Полив растений на батарейках: 5 шагов

Это гаджет для полива комнатных горшечных растений со следующими особенностями.

• Аккуратный автономный блок с резервуаром и подключенной электроникой
• Питание от аккумулятора (перезаряжаемый LIPO) со встроенным зарядным устройством
• Очень низкий ток покоя (<20 мкА) для длительного срока службы батареи
• Эффективный насос снова включается только на короткое время, что обеспечивает длительный срок службы батареи.

• 3 режима полива

  • Регулярные промежутки
  • Автоматически на основе определения влажности почвы
  • Еженедельное расписание
• Обычно модуль находится в спящем режиме между периодами полива, но может быть переведен в не спящий режим для проверки и настройки.
• Расписание, статус и данные конфигурации из веб-интерфейса
• Программное обеспечение можно обновлять через веб-интерфейс.
• Бюджетный

Используемый здесь насос очень маленький и дешевый, но на самом деле может качать с довольно приличной скоростью. Обычно я включаю его только на 0,5-1,5 секунды, чтобы получить приличную пульсацию воды для горшечных растений.

Шаг 1. Необходимые компоненты и инструменты

Следующие компоненты необходимы

• Пластиковый контейнер для резервуара. Я использовал 1,5-литровую бутылку для полоскания рта или еще лучше 2-литровую пластиковую банку для еды.
• Модуль ESP8266. Я использовал ESP-12F с хорошими характеристиками глубокого сна.
• Небольшой погружной аквариумный водяной насос
• Трубки. Я использовал оболочку от коаксиального кабеля, который имел правильный диаметр, чтобы плотно прилегать к насосу, но подходящие трубки можно купить.
• 18650 батарея и держатель батареи
• Зарядное устройство LIPO micro USB
• Детектор влажности для автоматического режима
• Стабилизатор низкого тока покоя 3,3 В. LDO. Я использовал XC6203
• Резисторы 4К7, 10К, 100К, 220К, 560К
• n-канальный драйвер MOSFET с низким порогом. Я использовал AO3400
• Диод, 1Н4148
• 220uF 6V Конденсатор развязки
• Небольшой кусок макета печатной платы
• Сдвиньте переключатель питания
• Маленькие кнопки (2) (квадрат 6 мм)
• 2 3-контактных разъема для мотора и датчика влажности
• Подключите провод
• Напечатанный на 3D-принтере дизайн корпуса доступен по адресу

Застежка-липучка для прикрепления корпуса к резервуару или горячий клей для постоянного крепления. Для версии с банкой для еды я приклеиваю к крышке горячим клеем

Необходимы следующие инструменты

• Паяльник Fine Point
• Пистолет для горячего клея
• Хобби нож

Шаг 2: операция

Важно Выходное сопло должно располагаться выше уровня воды в резервуаре. В противном случае, как только начинается импульс воды, сифонирование может привести к откачке дополнительной воды через насос, даже когда двигатель остановится.

После сборки и настройки модуль становится полностью автоматическим и большую часть времени находится в режиме глубокого сна.

Он будет периодически просыпаться, получать сетевое время от ntp и получать конфигурацию и расписание.

В интервальном режиме он увидит, прошел ли настроенный интервал, и, если да, выдаст импульс воды, а затем вернется в режим сна.

В режиме влажности он будет получать показания от датчика влажности, и если на сухой стороне настроенного порогового значения, он издаст импульс воды и вернется в режим сна.

В режиме расписания он будет делать импульсы подачи воды в установленное время в течение повторяющегося еженедельного расписания. Каждую неделю можно настроить любое количество поливов.

Поскольку устройство обычно находится в режиме глубокого сна, доступ к устройству в обычном режиме невозможен. Однако одна из кнопок на устройстве действует как отключение режима сна. Если устройство выключить, а затем снова включить, удерживая кнопку переопределения, он перейдет в непрерывный режим (и кнопку можно будет отпустить. В непрерывном режиме можно получить доступ к устройству, перейдя по его IP-адресу. Три вкладки предоставляют доступ к расписание, статус и конфигурация.

На странице состояния представлена основная информация о его работе, текущем уровне влажности, времени до следующего полива, а также кнопка для ручного подвода воды.

На странице расписания отображаются текущие события полива. Событие может быть удалено и добавлено новое.

Страница конфигурации позволяет увидеть текущие параметры конфигурации. Их можно редактировать, а затем сохранять. Элементы конфигурации

• имя хоста
• waterMode - 1 = интервал, 2 = влажность, 4 = график
• waterInterval - Время в секундах между поливами в режиме Interval
• waterPulse - время в миллисекундах для отправки импульса воды
• влажностьЛевел - порог срабатывания полива по влажности
• schedule - Имя файла расписания
• timeZone - TImeZone в часах
• minutesTimeZone - смещение минут временной зоны
• sleepInterval - время ожидания в секундах между проверками (должно быть меньше 3600)

В непрерывном режиме можно также выполнить обновление прошивки. Если в Arduino подготовлен новый двоичный файл, откройте ip / прошивку, чтобы получить новый диалог загрузки.

