مؤقت الري لأنظمة الجاذبية. المنزل الذكي: عرض لماكينة الري لتشغيل الجهاز

طليعة منازل ذكيةلا بد أنك سمعت. العديد من الأفكار في هذا الاتجاه مستقبلية للغاية ، لكن هذا لا ينبغي أن يتوقف.

بدا البعض وكأنه خيال علمي منذ 20 إلى 25 عامًا فقط ، والآن يتم تطبيقه في كل مكان. في المستقبل القريب ، ستصبح جميع المنازل "أكثر حكمة" أو على الأقل ستبدأ في "أن تصبح أكثر ذكاءً". الاتجاه ليس واعدًا فحسب ، بل مثيرًا للاهتمام أيضًا ، لذا يجب ألا تقف جانبًا.

على الاطلاق، المنزل الذكي- هذا نظام معقد للغاية من أجهزة الاستشعار والمكونات الميكانيكية والإلكترونية ، يتم التحكم فيه بواسطة برنامج مبرمج. يراقب هذا النظام استهلاك (وتسرب) الماء والغاز والكهرباء. يتحكم في الإضاءة. يشمل عناصر مكافحة الحرائق. يوفر التحكم عن بعد في الأجهزة المختلفة عن طريق الهاتف أو الرسائل القصيرة. يتضمن عناصر الحماية ضد السرقة والوصول غير المصرح به. يحتوي على أجهزة إمداد الطاقة غير المنقطعة والحيوية لنظام الكتل بأكمله.

تتمثل المهمة الرئيسية لهذه الأنظمة في تسهيل الحياة على الأشخاص من خلال تحويل بعض المخاوف إلى الأتمتة. وفقًا لهذا المبدأ ، سنعمل ، ونعهد بجزء من الواجب المنزلي إلى المتحكم الدقيق. لنبدأ ، كما هو الحال دائمًا ، بواحد بسيط.

هناك العديد من أجهزة الري ، من البدائية ، مثل الشاش ، أحد طرفيها مدفون في إناء نبات ، والآخر مغمور في وعاء من الماء ، إلى أنظمة الري عالية التقنية التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا. الأولى ذات جودة منخفضة وكفاءة ري ، والأخيرة لها سعر مرتفع ، وتعمل وفقًا لخوارزمية خاصة بها ، والتي لا يمكن تغييرها.

سنطور جهازًا عالميًا ، مع إمكانية التوسع الوظيفي ، ولكن في نفس الوقت غير مكلف وفعال.

خوارزمية العمل آلة سقي النباتبسيط: جفت الأرض في إناء - سقيها ، سقيها - انتظر حتى تجف. يبدو كل شيء بسيطًا للوهلة الأولى. نقوم بإعداد قائمة بالمكونات الضرورية: لوحة تحكم دقيقة ، ومضخة ، ومفتاح طاقة للتحكم في محرك المضخة ، ومستشعر رطوبة التربة ، ووعاء به ماء (في الواقع ، سيكون من الجيد الاتصال بإمدادات المياه ، ولكن من الأفضل ألا :-) لكي يكون النظام مستقلاً تمامًا ، من الضروري تزويده بتنبيهات استهلاك المياه للجهاز ، على سبيل المثال ، مؤشر LED أخضر - يوجد ماء كافٍ ، أحمر - لا يوجد ماء كافٍ ، فمن الضروري أن تضيف. لذلك ، أنت بحاجة إلى مستشعر مستوى الماء.

مضخة لآلة سقي النبات

مما سبق ، سنقوم بتصنيع كل شيء ما عدا المضخة بأنفسنا. سوف تناسب المضخة أي طاقة منخفضة. يمكنك البحث في طابعات نفث الحبر القديمة والمكسورة أو شراء مضخة غسيل الزجاج الأمامي في قطع غيار السيارات ، لقد وجدت أبسطها مقابل 90 روبل.

هام: قبل توصيل المضخة بالجهاز النهائي ، افحصها قيد التشغيل. يمكن أن تعطي مضخة السيارة نافورة من عدة أمتار ؛ في المنزل ، قد لا يُفهم مثل هذا "الري" ويُحظر في مهده. ابحث عن الجهد الأمثل من خلال التجربة. يتم تشغيل المضخة التلقائية بواسطة شبكة 12 فولت على اللوحة ، في نسختي ، يظهر ضغط كافٍ بالفعل بجهد 8 ... يتم غسلها ، وستحتاج هذه المضخة إلى الشطف بأكثر الطرق دقة.

حول أجهزة الاستشعار

من الأفضل صنع مستشعر رطوبة التربة من الجرافيت ، حيث يخضع المعدن للتحليل الكهربائي والتآكل ، وبالتالي تتدهور خصائصه بمرور الوقت. على الرغم من ذلك ، في إعدادنا التجريبي ، تعمل المستشعرات المصنوعة من المسامير والأسلاك النحاسية بشكل طبيعي.

مستشعر الأظافر هو أبسط تصميم. لتصنيعها ، تحتاج إلى قطعة من البلاستيك أو المطاط ، واثنين من المسامير والأسلاك والكامبريك (شريط لاصق).

يمكن صنع مستشعر مستوى السائل بنفس طريقة عمل مستشعر رطوبة التربة ، أو يمكنك ابتكار تصميم من النوع العائم. الخيار الثاني هو الأفضل. في الشكل 3 ، أحد أشكال هذا المستشعر ، حيث 1 عبارة عن حاوية بها ماء للري وعلامة حد أدنى ، 4 عبارة عن أنبوب مصنوع من أي مادة وقضيب 3 ، يمشي بحرية في الأنبوب. يمكن أخذ الأنبوب والقضيب من قلم حبر جاف قديم. في الجزء السفلي ، عوامة 2 (قطعة من الرغوة) متصلة بالقضيب. في الجزء العلوي ، السطح ، جزء من الهيكل الموجود على الأنبوب ، نضع جهات الاتصال 5 على لوح بلاستيكي ، وستكون هذه جهات اتصال المستشعر. في الجزء العلوي من القضيب نعلق صفيحة موصلة 6. شوط القضيب في الأنبوب 1 ... 2 سم ، نقوم بلحام الأسلاك في جهات الاتصال 5 للاتصال بـ Arduino. يتم تثبيت الأنبوب 4 بشكل ثابت داخل الحاوية.

مبدأ تشغيل المستشعر على النحو التالي. عندما يكون هناك الكثير من الماء ، يدفع العوامة 2 القضيب 3 إلى أعلى ، بينما لا تلمس اللوحة 6 جهات الاتصال 5. عندما ينخفض مستوى الماء إلى ما دون علامة MIN ، ينخفض العوامة مع مستوى الماء ويخفض القضيب باستخدام اللوحة b ، والتي بدورها تلامس جهات الاتصال 5 وتغلقها معًا. يجب على وحدة التحكم قراءة حالة جهات الاتصال فقط 5. إذا كنت كسولًا جدًا بحيث لا يمكنك العبث ، يمكنك شراء قطع مماثلة في قطع غيار السيارات ، حيث يتم بيعها هناك كمستشعرات لمستوى سائل التبريد ، وسعر أبسطها هو 100 - 150 روبل .

التحكم في ثقة اردوينو

بالنسبة لها ، هذه مهمة تافهة. نقوم بتوصيل المستشعرات بجهة اتصال واحدة بدبوس Arduino ومن خلال المقاوم عالي المقاومة نسحبه إلى "الأرض" ، مع جهة الاتصال الأخرى - إلى +5 V من مصدر طاقة Arduino. لتحديد طريقة توصيل المضخة ، نحتاج إلى معرفة التيار الذي تستهلكه في وضع التشغيل ، وهو ضروري عند ضخ المياه ؛ عند الخمول ، قد يكون التيار أقل. إذا كان التيار أقل من 3.5 أ ، فيمكنك استخدام مجموعة الترانزستور uln2003 لتوصيل المضخة.

يمكن لكل مخرج من uln2003 دفع حمولة 0.5A. لقد قمت بتوصيل جميع المدخلات والمخرجات السبعة بالتوازي لزيادة تيار الحمل: 7 × 0.5 = 3.5A. إذا كان تيار المضخة أكبر من 3.5A ، فيمكنك وضع FET ، على سبيل المثال irf630 (لكنها تحتاج إلى عناصر إضافية). يمكن لهذا الترانزستور تحمل التيار حتى 9 أ. إذا كانت المضخة تحتاج إلى مزيد من التيار ، فقم بتغيير المضخة ، وإلا فلن نحصل على رشاش ، بل خرطوم :-)

للتغذية آلة سقي النباتيمكنك استخدام البطاريات من الألعاب التي يتم التحكم فيها عن بُعد أو من مصدر طاقة رئيسي. يجب أن يكون حجم مصدر الطاقة المحدد مناسبًا للتيار المطلوب بواسطة المضخات. أود أن أوافق على طاقة البطارية ، فالمضخات لا تعمل كثيرًا ولفترة قصيرة ، لذلك ليست هناك حاجة لمصدر طاقة متصل باستمرار بالشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، بمرور الوقت ، يمكنك إضافة التحكم في شحن البطارية والإشارة إلى الحاجة إلى الشحن إلى البرنامج.

