基于Arduino Uno實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

我們每個(gè)人都喜歡家里有一點(diǎn)綠色植物，不是嗎？植物需要非常低的維護(hù)，并且可以在沒有監(jiān)督的情況下放置數(shù)天，但是由于土壤中缺乏水分，我們長達(dá)一周或 2 周的長途旅行可能對(duì)植物的健康有害。在這種情況下，由于缺乏適當(dāng)?shù)臐菜参锟赡軙?huì)枯萎或死亡。為了解決這個(gè)問題，在這個(gè)項(xiàng)目中，我們正在制作一個(gè)帶有Arduino Uno的 自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，它可以自動(dòng)灌溉您的植物并保持它們的健康，即使您出城數(shù)周或數(shù)月。在這個(gè)項(xiàng)目中， 濕度傳感器 將用于為您的植物保持最佳濕度水平。該系統(tǒng)可以實(shí)施，既為您 花園或室內(nèi)植物，以便在您離開時(shí)照顧您的綠葉寵物。

自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的工作

這個(gè)系統(tǒng)的邏輯非常簡單。在這個(gè)系統(tǒng)中，濕度傳感器檢測土壤的濕度水平，當(dāng)傳感器檢測到低濕度水平時(shí)，它會(huì)在微控制器的幫助下自動(dòng)切換水泵并灌溉植物。提供足夠的水后，土壤會(huì)保留水分，因此會(huì)自動(dòng)停止泵。

土壤濕度傳感器

土壤濕度傳感器的工作非常容易理解。它有 2 個(gè)帶有外露觸點(diǎn)的探針，其作用類似于可變電阻器，其電阻根據(jù)土壤中的含水量而變化。該電阻與土壤濕度成反比，這意味著土壤中的水分越高，導(dǎo)電性越好，因此電阻越低。而土壤中較低的水意味著導(dǎo)電性差，并會(huì)導(dǎo)致更高的電阻。傳感器根據(jù)電阻產(chǎn)生模擬電壓輸出。

該傳感器帶有一個(gè)將探頭連接到 Arduino 的電子模塊。該模塊有一個(gè)LM393 高精度比較器，可將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，然后饋送到微控制器。我們已經(jīng)介紹了深入的Arduino 土壤濕度傳感器教程，其中涵蓋了土壤濕度傳感器模塊的工作以及如何將其與 Arduino 一起使用。如果您想了解有關(guān)土壤濕度傳感器的更多信息，可以查看教程。

泵

我們需要一個(gè)小泵來灌溉植物，但在花園的情況下，我們需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)更大的泵，它可以根據(jù)花園的大小提供更多的水，而這不能由 Arduino 直接供電。 因此，如果您需要操作更大的泵，則需要驅(qū)動(dòng)器為泵提供足夠的電流，以表明我使用的是 5v 繼電器。您也可以使用交流供電的泵并使用合適的繼電器。工作將與本項(xiàng)目中所示的相同，您只需將連接到繼電器的直流電源輸入替換為交流電源輸入，并且必須使用單獨(dú)的直流電源為您的 Arduino 供電。

自動(dòng)灌溉系統(tǒng)所需的組件

該項(xiàng)目需要的組件很少，連接也很簡單。下面列出了這些組件：

阿杜諾 * 1

濕度傳感器 * 1

5v繼電器模塊*1

6v迷你小水管水泵*1

連接線

5v電池*1

Arduino自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的電路圖

Arduino自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的完整電路圖如下所示：

在本節(jié)中，我將借助示意圖解釋所有細(xì)節(jié)。Arduino UNO是整個(gè)項(xiàng)目的大腦。它根據(jù)濕度傳感器給出的土壤濕度控制電動(dòng)泵。

為了給電路供電，我使用的是外接電池。您可以使用任何 9 伏或 12 伏電池。電池連接到 Arduino 的 Vin 和接地引腳，我們也可以通過繼電器將電機(jī)連接到該電池。濕度傳感器輸出連接到 Arduino 的模擬引腳。請(qǐng)記住使用 Arduino 的 5 伏引腳為傳感器和繼電器模塊供電。

組裝自動(dòng)灌溉系統(tǒng)

讓我們從將繼電器連接到 Arduino 板開始。將繼電器模塊的 VCC 連接到 Arduino 的 5v 引腳，并將繼電器的地連接到 Arduino 的地?，F(xiàn)在將繼電器信號(hào)引腳連接到除引腳 13 之外的任何 Arduino 數(shù)字引腳。這里我將其連接到引腳 3，如下圖所示。

下一步是將土壤濕度傳感器與 Arduino 連接起來。將傳感器的 VCC 和 gnd 連接到 Arduino 的 5 伏和接地引腳。傳感器的模擬輸出連接到 Arduino 的任何模擬引腳，這里我將它連接到引腳 A0（根據(jù)我們的程序）。

最后，將泵連接到繼電器模塊。繼電器模塊有 3 個(gè)連接點(diǎn)，它們是公共的、常閉的和常開的。我們必須將泵正極連接到公共端，并將常開引腳連接到電池正極。您必須根據(jù)泵選擇電池。下一步是將泵的接地連接到 Arduino 的接地，最后將小軟管連接到水泵。

