가정용 식물 관수 시스템

이 프로젝트 정보

또 다른 식물 급수기

토양 수분 센서를 사용하는 방법을 설명하는 많은 친숙한 프로젝트와 튜토리얼이 인터넷에 있습니다. 이 프로젝트에서 인터넷에서 찾은 몇 가지 기발한 아이디어가 함께 결합되고 소프트웨어 부분과 함께 수행되어 가정용 식물 관수 시스템 컨트롤러를 구축합니다. 때때로 당신이 세부 사항에서 악마를 보기 위해 조금 더 가까이 올 때까지 해결책은 명백해 보입니다. 이제 이러한 세부 정보를 조사해 보겠습니다.

컨트롤러의 주요 기능

이 컨트롤러에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

토양 수분

토양 수분을 정확하게 측정하는 방법은 무엇입니까? eBay에서 센서를 주문하고 공장에 넣고 저항을 확인할 수 있습니다. 이 방법은 인터넷의 많은 자습서에 설명되어 있습니다. 불행히도 제 경우에는 "건조" 및 "습식" 식물의 저항이 너무 가까워서(300kOhm 및 500kOhm) 식물에 물을 언제 추가해야 하는지 정확하게 결정하기 어렵습니다. 문제는 깨끗한 물은 전기를 전도하지 않지만 실제로 물의 미네랄은 전도한다는 것입니다. 따라서 측정된 저항은 식물에 적용한 물의 양이 아니라 식물의 미네랄 양과 유형에 크게 의존합니다. 구글이 도와드리겠습니다. 인터넷에서 저항이 아닌 센서의 커패시턴스를 측정하는 기발한 아이디어를 찾았습니다. 주요 아이디어는 물은 유전율이 크고 "습식" 식물의 커패시턴스가 "건조" 식물(200mkF 대 200pF)보다 백만 배 차이가 훨씬 크다는 것입니다!

커패시턴스를 측정하는 방법은 무엇입니까?

또 다른 천재들은 arduino를 고정밀 커패시터 미터로 바꿨습니다. 그러나 제 생각에는 이 방법이 복잡하고 센서의 커패시턴스를 그렇게 정확하게 측정할 필요가 없습니다. 커패시턴스를 측정하는 또 다른 방법은 훨씬 더 간단하며 2개의 아날로그 핀만 사용하며 공장의 "건조" 조건과 "습윤" 조건을 구별할 수 있는 허용 가능한 정확도를 제공합니다. 위에서 언급했듯이 "건식" 및 "습식" 플랜트의 판독값은 큰 차이가 있습니다. 이 값을 사용하여 한계를 설정하는 것은 편리하지 않으므로 센서의 정전 용량 판독값의 자연 로그가 사용됩니다. 코드, 가능한 값의 간격을 줄입니다.

왜 H 브리지인가?

단일 MOSFET 트랜지스터를 사용하여 워터 펌프를 실행하는 것이 좋은 생각인 것 같습니다. 불행히도, 수원 탱크(병)의 수위는 우리 공장보다 높을 수 있습니다. 이런 경우 물을 펌핑하기 시작하지만 펌프가 멈춘 후에도 계속 펌핑됩니다. 물을 확실히 멈추는 방법? 잠시 동안 펌프를 반대 방향으로 실행할 수 있습니다. 우리는 DC 모터를 사용하기 때문에 극("+" 및 "-")을 되돌리는 것으로 충분합니다. 그러기 위해서는 H-bridge를 사용해야 합니다. L298n IC는 좋은 선택입니다. 이 프로젝트의 펌프는 9V 및 3A를 사용하므로 IC의 방열판과 전력 저항도 필요합니다. 이 컨트롤러에는 1 Ohm 5Watt의 전력 저항이 사용됩니다. 모터 H-bridge L298n은 2개의 모터를 관리하기에 적합하므로 이 컨트롤러는 2개의 플랜트를 동시에 관리할 수 있습니다.

컨트롤러 메뉴 시스템

플랜트 컨트롤러를 관리하기 위해 로터리 인코더가 사용됩니다. 컨트롤러가 시작되면 메인 화면이 나타납니다. 기본 화면에는 몇 가지 유용한 매개변수가 표시됩니다. 컨트롤러의 두 채널에 대한 현재 센서 판독값(상단 라인). 채널이 비활성화된 경우 문자열 "xxxx "가 표시됩니다. 맨 아래에 건조 한계가 표시됩니다.

펌프를 수동으로 실행하려면 엔코링된 로터리를 짧게 누릅니다. 수동 화면이 나타납니다. 컨트롤러 파라미터를 설정하려면 메인 화면에서 엔코더를 길게(약 1초) 누릅니다. 설정 메뉴 3에 대한 설명은 다음과 같습니다.

각 채널에는 고유한 메뉴가 있습니다.

"건조 한계"는 급수를 시작하기 위해 식물의 최소 토양 수분을 설정하는 데 사용됩니다. 값은 센서 정전 용량의 자연 로그입니다. 센서 판독값의 현재 값은 건조 한계값과 함께 메인 화면에서 확인할 수 있습니다.

"테스트 매개변수" 메뉴 항목을 사용하면 EEPROM에 저장하기 전에 시간 값을 조정하기 위해 급수기가 어떻게 작동하는지 확인할 수 있습니다.

하드웨어

컨트롤러는 3x7cm 양면 PCB 2개를 기반으로 합니다. 첫 번째는 l298n 모터 드라이버, 다이오드, 전원 및 모터 펌프를 연결하는 나사 단자대, 센서용 커넥터에 사용됩니다. 이 보드에는 l298n 및 Arduino용 5v를 얻기 위한 DC 전원 공급 모듈 AMS1117-adj도 있습니다. 컨트롤러의 이 부분을 디버깅할 때 별도의 전압 레귤레이터를 사용하는 것이 편리했습니다. Arduino 보드의 레귤레이터를 사용하여 5v를 안정화할 수 있습니다.

두 번째 PCB에는 Arduino nano, 로터리 인코더용 커넥터 및 LCD 디스플레이용 포토 레지스터 및 소켓이 포함되어 있습니다.

코드

급수 시스템

회로도