Arduino - zalévač květin 3

Tak jak se říká, že do "3" to vyjde :-) Sestrojil jsem další "snad poslední" verzi zálévače květin... 20.3.2016 - není tomu tak jsou další :-)

ZDARMA

hex pro procesor

DONATE

zdroj + hex pro Arduino IDE, desky spojů a gerber (Eagle)

Parametry zalévače

Ovládání a nastavení:

Membránová samolepící klávesnice 6 kláves + LED (tlačítka: AUTO, MENU, LEFT, RIGHT, SELECT, ON/OFF)

Nastavení parametrů v menu

Do menu a z menu se dostaneme tlačítkem "MENU"
Parametr 1-6 menu měníme tlačítky "LEFT" a "RIGHT"
Parametr v menu 1-6 potvrdíme tlačítkem "SELECT" (začne blikat kurzor na LCD)
Hodnotu parametru měníme tlačítky "LEFT" = - a "RIGHT" = +
Hodnotu parametru potvrdíme tlačítkem "SELECT" (na LCD se zobrazí text "Uloženo...") dojde k vyskočení z menu do hlavní obrazovky...

1) Hystereze (rozsah 1-20% krok 1%) příklad: hystereze je nastavena na "2" a vlhkost půdy na "50". K sepnutí čerpadla dojde při vlhkosti půdy na snímači vlhkosti při 48% a k vypnutí při 52% vlhkosti.

2) Vlhkost půdy (rozsah 5-100% krok 5%) tj. úroveň kdy při poklesu pod tuto hodnotu sepne čerpadlo (pozor má souvislost s nastavením 1, je to tedy spíše střední hodnota vlhkosti a pohybujeme se +- hyst od této hodnoty)

3) Podsvit LCD (OFF / AUTO 2-100%) při OFF bude svítit podsvit LCD na cca 2% jasu, při AUTO se bude podsvit regulovat automaticky dle okolního osvětlení v rozsahu 2-100 jasu LCD)

4) Rychlost LCD (rozsah 1-10 vteřin krok 1 vteřina) parametr určuje rychlost přepínání údajů na LCD tj. mezi údaji teplota-vlhkost a osvětlení-čas zalití)

5) Kalibrace při instalaci sond do půdy je potřeba provést tuto kalibraci hodnot pro min a max vlhkost půdy. Postup: navolíme tlačítkem "AUTO" režim STOP. Půda musí být suchá, navolíme v menu položku 5 a stiskneme tlačítko "SELECT" zobrazí se hláška" Suchá půda? Stiskni SEL..." Pokud máme opravdu půdu suchou stiskneme SELECT (dojde k uložení a zobrazení na LCD hodnoty z A/D převodníku pro min. vlhkost půdy tj. 0%). Zalijeme ručně půdu na maximum vlhkosti (úroveň max. vlhkosti dle potřeby květiny). Na LCD je text "Mokrá půda? Stiskni SEL...". Pokud máme opravdu půdu mokrou stiskneme SELECT (dojde k uložení a zobrazení na LCD hodnoty z A/D převodníku pro max. vlhkost půdy tj. 100%). Zobrazí se text "Uloženo" a dojde k vyskočení z menu do hlavní obrazovky (teplota, vlhkost vzduchu...

6) Cerpadlo (rozsah 1-10 minut krok 1 minuta) toto nastavení slouží jako omezení běhu doby čerpadla na max. možnou dobu v rozmezí 1 až 10 minut. Pokud do nastavené doby nedojde k zalití (například 1 minuta) znamená to nějakou poruchu (není voda, prasklé potrubí atd...). Systém se přepne do režimu STOP a následně se vypne (po výpadku a obnovení napájení se zařízení samo nezapne pamatuje si stav). Na LCD je text "!Chyba voda!" bliká podsvětlení po 200ms v rozsahu 5 a 100% jasu LED LCD (aby bylo vidět, že je nějaký problém na první pohled). Z tohoto stavu se dá vyskočit tlačítkem ON/OFF.

Ovládání hlavní obrazovka

AUTO = tímto tlačítkem se přepíná mezi režimem auto (kdy čerpadlo spíná dle vlhkosti) a stop (kdy čerpadlo nefunguje)
MENU, LEFT, RIGHT, SELECT = nastavení systému
ON/OFF = vypnutí a zapnutí systému (na LCD je text "...Vypnuto..." a podsvit je 5%)

Zobrazení:

LCD displej 16x2 znaků (podsvit LED řídí CPU pomocí PWM v závislosti na okolním světle v rozsahu 5-100%)

Výstup na čerpadlo:

spínací kontakt relé

Snímač vlhkosti:

2x kovová (nejlépe nerez) elektroda v měřené půdě (cca 0,5 - 1cm vzdálené od sebe, zasunuté do hloubky cca 10cm)

Měření vlhkosti a teploty:

na LCD teplota vzduchu 0-50°C (+-2°C), vlhkost vzduchu 20-90% RV(+-5%) snímač DHT-11

na LCD vlhkost půdy 0-100% (sonda s generováním AC 500Hz obdélník)

Kontrola chodu zařízení:

interní watchdog CPU doba tiku 4 vteřiny

Kontrola doby chodu čerpadla:

1-10 minut v menu zařízení (pokud sepne čerpadlo a do nastavené doby nedojde ke změně vlhkosti tj. zalití, dojde k odstavení zařízení). Tímto způsobem lze zjistit zda není prasklá hadice, nebo je v zásobníku dostatek vody (na LCD se při poruše zobrazuje hláška a podsvícení LCD bliká).