يظهر الرسم التخطيطي لخوارزمية التحكم في الشكل أدناه. بعد بدء تشغيل الجهاز ، يتم استجواب المستشعرات في دورة عمل مستمرة ، وبناءً على حالة كل مستشعر ، يتم اتخاذ الإجراءات. يتحكم مستشعر مستوى الماء في مصابيح LED. يتحكم مستشعر رطوبة التربة في المضخة.

البرنامج بسيط ولكنه يتطلب التعديل في كل حالة. يجب إيلاء اهتمام خاص للتوقف بين تشغيل المضخة وإيقاف تشغيلها: فكلما كان إناء الزهور أصغر وزاد ناتج المضخة ، كلما كان الإيقاف المؤقت أقصر. يتوقف التوقف بعد إيقاف تشغيل المضخة أيضًا على حجم الوعاء. بعد الري ، يجب أن تكون الأرض مشبعة ، وإلا إذا لم تصل الرطوبة إلى المستشعر ، فسيقوم النظام بتشغيل الري مرة أخرى. الخيار الأفضل هو وضع أنبوب إمداد المياه بجوار المستشعر بحيث تصبح الأرض في منطقة المستشعر مشبعة على الفور. سأذكر هنا أيضًا: يمكن ضبط مستوى الرطوبة لتشغيل الري بواسطة المستشعر نفسه ، وغمره في أعماق مختلفة.

كود البرنامج

بخصوص الكود ، أود أن أقول ما يلي. لتبسيط الأمر ، أضع أوامر التأخير ، والتي أقسمت عليها بنفسي. بسبب التأخير ، يتجمد أجهزتنا في لحظة واحدة لمدة 30 ثانية (أو ربما يتعين علينا تثبيت المزيد). لكن في هذا الجهاز ليس حرجًا. إذا انتهى الأمر بالجهاز إلى سقي 10 نباتات وتزامن ذلك مع احتياجهم جميعًا إلى الماء في نفس الوقت ، أعتقد أن 300 ثانية التي سيتعين على النبات الأخير انتظارها ليست مهمة جدًا.

لكن بالنسبة لمصدر الطاقة ، سيلعب هذا الحل دورًا إيجابيًا: لن يسمح للجهاز بتشغيل 10 مضخات في نفس الوقت. يعمل التأخير الأول (2000) على تشغيل المضخة لمدة ثانيتين ، إذا كان لديك نبتة كبيرة في وعاء كبير ، فأنت بحاجة إلى زيادة الوقت ، إذا كانت المضخة منتجة للغاية ، فعلى العكس من ذلك ، قم بتقليلها. التأخير الثاني (30000) يمنح التربة 30 ثانية لتنقع بالماء ، وقد كتبت عن هذا سابقًا. ربما تحتاج هذه المرة أيضًا إلى التعديل.

من الناحية الهيكلية ، يتكون الجهاز من جزأين - إلكتروني وميكانيكي. من المستحسن وضع الجزء الإلكتروني والبطاريات في العلبة حتى لا تؤدي البقع العرضية إلى تعطيل الإلكترونيات. لا يمكنك استخدام Arduino بالكامل ، ولكن يمكنك استخدام متحكم دقيق وكوارتز مع مكثفات ومصدر طاقة 5 فولت. وفي نفس الحالة ، نضع شريحة uln2003 والمقاومات وشاشات LED على اللوحة الأمامية ونقوم بتثبيت موصل لتوصيل المستشعرات و مضخة. إذا كانت المضخة قوية وتم تسخين الزند ، فإننا نحفر ثقوبًا في الهيكل للتهوية. لا يلزم تثبيت مؤشر إضافي لتشغيل الجهاز ، حيث يعمل دائمًا أحد مصابيح LED الخاصة بمستوى الماء ، وسوف يؤدي هذه الوظيفة.

يمكن صنع غلاف الجزء الإلكتروني من أي مادة أو يمكنك اختيار مادة جاهزة. بالنسبة للحاوية ، يمكنك استخدام زجاجة بلاستيكية أو وعاء زجاجي بحجم مناسب ، أو يمكنك لصقها من البلاستيك. نصلح مستشعر مستوى السائل ونركب المضخة. إذا كان لابد من غمر المضخة في الأسفل (وهناك البعض) ، فإننا نعزل بعناية جميع الأسلاك الحاملة للتيار. من المضخة إلى الوعاء مع النبات ، نرسم أنبوبًا بقطر مناسب. يمكنك شراء واحدة من متجر قطع غيار السيارات مع مضخة أو اختيار مطاط أو سيليكون مناسب. على حافة الإناء ، توصلنا إلى حامل للأنبوب حتى لا يكون هناك تناثر عند توفير الماء. نقوم بتثبيت مستشعر الرطوبة بالقرب من الأنبوب. حتى لا يخيف الطبق الزجاجي أو البلاستيكي الموجود بجانب النبات الآخرين بمظهره ، يمكنك استخدام دهانات الزجاج الملون الأكريليكي لمنحه أسلوب تصميم المؤلف.

مزيد من الاختبارات. لا تنس: رفاهية النبات تعتمد على تشغيل الجهاز. قبل إجراء الاختبارات العملية ، قم بإجراء اختبارات مقاعد البدلاء عن طريق اختبار الجهاز بوعاء بدون نبات لعدة أيام. لا ينبغي أن تغمر الأرض فيها أو تجفف. إذا لزم الأمر ، قم بتعميق مستشعر الرطوبة أكثر أو ، على العكس من ذلك ، ارفعه أعلى. اضبط مدة المضخة في البرنامج. ولا يسقط قطرة كل خمس دقائق ، ولا يملأ الأرض مرة في الأسبوع. أثناء التجربة ، راقب درجة حرارة المكونات الإلكترونية.

لا تسخن!

عندما يتم تصحيح كل شيء ، انتقل إلى الاختبارات العملية ، وأخذ النبات الأكثر تواضعًا. راقب حالة النبات بعناية ، إذا حدث خطأ ما ، أوقف التجربة حتى يتم توضيح الأسباب. إذا كان كل شيء على ما يرام ، فقم بتوصيل مستشعر آخر وضخه إلى Arduino ، وأضف الكود وأتمتة سقي مصنع آخر. بدون توسعة إضافية للميناء ، ستتعامل Arduino مع عشرات المصانع.

طلب. كود بدون تعليقات:
const int dw = 12 ؛
const int dg = 11 ؛
مضخات int = 2 ؛
const int ledG = 3 ؛
const int ledR = 4 ؛
كثافة العمليات dwS = 0 ؛
كثافة العمليات dgS = 0 ؛
إعداد باطل () (pinMode (nasos ، الإخراج) ؛
pinMode (ledG ، الإخراج) ؛
pinMode (ledR ، الإخراج) ؛
pinMode (dw ، الإدخال) ؛
pinMode (dg ، الإدخال) ؛ )
حلقة باطلة () (dwS = digitalRead (dw) ؛
إذا (dwS == LOW) (digitalWrite (ledG، HIGH) ؛
الكتابة الرقمية (ledR ، منخفضة) ؛ )
else (digitalWrite (ledG، LOW) ؛
الكتابة الرقمية (ledR ، عالية) ؛ )
dgS = digitalRead (dg) ؛
إذا (dgS == منخفض) (كتابة رقمية (مضخات ، عالية) ؛
تأخير (2000) ؛
الكتابة الرقمية (مضخات ، منخفضة) ؛
تأخير (30000) ؛ )
آخر (كتابة رقمية (مضخات ، منخفضة) ؛))

المقال السابق: المقال التالي:

يعمل نظام الري التلقائي ArdAutomatic على أتمتة أعمال العناية بالزهور الداخلية. في المتاجر المواضيعية يبيعون مثل هذا التصميم بسعر مجنون. ومع ذلك ، فإن الأمر يستحق العناء ، لأن الجهاز ينظم بشكل مستقل "أجزاء" الرطوبة في النبات.

في هذه المقالة ، تتم دعوة القارئ لإنشاء نظام الري التلقائي الخاص به على اردوينو. يعمل المتحكم الدقيق في هذه الحالة كنظام تحكم للأجهزة الطرفية.

