APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

12 Schritt:Schritt 1: Teile und Werkzeuge Schritt 2: Bodenfeuchte PROBE v1 Schritt 3: Bodenfeuchte PROBE v2 Schritt 4: Bodenfeuchte PROBE v3 "Katana" Schritt 5: Grundlegende Funktionen Schritt 6: 7-Segmentanzeige Schritt 7: Pumpe und Pumpensteuerung Schritt 8: Konfiguration und BUTTONS Schritt 9: RTC: ECHTZEITUHR Schritt 10: Alles zusammen Schritt 11: Skizzen und mehr Schritt 12: *** WIR GEWINNEN !!! ***

APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

Die Geschichte:
Es gibt durchaus ein paar instructables zum Thema Pflanzen Bewässerung, so dass ich kaum erfunden etwas Originelles hier. Was macht dieses System anders ist Menge Programmierung und Anpassung, die es ging, so dass eine bessere Kontrolle und Integration in die Tag-zu-Alltag.
Dies ist, wie APIS entstanden:
Wir haben zwei red hot chili pepper Pflanzen, die kaum "überlebt" einige unserer Urlaub und fast als Familienmitglieder an dieser Stelle haben. Sie haben sich durch extreme Trockenheit über Entwässerungs gewesen, und, aber immer irgendwie gewonnen.
Die Idee, Arduino-basierte Pflanzenbewässerungs bauen war fast die erste Idee, wie Arduino könnte als ein Home-Automation-Projekt angewendet werden. So eine einfache Pflanzenbewässerungssystem gebaut.
Allerdings Version 1 hatten keine Angabe Bodenfeuchte, und es gab keine Möglichkeit zu sagen, ob es sich um die Pflanzen zu gießen, oder Gießen war ein paar Tage weg.
Neugierde, wie wir alle wissen, tötete die Katze, und Version 2 wurde mit einem 4-stellige 7-Segment-Modul gebaut, um aktuelle Luftfeuchtigkeit jederzeit anzuzeigen.
Das war nicht genug. Die nächste Frage war ", als das letzte Mal war es bewässert die Pflanzen"? (Da wir selten zu Hause waren, um es zu sehen). Version 3 verwendet, die 7-Segment-Modul, um auch angezeigt, wie lange die letzte Bewässerung Lauf aufgetreten ist (als Lauftextzeichenfolge).
Eines Abends trat die Bewässerung off um 4 Uhr, Aufwachen jeden up. Frustrierend ... Suche nach es zu viel Arbeit zu APIS für den Tag, um Bewässerung in der Mitte der Nacht zu verhindern, schalten Sie für die Nacht, und auf, wurde eine Echtzeituhr hinzugefügt, um das Gerät als Teil der Version 4 setzen, nachts zu schlafen .
Seit Echtzeituhr muss regelmäßig Anpassungen (wie Sommerzeit Schalter zum Beispiel), Version 5 enthält drei Tasten ermöglicht Einstellen einer Vielzahl von Pflanzenbewässerungsparameter.
Es ist noch nicht beendet. Ich bemerkte, dass Feuchtefühler sind in der Regel ziemlich schnell erodieren, möglicherweise aufgrund der Tatsache, dass es (mit Absicht) unter konstanter Spannung, und deshalb gab es konstante elektrische Strom zwischen den Sonden (Erodieren Anode). Die günstige Bodensonde aus China überlebt etwa eine Woche. Selbst eine verzinkt Nagel wurde "aufgefressen" in einem Monat. Eine Sonde aus rostfreiem Stahl wurde besser halten, aber ich bemerkte, dass selbst das war die Aufgabe. Version 6 stellt sich die Sonde auf für nur 1 Minute jede Stunde (und die ganze Zeit während der Bewässerung) und damit drastisch reduziert Erosion (~ 16 Minuten pro Tag vs. 24 Stunden am Tag).
Hier ist ein Video von einem Bewässerungslauf: Bewässerungslauf
Die Idee:
Entwickeln Pflanzenbewässerungssystem mit den folgenden Funktionen:

