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Automatisches Bewässerungssystem für Zimmerpflanzen pumperino


Folgende Aufgaben wurden gestellt:
  1. Herstellung eines Geräts zur automatischen regelmäßigen Bewässerung von Zimmerpflanzen mit einstellbarer Bewässerungsdauer;
  2. Billig machen;
  3. Verwenden Sie die Mindestanzahl an Werkzeugen.
  4. Um es einfach zu machen, vorzugsweise aus vorgefertigten Bauteilen, um nicht zu sehr auf die Freuden der Elektrotechnik einzugehen;
  5. Passen Sie in das Volumen der Standardbox für die REU ein, um das Design des Gehäuses und den 3D-Druck nicht zu beeinträchtigen.
  6. Entstellen Sie die Box bei der Installation von Komponenten so weit wie möglich minimal.
  7. Verwenden Sie zur Steuerung die Mindestanzahl von Tasten.
  8. Verwenden Sie ein entkoppeltes Steckbrett, um keine Platine zu entwerfen.
  9. Entwerfen Sie ein Gerät mit einer minimalen Anzahl kurzer Drähte, die die Komponenten im Gehäuse verbinden.


Die folgenden Komponenten wurden verwendet (geschätzter Preis ohne Lieferung in chinesischen Geschäften):
  1. Set zur Bewässerung (383,48 Rubel) - Schläuche, Anschlüsse, Gestelle;
  2. 12 V Pumpe, 800 ml / min (121,56 Rubel);
  3. Prototyping Board Arduino Nano v3 (126,94 Rubel);
  4. 5-V-Abwärtsstromversorgungsmodul (60,45 Rubel);
  5. Grüner Knopfschalter mit Selbstrückstellung (19,48 Rubel), 175,96 Rubel. / set (10 Stück);
  6. Membrantastatur für 4 Tasten (48,36 Rubel);
  7. MOSFET IRF520-Modul (19,48 Rubel);
  8. OLED-Display gelb-blau 0,96 Zoll 128 x 64 I2C SSD1306 (132,98 Rubel);
  9. Stromanschluss (Modul) 5,5 mm x 2,1 mm DC-005 (27,54 Rubel), 187,38 Rubel. / set (10 Stück);
  10. ABS-Gehäuse mit transparenter Abdeckung 115 mm x 90 mm x 55 mm (212,23 Rubel);
  11. Stromversorgung 12V 1A (179,99 Rubel);
  12. 4x6 Auspacken der Prototypplatte (83,28 Rubel / Satz (5 Stk.));
  13. Nylonstreben (Distanzstück) M2 weiß (232,37 Rubel / Satz (180 Stk.));
  14. Nylonstreben (Distanzstück) und M3-Muttern sind schwarz (227 Rubel / Satz (180 Stk.));
  15. Zweikomponenten-Epoxidklebstoff (56,42 Rubel);
  16. 24 AWG Drähte schwarz und rot, 2 x 71,86 reiben. / set;
  17. Flexible Silikondrähte 20 AWG blau und weiß 5 m, 2 x 144,40 Rubel;
  18. Drähte Dupont weiblich zu weiblich 10 cm (43,66 Rubel);
  19. 10 kOhm Widerstand (5 Rubel).


Wie Sie sehen können, können die Kosten für die Erstproduktion eines solchen Modells ohne Berücksichtigung der Werkzeugkosten 2.700 Rubel (ohne Lieferung) überschreiten. Das zweite Gerät kostet 1300 Rubel (ohne Lieferung). Sie können auch ein Set für die Bewässerung sparen, dessen einzelne Komponenten (T-Stücke, Schläuche und Gestelle) sehr billig sind, wenn Sie sie separat und in loser Schüttung kaufen. 50 Stück T-Stücke kosten ungefähr 50 Rubel und 20 Meter Schlauch ungefähr 500 Rubel.Dieser Schlauch ist ideal, da er fest auf den Pumpenleitungen (5 mm) sitzt und im Prinzip keine Klemmen erfordert. Obwohl aus Sicherheitsgründen Klammern immer noch besser zu verwenden sind (in Russland sind Klammern mit einem Durchmesser von weniger als 8 mm sicherlich nicht zum Verkauf).

Werkzeuge:
  1. Lötkolben, Flussmittelgel, POS-41-Lot, Silikonmatte, Späne für Reinigungstipps;
  2. Schraubendreher;
  3. 8mm Holzbohrer
  4. Keramikbohrer 12mm;
  5. Dateisatz COBALT 247-835 (flach, 3 und 4 mm);
  6. Ein Satz Schraubendreher für die Mikroelektronik.