الأدوات والأجهزة الطرفية اللازمة لتنفيذ مشروع Autowatering استنادًا إلى متحكم Arduino

الري جهاز يتحكم في رطوبة التربة. ينقل الجهاز البيانات إلى مستشعر الرطوبة ، والذي سيشير إلى الري التلقائي المصمم لبدء العمل. تستخدم لغة البرمجة C ++ لكتابة البرنامج.

طاولة بالمواد المطلوبة:

عنصر	وصف
متحكم Arduino Uno	النظام الأساسي يربط الأجهزة الطرفية ويتكون من جزأين: البرامج والأجهزة. تمت برمجة كود إنشاء الأجهزة المنزلية في بيئة حرة - Arduino IDE. لتجميع وتنفيذ برنامج على المتحكم الدقيق ، تحتاج إلى شراء كبل USB. للتشغيل المستقل ، تحتاج إلى شراء مصدر طاقة 10 فولت. يوجد 12 دبوسًا على المنصة ، يتمثل دورها في الإدخال والإخراج الرقمي. يختار المستخدم بشكل فردي وظائف كل دبوس.
كابل USB	إلزامي في تصميم نظام "الري التلقائي على اردوينو" لحمل الكود.
لوحة توصيل المستشعر - Troyka Shield	باستخدام اللوحة ، يتم توصيل الأجهزة الطرفية التي تعمل باللمس باستخدام الكابلات التقليدية. على طول الحواف توجد جهات اتصال من 3 دبابيس - S + V + G.
دفع كتلة المحطة الطرفية	يعمل كمشابك للأسلاك المجمعة. تم إصلاح التصميم بزر في الربيع.
مزود الطاقة مزود بمدخل USB محلل رطوبة التربة	الأداة المثالية لتوصيل المنصات. يشتمل التصميم على مصباح يدوي يشير إلى بداية العمل. يعطي الجهاز إشارات إذا كانت التربة مبللة بشكل مفرط أو غير كافٍ. يتم التوصيل باللوحة باستخدام 3 أسلاك. ● أقصى عمق للغطس في الأرض - 4 سم ؛ ● الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة - 50 مللي أمبير ؛ ● جهد الإمداد - حتى 4 فولت.
مضخة مع أنبوب للغطس في الماء	تتم الإدارة باستخدام مفتاح. يصل طول الكابل إلى مترين.
مفتاح التشغيل	مصمم لعمل وكسر دائرة كهربائية. إذا كنت تستخدم الجهاز عند تصميم الري التلقائي في Arduino ، فلن تكون هناك حاجة إلى لحام إضافي. يتم التوصيل باللوحة الرئيسية أيضًا بواسطة 3 أسلاك.
سلك التوصيل - "الأب - الأب"	عدة أسلاك تربط الأجهزة الطرفية.
سلك التوصيل - "الأم - الأب"	تقوم الأسلاك أيضًا بتوصيل الأجهزة الطرفية.
زهرة داخلية	النظام مناسب لأنواع مختلفة من النباتات الداخلية.

مخطط اتصال وخوارزمية العمل في مشروع "Autowatering" على أساس micro Arduino

يوجد أدناه مخطط الخوارزمية والاتصال الخاص بالمشروع على منصة اردوينو. تم بناء Autowatering على النحو التالي:

نضع لوحة المستشعر على متحكم دقيق.
نقوم بتوصيل محلل الرطوبة باستخدام اللوحة الموصوفة أعلاه إلى دبوس مشابه - A0.
قم بتوصيل المستشعر بالمتحكم الدقيق:
1. يتم توصيل دبوس CS بالدبوس رقم 9 على اللوحة.
2. تتصل دبابيس عرض SPI بالرأس المقابل على نفس اللوحة.
يتم إدخال مفتاح التشغيل في رقم التعريف الشخصي 4.
نأتي بالمفتاح إلى مفتاح التشغيل في الموصلات ، يُشار إليه بالحرفين p + ، p-.
الآن نقوم بتوصيل مضخة المياه بالأنبوب باستخدام الكتلة الطرفية لجهات الاتصال بالحرفين l + و l-. تدريجيا ، سيتم بناء مخطط أمام المصمم.
نقوم بلصق لوحة تعمل باللمس لتحليل الرطوبة في إناء للزهور.
نقوم بإدخال نهاية الأنبوب بالماء في التربة. إذا كان وزن النبات مع الوعاء لا يتجاوز 2 كجم ، نقوم بإصلاح الخرطوم بشكل منفصل. خلاف ذلك ، قد تقلب قطرة الماء الزهرة.
نخفض مضخة الماء في زجاجة مملوءة بالماء.
نقوم بتوصيل الهيكل بالإمداد الكهربائي.

نقدم لك أدناه نظامين بديلين لجهازنا:

يقوم المستشعر بتحليل حالة الرطوبة عن طريق تحديد حموضة الأرض. قبل إدخال الري في النظام ، من الضروري اختبار الجهاز ومعايرته:

نكتب المعلومات المعروضة على الشاشة. في هذه الحالة ، يكون المستشعر عالقًا في وعاء جاف. يشار إلى هذا باسم الحد الأدنى من الرطوبة.
نحن نسقي التربة بالنبات. نحن ننتظر الماء لينقع التربة تمامًا. ثم ستظهر القراءات على شاشة اللمس بمستوى واحد. تحتاج إلى تدوين المعلومات التي تتلقاها. هذا يعني الرطوبة القصوى.
في دفتر ملاحظات ، نصلح الثوابت HUM_MIN و HUM_MAX بالقيمة التي تم الحصول عليها نتيجة المعايرة. نكتب القيم في البرنامج ، ثم ننقلها إلى وحدة التحكم الدقيقة.

تم وصف تصميم الري التلقائي لزهرة واحدة أعلاه. ومع ذلك ، لعشاق النباتات الداخلية ، المنزل مؤثث بأواني الزهور. من ناحية أخرى ، يبدو هذا السؤال معقدًا: من الضروري توصيل العديد من المضخات وأجهزة تحليل رطوبة التربة. ولكن هناك حل أرخص وأبسط لتصميم الري التلقائي.

يتم عمل فتحات 25 سم في الخرطوم من المضخة مع المخرز. يتم لصق قطع من قضبان أقلام الحبر في الثقوب الناتجة. النتيجه هي:

تصطف أواني النباتات على حافة النافذة ؛
يتم تثبيت الأنبوب على إناء الزهور بحيث يتدفق الماء من كل حفرة في إناء منفصل ؛
فويلا: يسقي الاختراع جميع النباتات في نفس الوقت.

يختار المستخدم بشكل مستقل وقت الري ، ولكن لزهرة واحدة فقط. غالبًا ما تكون الأزهار متشابهة في الوزن والحجم. لذلك ، تجف التربة في الأواني في نفس الوقت. لهذا ، تم اختراع طريقة الجمع: يتم تقسيم عدد الأواني إلى مجموعات متساوية الوزن والحجم.

عينة كود اردوينو لمشروع "Autowatering"

دعنا ننتقل إلى البرمجة البرمجية:

// قم بتنزيل المكتبة للعرض وقم بتوصيلها بالبرنامج #include "QuadDisplay2.h" ؛ // أنشئ ثابتًا يشير إلى الدبوس الذي تتصل به مضخة المياه // حدد VODPOMPA_PIN 4 ؛ // قم بإنشاء ثابت يشير إلى الدبوس الذي تم توصيل محلل رطوبة الأرض به # تعريف HUM_PIN A0 ؛ // دقيقة بالرطوبة # تعريف HUM_MIN 200 ؛ // أقصى رطوبة # تعريف HUM_MAX 700 ؛ // الوقت بين فحوصات الري #define INTER 60000 * 3 ؛ // قم بتعريف المتغير الذي سيخزن قيمة الرطوبة بدون إشارة int hum = 0 ؛ // سنقوم بتخزين الفاصل الزمني في هذا المتغير طويل الوقت بدون توقيع = 0 ؛ // قم بتعريف كائن من فئة QuadDisplay ، ثم قم بتمرير لوحة الترخيص // لجهة الاتصال CS QuadDisplay dis (9) ؛ // قم بإنشاء طريقة مسؤولة عن تشغيل إعداد فراغ العرض (باطل) (// ابدأ طريقة البدء () ؛ // أعلن عن وظيفة ستكون مسؤولة عن إخراج مضخة المياه من // وضع pinMode لجهة الاتصال ( VODPOMPA_PIN ، الإخراج) ؛ // على الشاشة يضيء الرقم - 0 dis.displayInt (0) ؛) // أنشئ طريقة مسؤولة عن حلقة فراغ مؤشر الرطوبة الحالية (باطلة) (// احسب مؤشر الرطوبة الحالي في الرطوبة الآن = analogRead (HUM_PIN) ؛ // إذا كان مؤشر القيمة لا يساوي المؤشر السابق ، إذن ... if (humNow! = hum) (// احفظ القيمة المستلمة الآن hum = humNow ؛ // اعرض القيمة على screen displayInt (humNow)؛) // اضبط الشروط: إذا مرت الفترة الزمنية المحددة من قبل المستخدم و // حالة رطوبة التربة أقل من المطلوب ، إذن ... إذا ((الوقت == 0 || مللي () - الوقت> INTER) && همهمة< HUM_MIN) { // Даем сигнал о начале работы водяной помпы digitalWrite(VODPOMPA_PIN, HIGH); //Объявляем потом, длящийся 2 секунды delay(2000); // Завершаем работу помпы digitalWrite(POMP_PIN, LOW); // Ставим в значение переменной Time текущее время и добавляем 3 минуты Time = millis(); } }

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك مشاهدة مقاطع فيديو شيقة من زملائنا.