В непрерывном режиме можно также просматривать файлы в файловой системе модуля, открыв ip / edit. Можно получить файлы конфигурации и расписания, а также получить доступ к журналу событий полива.

Чтобы выйти из непрерывного режима, выключите питание, затем включите, не нажимая кнопку отмены.

Шаг 3: Электроника

Большая часть электроники представляет собой микроконтроллер ESP8266 Wi-Fi. Требуется небольшое количество вспомогательной электроники, чтобы приводить в действие двигатель насоса, регулировать напряжение батареи до 3,3 В и поддерживать датчики. Двигатель приводится в действие с помощью небольшого транзистора MOSFET, который просто включается в течение коротких периодов времени. Улавливающий диод используется для подавления любых переходных процессов при выключении двигателя.

Вся вспомогательная электроника, кроме зарядного устройства LIPO и диода защиты двигателя, смонтирована на плате прототипа печатной платы. Я использую компоненты SMD, чтобы сделать это как можно меньше, но это можно сделать с помощью сквозных компонентов, поскольку имеется разумный объем доступного места.

Зарядное устройство LIPO имеет порт micro USB, который можно использовать для подзарядки аккумулятора.

Датчик влажности нуждается в токе питания около 5 мА, который подается с вывода GPIO, поэтому он может быть отключен во время сна. Датчик выдает сигнал с выхода 0-3 В, поэтому он делится на АЦП модуля ESP-12.

Ползунковый переключатель питания можно использовать для включения и выключения питания. Для управления используются две кнопки. Один позволяет переопределить спящий режим при включении, что затем обеспечивает доступ в Интернет для настройки и управления. Другая кнопка используется для ручного импульса, если он запущен в не спящем режиме.

Шаг 4: Сборка

Я выполнил следующие этапы сборки, которые могут варьироваться в зависимости от используемого резервуара и корпуса электроники.

• Подготовьте резервуар. Что касается контейнера для жидкости для полоскания рта, я надрезал верхнюю часть своей 1,5-литровой бутылки ремесленным ножом, чтобы ее можно было снова положить наверх и закрепить лентой. Это дает доступ к установке водяного насоса аквариума. Для 2-литрового бачка для еды я просто просверлил отверстия в крышке для провода насоса, шланга и отверстие, которое нужно заполнить воронкой.
• Хотя водяной насос погружной, я добавил горячий клей вокруг кабельного ввода, чтобы обеспечить дополнительную защиту.
• Подсоедините подходящую трубку к выходу водяного насоса. Я использовал кусок оболочки коаксиального кабеля, вытащив жилу.
• Наклейте насос на дно резервуара горячим клеем.
• Соберите периферийную электронику на прототипе печатной платы.
• Присоедините прототип платы к модулю esp-12F (запрограммируйте сначала.. см. Позже)
• Модуль зарядного устройства USB с горячим клеем на месте.
• Установите выключатель питания, 2 кнопки и 2 3-контактных разъема и закрепите полимерным клеем.
• Полные взаимосвязи между модулями.
• Подпитка разъемов к двигателю и датчику влажности. Я использую 3-контактные штырьки для гнезда ic. Электродвигатель питается от внешних контактов, а переключатель электродвигателя находится посередине, поэтому он обратимый. Датчик влажности использует все 3 контакта, поэтому должен быть вставлен правильно. Я использую красную точку для обозначения полярности.

Шаг 5: Программное обеспечение

Программное обеспечение для этого проекта доступно на github

Это проект на основе Arduino, поэтому настройте среду разработки esp8266 Arduino.

Возможно, вы захотите установить пароли для WifiManager и обновления программного обеспечения в ino-файле на что-то более разумное.

Используемые библиотеки включены в поддержку Arduino ESP8266, за исключением

• wkScheduler - поставляется в проекте git
• NTPClient - используется для получения сетевого времени
• Время - поддержка стандартных функций доступа к времени
• wifiManager - используется для настройки IP-конфигурации

После добавления библиотек AutoWater IDE должна быть скомпилирована и последовательно загружена в модуль. Хорошо подключить GPIO13 к GND в вашей среде разработки, так как тогда программное обеспечение будет работать в непрерывном режиме.

При первом использовании запускается точка доступа, к которой необходимо подключиться на телефоне или планшете. Смотрите код для пароля. Затем следует использовать браузер на телефоне или планшете для доступа к 192.168.4.1, что позволит выбрать локальный идентификатор Wi-Fi и пароль. Это нужно сделать только один раз или при изменении сети Wi-Fi. С этого момента модуль будет подключаться к локальной сети Wi-Fi.

Также следует загрузить некоторые файлы поддержки. Они находятся в папке данных git. Их можно загрузить, открыв ip / upload. После того, как они были загружены, можно использовать ip / edit, чтобы упростить дальнейшую загрузку.