Полив контроллер своими руками

Устройство автоматического полива растений

Каждый из нас давно привык к использованию всевозможных гаджетов, облегчающих жизнь: мобильники, всевозможные смарты и планшеты и т. д. В этой статье мы заменим вашу привычную лейку на технологичный девайс для полива цветов, который будет заботиться о вашем любимом комнатном растении даже если вы уехали в отпуск.

Устройство собрано на базе доступного микроконтроллера ATMEGA 8 L в дешевом корпусе TQFP32 и двигателе от жесткого диска компьютера (HDD) который можно достать из старого винчестера компьютера. Схема содержит минимальное количество деталей и может быть дополнена произвольным функционалом. Питается от двух Li-ion аккумуляторов типоразмера 18650, напряжением 3,7 Вольт, включенных последовательно.
Полив производится фиксированными порциями каждые 24 часа.
Единственная кнопка — это тест работы, после ее нажатия последующие поливы будут осуществляться ровно в то же время с точностью до секунды. (Просто включил и в отпуск, никаких настроек, так что, можно предложить как подарочный вариант, без лишних инструкций).

Особенности конструкции:

• работа от аккумуляторов несколько месяцев (низкое энергопотребление);
• очень точные дозировки полива и точные промежутки времени между поливами;
• не критичность схемы к деталям и их доступность;
• отсутствие движущихся токоведущих частей в моторе, и как следствие — долговечность и надежность при работе в воде;
• очень низкий уровень шума при работе двигателя;
• не требует никаких настроек (полив раз в сутки) со звуковым и световым сопровождением;
• защита от глубокого разряда батарей со звуковым предупреждением о необходимости заряда;
• автоотключение световой индикации в ночные часы.

Конструкция представляет собой помпу (насос) погруженный в вазу с трубкой для полива и небольшим блочком электроники, закрепленным на этой же вазе с водой.

Итак, для начала, приступим к изготовлению помпы.

Старайтесь избегать токсичных паров секундного клея. После чего можно просушить и покрыть лаком. У меня под рукой был только лак для ногтей, он достаточно износостойкий.

Затем понадобится кусок гибкого шланга, например я взял кусок от строительного жидкостного уровня.
Просверлить ровное отверстие в резьбовой поверхности горлышка не так просто, мне пришлось сначала потренироваться на паре бутылок, в итоге ровно проплавил паяльником и гладко зачистил изнутри чтобы лопасть не задевала за неровности.
Вставляем кусочек шланга отрезанного под небольшим углом с усилием в отверстие горлышка и фиксируем прозрачным клеем типа момента. Трубочка и отверстие камеры должны быть достаточного диаметра, около 8 мм. Желательно вставить трубку не под прямым углом к корпусу, а с учетом того что поток будет вращаться против часовой стрелки.

Для крепления трубки не желательно использовать супер клей, т.к. он при высыхании сильно портит поверхность пластика и корпус становится мутным, теряя прозрачность. Тут отлично подходит прозрачный герметик или клей мент на гелиевой основе.
Теперь остается собрать помпу, прикрепив камеру к мотору, отцентрировать чтобы обеспечить свободное вращение лопастей внутри, закрепить винтами, загерметизировать щели прозрачным герметиком и приклеить сверху прозрачную крышку с отверстием посередине 14 мм.

Напомню, что крыльчатка будет крутиться строго против часовой стрелки, это важно. Далее припаиваем четырех жильный провод к двигателю и покрываем пайку лаком, подпаиваем синий smd светодиод к одной из обмоток (через резистор 1 кОм), анодом к общему. Теперь при работе он мерцает под водой.
Несколько слов о двигателях от винчестеров.
Некоторые типы таких моторов при раскручивании ротора руками продолжают вращение в одну сторону заметно с лучшим скольжением чем в другую. То есть при попытке придать вращение по часовой стрелке ротор остановится почти сразу. Такие устройства имеют другую конструкцию подшипника и эти движки вероятно подходят для наших целей лучше. Хотя у меня оба типа работают в воде давно и отлично поживают.
Обмотки проверяются так. Двигатель должен быть с четырьмя контактами. Нам нужно найти один из крайних контактов который является средней точкой. Этот вывод будет подключаться к плюсу питания, остальные от него по порядку — первый, второй, третий — будут подключены к мосфетам. Тестером меряем сопротивление между всеми соседними контактами. Меньшее сопротивление будет показывать один из крайних контактов.
Это общий, его — на плюсовую шину. Провод крайне желательно зафиксировать на корпусе мотора, для этого можно просверлить пару миллиметровых отверстий и прижать этот шлейф медной скобочкой. Когда помпа готова на ее патрубок одевается изогнутый шланг внутренним диаметром не менее 8 мм. и длинной 20 см через который и будет осуществляться полив. Теперь можно изготовить печатную плату и спаять девайс.
Плата изготавливается из одностороннего стеклотекстолита методом ЛУТ.
Обращаю внимание, что картинка трассировки и компоновки печатной платы не отзеркалена для того чтобы проще было сверяться при монтаже. При печати ЛУТ нужно повернуть зеркально, либо использовать файл SprintLayout находящийся в архиве.