اليوم ، تُستخدم أنظمة الري المختلفة لتسهيل العناية بالنباتات ، فهي تتيح التحكم في كمية المياه لكل نوع من أنواع النباتات ، أو استخدام الري بالتنقيط أو الرشاشات. يتم توفير المياه ، ويتم إنشاء أفضل الظروف للتطور للنباتات. العيب الوحيد لهذه الأنظمة هو الحاجة إلى المراقبة المستمرة ، ويتم التبديل بين التشغيل والإيقاف يدويًا. هذه مهمة غير سارة إلى حد ما ، يمكن أن تصل مدة الري ، اعتمادًا على نوع النباتات والظروف المناخية والنظام المحدد ، إلى ساعتين. لحل هذه المشكلة ، يجب عليك تثبيت مؤقت الري لأنظمة الجاذبية.

أولاً ، أنت بحاجة لشرح مفهوم "أنظمة الجاذبية المتدفقة" ، وإلا يمكنك أن تجد في بعض المصادر تفسيرات مضحكة لمبادئ عملها وسوء فهم كامل للديناميكا المائية.

أنظمة سقي الحدائق الأوتوماتيكية - رسم بياني

هناك خبراء يدعون أن أجهزة توقيت الري لأنظمة الجاذبية جيدة جدًا بحيث يمكنها العمل مع ضغط الماء من 0 إلى 6 أجواء. سيعملون عند ضغط صفر ، لكن لن يسقي أي شيء. الجاذبية ليست مفهومًا فيزيائيًا ، ولكنها مفهوم محلي بحت. ولا يعني عدم وجود ضغط بل عدم وجود مضخات مياه تعمل بشكل دائم. في أنظمة الجاذبية ، توفر المضخة الماء فقط لخزان التخزين ، الذي يقع على مسافة من الأرض. نظرًا لاختلاف الارتفاع بين المستوى العلوي للماء ومكان الخروج منه ، يتم إنشاء الضغط ، وهذا الضغط هو الذي يجعل تدفق الماء يتحرك.

لماذا تستخدم أجهزة ضبط الوقت في معظم الحالات لأنظمة الجاذبية؟ نظرًا لأنهم لا يستطيعون العمل تحت ضغوط عالية ، فإن صمامات الإغلاق الخاصة بهم هشة للغاية وآلية القيادة الخاصة بهم ضعيفة. بالنسبة لمعظم الأجهزة ، لا يمكن أن يتجاوز الحد الأقصى لضغط الماء 0.5 ضغط جوي ، ولمثل هذا الضغط ، يجب أن يكون وعاء الماء على مسافة خمسة أمتار من الأرض. في الغالبية العظمى من أنظمة الري ، توجد صهاريج التخزين في مكان أقل بكثير.

أنواع الموقتات

تتوفر حاليًا ثلاثة أنواع من أجهزة ضبط الوقت:

ميكانيكي.أبسط ، الرجوع إلى أنظمة التحكم شبه الأوتوماتيكية. يتم التشغيل يدويًا ، ويتم إيقاف تشغيله تلقائيًا بعد فترة زمنية محددة (تصل إلى 120 دقيقة). لا يحتاج إلى مصدر طاقة ، صمام الإغلاق يعمل بزنبرك. المزايا هي التكلفة المنخفضة والموثوقية العالية. العيوب - من المستحيل الاستغناء عن وجود الأشخاص أثناء التبديل ؛
إلكترونية مع تحكم ميكانيكي.أوضاع الري مؤتمتة بالكامل ، ويمكن تعديل جدول الري لمدة سبعة أيام ، ومدة الري تصل إلى 120 دقيقة. المزايا - التكلفة المنخفضة نسبيًا وسهولة البرمجة والإدارة. العيوب - عدم القدرة على توصيل معدات إضافية ؛
إلكتروني مع برنامج التحكم.تتمتع أحدث الأجهزة بالقدرة على إعداد ما يصل إلى 16 وظيفة خاصة. العيوب - تكلفة عالية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون من الصعب على المستخدمين غير المدربين تثبيت البرامج.

نادرًا ما يتم استخدام الموقتات الميكانيكية ، وغالبًا ما يتم التحكم في أنظمة الري بواسطة نوع واحد من الأجهزة الإلكترونية. يتم تنظيم إمدادات المياه بواسطة صمام لولبي (كهرومغناطيسي) أو صمام كروي.

مؤقت ري لخطين ميكانيكي "اكسبيرت جاردن"

صمام الملف اللولبي.في وقت معين ، يتم توفير الطاقة للملف الكهرومغناطيسي ، تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي ، يتم سحب اللب إلى الملف اللولبي ويمنع تدفق المياه. في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، يتم دفع القلب بواسطة الزنبرك ويفتح تجويف الأنبوب. في الموقتات ، يمكن عكس مبدأ التشغيل - بدون جهد ، يتم إغلاق الصمام بزنبرك ، وعندما يحدث مجال مغناطيسي قوي ، يتم فتحه. نظرًا لمبدأ التشغيل هذا ، يتم حفظ طاقة البطارية. من الممكن التمييز بين تشغيل صمام الملف اللولبي من خلال نقرة مميزة أثناء الفتح / الإغلاق.
صمام الكرة.يتم الفتح / الإغلاق بواسطة علبة تروس ، والتي يتم تشغيلها بواسطة محرك كهربائي. لتوفير الشحن ، فهو أيضًا في وضع الإغلاق باستمرار ، ولا يفتح إلا لفترة تشغيل النظام للري. أثناء تشغيل الموقت بصمام كروي ، تسمع ضوضاء قصيرة لتشغيل المحرك الكهربائي وعلبة التروس.

مهم. بمجرد وجود مخاطر الصقيع ، يجب إيقاف تشغيل المؤقت. لماذا؟ أثناء بدء التشغيل ، تظهر تيارات كبيرة في لفات الجزء الثابت ، بمجرد أن يبدأ الدوار في الدوران ، تنخفض القوة الحالية إلى أوضاع التشغيل. أثناء الصقيع ، قد يتجمد الصمام الكروي قليلاً ، قوة المحرك الكهربائي ليست كافية لتمزيقه. هذا يعني أن تيارات البداية سوف تتدفق عبر اللفات لفترة طويلة ، مما سيؤدي حتماً إلى ارتفاع درجة حرارتها وقصر الدائرة. وعلبة التروس نفسها ليست مصممة لجهود كبيرة ؛ قد تفشل تروس القيادة. تتطلب مثل هذه الأعطال إصلاحات معقدة أو استبدالًا كاملاً للجهاز.

مؤقتات إلكترونية مع تحكم ميكانيكي (نوع التبديل)

أجهزة سهلة التشغيل وموثوقة ودائمة. لتحديد أوضاع تشغيل نظام الري ، قم بما يلي:

قم بفك الغطاء البلاستيكي الشفاف العلوي. تحتاج إلى العمل بعناية ، لا تفقد حشية الختم ، فقد تسقط ؛
استخدم مفتاح التبديل الأيسر لضبط تردد تشغيل النظام ، الحد الأقصى للمدة هو 72 ساعة ؛
استخدم مفتاح التبديل الأيمن لضبط مدة ري محددة ، بحد أقصى 120 دقيقة.

مهم. يبدأ وقت العد التنازلي الأولي للجهاز الإلكتروني من وقت تشغيل المؤقت. هذا يعني أنه ، على سبيل المثال ، إذا كنت تريد تشغيل الري بشكل دوري في الساعة الخامسة صباحًا ، فيجب أن يتم ضبط المؤقت الأول في نفس الوقت. في المستقبل ، لن يتغير وقت تشغيل نظام الري.

