System podlewania z inteligentnym uzupełnianiem wody w zbiorniku

[mmuha]

Witam,
mój system powstał z praktycznej potrzeby zautomatyzowania systemu podlewania i w celu rozpoczęcia przygody z elektroniką – wyszedłem z założenia, że jak teraz nie zrozumiem, jak działa to wszystko co jest dookoła, to za chwilę będzie to tak złożone, że nie zdążę już tego zrozumieć 🙂 I generalnie myślę, że się udało – zrobiłem dokładnie to, co zamierzałem i w dodatku działa 🙂

OPIS DZIAŁANIA SYSTEMU

System w założeniu miał być jak najprostszy (tzn. działać przy jak najmniejszej potrzebie ingerencji człowieka w porównaniu do skomplikowanych systemów programowalnych, które są na rynku). Steruje on trzema liniami rozprowadzonymi w ogrodzie:

• woda w kranach,
• zraszacze trawników,
• linie kroplujące.

Sterowanie odbywa się za pomocą elektrozaworów zasilanych z przekaźników (moduł 4 przekaźników). Przekaźnikami steruje Arduino na podstawie:

• włączenia/wyłączenia przełącznika,
• upłynięcia maksymalnego czasu określonego dla każdej linii (po upłynięciu tego czasu zawór zostaje zamknięty).

System jest zasilany wodą z zestawu hydroforowego (żeby było odpowiednie ciśnienie), który pobiera wodę z ze zbiornika na deszczówkę (ZBIORNIK 1). Ponieważ nie jest on zbyt duży (3 m³) to istniała konieczność dopompowywania wody z drugiego zbiornika na deszczówkę (ten już ma 12 m³). Moje rozwiązanie opiera się na zamontowaniu w zbiorniku 1 dwóch czujników poziomu cieczy i pozwala na automatyczne dopompowywanie wody ze zbiornika 2 do zbiornika 1, gdy w tym poziom spadnie poniżej dolnego czujnika. Pompa, która jest w zbiorniku 2 wyłącza się, gdy poziom w zbiorniku 1 podniesie się powyżej górnego czujnika.

REALIZACJA

Do sterowania zaworami wykorzystałem Arduino. Początkowo plan był taki, żeby wszystko zrobić bez mikrokontrolera. Jednak Arduino jest mi potrzebne w drugiej wersji urządzenia (już się buduje), o której napisze poniżej.  Na czystej elektronice (bez programowania) oparłem moduł sygnalizacji poziomu i uzupełniania wody w zbiorniku. Bazując na dwóch czujnikach poziomu wody mogę określić trzy stany wody w zbiorniku: niski, średni, wysoki. Zależało mi, żeby pompa uzupełniająca wodę zaczynała pompować, gdy woda w zbiorniku osiągnie poziom niski, a kończyła, gdy osiągnie stan wysoki. Poprzez umieszczenie czujników jak najdalej od siebie, uzyskałem samoczynne uzupełnianie zbiornika. Do tego wykorzystałem dwa układy scalone: bramkę OR oraz NAND co pozwoliło zastosować trzy diody oznaczające poziom wody. Logika włączania tych diod jest następująca:

Bramkę NAND wykorzystałem dodatkowo jako przerzutnik bistabilny, który pamięta czy pompa jest włączona, czy wyłączona. