基于Arduino Nano R3的家庭植物澆水系統(tǒng)

方案介紹

網(wǎng)上有許多熟悉的項目和教程描述如何使用土壤濕度傳感器。本項目將互聯(lián)網(wǎng)上的一些優(yōu)秀思想結合起來，結合軟件部分完成了家庭植物澆灌系統(tǒng)控制器的構建。有時候，解決方案看起來很明顯，但當你走近一點，就會發(fā)現(xiàn)細節(jié)中的不平凡。讓我們研究一下這些細節(jié)。

控制器特點
該控制器具有以下特點:

控制器有兩個獨立通道;任何通道都可以被禁用

每個通道都有兩個一般參數(shù):向前和向后泵水的時間。這些參數(shù)是以幾十秒為單位測量的。

控制器為手動模式。按下按鈕就可以給植物澆水。

控制器在給植物澆水后檢查濕度。如果濕度沒有增加，它就會關閉通道。

控制器實現(xiàn)了防止夜間運行的光傳感器

控制器具有菜單系統(tǒng)設置配置參數(shù)。配置保存在EEPROM中。

土壤濕度
如何準確測量土壤水分?你可以購買傳感器，把它放在植物中，并檢查電阻。這種方法在互聯(lián)網(wǎng)上的許多教程中都有描述。但不一樣的是，在我的情況下，“干”和“濕”植物的電阻非常接近(300和500 kOhm)，所以這就導致很難準確地決定我們什么時候應該給我們的植物添加一些水。而且問題在于，清潔的水不導電，實際上是水中的礦物質導電。所以，測得的抗性很大程度上取決于我們植物中礦物質的數(shù)量和類型，而不是我們給它澆了多少水。谷歌可以提供幫助。我在網(wǎng)上找到了一個絕妙的主意，測量傳感器的電容，而不是電阻。主要思想是水有大的介電常數(shù)和“濕”植物的電容比“干”植物大得多(200 mkF vs 200 pF)百萬倍的差異!

如何測量電容?
另一個天才的人把arduino變成了高精度電容計。但在我看來，這種方法是復雜的，沒有必要測量我們的傳感器電容如此精確。另一種測量電容的方法要簡單得多，只使用兩個模擬引腳，并給出了可以接受的精度來區(qū)分我們系統(tǒng)的“干”和“濕”條件。如上所述，“干”和“濕”裝置的讀數(shù)差異很大，不方便用這個值來設置一個極限，所以在代碼中使用了傳感器電容讀數(shù)的自然對數(shù)，以減小可能值的區(qū)間。

控制器菜單系統(tǒng)
為了管理設備控制器，使用了旋轉編碼器。控制器啟動后，出現(xiàn)主屏幕。在主屏幕上顯示了一些有用的參數(shù)。控制器兩個通道的電流傳感器讀數(shù)(在上一行)。如果通道被禁用，則顯示字符串"xxxx"。在底線上顯示干燥極限。

若要手動運行泵，請按下旋鈕。出現(xiàn)手動屏幕。要設置控制器參數(shù)，在主屏幕上長時間按編碼器(約1秒)。設置菜單三描述如下:

左通道

正確的渠道

顯示背光亮度(或自動)

夜間顯示背光亮度

每個頻道都有自己的菜單:

頻道啟用

干燥的限制

泵正向運行時間(幾十秒)

泵向后運行時間(數(shù)十秒)

測試參數(shù)

“干限”是用來設定植物開始澆水時的最低土壤濕度。該值為傳感器電容的自然對數(shù)。傳感器讀數(shù)的電流值可以在主屏幕上和干極限值一起顯示。

“測試參數(shù)”菜單項允許檢查水將如何工作，以調(diào)整時間值，然后將它們保存到EEPROM。

硬件
控制器建立在兩個3x7厘米的雙面pcb上。第一個用于l298n電機驅動器，二極管，連接電源和電機泵的螺桿端子，傳感器的連接器。該板還具有直流電源模塊AMS1117-adj，為l298n和Arduino獲取5v。在調(diào)試該部分控制器時，可以采用單獨的穩(wěn)壓器。你可以使用Arduino板上的調(diào)節(jié)器來穩(wěn)定5v。

第二個PCB包含Arduino nano，旋轉編碼器和光電阻器的連接器和LCD顯示器的插座。

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