يبيع المصنعون ، المجهزون بجهاز توقيت ، مجموعة كاملة من التركيبات لتوصيل الأنابيب البلاستيكية أو الخراطيم المرنة بأقطار مختلفة. يتم تشغيل المؤقت بواسطة بطاريتين AAA 1.5 فولت.

مؤقت الري - صورة

مؤقتات إلكترونية مع برنامج تحكم

تحتوي الأجهزة الأكثر حداثة على ميزات متقدمة بشكل ملحوظ. تتضمن الحزمة محولات لتوصيل خطوط الأنابيب وخراطيم مرنة بأقطار مختلفة. إعداد التحكم في البرنامجيتم على النحو التالي:

قم بإزالة الغطاء البلاستيكي. إنه ملتوي بإحكام في المصنع ، سيتعين عليك بذل جهود كبيرة ؛
اضغط على زر الوقت ، ستظهر معلمات تثبيت البرنامج على الشاشة الإلكترونية. اضبط الوقت الحالي واليوم من الأسبوع ، يجب تأكيد الإجراء بالضغط على الزر "تعيين" ؛
انتقل إلى كل يوم من أيام الأسبوع بدوره ، وحدد وقت ومدة الموقت الإلكتروني. سيتم حفظ هذه المعلمات طوال فترة الاستخدام ؛
إذا رغبت في ذلك ، يمكن تكوين ما يصل إلى 16 برنامجًا مختلفًا على الجهاز. للقيام بذلك ، اضغط على الزر Prog ثم قم بتكوين العدد المطلوب من البرامج. يجب تأكيد جميع البيانات المدخلة بالضغط على الزر "تعيين".

يتم تثبيت مكثف رحيب إلى حد ما داخل الجهاز. إنه مصمم للإشارة إلى تفريغ حرج للبطارية وتبديل المؤقت إلى وضع التشغيل الذاتي. عندما تكون البطاريات منخفضة ، ستظهر إشارة تحذير على الشاشة. من وقت تقديمها ، يمكن للبطاريات أن تعمل لمدة 2-3 أيام ، اعتمادًا على وتيرة ومدة نظام الري.

في وضع مستقل تمامًا ، يمكن أن يضمن المكثف تشغيل المؤقت لمدة 3-4 أيام. إذا لم يتم استبدال البطاريات خلال هذا الوقت ، فسيتم إيقاف تشغيل المؤقت. بعد ذلك ، سيتم مسح جميع أوضاع الري المحددة مسبقًا من الذاكرة ، وسيتعين عليك تكرار خطوات التثبيت من البداية.

في وضع الاستعداد ، لا يستهلك الموقت أكثر من 1.2 مللي أمبير ؛ أثناء التشغيل ، يزيد الاستهلاك الحالي إلى 350 مللي أمبير. هذه قيم صغيرة جدًا تسمح للجهاز بالعمل على البطاريات وحدها لموسم واحد على الأقل. ترك المصنعون عمدًا هذه المرة ، أثناء الفحص الروتيني السنوي لنظام الري قبل البدء ، يوصى بتركيب بطاريات جديدة.

هناك نماذج من أجهزة ضبط الوقت مصممة للعمل على أنظمة الري الكبيرة والمعقدة. لديهم العديد من الصمامات ، والتي تسمح لك بالتحكم في أوضاع الري في عدة مناطق منفصلة ، لكل منها معلماته الخاصة. يمكن تشغيل الأجهزة متعددة الصمامات بجهد 220 فولت أو بها ما يصل إلى ثماني بطاريات AAA 1.5 فولت.

ما هي البيانات التي يجب مراعاتها عند تكوين أجهزة الاستشعار

تعتمد شروط زراعة النباتات إلى حد كبير على الإعداد الصحيح لبرنامج المؤقت. ما الذي يجب أخذه بعين الاعتبار؟

تقسيم مساحة الري إلى مناطق منفصلة مع مراعاة أنواع المحاصيل. كل واحد منهم لديه متطلباته الخاصة ، وفي بعض الحالات سيكون عليك شراء مؤقتات متعددة الصمامات.

حساب هيدروليكي لأقصى استهلاك للمياه. يجب أن يأخذ تشغيل أجهزة ضبط الوقت في الاعتبار السعة الإجمالية لمحركات الأقراص. إذا لم يكن هناك ضخ تلقائي ، فأنت بحاجة إلى التحكم بشكل مستقل في وجود الماء ، وإذا لزم الأمر ، ملء الحاويات.

تحليل تتبع وضع أنظمة الري. يمكن أن يكون للاختلاف الكبير في ارتفاع خطوط الري الفردية تأثير كبير على إنتاجيتها. عند الإعداد ، يجب أن تضع في اعتبارك ليس فقط وقت الري ، ولكن أيضًا كمية المياه التي يتم توفيرها للنباتات خلال هذا الوقت.

بعد الانتهاء من تثبيت المؤقت ، يوصى بالتحقق من قابلية تشغيل النظام. لهذا ، يتم تعيين فترات التبديل الدنيا ، ويتم فحص التشغيل الصحيح لمشغلات الصمام. إذا كان المؤقت يعمل بشكل طبيعي ، فيمكنك بدء برمجة محددة ووضع النظام في وضع التشغيل التلقائي.

ستكون عملية تثبيت برنامج المؤقت أسهل بكثير إذا تم شراء أجهزة استشعار إضافية معه.

ميزات إضافية للمؤقتات

يمكن أن تؤدي أجهزة ضبط الوقت الإلكترونية للري باستخدام أجهزة الاستشعار العديد من الوظائف الإضافية ، مما يبسط عملية زراعة المحاصيل في البيوت الزجاجية أو في الهواء الطلق.

جهاز استشعار المطر.تستخدم هذه المعدات أثناء تركيب الري في المناطق المفتوحة. يرسل مستشعر المطر إشارة إلى الجهاز الإلكتروني حول وجود ترسبات طبيعية. يتفاعل الموقت مع هذه الإشارات ويتخطى سقيًا واحدًا يتزامن مع فترة الأمطار. يتم ضبط المستشعر في نطاق هطول الأمطار من 3 مم إلى 25 مم. يسمح هذا النطاق الواسع بتحكم أكثر دقة في معدلات الري بناءً على الظروف الجوية. يسمح لك وجود وظيفة الاسترجاع السريع بإيقاف الري بعد بدء المطر في أقصر وقت ممكن ، ولا تتطلب الأجهزة صيانة إضافية. اعتمادًا على ضبط حلقة التهوية ، يتم تعيين تأخير لعودة الكوخ إلى وضع الاستعداد. يعتمد وقت العودة إلى وضع البداية بشكل مباشر على الرطوبة ودرجة الحرارة المحيطة. هذا يسمح بتوفير المياه بشكل كبير.
مضخة الحجاب الحاجز.يمكن تركيبه مع مؤقت أو في علبة منفصلة ، فإنه يراقب مستوى الماء في صهاريج التخزين. عندما تنخفض كمية الماء عن مستوى حرج ، يتم تشغيل المضخة تلقائيًا لتجديد الإمدادات. بعد ملء الخزانات ، يتم إيقاف تشغيل المضخة.
جهاز استشعار رطوبة التربة بقنوات الراديو.الجهاز الأكثر حداثة ، يسهل إلى حد كبير رعاية النباتات. يتم تثبيته في عدة أماكن في الأسرة ، ويمنع أمر الموقت للري في حالة ارتفاع رطوبة التربة. تزيد الأجهزة الحديثة من غلة المحاصيل بنسبة لا تقل عن 10٪.
فلتر تنقية المياه.يقوم بتنقية المياه بجودة عالية ، ويزيد بشكل كبير من وقت تشغيل الموقت.

يمكن شراء أجهزة مراقبة وتحكم إضافية كمجموعة مزودة بمؤقت سقي أو بشكل منفصل.

فيديو - مؤقتات الري لأنظمة الجاذبية

المثل المعروف "لا جديد تحت الشمس" في حالة الري الآلي للنباتات يعمل مائة بالمائة. حسنًا ، لماذا لا تقوم عاصبة من الشاش "بسقي" النبات باستمرار ، إذا كان أحد طرفيها في جرة من الماء ، والآخر مدفون في الأرض؟ أو أن الري الفائق تمامًا بمساعدة نظام مزود بملء إلكتروني جيد سيؤدي أيضًا عن طيب خاطر إلى سقي النباتات تلقائيًا - يمكنه فعل كل شيء ، وسيفعل كل شيء ، لكن ... لا ، هناك نقاد - الحزام غير فعال ، والإلكترونيات عضة بسعر - إنه مكلف ، ولا يمكن إعادة تكوين الوحدة الإلكترونية - لكل تطبيق جديد يحتاج إلى خاصته. وشيء من هذا القبيل سيكون مرغوبًا فيه ...

