Система автоматического полива растений - незаменимый помощник, как для ухода за комнатными растениями, так и на огороде. Система включает мембранный насос для полива растений, если влажность почвы снизилась ниже определённого (порогового) значения. Пороговое значение влажности почвы и время на которое требуется включать насос, устанавливается при помощи кнопок.
Нам понадобится:
- Arduino х 1шт.
- Аналоговый датчик влажности почвы х 1шт.
- Мембранный насос х 1шт.
- Trema-модуль Силовой ключ х 1шт.
- Trema-модуль Четырехразрядный LED индикатор х 1шт.
- Trema-модуль Кнопка х 2шт.
- Trema Shield х 1шт.
- Коннектор Power Jack с клемником х 1шт.
Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеку:
- Библиотека iarduino_4LED (для работы с четырёхразрядным LED индикатором).
О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE.
Видео:
Схема подключения:
LED индикатор и кнопки, подключаются к любым выводам Arduino (как цифровым, так и аналоговым), номера указываются в скетче.
Датчик влажности почвы подключается к любому аналоговому входу, номер указывается в скетче.
Силовой ключ (для управления насосом) подключается к цифровому выводу с ШИМ, номер указывается в скетче.
В данном уроке, LED индикатор подключён к цифровым выводам 2 и 3, кнопки подключены к цифровым выводам 11 и 12, силовой ключ к цифровому выводу 10 (с ШИМ), датчик влажности почвы к аналоговому входу A0.
Алгоритм работы:
- При подаче питания, устройство не активно (на индикаторе мигает текущее значение влажности почвы).
- Если однократно нажать на обе кнопки «A» и «B», то текущее состояние влажности почвы будет сохранено как пороговое (то при котором требуется начать полив) и устройство перейдёт в рабочий режим. Пороговое значение влажности почвы можно изменить в режиме ввода значений.
- Если нажать и удерживать обе кнопки «A» и «B» дольше 2 секунд, то устройство перейдёт в режим ввода значений.
- В рабочем режиме устройство выводит на индикатор показания: текущей влажности почвы, пороговой влажности почвы и времени прошедшего с момента последнего полива. (Пороговая влажность почвы отображается тусклее чем остальные показания). Если устройство находится в рабочем режиме и значение текущей влажности почвы упадёт ниже значения пороговой влажности почвы, то устройство перейдёт в режим полива.
- В режиме полива устройство выводит на индикатор количество секунд до окончания полива и мигает точками, а также подаёт сигнал ШИМ на силовой ключ, который включает насос. Значение ШИМ (скорость мотора насоса) указывается в скетче. Длительность полива устанавливается в режиме ввода значений. По окончании полива, устройство переходит в режим ожидания.
- В режиме ожидания устройство выводит на индикатор надпись STOP и мигает точками. Данный режим предусмотрен для того, что бы влага равномерно распределилась по грунту до перехода устройства в рабочий режим. Время нахождения в режиме ожидания указывается в скетче. По истечении времени режима ожидания, устройство перейдёт в рабочий режим.
- В режим ввода значений можно перейти из любого режима, удерживая обе кнопки «A» и «B» дольше 2 секунд. Данный режим состоит из двух пунктов: • установка пороговой влажности почвы (при котором требуется начать полив) и • установка длительности самого полива. Вначале отобразится значение пороговой влажности, которое можно изменить нажатием или удержанием кнопки «A» (уменьшение), или кнопки «B» (увеличение). Если однократно нажать на обе кнопки «A» и «B», то значение изменится на текущую влажность почвы. После того как пороговая влажность задана, нужно нажать и удерживать дольше 2 секунд обе кнопки «A» и «B», на экране отобразится длительность полива, которую можно изменить нажатием или удержанием кнопки «A» (уменьшение), или кнопки «B» (увеличение). После того как длительность полива задана, нужно нажать и удерживать дольше 2 секунд обе кнопки «A» и «B», устройство перейдёт в рабочий режим.
- Если в режиме полива нажать любую кнопку, устройство прекратит полив и перейдёт в режим ожидания.
- Если в режиме ожидания нажать любую кнопку, устройство перейдёт в рабочий режим.