Produktionsfortschritt:
Zunächst wurde mit einem vorgefertigten Tastenmodul ein Prototyp auf dem Steckbrett gebaut. Anstelle einer Testpumpe wurde eine 12 V Deckenleuchte verwendet.

Die Folientastatur und das OLED-Display wurden auf dem zusammengebauten Gerät getestet.
Dann wurde das Löten auf der Lötprototypplatine durchgeführt:

Als Ergebnis wurde das folgende Schema implementiert:

Herstellungsschwierigkeiten
  1. Es ist schwieriger, geeignete Verbindungselemente zu finden als elektronisch Komponenten, und es kostet mehr aufgrund des weit verbreiteten Verkaufs in loser Schüttung. In Russland ist es fast unmöglich, einen erschwinglichen Preis zu finden.
  2. Eine Box für REA wurde verstümmelt. Es stellte sich heraus, dass nicht genügend freier Platz in der Höhe vorhanden war, obwohl nichts darauf hindeutete. Das Packen der Elemente in ein kleines Gehäuse erwies sich als schwieriger als das Entwerfen der elektronischen Füllung des Geräts.
  3. Das Bohren von quadratischen Löchern ist mit großen Unannehmlichkeiten und Kosten verbunden. In diesem Projekt lehnte ich sie ab und ein kleiner Graveur wurde für die Zukunft gekauft;
  4. Im Zusammenhang mit der vorherigen Funktion steht auch das Problem der Ausgabe eines Stromanschlusses in das Loch im Gehäuse (runde Anschlüsse werden nur in chinesischen Geschäften verkauft). Als Ergebnis wurde ein Modul mit einer hellblauen LED verwendet, das auf der Platine und nahe der Abdeckung montiert war. Das Loch in der Abdeckung zum Anschließen des Netzteils wird von zwei verschiedenen Bohrern hergestellt. Außerdem wurde mit Hilfe kleiner Dateien ein rechteckiges Loch in den Deckel unter dem miniUSB-Anschluss geschnitten und das Gehäuse für die Ausgabe der Tastaturschleife geschnitten.

  5. Sehr wenige kleine Knöpfe zur Montage in einem runden Loch im Gehäuse. 5, 7 und 8 mm - buchstäblich bei einem Modell und nur in chinesischen Geschäften;
  6. Vom MOSFET IRF520-Modul musste ich die Eckbeine löten und die Geraden so löten, dass sie entlang der Länge in den Körper passten.

Zusammengebautes Gerät:




Das Gerät funktioniert sehr einfach: Durch Drücken der grünen Taste wird gewässert gewässert. Wenn Sie während des Gießens darauf klicken, stoppt es. Im automatischen Modus erfolgt die Bewässerung in einem Intervall von mehreren Tagen. Die Dauer des Gießens (in Sekunden) und der Pause (in Tagen) wird über die Folientastatur gesteuert (Sie müssen irgendwo „mehr oder weniger“ Aufkleber finden).

Interessante Features
  • Aus Platzgründen und zur Vereinfachung der Geräte habe ich mich geweigert, das Echtzeit-RTC-Modul zu verwenden, und mich darauf beschränkt, die Funktion millis () zu verwenden, um die Pumpe regelmäßig per Timer einzuschalten.
  • Das Display wird durch Drücken einer der Membrantasten eingeschaltet und nach 10 Sekunden ausgeschaltet, wenn keine Klicks auftreten. Hergestellt, um ein schnelles Ausbrennen des OLED-Displays zu verhindern. Die Anzeige verwendet eine geänderte Bibliothek ozOLED (danke) seit Adafruit-Übungen Nehmen Sie viel RAM in Anspruch. Interessanterweise musste ich für die volle Nutzung von ozOLED eine Überprüfung der Anzahl der auf dem Bildschirm angezeigten Zeichen durchführen, weil Das fehlende Zeichen muss durch ein Leerzeichen ersetzt werden (um beispielsweise 9 nach 10 anzuzeigen, müssen Sie 9_ drucken, andernfalls wird 90 gedruckt).
  • Feuchtigkeitssensoren werden nicht absichtlich verwendet. Die Sicherstellung eines idealen Lebens für Pflanzen war nicht Teil des Projekts. Ziel ist es, das Überleben der Pflanzen im Sommer zu sichern, während die Mieter der Wohnung auf dem Land sind;
  • Die Stromversorgung aus dem 230-V-Netz wird absichtlich verwendet, da keine Geräteautonomie in einer Stadtwohnung erforderlich ist. Aus dem gleichen Grund wurde der Stromverbrauch nicht optimiert (die LEDs verdampften nicht und es werden keine tieferen Speichermodi als IDLE verwendet).
  • Die 1x4-Folientastatur wurde aus einem Grund ausgewählt: Es wurde eine praktische Bibliothek dafür geschrieben AmperkaKBDies ermöglicht es Ihnen, diese Tastatur einfach zu verwenden und nicht an Auslöser, Ereignisse, Stöcke und Rasseln zu denken.Ja, ich weiß, dass in dieser Bibliothek der Code für drei Tastaturen gleichzeitig vorhanden ist - es gibt genügend Arduino Nano-Speicher. Die Reihenfolge der Kontakte dieser Tastatur entspricht nicht der Reihenfolge der Tasten: Der erste Kontakt ist üblich, der Rest der Kontakte hat die umgekehrte Nummerierungsreihenfolge auf der Tastatur;
  • Im EEPROM werden nur zwei Werte von Variablen gespeichert - Aktivitätszeit und Zeitüberschreitung (in Millisekunden). Das Zurücksetzen dieser Werte auf die Standardbedingungen erfolgt durch Festklemmen des ersten Membranknopfs für 3 Sekunden.
  • Der Deckel ist nur über die abnehmbaren Anschlüsse des grünen Knopfes und die Leistung der Pumpe mit dem Gehäuse verbunden.