من ماذا تصنع آلة الري الأوتوماتيكية؟

هذا هو "كذا وكذا" الذي سنحاول القيام به. ستكون رخيصة وسهلة إعادة التكوين وفعالة - في أي مكان آخر. منطق عملها (يقولون ، الخوارزمية) هو كما يلي: إذا كانت الأرض جافة ، فإن الآلة تسقي ؛ إذا كانت التربة رطبة ، يتوقف الري حتى تجف التربة. وكم من الوقت تنتظر؟ نعم ، السؤال لا يستحق كل هذا العناء. المعيار الصحيح هو "تجفيف" التربة. بمجرد أن يجف ، نسقيه - في أي وقت من النهار أو الليل ...
والآن دعونا نحلل نظام الري التلقائي للنباتات من وجهة نظر مطور علبة سقي "ذكية":

البيئة - ظروف الشقة ، إناء للزهور مملوء بالتربة ، والذي يحتاج إلى الري ؛
وحدة التحكم - لوحة متحكم دقيقة ، والتي تعتبر أكثر توصيلات اردوينو قبولًا ؛
كائن التحكم - بنك مياه ، المحرك - مضخة لضخ المياه ؛
عناصر إضافية لنظام الري الآلي للنباتات:
- "عيونها" هي أجهزة استشعار لتجفيف التربة ومستوى الماء في الجرة ؛
- "الأيدي" - مضخة تضخ المياه في منطقة الري ؛
- التكنولوجيا النقية - مفتاح تبديل ، في الواقع مفتاح مضخة ومصباحان LED ، أخضر وأحمر ، للإشارة إلى "الماء" و "الماء منخفض".

هذا هو النظام بأكمله ، والذي يسمى الري التلقائي للنباتات ، والذي يمكن أن يحررك من روتين الهموم اليومية.
يبدو أنه بدلاً من علبة الماء ، تحتاج فقط إلى الاتصال بأنبوب ماء ، لكن الأنابيب الموجودة حول الشقة لا تزين الغرفة حقًا ، لذلك يتم حل مهمة سقي النباتات تلقائيًا باستخدام حاوية مستقلة تحتاج إلى يمكن "إعادة تعبئتها" بالماء. ولكي لا يزعج جرة الماء الأذواق الجمالية ، يمكن حجبها بنمط زخرفي ، بحيث يبدو أنه ضروري.

مضخة تعمل على سقي النباتات تلقائيًا

مضخة مياه

مضخة لضخ المياه - تم شراؤها. يمكن أخذه من غسالة الزجاج الأمامي أو الطابعة أو حوض السمك. سيتعامل أي منهم بسهولة مع المهمة ، ولكن من الأسهل التقديم من السيارة. كل شيء بسيط - لقد أتيت ورأيت واشتريت ، ولكن قبل استخدامه ، تحتاج إلى تحديد جهد الإمداد بشكل تجريبي بحيث تكون نفاثته أقل شبهاً بالسخان محلي الصنع. يتم تشكيل نفاثة مائية هادئة بجهد 8 فولت إلى 9 فولت.
السؤال الأكثر صعوبة هو تيار التشغيل لمحرك المضخة. بالنسبة للعينات المختلفة ، يمكن أن يكون هذا 2-3 أمبير أو أكثر ، والحمل الحالي المسموح به على خرج وحدة التحكم أقل بكثير - 10-20 مللي أمبير. لذلك ، من الضروري زيادة قدرة التحويل لوحدة التحكم. للقيام بذلك ، يتم توصيل ترانزستور قوي بمخرجاته ، والذي يضمن ، بفضل اتصال اردوينو ، تشغيل المضخة. دعنا نستخدم مجموعة من الترانزستورات uln2003 (انظر الرسم البياني) ، كل منها يمكنه تبديل تيار 0.5 أ. إذا كانت المدخلات والمخرجات متصلة بالتوازي ، فسيكون تيار الحمل المسموح به مساويًا للإجمالي ، أي. 0.5 * ن. لنفعل ذلك.

توصيل وحدة تحكم اردوينو

رسم تخطيطي للجهاز لمحطات الري الأوتوماتيكية

وحدة التحكم عبارة عن وحدة تحكم بمعالجات Arduino أحادية اللوحة ، وهي مصممة لمثل هذه المهام البسيطة. تقنية العمل بها بسيطة - فهي تصحح أخطاء البرنامج على الكمبيوتر ، وبعد توصيل اردوينو ، "تعيد تدويرها" في المعالج. إذا احتاج شيء ما إلى التغيير ، فسيتم إعادة إنشاء البرنامج على الكمبيوتر وإعادة تثبيته في وحدة التحكم. وفي الوقت نفسه ، لا يلزم لحام أي شيء وإعادة بنائه. وهذا بالضبط ما يسمى "بإمكانية إعادة التشكيل".
تتمثل الخطوة التالية في توصيل اردوينو بجهاز يؤدي مباشرة وظائف الري التلقائي للنباتات في توصيل أسلاك المستشعرات وسلك الطاقة للمضخة بوحدة التحكم نفسها. في هذه الحالة ، من الأفضل استخدام بطارية لإمداد الطاقة - يعمل الري لفترة قصيرة جدًا - بضع ثوانٍ فقط ، ويكون "الواجب" الثابت لمصدر طاقة التيار المتردد غير عملي.

مجسات - "عيون" الآلة

جهاز استشعار رطوبة الأظافر

من الأفضل صنع مستشعر الرطوبة من مادة غير مؤكسدة مثل قضبان الجرافيت. إذا كنت لا تتفلسف ، فإن اثنين من المسامير المطروقة في لوحة عازلة تتحول إلى مثل هذا المستشعر في بضع ثوان (انظر الشكل) ، والذي يستخدم اتصال اردوينو ليعرف نفسه بنظام الري التلقائي للنباتات ، و يمكن تأجيل تركيب قضبان الجرافيت لفترة "تسليم" مرشاتنا في التشغيل الدائم.

مستشعر مستوى الماء العائم

يتم تنفيذ مستشعر مستوى الماء بسهولة في نفس "المربط" كما هو مذكور أعلاه ، ولكننا سنصنع واحدًا آخر - عوامة (انظر الشكل). من السهل تجميعها من الأنبوب 4 ، المثبت على البرطمان ، ويمكن تحريك القضيب 3 بسهولة على طوله. يتم توصيل العوامة 2 بالجزء السفلي من القضيب ، ويوجد العبور 6. في الطرف العلوي من الأنبوب توجد لوحة عازلة مع اثنين من الأسلاك التي يتم من خلالها توصيل اردوينو.
مبدأ المستشعر بسيط مثل العالم: إذا كان هناك الكثير من الماء ، فإن العوامة 2 ترفع القضيب 3 ، وترتفع لوحة الإغلاق وتفتح جهات الاتصال 5. عندما ينخفض مستوى الماء إلى العلامة وتحت ، يسقط الطفو وتغلق اللوحة 6 جهات الاتصال 5.

