIS u përmirësua me karakteristikat e mëposhtme shtesë:

1. Përdorimi i bibliotekës DirectIO për ndryshime më të shpejta dhe më të lehta të kunjave
2. Përdorimi i bibliotekës Timezone për të kaluar saktë midis EST dhe EDT
3. Shtuar logjika e de-kërcimit të butonit duke përdorur vetëm TaskScheduler
4. Funksionimi i përsëritur i butonit të shtuar (cikli i vlerave nëse shtypet dhe mbahet butoni, me shpejtësinë e ciklit duke u rritur pas 5 cikleve)
5. Rikompiluar me IDE 1.6.6 AVR 1.6.9 kundër TaskScheduler 1.8.4
6. U zhvendos në Github

Bibliotekat:

APIS bazohet në bibliotekat e mëposhtme:

• EEPROM - pjesë e Arduino IDE
• Tela - pjesë e Arduino IDE
• EnableInterrupt - në dispozicion në Github
• Zona kohore - e disponueshme në Github
• DirectIO - në dispozicion në Github

Modifikuar (pirun) nga unë:

• Koha - e disponueshme në Github
• RTClib - në dispozicion në Github

Zhvilluar nga unë:

• TM1650 - në dispozicion në Github
• TaskScheduler - i disponueshëm në Github
• AvgFilter - e disponueshme në Github

Skica:

Versioni më i fundit i skicës APIS, duke përfshirë skedarin skematik të ngrirë, është në dispozicion në Github

FLET T DHNAVE:

• L293D: këtu
• Tabela e shpërthimit të RTC: këtu

Hapi 12: *** FITUam !!! ***

Ky projekt fitoi Çmimin e Dytë në konkursin e Automatizimit të Shtëpisë të sponsorizuar nga Dexter Industries.

Kontrolloje! WOO-HOO !!!

Çmimi i dytë në Automatizimin e Shtëpisë