Ich hoffe, dass diese Bewertung Anfängern hilft, bei der Herstellung ihrer Produkte zu navigieren hausgemacht auf Arduino und werde meine Fehler nicht wiederholen.
mit Code und Schema in Fritzing.
7.7
9.7
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6 Kommentare
Ja, eine Schutzdiode sollte immer mit einer induktiven Last installiert werden, egal ob es sich um eine Relaisspule oder einen Motor handelt. Soweit ich weiß, ist dies der Mechanismus der Beschädigung des Transistors ohne diese Diode. Wenn der Transistor geschlossen ist, wird die Selbstinduktions-EMK zur Spannung der Stromquelle addiert, außerdem wird sie zur "notwendigen" Polarität addiert und der Transistor wird mit einer erhöhten Spannung geflasht.
Der Autor
Ich bin in angewandter Elektrotechnik - Null. Zu dieser Zeit zeichnete er an der Universität nur Schaltkreise in Programmen wie NI Multisim. Jetzt gibt es bei der Arbeit wenig damit zu tun, ich schreibe hauptsächlich Computeranwendungen und wissenschaftliche und technische Papierprodukte. Daher die Fehler der Kinder.
Vielen Dank für den Kommentar, ich habe bereits über induktive Last und Rückstromschutz gegoogelt.
Zitat: Eig
Ich wusste nichts über die Funktionen des Feldmanns
Dies gilt nicht nur für einen Feldoperator. Jeder Transistor (Bipolar, Feld, SIT, IGBT), der mit einer schwerwiegenden induktiven Last (ED, Relais, Magnet usw.) betrieben wird, muss mit einer Diode geschützt werden.
Für das erste Projekt auf Arduino ist es nicht sehr schlecht.
Noch ein paar Tipps:
Es ist im Allgemeinen besser, eine Tauchpumpe in einem vom Gehäuse getrennten Tank mit Elektronik zu verwenden. Darüber hinaus muss sich der Wassertank notwendigerweise unter dem Niveau der Fensterbank (oder der Stelle, an der sich die Töpfe befinden) befinden. Andernfalls hört das Wasser nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße nach dem Ausschalten der Pumpe nicht auf zu fließen, bis es ausgeht.
Der Autor
Danke für den Kommentar. Eine sehr lohnende Erfahrung. Ich hatte bereits vor, Folgendes mit Batterien und Feuchtigkeitssensoren zu tun, wusste aber nichts über die Funktionen eines Feldmanns - es wäre sehr nützlich. Grundsätzlich kann dieser auf diese Weise weiterentwickelt werden. Ich mache mir keine Sorgen um die Netzstromversorgung, aber ich muss natürlich Notlöcher bohren, um Wasser aus dem Boden des Gehäuses abzulassen (wenn etwas in der Pumpe zu lecken beginnt). Oder legen Sie im Allgemeinen den Lecksensor ab und erkennen Sie die mechanische Öffnung des Stromkreises. Dies ist jedoch bereits schwieriger.
Mehr als 4 Anlagen sind grundsätzlich noch nicht geplant. Anfangs war klar, dass der Druck einer solchen Pumpe nicht für mehr ausreichen würde.
Dies ist im Allgemeinen mein erstes Gerät Arduinound das Ziel war es, mich selbst zu überprüfen, ob ich etwas praktikables tun konnte. Jetzt gibt es einen wichtigen Grund für eine Überarbeitung, und das ist wunderbar. Vielen Dank.
Grüße!
Toller Artikel, alles ist sehr detailliert, auch mit einem Budget.
Als "Designer" solcher automatischen Bewässerungssysteme, die seit etwa anderthalb Jahren bei mir arbeiten, möchte ich meine Erfahrungen teilen.Diese Seite enthält einen Artikel über eines meiner Systeme:
https://dem.imdmyself.com/14856-sistema-avtopoliva-dlja-komnatnyh-rastenij-na-Arduino.html
Außerdem gibt es auf meinem Kanal ein weiteres Video zum zweiten System:
https://www.youtube.com/channel/UCn29s1IXPj7QjKouSYS45aQ/videos?view_as=subscriber