خوارزمية جهاز التحكم

خوارزمية التحكم

أهم شيء عند تصميم وحدات التحكم على المعالجات الدقيقة هو بناء خوارزمية عملية بشكل صحيح. بعد كل شيء ، يحدد الوصف التفصيلي للعملية بلغة برنامج خاصة لجميع العقد التي لديها اردوينو متصل ترتيب الاستقصاء وتحليل إشارات الإدخال. بالإضافة إلى ذلك ، لأداء بعض الإجراءات التي حددها المطور (وهذا هو أنت وأنا فقط) ، يجب على وحدة التحكم أن تأخذ في الاعتبار الفواصل الزمنية للمشغلات. وهذا ما حصلنا عليه (انظر الصورة). دعنا نفكر في الخطوات.
بعد توصيل اردوينو بالعمل ، يستجوب حالة مستشعر مستوى الماء ويعكسها بمصابيح LED - وهذا إنذار بالنسبة لنا. يمكن لجهاز الاستشعار التالي - الرطوبة - أن يقول "لكن التربة رطبة" ومن ثم يجب أن تعود وحدة التحكم إلى البداية - انتهت دورة عملها ، وما إلى ذلك - دون تعب من الدورة. بمجرد أن تجف التربة ، ستتعرف وحدة التحكم ، بفضل المستشعر ، عليها وتبدأ في تنفيذ مهمتها المباشرة - الري.
أولاً ، سيتم تشغيل المضخة ، على سبيل المثال ، لمدة ثانيتين. لماذا لا ثلاثة ، أربعة ، خمسة؟ نعم ، لأننا حددنا هاتين الثانيتين بشكل تجريبي (وقد يكون رقمًا آخر - كل هذا يتوقف على المضخة). المعيار هو كمية المياه التي يتم ضخها. يجب أن يكون كافياً للري لفترة زمنية معينة - ساعة أو ساعتين ، ربما في اليوم. يتم تخصيص 30 ثانية لترطيب التربة بعد الري (حسب ذوقك). فقط بعد الانتهاء من هذه الفترة الزمنية ، سيستمر المراقب في العمل أكثر ، أي ستبدأ دورة جديدة.
تقوم الدورة الجديدة مرة أخرى باستقصاء المستشعر من خلال اتصال اردوينو ، وتحليل المعلومات ، وما إلى ذلك.
يمكن أن تكون خوارزمية العمل معقدة. على سبيل المثال ، لن تحتاج إلى سقي وعاء واحد ، بل عدة - لا تضع وحدة التحكم على كل منها. للقيام بذلك ، تحتاج إلى استخدام المدخلات / المخرجات المجانية حيث يتم توصيل المستشعرات والمضخات من كل وعاء ، وفي الخوارزمية لتوفير كتل إضافية لاستقصائها.
بعد تجميع خوارزمية تشغيل الجهاز ، تتم كتابة البرنامج على أساسه ويتم محاكاة البرنامج على جهاز كمبيوتر باستخدام مصححات أخطاء خاصة متاحة دائمًا لوحدة تحكم معينة - في حالتنا ، هذا هو اردوينو. تمت كتابة البرنامج المصحح إلى معالج اردوينو ، لأن هذا كل شيء موجود بالفعل ، تحتاج فقط إلى تشغيل كتلة مصحح الأخطاء المناسبة من الكمبيوتر.
يتم عرض نوع مختلف من هذا البرنامج أدناه (يمكنك تنزيل نص البرنامج في الجزء السفلي من المقالة ، إلى جانب رسومات الجهاز).

كود البرنامج:

// الثوابت
const int dw = 12 ؛ // 12 دبوس مستشعر مستوى الماء
const int dg = 11 ؛ // 11 دبوس حساس رطوبة التربة
مضخات int = 2 ؛ // 2 دبوس التحكم في المضخة
const int ledG = 3 ؛ // مؤشر LED أخضر على السن 3
const int ledR = 4 ؛ // LED أحمر على 4 دبابيس
// المتغيرات
كثافة العمليات dwS = 0 ؛ // حالة مستشعر مستوى الماء
كثافة العمليات dgS = 0 ؛ // حالة مستشعر مستوى رطوبة التربة
// إعدادات باطل الإعداد () (
// أعلن عن دبابيس LED والمضخة كمخرجات: pinMode (nasos ، الإخراج) ؛ pinMode (ledG ، الإخراج) ؛ pinMode (ledR ، الإخراج) ؛
// يعلن عن دبابيس المستشعر والمضخة كمدخلات: pinMode (dw ، INPUT) ؛ pinMode (dg ، الإدخال) ؛
}
// runtime void 1oop () (
// اقرأ حالات مستشعر مستوى السائل dwS = digitalRead (dw) ؛
// إذا كان هناك الكثير من الماء ، فقم بتشغيل اللون الأخضر ، وإلا الأحمر إذا (dwS == LOW) (digitalWrite (ledG، HIGH)؛ digitalWrite (ledR، LOW)؛
}
آخر(
الكتابة الرقمية (ledG ، منخفضة) ؛ الكتابة الرقمية (ledR ، عالية) ؛
}
// اقرأ حالات مستشعر رطوبة التربة dgS = digitalRead (dg) ؛
// إذا كانت التربة جافة ، فقم بتشغيل الري إذا (dgS == LOW) (digitalWrite (nasos، HIGH)؛ delay (2000)؛
الكتابة الرقمية (مضخات ، منخفضة) ؛ تأخير (30000) ؛
}
آخر(
الكتابة الرقمية (مضخات ، منخفضة) ؛
}
}

تصميم آلة الري

والآن دعونا نتعامل مع وضع العقد الخاصة بآلتنا. يوجد مستشعر الرطوبة في تربة الوعاء على عمق 2-5 سم (يتم اختياره تجريبياً). يقع أنبوب إمداد المياه بجوار أحد أقطابها الكهربية. أبسط نسخة من الحاوية هي وعاء زجاجي ، ومستشعر الماء مع المضخة مثبت على غطاءه البلاستيكي ، ويمكن وضع المضخة داخل الجرة.
نقوم بإخفاء الأجهزة الإلكترونية التي تقوم بعملية الري التلقائي للنباتات - وحدة تحكم ، ومصدر طاقة ، وشريحة مفتاح uln2003 ومقاومات في علبة قياسية ، والتي يمكن العثور عليها الآن للبيع - لكل ذوق. على اللوحة الأمامية ، نقوم بتثبيت مصابيح LED وموصل يتم من خلاله توصيل اردوينو بمضخة وأجهزة استشعار.
هذه هي الطريقة التي يمكن أن يظهر بها مساعد ذكي آخر في منزلنا ، يقوم بعملية سقي تلقائية للنباتات ، والتي ستراقب محتوى الرطوبة في تربة أزهارنا ولن تقول "نعم ، كما تعلم ، بطريقة ما انخرطت في روتين ، أنا نسيت. " وإذا كان هذا ما حدث ، فإن "محلي الصنع" الحقيقي سوف ينظر حوله باهتمام ، كما لو كان مع السؤال ، "ماذا تفعل كذا وكذا؟"

هل تريد أن تخبرك نباتاتك عندما تحتاج إلى الري؟ أو فقط إبقائك على اطلاع دائم بمستويات رطوبة التربة؟

في هذه المقالة ، سنلقي نظرة على مشروع الري الآلي باستخدام مستشعر مستوى رطوبة التربة:

نظرة عامة على مستشعر رطوبة التربة

ترتبط أجهزة الاستشعار هذه بكل بساطة. اثنان من الموصلات الثلاثة هما الطاقة (VCC) والأرضي (GND). عند استخدام المستشعر ، يُنصح بفصل مصدر الطاقة بشكل دوري لتجنب احتمال حدوث أكسدة. المخرج الثالث هو إشارة (sig) ، نأخذ منها قراءات. يعمل اثنان من ملامسات المستشعرات على مبدأ المقاوم المتغير - فكلما زادت الرطوبة في التربة ، كلما كان توصيل الكهرباء أفضل ، وتنخفض المقاومة ، وتزداد الإشارة الموجودة على جهة اتصال SIG. قد تختلف القيم التناظرية اعتمادًا على جهد الإمداد ودقة المسامير التناظرية لوحدة التحكم الدقيقة.

يمكن استخدام عدة خيارات لتوصيل المستشعر. الموصل الموضح في الشكل أدناه:

الخيار الثاني أكثر مرونة:

وبالطبع ، يمكنك لحام جهات الاتصال مباشرة في المستشعر.

إذا كنت تخطط لاستخدام المستشعر خارج الشقة ، فيجب أن تفكر أيضًا في حماية جهات الاتصال من الأوساخ وأشعة الشمس المباشرة. قد يكون من المفيد التفكير في السكن أو وضع طبقة واقية مباشرة على دبابيس وموصلات مستشعر الرطوبة (انظر الشكل أدناه).

مستشعر مستوى رطوبة التربة مع طبقة واقية على نقاط التلامس والموصلات المعزولة للتوصيل:

مشكلة الحياة القصيرة لمستشعر رطوبة التربة

من عيوب أجهزة الاستشعار من هذا النوع هشاشة عناصرها الحساسة. على سبيل المثال ، تحل Sparkfun هذه المشكلة باستخدام طلاء إضافي (Electroless Nickel Immersion Gold). الخيار الثاني لإطالة عمر المستشعر هو استخدام القوة مباشرة عند أخذ القراءات. عند استخدام Arduino ، يقتصر كل شيء على تطبيق إشارة عالية على الدبوس الذي يتصل به المستشعر. إذا كنت ترغب في تشغيل المستشعر بجهد أكبر مما يوفره Arduino ، فيمكنك دائمًا استخدام ترانزستور إضافي.

التحكم في رطوبة التربة - مثال على المشروع

يستخدم المشروع أدناه مستشعر مستوى الرطوبة ، وهو نظير للوحة Arduino - RedBoard وشاشة LCD تعرض بيانات حول مستوى رطوبة التربة.

مستشعر رطوبة التربة من SparkFun:

السلك الأحمر (VCC) متصل بـ 5 فولت على Arduino ، والسلك الأسود متصل بالأرض (GND) ، والسلك الأخضر هو إشارة إلى دبوس تمثيلي 0 (A0). إذا كنت تستخدم دبوسًا تناظريًا مختلفًا على Arduino ، فتأكد من إجراء التغييرات المناسبة على مخطط وحدة التحكم الدقيقة أدناه.