Zobrazení doby od posledního zalévání:

na LCD se zobrazuje ve formátu dhms doba od posledního zalévání (max. čas posl. zalévání je 47 dnů)

Ukládání parametrů:

interní paměť eeprom (ukládaná data: režim auto/manual, on/off, hystereze, úroveň vlhkosti zalévání, podsvit LCD, rychlost textu na LCD, kalibrace min/max, doba čerpadla)

Schéma zapojení zalévače

schema s rele

Plošný spoj zalévače

osazovak

Klávesnice 6x1 tlačítek s LED (prodejce zde)

klavesnice

klavesnice2

Teplotní čidlo DTH11

dht

Čidlo DHT11 připojíme k desce nejlépe stíněným kablíkem

Fotografie z prvního prototypu (bez relé, deska snímače vlhkosti je mimo základovou desku)

Fotografie hotového zařízení zalévače 3 verze (+ relé čerpadla a snímač vlhkosti půdy)

Zjištěné nedostatky z provozu

Dnes 12. 2. 2015 proběhlo první zapnutí s čerpadlem a zjistil jsem, že ruší při rozpínání čerpadlo 230V (napěťové špičky po síti), když testuji pouze desku na 5V relátko spíná jak má a vše je ok (bez rušení), s čerpadlem 230V AC dochází k resetování WDT při vypnutí čerpadla. Tzn. není chyba na straně řízení spínání relátka, ale problém s napájecím zdrojem 230/5V, nebo relé přenáší rušení od kontaktu zpět. Jojo EMC to je věc...

Dnes 13. 2. 2015 jsem nahradil fontánové čerpadlo 230V čerpadlem do ostřikovačů do auta 12V DC (to nejlevnější co lze koupit za 100,- Kč) a byla to chyba. Čerpadlo stálo pravda pouze 100,- Kč, ale:

a) není schopné nasát vodu ze zásobníku "nasucho" a musí být zavodněné

b) zjistil jsem, že když na přívod osadím zpětný ventil (voda spadává zpět), tak čerpadlo také nesaje jak má (ventil musí být na výstupu z čerpadla)

c) čerpadlo musí být na stejné výšce hladiny vody jako je zásobník (tzn. až dole jako je nejnižší hladina vody)

d) čerpadlo prokapává a po chvilce je pod ním loužička (netuším zda kolem těsnění víčka čerpadla, nebo to teče přímo z motorku kolem hřídelky, každopádně to je špatně a chiňan udělal chybu :-(

Shrnutí:

a) čerpadlem na 12V se odstranilo rušení a resetování procesoru při vypnutí čerpadla 230V (nejspíše problém v relé a při velké jiskře se něco zpětně dostávalo vzduchem do cívky relé....) a i s ohledem na bezpečnost provozu budu provozovat vše na 12V/1,5A DC adaptér.

b) z adaptéru 12V bude napojený spínaný stabilizátor na 5V (LM2574) pro desku zalévače a spínané čerpadlo na 12V

c) už budu kupovat pouze ponorná čerpadla na 12V, která budou přímo v zásobníku a budou vytlačovat vodu, nikoliv nasávat!

Foto z bádání a trápení s čerpadlem

Protože čerpadlo teče umístil jsem ho přímo do květináče :-)

Jeden adaptér na 5V a druhý na 12V z 230V, do budoucna nahradím adaptér 5V DC-DC měničem a vše budu napájet pouze 12V zdrojem... Přímo se nabízí otázka využití sluníčka a celé zařízení napájet z baterií a dobíjet solárním panelem :-D, ale to je hudba budoucnosti...

Objednal jsem ponorné čerpadlo reich 12V

reich

Parametry čerpadla dle eshopu

Přepólování čerpadlu neškodí, pouze nebude čerpat vodu.
Návod k použití:
Čerpadlo musí mít volný průtok, nesmí být ucpané vodní vedení.
Čerpadlo není určeno pro čerpání jiných kapalin, než voda
Čerpadlo používejte jen na čistou vodu bez mechanických nečistot a napájejte pouze stejnosměrným napětím 12V.
Záruka 24 měsíců se vztahuje pouze na vady výrobku, nikoliv na opotřebení.
Čerpadlo nesmí ve vodě zamrznout
Čerpadlo má připojení na hadici 10/12mm

Video - z provozu (testování - zatím napájení 5V jeden zdroj a 12V druhý zdroj)

Aktualizace 23. 2. 2015

Stále čekám na součástky z gme cz :-(, abych mohl sestavit zdroj 12/5V 3A a odstranit druhý napájecí adaptér 5V pro napájení Arduina. Po cca týdnu provozu jsem si všiml jednoho problému a to:

pokud sepne čerpadlo (a čerpadlo dává hodně vody) teče voda na půdu a než se stačí vsáknout nateče na půdu spousta vody. Zároveň než se voda vsákne do půdy, tak se stav stále vyhodnocuje jako že je potřeba zalévat. Ve výsledku to časem (vsáknutím vody) elektrodám dojde, že již není potřeba zalévat a čerpadlo vypne (mezitím už ale máme na květině spoustu vody).