    Messen Bodenfeuchte Bei Erreichen einer vordefinierten "low" Feuchtigkeit Marke, aktivieren Sie die Wasserpumpe und Wasser die Pflanzen, bis ein "high" Feuchtigkeit Marke erreicht Bewässerung sollte in mehreren Durchläufen durchgeführt werden, durch Perioden der Inaktivität getrennt wird, um Wassersättigung durch den Boden zu ermöglichen Das System sollte sich in der Nacht zwischen "Schlaf" und "wake up" Zeit "Wake up" deaktivieren Zeit sollte für Wochenenden auf einen späteren Wert Das System sollte das Protokoll der Pump halten eingestellt werden läuft das System aktuelle Messwert Bodenfeuchte der Anzeige System sollte Datum / Uhrzeit der letzten Pumpenlauf Bewässerung Parameter anzuzeigen sollte einstellbar ohne Umprogrammierung der Pumpenbetrieb und zeigen Fehlerzustand, wenn Pumpenlauf nicht auf Veränderung der Luftfeuchtigkeit führen (aus dem Wasser, oder Sensorprobleme) verhindert Überflutung der Anlage und undicht Wasser sollte das System Feuchtefühler an / aus, um Metallerosion zu vermeiden schalten

Die folgenden Parameter sollten konfigurierbar sein über Tasten:
    Luftfeuchtigkeit "low" Marke, in%, um Pumpenlauf (Standard = 60%) Luftfeuchtigkeit "high" Marke zu starten, in%, um Pumpenlauf (Standard = 65%) Dauer eines einzelnen Bewässerungslauf, in Sekunden (Default = stoppen 60 Sekunden) Anzahl der Versuche, um die Zielfeuchte (Standard = 4 läuft) Military Zeit, um für die Nacht, nur Stunden (Standard = 22 oder 10 Uhr) Military Zeit, um am Morgen zu aktivieren, nur Stunden (default deaktiviert zu erreichen = 07 oder 7 Uhr) Wochenende Anpassung für Morgen Aktivierung delta Stunden (Standard = 2 Stunden) Aktuelles Datum und Uhrzeit

APIS schreibt Datum / Uhrzeit der letzten 10 Bewässerung läuft in den EEPROM-Speicher. Das Protokoll könnte angezeigt werden, zeigt Datum und Uhrzeit der Läufe.
Eine der vielen Dinge, die wir von APIS gelernt, dass Sie eigentlich gar nicht um Wasserpflanzen jeden Tag, die unsere Routine war, bis wir auf einem 7-Segment-Anzeige sah die Bodenfeuchtigkeitsmessungen müssen ...

Schritt 1: Teile und Werkzeuge

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    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Sie werden die folgenden Teile zu APIS bauen müssen:
    STEUERUNG und Rohre:
      Arduino Uno Board: auf Amazon.de 12v peristaltische Flüssigkeitspumpe mit Silikonschlauch: auf Adafruit.com 4X Numerische LED-Anzeigen-Digital-Rohr JY-MCU-Modul: auf Fasttech.com DS1307 Echtzeituhr Breakout-Board-Kit: auf Adafruit.com (optional) Microtivity IM206 6x6x6mm Takt-Schalter: auf Amazon.de Vero Pension: auf Amazon.de L293D Motortreiber-IC: auf Fasttech.com 3 x 10kOhm Widerstände Arduino-Projekte Kunststoff-Gehäuse: auf Amazon.de 12V AC / DC-Adapter mit einem 2,1 mm-Buchse : auf Amazon.de . Bambus-Spieße Tread und ein wenig supercement Kleber Super Soft Latex Gummischlauch 1/8 "ID, 3/16" OD, 1/32 "Wall, Semi-Clear Bernstein, 10 ft Länge: auf McMaster. com Durable Nylon Eng Seal Barbed Rohrverschraubung, Tee für 1/8 "Schlauch-ID, Weiß, Packungen mit 10: auf McMaster.com Durable Nylon Eng Seal Barbed Rohrverschraubung, Wye für 1/8 "Schlauch-ID, Weiß, Packungen von 10: auf McMaster.com Wie üblich, Drähte, Löten Werkzeuge usw.

    HUMIDITY PROBE:
      Kleines Stück Holz (1/4 "x 1/4" x 1 ") 2 x Edelstahl-Akne Extraktionsnadeln: auf Amazon.de Bodenfeuchtigkeit Erkennungssensor Modul: auf Fasttech.com

Schritt 2: Bodenfeuchte PROBE v1

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Bodenfeuchtigkeit auf der Grundlage des Widerstandes zwischen zwei Metallsonden in den Boden (etwa 1 Inch auseinander) eingefügt gemessen. Die Schaltpläne sind auf dem Bild dargestellt.
    Erste Sonde versuchte ich war der, den Sie aus einer Reihe von Internet-Providern (kaufen können wie folgt ).
    Das Problem mit ihnen ist, dass die Folie Ebene relativ dünn ist, und untergräbt schnell (eine Sache von ein oder zwei Wochen), so dass ich schnell aufgegeben diese vorgefertigten eine für die stabiler Sensor, basierend auf verzinkten Nagel (pls. Siehe nächste Schritt ).