يتم توصيل شاشة LCD بـ 5 فولت ، ودبوس أرضي ورقمي 2 (يمكنك أيضًا تغيير الرمز وإجراء تغييرات عليه) للتواصل مع المتحكم الدقيق عبر بروتوكول الاتصال التسلسلي.

تجدر الإشارة إلى أنه إذا كنت ترغب في إطالة عمر المستشعر الخاص بك ، فيمكنك توصيل قوته بمسمار رقمي وتشغيله فقط عند قراءة البيانات ، ثم إيقاف تشغيله. إذا تم تشغيل المستشعر باستمرار ، فستبدأ عناصره الحساسة في الصدأ قريبًا. كلما زادت الرطوبة في التربة ، كلما حدث التآكل بشكل أسرع. خيار آخر هو وضع الجص على محول الطاقة. نتيجة لذلك ، سوف تتدفق الرطوبة ، ولكن التآكل سوف يتباطأ بشكل ملحوظ.

برنامج اردوينو

الرسم بسيط للغاية. لنقل البيانات إلى شاشة LCD ، تحتاج إلى تضمين مكتبة Software Serial. إذا لم يكن لديك ، يمكنك تنزيله من هنا: Arduino GitHub

تم تقديم تفسيرات إضافية في التعليقات على الكود:

// مثال على استخدام جهاز استشعار رطوبة التربة مع شاشة عرض LCD.

SoftwareSerial mySerial (3،2) ؛ // pin 2 = TX ، pin 3 = RX (غير مستخدم)

عتبة int = 400 ؛

int thresholdDown = 250 ؛

int sensorPin = A0 ؛

سلسلة عرض الكلمات ؛

حساس intValue

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (128) ؛

// عرض واضح:

mySerial.write ("") ؛

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الأول من شاشة LCD:

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (128) ؛

// "جافة ، اسقها!"

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (192) ،

mySerial.print (عرض الكلمات) ؛

) وإلا إذا (sensorValue> = thresholdUp) (

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الثاني من الشاشة:

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (192) ،

mySerial.print (عرض الكلمات) ؛

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الثاني من الشاشة:

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (192) ،

mySerial.print (عرض الكلمات) ؛

يستخدم البرنامج قيم دنيا وقيم مختلفة. نتيجة لذلك ، يمكن أن تميز القيمة المتوسطة الرطوبة اعتمادًا على ما إذا كانت التربة رطبة أو جافة. إذا كنت لا تريد استخدام هذه القيمة المتوسطة ، فيمكن افتراض أن القيم القصوى والدنيا هي نفسها. ومع ذلك ، تظهر التجارب أن النهج المقترح يسمح لنا بتوصيف العمليات التي تحدث في التربة بشكل أكثر دقة. لا توجد قيمة متوسطة دقيقة محددة في الظروف الحقيقية. حتى تتمكن من اللعب مع مجموعة مختارة. إذا كنت مهتمًا بالعمليات التي تحدث في التربة عند التفاعل مع الماء ، فاقرأ هنا ، على سبيل المثال: Wiki. العمليات معقدة ومثيرة للاهتمام.

في أي حال ، تحتاج إلى ضبط المتغيرات وفقًا لظروفك الخاصة: نوع التربة ، ومستوى الرطوبة المطلوب. لذا اختبر ، جرب حتى تقرر القيم المناسبة.

بعد تنظيم قراءة البيانات من مستشعر مستوى الرطوبة وعرضها ، يمكن تطوير المشروع بشكل أكبر من خلال تنظيم نظام ري آلي.

مستشعر مستوى الرطوبة كجزء من نظام الري التلقائي القائم على Arduino:

لأتمتة الري ، سنحتاج إلى أجزاء إضافية: ربما بكرات ، تروس ، محرك ، قابض ، ترانزستورات ، مقاومات. القائمة تعتمد على مشروعك. حسنًا ، كل ما يمكن أن يقع تحت الذراع في الحياة اليومية. يظهر أحد الأمثلة بمزيد من التفصيل أدناه:

يعد هذا أحد الخيارات العديدة لتركيب محرك لنظام الري الآلي. يمكن تركيب العجلة مباشرة في الماء. في هذه الحالة ، مع دورانها السريع ، سيتم إمداد المصنع بالمياه. بشكل عام ، يمكنك إظهار الخيال.

يظهر أدناه مخطط توصيل محرك التيار المستمر () باستخدام مثال نسخة من Arduino من SparkFun:

يوجد أدناه رسم تخطيطي لـ Arduino (بشكل أساسي نفس الرسم أعلاه مع إضافة صغيرة للتحكم في المحرك):

// الرسم يقرأ البيانات من المستشعر ويعرض مستوى رطوبة التربة

// إذا كانت التربة جافة ، يبدأ المحرك

// للعمل مع الشاشة ، يتم استخدام مكتبة البرامج

# تضمين & ltSoftwareSerial.h & gt

// قم بتوصيل دبوس اتصال RX التسلسلي LCD بالدبوس الرقمي 2 في Arduino

SoftwareSerial mySerial (3،2) ؛ // pin 2 = TX، pin 3 = RX (غير مستخدم)

// التحكم في المحرك باستخدام دبوس 9.

// يجب أن يدعم هذا الدبوس تعديل PWM.

const int motorPin = 9 ؛

// هنا وضعنا بعض الثوابت.

// يعتمد إعداد الثوابت على الظروف البيئية التي يستخدم فيها المستشعر

عتبة int = 400 ؛

int thresholdDown = 250 ؛

// قم بإعداد دبوس A0 على Arduino للعمل مع المستشعر:

int sensorPin = A0 ؛

pinMode (motorPin ، الإخراج) ؛ // اضبط الدبوس الذي يتصل به المحرك كإخراج

mySerial.begin (9600) ، // ضبط معدل الباود على 9600 باود

تأخير (500) ؛ // انتظر حتى يتم تحميل الشاشة

// هنا نعلن عن سلسلة تخزن البيانات لعرضها

// على شاشة LCD. ستتغير القيم

// اعتمادًا على مستوى رطوبة التربة

سلسلة عرض الكلمات ؛

// يخزن متغير sensorValue القيمة التناظرية للمستشعر من الطرف A0

حساس intValue

sensorValue = analogRead (sensorPin) ؛

mySerial.write (128) ؛

// عرض واضح:

mySerial.write ("") ؛

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الأول من شاشة LCD: mySerial.write (254) ؛

mySerial.write (128) ؛

// كتابة المعلومات اللازمة للعرض:

mySerial.write ("مستوى الماء:") ؛

mySerial.print (مستشعر القيمة) ؛ // استخدام .print بدلاً من الكتابة للقيم

// الآن سنتحقق من مستوى الرطوبة مقابل الثوابت العددية التي حددناها مسبقًا.

// إذا كانت القيمة أقل من الحد الأدنى للأسفل ، اعرض الكلمات:

// "جافة ، اسقها!"

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الثاني من الشاشة:

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (192) ،

DisplayWords = "جاف ، اسقها!" ؛

mySerial.print (عرض الكلمات) ؛

// ابدأ المحرك بسرعة منخفضة (0 - توقف ، 255 - السرعة القصوى):

analogWrite (motorPin ، 75) ؛

// إذا لم تكن القيمة أقل من الحد الأدنى لأسفل ، فيجب إجراء فحص ، ولن يكون هناك

// هل هو أكبر من عتبة لدينا ، وإذا كان الأمر كذلك ،

// عرض النقش "رطب ، اتركه!":

) وإلا إذا (sensorValue> = thresholdUp) (

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الثاني من الشاشة:

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (192) ،

عرض الكلمات = "رطب ، اتركه!" ؛

mySerial.print (عرض الكلمات) ؛

// إيقاف تشغيل المحرك (0 - توقف ، 255 - السرعة القصوى):

analogWrite (موتوربين ، 0) ؛

// إذا كانت القيمة المستلمة بين الحد الأدنى والحد الأقصى

// وكانت التربة مبللة ، لكنها تجف الآن ،

// عرض "جاف ، اسقها!" (أي عندما

// اقترب من الحد الأدنى للأسفل). إذا كانت التربة جافة والآن

// رطب بسرعة ، اعرض الكلمات "رطب ، اتركه!" (أي عندما

// اقترب من العتبة):

// حرك المؤشر إلى بداية السطر الثاني من الشاشة:

mySerial.write (254) ،

mySerial.write (192) ،

mySerial.print (عرض الكلمات) ؛

تأخير (500) ؛ // تأخير نصف ثانية بين القراءات

نتمنى لك التوفيق في تنفيذ الري التلقائي لنباتاتك!