現(xiàn)在將電池連接到電路，如果泵開始工作，那么您的電路就可以了?，F(xiàn)在讓我們將代碼上傳到 Arduino。

自動(dòng)灌溉系統(tǒng)代碼解釋

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們沒有使用任何庫，我們只是使用基本功能進(jìn)行編程。該代碼非常簡單且易于使用。代碼解釋如下。

我們首先在這里定義所有需要的整數(shù)，我使用兩個(gè)整數(shù)來存儲(chǔ)土壤水分和轉(zhuǎn)換后的水分百分比。

int 土壤水分值 = 0;

整數(shù)百分比=0；

現(xiàn)在，我們定義引腳模式，這里我使用引腳 3 作為輸出，在下一行中，我已經(jīng)初始化了串行監(jiān)視器以進(jìn)行調(diào)試。

無效設(shè)置（）{

pinMode（3，輸出）；

序列號(hào)。開始（9600）；

}

我通過讀取土壤水分開始循環(huán)部分。我使用 Arduino 的analogRead 函數(shù)讀取土壤濕度并將其存儲(chǔ)在soilMoistureValue 中。該值從 0 到 1023 不等

無效循環(huán)（）{

土壤水分值=模擬讀?。ˋ0）；

在下面的行中，我已經(jīng)將傳感器值從 0% 轉(zhuǎn)換為 100%，因?yàn)槲覀冊?Arduino 上使用了 map 函數(shù)。這意味著如果土壤干燥，則輸出水分百分比為 0%，如果土壤非常潮濕，則水分百分比為 100%。

百分比 = 地圖（土壤水分值，490、1023、0、100）；

Serial.println（百分比）;

校準(zhǔn)我們的濕度傳感器

在地圖函數(shù)中， 我們需要分配干值和濕值。為此，我們需要監(jiān)控這些值。您可以使用以下代碼讀取該值：

無效設(shè)置（）{

序列號(hào)。開始（9600）；

}

無效循環(huán)（）{

int sensorValue = 模擬讀?。ˋ0）；

Serial.println（sensorValue）;

延遲（1）；

將上述代碼上傳到您的 Arduino 并打開串行監(jiān)視器。然后將土壤濕度傳感器放在干燥的土壤中，或者將傳感器放在空氣中并讀取值。現(xiàn)在將該值代替 490（地圖函數(shù)的第二項(xiàng)）。

下一步是將傳感器放置在潮濕的土壤中或?qū)⑵浣胨胁⒆x取值并分配該值以代替 1023（地圖功能的第三項(xiàng)）。這些值將正確校準(zhǔn)您的傳感器以獲得更好的結(jié)果。

轉(zhuǎn)換值后，我們可以根據(jù)土壤水分百分比控制泵。在“如果條件”的幫助下，我寫了第一個(gè)條件，如果水分百分比低于 10，那么 Arduino 會(huì)將引腳 3 變?yōu)榈碗娖讲⑶冶脤⒋蜷_（我們的繼電器模塊使用低電平有效信號(hào)觸發(fā)）并且 Arduino 將在串行監(jiān)視器中打印泵消息。

If （percentage 《 10）

{

Serial.println（“pump on”）;

數(shù)字寫入（3，低）；

}

當(dāng)水分百分比超過 80%（表明土壤充滿水）時(shí)，Arduino 將關(guān)閉泵并在串行監(jiān)視器上打印“泵關(guān)閉”。

if（percentage 》80）

{

Serial.println（“pump off”）;

數(shù)字寫入（3，高）；

}

}

測試自動(dòng)灌溉系統(tǒng)

將代碼上傳到 Arduino 后，我將除泵和傳感器探頭之外的整個(gè)電路放入塑料盒中，如下圖所示。

現(xiàn)在將濕度傳感器放入土壤中。將傳感器放置在盡可能靠近植物根部的位置，以獲得更高的精度。

最后一步是將您的電機(jī)放入裝滿水的容器中，當(dāng)您不在時(shí)，您的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)已準(zhǔn)備好照顧您可愛的植物。

您可能必須更改水分百分比來啟動(dòng)和停止泵，因?yàn)椴煌闹参镉胁煌乃枨?。希望您喜歡這個(gè)項(xiàng)目并準(zhǔn)備好使用 Arduino 構(gòu)建您自己的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)。如果您有任何疑問，可以將它們留在下面的評(píng)論部分。

代碼

int 土壤水分值 = 0;

整數(shù)百分比=0；
無效設(shè)置（）{
pinMode（3，輸出）；
序列號(hào).開始（9600）；
}
無效循環(huán)（） {
土壤水分值 = 模擬讀?。ˋ0）；
Serial.println(百分比);
百分比 = 地圖（土壤水分值，490、1023、100、0）；
if(percentage < 10) ?
{
Serial.println("pump on");
數(shù)字寫入（3，低）；
}
if(percentage >80)
{
Serial.println("pump off");
數(shù)字寫入（3，高）；
}
}