Питание микроконтроллера осуществляется с помощью параметрического стабилизатора напряжения собранного на элементах D1, R7, Q1.
Номинал резистора выбран таким образом чтобы собственное потребление стабилизатора было как можно ниже. Гораздо ниже чем у так называемой «КРЕНки».
Такое схематическое решение позволило сократить потребление до 0,3 mA.
Это очень важно, т. к. от этого зависит длительность работы нашей конструкции без подзаряда аккумуляторов.
Транзистор Q1 — npn не критичен.
Стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 в. Можно из зарядки для мобил. Кварцевый резонатор — 32,768 кГц. Обычный часовой кварц. Из кварцевых часов. В качестве ключей в схеме использованы MOSFET выпаянные из системной платы старого компа. Светодиод SMD. Можно из светодиодной ленты.
Динамик — любой подходящий по габаритам. Можно спикер от мобильного телефона.

Монтаж схемы следует начать со стабилизатора напряжения, после чего замерить напряжение на его выходе (конденсаторы С2 и С3). Оно должно быть 5 Вольт. Дальше можно впаивать микроконтроллер и все остальное.
В схеме неиспользованные и разведенные выводы портов микроконтроллера PB0, PB1, PD6 можно использовать для подключения периферии.

Алгоритм программы микроконтроллера построен следующим образом.
Контроллер настроен на работу в асинхронном режиме. Прерывания происходят раз в секунду, в это время программа производит подсчет времени, кратковременно мигает светодиодом (каждые 10 секунд) и сразу уходит в спящий режим для экономии энергопотребления. Если счетчик часов становится равным нулю (сразу после сброса кнопкой или по прошествии 24 часа) производится четырехкратный замер напряжения питания контроллера и сравнивается с внутренним источником опорного напряжения. Если напряжение ниже допустимого то схема издает периодические звуковые сигналы оповещающие о разряде батареи, по прошествии пятнадцати сигналов контроллер настраивается на режим power down и переходит в спящий режим до следующей подзарядки батарей.
В случае если напряжение выше порогового значения — срабатывает звуковой сигнал и загорается светодиод. Далее устанавливается начальное положение ротора двигателя и на обмотки мотора последовательно подаются кратковременные импульсы. Длительности импульсов и паузы между их следованием постепенно уменьшаются, таким образом происходит набор оборотов мотора и дальнейшее постоянное вращение лопасти, обеспечивая тем самым, точную порцию полива. Светодиод при этом вспыхивает синхронно.
По окончанию полива схема снова переходит в ждущий режим для подсчета времени. В этом режиме она находится большую часть времени, этим достигается высокая экономичность потребления энергии (около 0,3 мА).
Во время работы основной программы контроллер тактируется от внутреннего осциллятора с частотой 8 мГц, а в режиме сна — внешний часовой кварц позволяет точно считать время.

Кратковременные вспышки светодиода каждые 10 секунд сигнализируют о работе прибора. С начала обнуления секунд он будет мигать 30 минут, а затем вспышки прекратятся на 12 часов и возобновятся спустя еще 12 часов. Таким образом, если установить полив в 00 часов, то мерцания не будут происходить в ночные часы, а только c 12 часов дня.

Архив с материалами к статье. Доступен для скачивания только зарегистрированным пользователям.