Код программы:
#include <iarduino_4LED.h> // подключаем библиотеку для работы с четырёхразрядным LED индикатором
iarduino_4LED dispLED(2,3); // объявляем объект для работы с функциями библиотеки iarduino_4LED, с указанием выводов индикатора ( CLK , DIO )
const uint8_t pinSensor = A0; // объявляем константу с указанием номера аналогового входа, к которому подключен датчик влажности почвы
const uint8_t pinButtonA = 12; // объявляем константу с указанием номера вывода, к которому подключена кнопка A
const uint8_t pinButtonB = 11; // объявляем константу с указанием номера вывода, к которому подключена кнопка B
const uint8_t pinPump = 10; /* вывод с ШИМ */ // объявляем константу с указанием номера вывода, к которому подключен силовой ключ
uint8_t btnState; // объявляем переменную для хранения состояний кнопок: 0-не нажаты, 1-нажата A, 2-нажата B, 3-нажата A и B, 4-удерживается A, 5-удерживается B, 6-удерживались A и B
uint16_t arrMoisture[10]; // объявляем массив для хранения 10 последних значений влажности почвы
uint32_t valMoisture; // объявляем переменную для расчёта среднего значения влажности почвы
uint32_t timWatering; // объявляем переменную для хранения времени начала последнего полива (в миллисекундах)
uint32_t timSketch; // объявляем переменную для хранения времени прошедшего с момента старта скетча (в миллисекундах)
const uint8_t timWaiting = 60; // объявляем константу для хранения времени ожидания после полива (в секундах) от 0 до 99
const uint8_t pwmPump = 100; // объявляем константу для хранения скорости вращения мотора насоса (коэффициент) от 0 до 255
uint16_t timDuration = 5; /* по умолчанию */ // объявляем переменную для хранения длительности полива (в секундах) от 0 до 99
uint16_t limMoisture = 0; /* по умолчанию */ // объявляем переменную для хранения пороговой влажности почвы (для вкл насоса) от 0 до 999
uint8_t modState = 0; /* при старте */ // объявляем переменную для хранения состояния устройства: 0-не активно, 1-ожидание, 2-активно, 3-полив, 4-установка пороговой влажности, 5-установка времени полива
void setup(){
dispLED.begin(); // инициируем LED индикатор
pinMode(pinButtonA, INPUT); // переводим вывод pinButtonA в режим входа
pinMode(pinButtonB, INPUT); // переводим вывод pinButtonB в режим входа
pinMode(pinPump, OUTPUT); // переводим вывод pinPump в режим выхода
digitalWrite(pinPump, LOW); // выключаем насос
timWatering = 0; // сбрасываем время начала последнего полива
}
void loop(){
//*******Чтение данных:*******
btnState = Func_buttons_control(); // читаем состояние кнопок, но не дольше 2 секунд
timSketch = millis(); // читаем текущее время с момента старта скетча
if(timWatering>timSketch){timWatering=0;} // обнуляем время начала последнего полива, если произошло переполнение millis()
valMoisture = 0; for(int i=0; i<9; i++){arrMoisture[i]=arrMoisture[i+1];} arrMoisture[9]=analogRead(pinSensor); for(int i=0; i<10; i++){valMoisture+=arrMoisture[i];} valMoisture/=10; // вычисляем среднее значение влажности почвы
//*******Управление устройством:*******
switch(modState){
// Устройство не активно
case 0: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок
if(btnState==6){modState=4;}
if(btnState==3){modState=2; limMoisture=valMoisture;}
}
if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды
if(timSketch/1000%2){dispLED.print(valMoisture);}else{dispLED.print(" ");}
}
break;
// Устройство в режиме ожидания (после полива)
case 1: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок
if(btnState==6){modState=4;}
if(btnState==1){modState=2;}
if(btnState==2){modState=2;}
if(btnState==3){modState=2;}
}
if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды
dispLED.print("stop");
dispLED.point((timSketch/100%4)+1,true);
}
if(timDuration+timWaiting-((timSketch-timWatering)/1000)<=0){// если закончилось время ожидания