Schritt 3: Bodenfeuchte PROBE v2

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Die Sonde "nächsten Generation" wurde nach Hause von zwei verzinkte Nägel, einem Holzbrett und ein paar Drähten.
    Da ich bereits eine abgenutzte hergestellt Sonde hatte, ich wiederverwendet wird das Verbindungsstück und das Elektronikmodul aus ihr, im Grunde nur Austausch der Bodenkomponente.
    Verzinkte Nägel, zu meiner Überraschung, auch erodiert (wenn auch langsamer als dünne Folie), aber immer noch schneller als ich möchte.
    Eine andere Probe wurde entwickelt, basierend auf einem Edelstahl Akneabbau Nadeln. (Siehe nächster Schritt).

Schritt 4: Bodenfeuchte PROBE v3 "Katana"

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Die Edelstahlsonde (ähnlich Samurai-Schwert, daher der Name) ist die eine noch zu verwenden.
    Ich glaube, die schnelle Erosion könnte auf die Tatsache, dass die Sonde immer unter Spannung (24x7), unabhängig davon, wie oft die eigentliche Messung erfolgte zurückzuführen.
    Um dies zu mildern, änderte ich die Messintervalle zu sein, einmal in 1 Stunde (immerhin ist dies nicht ein Echtzeit-System) und verbunden ist die Sonde an einem der digitalen Stifte statt permanent 5V. Derzeit wird die Sonde nur ~ 16 Minuten pro Tag statt 24 Stunden, was seine Lebensdauer drastisch erhöhen sollte mit Strom versorgt.

Schritt 5: Grundlegende Funktionen

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS auf Arduino UNO Board basiert.
    APIS Maßnahmen Bodenfeuchte einmal pro Stunde, und wenn es unter einen vordefinierten Schwellenwert fällt, schaltet sich die Pumpe für eine vorher definierte Zeitspanne vordefinierte Anzahl von Malen durch die "Sättigung" Intervalle getrennt.
    Sobald ein Zielfeuchtigkeitsschwelle erreicht ist, geht der Prozess zurück zu einmal pro-Stunde Messmodus.
    Wenn die Zielfeuchte nicht erreicht werden kann, aber die untere Grenze erreicht wurde, ist das in Ordnung als auch (zumindest einige Bewässerung erfolgte). Der Grund dafür könnte unglücklichen Sonde Platzierung, wo es zu weit von der feuchten Erde sein.
    Wenn jedoch auch die untere Feuchtigkeitsgrenze nicht erreicht werden konnte, wird eine Fehlerbedingung erklärt. (Wahrscheinlich eine Sonde Thema oder Versorgungs Eimer lief aus Wasser, etc.). Unter Fehlerzustand, wird das Gerät 24 Stunden lang zu schlafen ohne etwas zu tun, und dann wird noch einmal zu versuchen.

Schritt 6: 7-Segmentanzeige

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    TM1650 BASED 7-Segmentanzeige:
    Ursprünglich APIS hatte keine Display-Fähigkeit. Es war unmöglich, aktuelle Bodenfeuchte Ebene, ohne eine Verbindung über USB zu erzählen.
    Um dies zu beheben, dass ich soeben einen 4-stellige 7-Segmentanzeige für das System: auf Fasttech.com
    Ich konnte nicht finden, eine Bibliothek, um mit diesem Modul überall (weder ein Datenblatt für sie) zu arbeiten, so dass nach ein paar Stunden der I²C-Port Sondieren und Experimentieren, beschließe ich, einen Treiber-Bibliothek selbst zu schreiben.
    Es unterstützt Displays bis zu 16 Stellen (mit 4, ein Standard), können grundlegende ASCII-Zeichen angezeigt werden (bitte beachten Sie, nicht alle Zeichen konnten mit 7 Segmenten aufgebaut werden, so wie Buchstaben W, M, etc. sind nicht implementiert). Unterstützt Dezimal Punktanzeige auf dem Modul, läuft Zeichenfolge (um mehr als 4 Buchstaben angezeigt werden), und unterstützt 16 Helligkeitsstufen.
    Die Bibliothek ist auf arduino.cc Spielplatz finden Sie hier. TM1650 Treiberbibliothek
    Beispielvideo ist hier
    ANIMATION:
    Ein bisschen von 7-Segment-Animation wird während eines Wasserlauf implementiert.
    Während Pumpe aktiviert ist, werden die digitalen Punkte auf dem Display in einem von links nach rechts Muster ausgeführt wird, als Symbol für ein Wasserlauf: Bewässerung Animationsvideo Während "Sättigung" Periode werden die Punkte von der Mitte des Displays nach außen läuft, als Symbol für die Sättigung: Sättigung Animation Video
    Unnötig, aber eine nette Geste.