řešením je:

a) osadit čerpadlo co dává málo vody

b) asi upravím program, aby seplo čerpadlo na nějaký čas (5 sec?), potom se počká třeba minuta a pokud bude potřeba (vlhkost bude stále malá) sepneme opět čerpadlo (5 sec?). Vždy by tedy běželo čerpadlo maximálně 5 vteřin a čekalo by se na vsáknutí do půdy.

Aktualizace 24. 2. 2015

Vydána nová verze programu (FW:24.02.2015), kde je do menu přidáno nastavení pauzy a běhu čerpadla při zalévání (rozsah 1-60 vteřin). Situace je tedy následjující:

zjistí se, že je potřeba zalévat -> sepne relé na dobu (v menu položka: Cerpadlo ON: je například 5) 5 vteřin.

po 5 vteřinách relé vypne (v menu položka: Cerpadlo OFF: je například 30) na dobu 30 vteřin -> po této době opět sepne na dobu 5 vteřin (pokud je to nutné, tj. stále není dosažená nastavená vlhkost půdy).

UPOZORNĚNÍ:

V menu je položka: Cerpadlo MAX: (rozsah 1-10 minut). Pokud sepne čerpadlo, tak do této nastavené doby musí být dosaženo nastavené vlhkosti. Pokud se doba překročí, znamená to, že není voda, nebo je porucha a zařízení se vypne a vyhlásí stav porucha.

Příklad nastavených hodnot v menu: Cerpadlo MAX = 2, Cerpadlo ON = 5, Cerpadlo OFF = 30 (celková doba na zalévání max. 2 minuty, čerpadlo poběží vždy 5 vteřin a pauza bude 30 vteřin).

Zároveň jsem vyřešil proud vody, který vyplavoval půdu -> řešením bylo vložit T-kus a kroužek s 1mm díramy po obvodu jako vodotrysk :-)

Náhled LCD s rozšířeným menu

Aktualizace 2. 3. 2015

Tak jsem konečně sestrojil spínaný napájecí zdroj z 12V na 5V (až 3A) pro napájení elektroniky tohoto zalévače. Při sepnutí a rozepnutí relé (a tím zap/vyp čerpadla) nedochází k žádným problémům s napájením automatu) :-) tak jak popisuji výše.

Pohled na zapojení - prototyp zalévače verze 3 (vše tedy: motor čerpadla a řízení je již napájeno jedním adaptérem 12V)

31. 3. 2015Konečně jsem namontoval čerpadlo 12V (ponorku)

Vydána nová verze fw: 31.3.2015 (V4.0) - oprava chyb (stávalo se, že se zalilo pouze jednou a pak došlo k vypnutí zařízení a hlášení, že není voda)
Doplněny na desku (není v Eagle, ale na desce) blokovací kondenzátory 100nF a to: paralelně ke kontaktu relé, na piny 7,8 CPU, na vstupní svorku 5V. Přidán kondenzátor 2200 uF na desku zdroje (přívod 12V).

Aktualizace 22. 4. 2015

Vydána nová verze fw: 21.4.2015 (V5.0) - nová funkce a položka v menu - položka číslo "9) Min jas ON:" v rozsahu nastavení 5-95%. Tato položka slouží pro blokování zalévání pokud je tma (aby čerpadlo nebudilo). Když bude okolní osvětlení například 30% a v menu je nastaveno například 50% nebude se zalévat až do doby, než okolní osvětlení přesáhne hodnotu 50%. Pro měření okolního osvětlení se používá stejný fotorezistor jako pro regulaci podsvětlení LCD displeje.
poznatek z provozu - je vhodné umístit čidlo vlhkosti (dva plechy) do určité hloubky půdy (ne z povrchu). Když se začne zalévat je potřeba, aby se půda zalila celá do hloubky ne pouze na povrchu (jak se začne zalévat a sonda je vysoko u povrchu, tak se zjistí že už je vlhko, ale v hloubce je stále sucho...

Je paráda jednou za měsíc doplnit kanystr s vodou (dle velikosti kanystru samozřejmě) a koukat jak se to samo o sebe postará :-D

Aktualizace 2.9.2015 (program verze 6 je kompatibilní pouze s novým HW!)

Narazil jsem na senzor vlhkosti "Sensirion SHT10" a upravil desku a program na toto čidlo. Výhodou čidla je digitální zpracování teploty a vlhkosti půdy bez starostí (kalibrace, snímače atd...)

Schéma zapojení upravené verze 6

schema s releV6