modState=2;
}
break;
// Устройство активно
case 2: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок
if(btnState==6){modState=4; dispLED.light(7);}
}
if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды
if(timSketch/1000%15<5 ){dispLED.light(7); dispLED.print(valMoisture);}else
if(timSketch/1000%15<10){dispLED.light(1); dispLED.print(limMoisture,LEN4);}else
{dispLED.light(7); if(timWatering){dispLED.print(int((timSketch-timWatering)/1000%3600/60),int((timSketch-timWatering)/1000%3600%60),TIME);}else{dispLED.print("----");}}
}
if(valMoisture<=limMoisture){ // если текущая влажность почвы меньше пороговой
timWatering=timSketch; modState=3; dispLED.light(7); analogWrite(pinPump,pwmPump);
}
break;
// Устройство в режиме полива
case 3: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок
if(btnState==6){modState=4;}else{modState=1;} analogWrite(pinPump,0);
}
if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды
dispLED.print(timDuration-((timSketch-timWatering)/1000));
dispLED.point(0,true);
dispLED.point((timSketch/100%4)+1,true);
}
if(timDuration-((timSketch-timWatering)/1000)<=0){// если закончилось время полива
modState=1; analogWrite(pinPump,0);
}
break;
// Устройство в режиме установки пороговой влажности почвы
case 4: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок
if(btnState==6){modState=5;}
if(btnState==1){if(limMoisture>0 ){limMoisture--;}}
if(btnState==2){if(limMoisture<999){limMoisture++;}}
if(btnState==3){limMoisture=valMoisture;}
if(btnState==4){while(digitalRead(pinButtonA)){if(limMoisture>0 ){limMoisture--;} delay(100); dispLED.print(limMoisture);}}
if(btnState==5){while(digitalRead(pinButtonB)){if(limMoisture<999){limMoisture++;} delay(100); dispLED.print(limMoisture);}}
}
if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды
dispLED.print(limMoisture);
}
break;
// Устройство в режиме установки длительность полива
case 5: if(btnState){ // если зафиксировано нажатие или удержание кнопок
if(btnState==6){modState=2;}
if(btnState==1){if(timDuration>0 ){timDuration--;}}
if(btnState==2){if(timDuration<99){timDuration++;}}
if(btnState==4){while(digitalRead(pinButtonA)){if(timDuration>0 ){timDuration--;} delay(100); dispLED.print(timDuration);}}
if(btnState==5){while(digitalRead(pinButtonB)){if(timDuration<99){timDuration++;} delay(100); dispLED.print(timDuration);}}
}
if(timSketch%100==0){ // если начинается десятая доля секунды
dispLED.print(timDuration); dispLED.point(0,true);
}
break;
}
}
// Функция определения состояния кнопок
uint8_t Func_buttons_control(){
uint8_t a=0, b=0; // время удержания кнопок A и B (в десятых долях секунды)
while(digitalRead(pinButtonA)||digitalRead(pinButtonB)){ // если нажата кнопка A и/или кнопка B, то создаём цикл, пока они нажаты
if(digitalRead(pinButtonA)){if(a<200){a++;}} // если удерживается кнопка A, то увеличиваем время её удержания
if(digitalRead(pinButtonB)){if(b<200){b++;}} // если удерживается кнопка B, то увеличиваем время её удержания
if(a>20 && b>20){dispLED.print("----");} // если обе кнопки удерживаются дольше 2 секунд, выводим на экран прочерки, указывая что их пора отпустить
if(a>20 && b==0){return 4;} // если кнопка A удерживается дольше 2 секунд, возвращаем 4
if(a==0 && b>20){return 5;} // если кнопка B удерживается дольше 2 секунд, возвращаем 3
delay(100); // задержка на 0,1 секунды, для подавления дребезга
} if(a>20 && b>20){return 6;} // если обе кнопки удерживались дольше 2 секунд, возвращаем 6
if(a> 0 && b> 0){return 3;}else // если обе кнопки удерживалась меньше 2 секунд, возвращаем 5
if(a> 0 && b==0){return 1;}else // если кнопка A удерживалась меньше 2 секунд, возвращаем 2
if(a==0 && b> 0){return 2;}else // если кнопка B удерживалась меньше 2 секунд, возвращаем 1
{return 0;} // если ни одна из кнопок не была нажата, возвращаем 0
}
Обсуждение