Видео работы устройства:

Источник

Автополив своими руками

Уход за участком возле дома — огородом, теплицей, садом, газоном, клумбами — отнимает массу времени и сил, причем немало хлопот доставляет полив. Если его автоматизировать и сил, и времени уходить будет меньше, а результат будет лучше: меньше будет уходить воды, урожайность и внешний вид растений станет лучше. Все дело в регулярности и равномерности полива. Разрабатывают такие системы специализированные фирмы, но автоматический полив можно сделать своими руками.

Виды систем автополива

Поливать в автоматическом режиме можно насаждения, высаженные любым способом: на открытом грунте, в теплице, даже на балконе или на подоконнике. Просто масштабы и способы будут разные. Воду можно подавать несколькими способами:

Дождевателями. Через специальные устройства вода разбрызгивается по поверхности, имитируя дождь. Такой способ автоматического полива чаще всего применяют для орошения газонов. Трава хорошо реагирует на поверхностное внесение воды. Применение для других насаждений может быть ограничено из-за возможности развития болезней.

Один из способов автоматического полива растений — разбрызгивание воды
Капельный прикорневой полив. В этом случае вода подводится к зоне высадки растения и подается каплями, иногда — тонкими струйками, в зону расположения корневой системы растения. Такой способ автоматического полива используется для огородных и ягодных культур, деревьев, кустарников, цветов. Его часто монтируют в теплицах, на огородах, в цветниках. Миниатюрные системы можно сделать на балконе или для домашних цветов. Потому что вода подается именно туда, куда нужно, такой полив называют «точечный».

Более экономно расходуется вода при капельной подаче
Подземное внесение воды. Подземная подача воды в основном организовано по капельной технологии. Отличаются шланги — они должны быть более прочными, имеют особенности капельницы: в состав материала, из которого они изготавливаются, вводят гербициды, которые не дают корням растений забивать выходные отверстия. Во всем остальном строение аналогично.

Подземное подведение воды делают по капельной технологии, но объем земляных работ большой

Несмотря на разные способы подачи воды, сама система автоматизированного полива строится одинаково по одним и тем же принципам. Отличаются они рабочим давлением: капельная подача воды может работать даже в самотечных системах с низким давлением — от 0,2 атм, для разбрызгивателей-дождевателей напор должен быть больше. Соответственно и компоненты оросительной системы и ее соединения должны быть рассчитаны на разное рабочее давление. Других отличий нет: компоновка одинаковая.

Принципы построения

Принципиальная схема автоматического полива вкратце такая. Имеется источник воды, от него по участку к зонам полива разводится магистральный трубопровод. Далее при помощи тройников, крестовин, трубок небольшого диаметра и устройств подачи воды создается система полива. Для нормальной работы узлов выпуска воды необходимы фильтры их ставят на магистральном водопроводе. Вот и все. Все остальное — частности. Даже насос или система управления может быть, а можно обойтись и без них

Система автополива своими руками — реальная задача

Как управляется

Управлять поливом может контроллер (блок автоматики) или человек поворотом крана. Если установлен контролер, система практически полностью автоматизирована: она в заданное время включает и выключает подачу воды. Есть устройства с очень высокой степенью автоматизации — они следят за погодой, влажностью почвы и в соответствии с этими данными корректируют работу оборудования. В простейшем варианте автоматика полива в заданное время подает воду, через определенный промежуток времени (задается в настройках) ее отключает.

Если контроллера полива нет, открывать подачу воды и прекращать ее нужно человеку. Но это все, что от вас потребуется, все остальное сделает оросительная система.

Расход воды и интенсивность полива

Так как расход воды через точки раздачи в основном нормированный, с достаточно большой точностью можно определить, сколько времени должен длиться полив, чтобы воды было не много, и не мало. Если все поливаемые растения требуют одинакового количества воды, никаких сложностей не возникает, но такое бывает не всегда. Так дело обстоит с газоном, иногда бывают обширные посадки одинаковых насаждений в огороде или в саду. Но чаще встречается ситуация, когда одни растения более влаголюбивы, другие — менее. Решить эту проблему можно несколькими способами:

• Поставить капельницы или брызгалки с регулируемым расходом воды. С их помощью для каждого участка или растения выставить необходимое количество влаги за один полив.
• Использовать многозональные контроллеры. Они могут независимо управлять несколькими зонами полива. Это удобно на огороде, в саду или теплице, где есть обширные посадки растений, требующих разного увлажнения.