Es gibt einen wichtigen Punkt beim Wasser Ihres Entwurfs: Es gibt nicht genügend Schutzdiode für den Feldbetreiber (es ist nicht in diesem Modul, ich habe die gleichen Module, ich habe es speziell überprüft) aus dem Rückstrom des Elektromotors. Ich ignorierte den Moment ignorant und stieß auf ein Problem. Mein System wird mit Batterien betrieben und plötzlich, nach ungefähr 3 Monaten, bemerke ich, dass sie schnell sinken, sehr schnell. Ich überprüfte, ob der Stromkreis ein Feldarbeiter mit etwa 50 mA war, obwohl er theoretisch geschlossen sein sollte. Ich denke, zur Hölle mit ihm, anscheinend wurde der defekte Transistor gefangen. Ersetzt, vergingen weitere 2 Monate die gleichen Symptome, jedoch auf einem anderen Transistor. "Zufall? - Ich glaube nicht!" Ich begann Informationen zu diesem Thema zu lesen und fand heraus, dass die Pumpe ohne Schutzdiode Feldarbeiter tötet (weil der Motor im Bremsmodus als Generator arbeitet).

Die restlichen Punkte sind Geschmackssache, aber ich werde mich trotzdem ausdrücken, wenn Sie etwas anderes zu diesem Thema tun möchten:
* Wenn Sie mehr als 3-4 Pflanzen gießen müssen, benötigen Sie mehr als eine Pumpe. Ich habe 9 Pflanzen auf der Fensterbank in verschiedenen Töpfen mit unterschiedlichen Bewässerungsanforderungen. Es ist nur möglich, die Flüsse mit einem Kamm mit Wasserhähnen für 3-4 Pflanzen anzupassen. Für eine größere Anzahl von Pflanzen ist es unrealistisch, ich habe es persönlich überprüft. Ich habe 3 Pumpen an das System angeschlossen, jede mit ihren eigenen Bewässerungseinstellungen
* Millis Countdown ist sehr zufällig. Ich hatte ein solches System, poyuzat einen Monat und beschloss, andere zu tun. Wenn das Antwortintervall des Tages noch kürzer ist und Sie beispielsweise einmal pro Woche gießen, beträgt der Fehler +/- Tag. Die Reaktionszeit ist auch beliebig. Zum Beispiel können Sie um 4 Uhr morgens mit dem Geräusch einer summenden Pumpe und gurgelnden Blasen aufwachen (obwohl dies davon abhängt, wie viel Sie und Ihre Verwandten tief und fest schlafen).
* Ich bin immer noch für die Option auf Batterien. Seit meiner Kindheit haben meine Eltern mir beigebracht, alles, was möglich ist (außer dem Kühlschrank), beim Verlassen der Steckdose auszuschalten. Ich kann nichts dagegen tun.

Generell möchte ich sagen, dass solche Systeme nicht nur für Abfahrtszeiten geeignet sind. Vor der Einführung solcher Systeme starben Pflanzen oft für mich, weil sie entweder vergessen wurden zu gießen oder im Gegenteil gegossen wurden. Nach der Einführung begann alles zu wachsen, zu blühen und zu spitzen, die Todesfälle hörten auf.

PS:
Ein weiterer Ratschlag zur Installation von Schaltern, Tasten, Anschlüssen usw. in Plastikkoffern. Wenn möglich, legen Sie alles rund und verwenden Sie einen chinesischen Stufenbohrer. Früher wurde ich gequält, indem ich rechteckige Löcher für Schalter schnitt. Dann kaufte ich Runde, ein paar Sekunden Bohren mit einem Stufenbohrer und der Schalter ist bereits vorhanden!

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