Schritt 7: Pumpe und Pumpensteuerung

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    PUMP
    Früher habe ich 12v Schlauchflüssigkeitspumpe (erhältlich hier ) für die Bewässerung der Pflanzen. Die Pumpe bietet etwa 100 ml / min (die etwa 1/2 eines Glases ist - gut, wenn die Konfiguration des Wasserlaufzeitüberläufe zu vermeiden, sich daran zu erinnern, und es geschah 8-))
    Pumpensteuerung - L293D
    Die Pumpe wird über L293D Motortreiberchip gesteuert. Da die Drehrichtung ist voreingestellt, die Sie wirklich brauchen nur den Chip verwenden Enable-Pin zur Steuerung. Die Richtung Stifte konnten direkt auf + 5V und GND dauerhaft verdrahtet werden.
    Wenn Sie (wie ich) nicht sicher, welche Richtung die Pumpe zu gehen waren, können Sie immer noch alle drei Stifte verbinden, um programm Arduino und Steuerrichtung. Weniger re-Löten.

Schritt 8: Konfiguration und BUTTONS

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    TASTEN:
    Ich habe drei Tasten zur Konfiguration und Steuerung APIS.
    Alle Tastendrücke werden basierend auf den Stift Interrupts (PinChangeInt Bibliothek) bearbeitet.
    Red (ganz rechts) ist eine SELECT-Taste. Es macht APIS geben Sie den Konfigurationsmodus, und bestätigt auch die Werte. Schwarz ganz linke und mittlere Taste (Plus und Minus jeweils) werden verwendet, um / Abnahme konfigurierbaren Werte (im Konfigurationsmodus) zu erhöhen, oder zeigen aktuelle Datum / Uhrzeit und letzten Bewässerung laufen Informationen (im Normalbetrieb).
    Da die meiste Zeit das Display ausgeschaltet ist, alle Tasten wird zunächst "wake" APIS up, und nur dann, auf einer zweiten Presse, ihre Funktion.
    Display schaltet sich nach 30 Sekunden Inaktivität (es sei denn, ein Bewässerungslauf ist im Gange).
    APIS läuft durch die Konfigurationsparameter beim Start zur Überprüfung: Video

    CONFIGURATION:
    APIS hat vier Konfigurationsarten:
      Konfigurieren Bewässerungsparameter einrichten Real Time Clock "Kraft" Bewässerungslauf Bewertung Bewässerung log

    WÄSSERN PARAMETER:
      Niedrige Bodenfeuchte Schwelle (Start Bewässerung) hohe Bodenfeuchte Schwelle (stoppen die Bewässerung) Dauer eines einzelnen Bewässerungslauf (in Sekunden) Zahl der Bewässerung läuft in einer Charge Dauer der Bodensättigung Zeitraum zwischen den Läufen innerhalb einer Charge (in Minuten) Nachtmodus Aktivierungszeit (Militärzeit, Stunden nur) Nachtmodus Endzeit (Militärzeit, nur Stunden) Wochenende Einstellung für Nachtmodus Endzeit (in Stunden)

    REAL TIME CLOCK SETUP:
      Century (dh 20 für das Jahr 2015) Jahr (dh 15 für 2015) Monat Tag Stunde Minute

