СХЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИВА






МЕНЮ

СХЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИВА

Летом, для создания тени от солнца, хорошо делать временную вертикальную посадку, называемую зеленой занавеской. Например с виноградными лозами, которые карабкаются по сетке, прикрепленной к стене. Обычно её высаживают в горшки, потому что растение для такого использования обычно является однолетним, и его нужно убирать в конце сезона. Но лозы потребляют много воды, а почва быстро сохнет, поэтому ее нужно поливать два раза в день. Этот проект как раз и предназначен для полива саженцев автоматизированной системой, без участия людей (ведь не всегда есть возможность ежедневно бывать на даче). В этом проекте для забора воды из колодца используется водяной насос.

Печатная плата и схема

Простая схема управления поливом подает постоянное количество воды только при помощи таймера. Но она поливает без учета состояния почвы и вызывает потерю воды и корневую гниль. Чтобы избежать этой проблемы, необходимо определять влажность почвы, чтобы поддерживать надлежащее состояние и не переувлажнить землю. В этом проекте контроллер полива определяет влажность по проводимости почвы.

В автономных схемах существует общая проблема, связанная с питанием системы. Когда схема потребляет значительную мощность от батареи и должна работать долгое время без обслуживания, потребуется любая автономная схема питания, такая как солнечная панель например. Но эта система потребляет мало энергии, и к месту установки легко получить доступ, поэтому сделана с батарейным питанием с восемью ёмкими Eneloops аккумуляторами типа AA.

На рисунках показан собранный блок контроллера и его схема. Он управляется 8-контактным микроконтроллером AVR Attiny13, но также можно легко использовать любой другой. Микроконтроллер питается от стабилизатора. Чтобы получить низкий ток холостого хода, чип регулятора должна быть стабилизатором C-MOS очень малой мощности.

Измерение влажности почвы

Это ключевая особенность проекта. Есть несколько методов измерения влажности и большинство систем измерения, измеряют ее по электропроводности или диэлектрической проницаемости почвы. Как проводимость, так и диэлектрическая проницаемость воды высоки по сравнению с характеристиками высушенной почвы, поэтому можно оценить влажность земли по этим параметрам. В этом проекте именно электрическая проводимость (сопротивление) используется для определения влажности почвы.

Электропроводность воды определяется электролитом (солью, кислотами и основанием), растворенным в воде. Это то же самое, что и измерение раствора электролита. Но надо учитывать, что измеряя сопротивление раствора электролита проводимость сразу же падает (это явление называется электрохимической поляризацией) при измерении её постоянным током. Чтобы избежать этой проблемы, её необходимо измерять переменным или импульсным током. В этом проекте измеряют импульсным.

На рисунке 2 показана временная диаграмма измерения. Порт GPIO PB4 находится на выходе низкого уровня, когда он не измеряется. Порт переводится в высокий уровень для зарядки C3, а затем переводится в состояние Hi. C3 будет разряжаться через электроды, установленные в почве, и вход в порт становится низким. Таким образом, сопротивление грунта можно узнать из времени разгрузки без аналого-цифрового преобразователя. Время измерения составляет менее нескольких миллисекунд с интервалом в минуту, поэтому электрохимическая поляризация и коррозия не принимаются во внимание.

Программное обеспечение

Поскольку контроллер питается от батареи, необходимо максимально снизить энергопотребление в режиме ожидания. Управляющая программа написана как автомат, управляемый прерыванием таймера (периодическое пробуждение от POWER_DOWN_MODE). Есть три состояния: холостой ход, перекачка и останов. Текущее состояние можно узнать по светодиодному индикатору.

  • Состояние ожидания (светодиод мигает) - ожидание начала полива. В течение большей части рабочего периода управление находится на холостом ходу. Светодиодный индикатор загорается 30 миллисекунд каждую секунду для снижения энергопотребления. Сопротивление почвы измеряется каждую минуту. Когда состояние воды обнаружено или нажата кнопка SW1, состояние меняется на состояние откачки.
  • Состояние перекачивания (светодиод светит) означает подачу воды с помощью водяного насоса. По истечении определенного времени полива или нажатия SW1 состояние возвращается в ожидание. В этом состоянии напряжение батареи постоянно контролируется, чтобы проверить ее исправность. При обнаружении низкого заряда батареи (напряжение батареи ниже порогового значения в течение 0,5 секунды), она переходит в состояние выключения. В этом проекте время воды установлено на минуту, и на каждую оставляется не менее четырех часов. Это время должно быть скорректировано для каждого проекта.
  • Состояние выключения (светодиод выключен) - это низкое энергопотребление, при котором все операции остановлены. На практике срок службы батареи составляет около месяца, если поливать землю два раза в день, а там уже надо заряжать их.

Определение состояния водоснабжения

Рабочий диапазон сопротивления почвы зависит от размера электрода, типа почвы и концентрации электролита, поэтому измеряется сопротивление почвы в течение нескольких дней, чтобы определить порог. На рисунке 4 показано изменение сопротивления почвы в цветочном горшке. Когда почва высыхает, сопротивление превышает 10 кОм. Когда поливается, сопротивление снижается до 1-2 кОм, и сопротивление увеличивается по мере расходования воды. По кривой сопротивления видно, что потребление воды ночью ниже, чем потребление воды днем. Исходя из этих данных, для этого проекта порог воды установлен на 8 кОм.

В любом случае вы подстроите все эти границы срабатывания автоматики под свои нужды, по описанному выше принципу действия. Скачать файлы проекта.





   Схемы на микроконтроллерах



Лабораторный БП 0-30 вольт

Драгметаллы в микросхемах

Металлоискатель с дискримом

Ремонт фонарика с АКБ

Восстановление БП ПК ATX

Кодировка SMD деталей

Справочник по диодам

Аналоги стабилитронов









    © 2009-2020, "Электронные схемы самодельных устройств". Электросхемы для самостоятельной сборки радиоэлектронных приборов и конструкций. Полезная информация для начинающих радиолюбителей и профессионалов. Все права защищены.
  • Вход
  • Почта
  • Мобильная версия