方案介紹

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

控制器特點(diǎn)
該控制器具有以下特點(diǎn):

控制器有兩個(gè)獨(dú)立通道;任何通道都可以被禁用

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

控制器為手動(dòng)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(huì)關(guān)閉通道。

控制器實(shí)現(xiàn)了防止夜間運(yùn)行的光傳感器

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

土壤濕度
如何準(zhǔn)確測(cè)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(dǎo)致很難準(zhǔn)確地決定我們什么時(shí)候應(yīng)該給我們的植物添加一些水。而且問題在于，清潔的水不導(dǎo)電，實(shí)際上是水中的礦物質(zhì)導(dǎo)電。所以，測(cè)得的抗性很大程度上取決于我們植物中礦物質(zhì)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(gè)絕妙的主意，測(cè)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(cè)量電容?
另一個(gè)天才的人把arduino變成了高精度電容計(jì)。但在我看來，這種方法是復(fù)雜的，沒有必要測(cè)量我們的傳感器電容如此精確。另一種測(cè)量電容的方法要簡(jiǎn)單得多，只使用兩個(gè)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(gè)值來設(shè)置一個(gè)極限，所以在代碼中使用了傳感器電容讀數(shù)的自然對(duì)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(shè)備控制器，使用了旋轉(zhuǎn)編碼器?？刂破鲉?dòng)后，出現(xiàn)主屏幕。在主屏幕上顯示了一些有用的參數(shù)?？刂破鲀蓚€(gè)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(dòng)運(yùn)行泵，請(qǐng)按下旋鈕。出現(xiàn)手動(dòng)屏幕。要設(shè)置控制器參數(shù)，在主屏幕上長(zhǎng)時(shí)間按編碼器(約1秒)。設(shè)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(dòng))

夜間顯示背光亮度

每個(gè)頻道都有自己的菜單:

頻道啟用

干燥的限制

泵正向運(yùn)行時(shí)間(幾十秒)

泵向后運(yùn)行時(shí)間(數(shù)十秒)

測(cè)試參數(shù)

“干限”是用來設(shè)定植物開始澆水時(shí)的最低土壤濕度。該值為傳感器電容的自然對(duì)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(cè)試參數(shù)”菜單項(xiàng)允許檢查水將如何工作，以調(diào)整時(shí)間值，然后將它們保存到EEPROM。

硬件
控制器建立在兩個(gè)3x7厘米的雙面pcb上。第一個(gè)用于l298n電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，二極管，連接電源和電機(jī)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(shí)，可以采用單獨(dú)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(gè)PCB包含Arduino nano，旋轉(zhuǎn)編碼器和光電阻器的連接器和LCD顯示器的插座。

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