    Die Uhr wird mit 00 Sekunden, um nach Bestätigung der Minuten eingestellt.
    Einstellung eine Zeitlimit von 15 Sekunden, nach dem alle Änderungen gelöscht.
    Beim Speichern werden die Parameter im EEPROM gespeichert.
    Erzwingen einer WATERING RUN:
    Sie sind nicht sicher, warum ich realisiert, aber es ist da. Einmal aktiviert, APIS in die Bewässerungsmodus. Die Bewässerungsmodus ist jedoch noch unter dem Vorbehalt Schwellen. Das bedeutet, dass, wenn Sie zwingen die Bewässerung Lauf, aber die Bodenfeuchte über der High-Marke, wird die Bewässerung Lauf sofort zu beenden. Im Grunde ist dies nur funktioniert, wenn Bodenfeuchte ist zwischen niedrigen und hohen Schwellen.
    WÄSSERN LOG REVIEW:
    APIS führt ein Protokoll der letzten 10 Bewässerung läuft im EEPROM-Speicher, der Benutzer überprüfen können. Nur Datum / Zeit der Bewässerung Lauf wird gespeichert. Schwellen (zu der Zeit), und die Anzahl der Durchläufe nötig war, um oberer Schwellenwert erreicht wird nicht gespeichert (obwohl in der nächsten Version sie auch sein mag).

Schritt 9: RTC: ECHTZEITUHR

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    NACHTMODUS
    Sobald APIS weckte mich nachts, eine Idee zur Umsetzung einer "Nachtbetrieb" in den Sinn kam.
    A Nachtmodus ist, wenn keine Messungen stattfinden, ist Display ausgeschaltet und keine Bewässerung läuft.
    Auf einem gewöhnlichen Werktag APIS "aufwacht" um 7 Uhr (einstellbar) und tritt in den Nachtmodus um 10 Uhr (konfigurierbar).
    An einem Wochenende APIS verwendet ein "Wochenende Einstellung" -Einstellung auf ein Wake up zu verzögern (um 09.00 Uhr zum Beispiel, wenn Wochenendeinstellung ist 2 Stunden).
    RTC Breakout Board vs. "SOFTWARE" RTC:
    Ich verwendete Hardware RTC (verfügbar hier ), den Überblick über das Datum / die Zeit zu halten und geben Sie / Ausfahrt Nacht-Modi.
    Es ist optional zu bedienen, wie Skizzen könnten so genannte "Software" RTC benutzen (unter Verwendung millis () Funktionalität des Arduino) kompiliert werden.
    Der Nachteil der Verwendung von Software RTC ist, dass Sie sich die Zeit, alle Zeit APIS Mächte eingerichtet haben.
    Ich änderte die Standard-Bibliothek, um RTC API genau übereinstimmen, und auch in der Umgebung von Rollover-millis Problem zu umgehen. (Sehen Sie bitte die Skizzen Schritt für Downloads).

Schritt 10: Alles zusammen

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    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Das gesamte System (mit Ausnahme der Sonde) mit der Pumpe passt in eine kleine Box für Arduino Uno.
      TM1650-Display verwendet TWI-Schnittstelle, so dass der SDA und SDC Drähte gehen jeweils Arduino Pins A4 und A5. Die beiden anderen Drähte + 5V und GND. RTC Board verwendet TWI-Schnittstelle, so wie oben. (TM1650 und RTC unterschiedliche Ports verwenden, damit sie friedlich nebeneinander). RTC + 5V-Pin mit Pin 12 arduino (über Digitalstift anstelle von + 5V versorgt). Kann mich nicht erinnern, warum ich es getan habe, brauchen Sie nicht zu haben, . L293D Pins sind wie folgt angeschlossen:. aktivieren (Pin 1) bis D5 und Richtungssteuerung Pins 2 und 7 bis Arduino Pins D6 und D7 jeweils Tasten sind mit den Pins D2, D8 ​​und D9 für SELECT, PLUS und MINUS verbunden. (Tasten sind mit einem Pull-Down-10K Widerstände umgesetzt - in der "high-aktiv" Konfiguration). + 5V-Strom PROBE Moduls ist mit dem Stift 10 arduino (periodische Messungen zu ermöglichen) und Sonde ist mit analogen Pin A1 verbunden.

Schritt 11: Skizzen und mehr

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Büchereien:
    APIS wird auf den folgenden Bibliotheken auf Basis:
    3rd-Party:
    EEPROM Draht PinChangeInt
    Geändert 3rd-Party:
    modifizierten RTClib: hier
    Entwickelt von mir: (verfügbar hier )
    TM1650 Taskscheduler DigitalFilter
    Skizze:
    Version 1.5 des aktuellen APIS Skizze ist hier .
    DATENBLÄTTER:
    L293D: hier RTC Breakout-Board: hier

Schritt 12: *** WIR GEWINNEN !!! ***

  1. APIS - Automatisierte Anlagen Bewässerungssystem

    Dieses Projekt gewann den zweiten Preis in der Home Automation Wettbewerb, der von Dexter Industries gesponsert.

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