Иногда выгоднее сделать две автономных системы полива

Сделать несколько независимых систем. Порой это выгоднее, чем тянуть от одного участка к другому длинный трубопровод или покупать сложное управление.

Вот потому автоматический полив своими руками и можно сделать: у вас есть масса возможностей добиться желаемого результата.

Откуда брать воду

Источником воды для автоматической системы полива может быть водопровод, емкость с закачанной водой, скважина, колодец, река, озеро. Во всех случаях на магистральном трубопроводе устанавливаются фильтры. Просто для разных источников требуются разное оборудование. Если воду качать из открытого источника (река, озеро), обязательно ставят сначала фильтр грубой очистки, потом тонкой. Во всех других (кроме питьевого водопровода) ставят только оборудование для тонкой очистки.

Полив участка своими руками можно сделать от любого источника воды

Если речь идет об автоматическом поливе огорода или теплицы, то однозначно лучше сначала воду закачивать в емкость, где она нагреется, а потом ее распределять по участку. Для дач и приусадебных участков есть целый ряд систем, которые работают практически самотеком. Им необходимо минимальное давление, которое создается подъемом емкости на высоту порядка 1-2 метров. Есть системы, которые могут работать, если емкость поднята на 10-40 см над землей (это системы капельного полива АкваДуся, Водомерка и другие, о них можете почитать тут).

При такой организации — с емкостью для воды — насос для автоматической системы полива можно выбирать любой. Лишь бы он мог периодически закачивать воду в бак. Уровень воды в емкости чаще всего контролируется поплавковым механизмом (типа того, что в туалетном бачке). В этом случае не забудьте предусмотреть аварийный перелив и выведите его в какой-то источник, иначе ваш участок может превратиться в болото.

Если в качестве источника используется водопровод — централизованный или нет, а полив выбран капельный, необходим редуктор, понижающий и стабилизирующий давление в системе, так как большая часть этого оборудования работать может при давлении не выше 2 атм.

Схемы автоматического полива

Вариантов и вариаций схем множество. Они очень мобильны и позволяют учесть все особенности участков и насаждений. Рассмотрим случай, когда вода подается из источника при помощи насосной станции сразу для полива растений. Такой вариант автоматического полива показан на фото ниже.

Вода к растениям может подаваться каплями или с использованием разбрызгивателей. Есть узел внесения удобрений. Он пригодится в системе автополива огорода, теплицы или сада, хотя и для газона и сада тоже лишним не будет. Количество линий полива определяется в зависимости от необходимости, потом рассчитывается давление. Капельницы или брызгалки подбираются по количеству воды, необходимому для растений.

Схема системы автоматического орошения с использованием разбрызгивателей показана на фото ниже. У этих устройств есть несколько названий: дождеватели и спринклеры, из-за чего полив называют «спринклерный».

Спринклерная система полива подходит для полива газона или насаждений небольшой высоты — до 10-15 см

Основное отличие систем полива газонов в том, что трубопроводы чаще укладываются под землю. Чтобы разбрызгиватели не мешали при стрижке газона, они тоже должны прятаться в землю. Есть и такие модели.

Схема автоматического полива огорода, теплицы и сада показана на рисунке ниже. Вода сначала закачивается в емкость. Оттуда может подаваться самотеком, если подача воды капельная (она и нарисована). Для обеспечения требуемого давления для разбрызгивателей нужна будет установка насоса или насосной станции.

Система полива на даче из емкости

Если в обеспечении влагой нуждается огород, сад или теплица, устроить все можно как на рисунке ниже. От того, что верху она отличается наличием насосной станции, которая подает воду на фильтры, после которых трубопровод уже расходится к грядкам.

Автоматический полив огорода своими руками можно собрать из комплектующих или купить готовые наборы для полива

Порядок действий при разработке поливной системы своими руками

Сначала берете план участка в масштабе. Если его нет готового, рисуете на миллиметровке или большом листке в клетку. Наносите все постройки, грядки, крупные растения.

Разработка конфигурации

На плане рисуете зоны полива, источник воды, его расположение. Попутно прорисовываете ка будет проходить магистральный трубопровод. Если собираетесь обрызгивать дождевателями, нарисуйте зоны их действия. Они должны перекрываться и неполитых участков быть не должно.

Если насаждения высажены рядами, использовать рациональнее капельный полив: расход воды намного меньше, как и стоимость оборудования. При разработке схемы с капельным орошением количество линий полива зависит от расстояния между рядами. На ряды, между которыми расстояние больше 40 см необходимо по одной линии на каждый. Если ряды расположены ближе 40 см, полив веду в междурядье и линий получается на одну меньше.

Разработка поливной системы своими руками

После того, как все участки нарисованы, определяетесь с длинной требуемых трубопроводов, считаете, сколько и каких точек раздачи воды у вас получилось, определяетесь с оборудованием — количеством труб, шлангов, тройников, капельниц, брызгалок, нужен или нет вам насос и редуктор, будет установлена емкость или нет, какая автоматика должна стоять и где. Вот после того, как все это уже продумано, вплоть до диаметров труб, фитингов и переходников, наступает практический этап. Оросительная система, нарисованная на бумаге начинает воплощаться на вашем участке.

Начинаем строить

Далее уже идут работы по строительству. И первое что нужно — определиться с тем, как прокладывать будете трубы. Есть два способа: проложить трубопровод поверху или закопать в траншею. По земле обычно укладывают на даче: тут полив сезонный и осенью его разбирают. Очень редко поливные системы на дачах оставляют на зиму: даже если оборудование выдержит зиму, могут ее попросту сломать или украсть.

При создании системы автоматического полива участка дома постоянного проживания, стараются все сделать как можно более незаметным, потому трубы закапывают. В этом случае выкапываются траншеи глубиной не менее 30 см. Этой глубины достаточно, чтобы трубы не повредились при земляных работах. Только не забудьте, что трубы, фитинги и другое оборудование, которое остается зимовать, должно переносить заморозку.

Один из этапов создания автоматического полива своими руками — земельные работы и укладка магистральных шлангов

От магистральных водопроводов отходят ответвления на полив. Все узлы и соединения желательно делать в лючках с крышками: именно в соединениях, тройниках и т.п. чаще всего происходят течи. Раскапывать всю траншею, чтобы найти место течи — не самое веселое занятие, а если все «проблемные места» заранее известны и относительно доступны, обслуживание становится легкой задачей.

При подземной прокладке магистральных трубопроводов места соединений устанавливайте в специальных боксах

Последний этап — в зависимости от выбранного способа полива в шланги устанавливаются устройства раздачи воды, все соединяется и тестируется.

Комплектующие

Разводку трубопровода по участку делают из полимерных труб. Они устойчивы к коррозии, не реагируют на большинство удобрений, надежны, легко монтируются (есть способы монтажа без каких-либо специальных устройств). Чаще всего используют трубы ПНД (полиэтилена низкого давления). Ко всем описанным ранее плюсам добавляется еще стойкость к ультрафиолету: их можно прокладывать по поверхности. Подходят также ПВД (полиэтилен высокого давления), ПВХ (поливинилхлорид, но он боится ультрафиолета) и ППР (полипропилен, его недостаток — нужно соединять сваркой и разобрать невозможно).

Чаще всего собираются системы автоматического полива своими руками из труб ПНД на компрессионных фитингах

Для автоматических систем полива на дачи, теплицы и огороды берут в основном трубу 32 мм в диаметра. Если собираетесь поливать большое количество грядок, лучше взять размер на шаг больше — до 40 мм.

Трубы ПНД собираются при помощи компрессионных фитингов (с прокладками на резьбе). Они выдерживают давление в водопроводах многоэтажек, так что давление для полива выдержат точно. Их плюс: по окончании сезона их можно раскрутить, все демонтировать, и на следующий год использовать снова.

Если выбрана капельное орошение, к магистрали могут подключаться капельные шланги или ленты, можно на обычные шланги монтировать капельницы (делают дырочку и туда вставляют небольшое по размерам устройство). При орошении дождеванием устанавливаются разбрызгиватели. Они имеют разное строение и покрывают зоны разной формы и размера — круглые, сектора, прямоугольные.

О типах и видах комплектующих для автоматического полива хорошо рассказано в видео от одного из лидеров рынка систем полива немецкой фирмы Gardena (Гардена). Оборудование у них высококлассное, но и цены очень высокие.

Источник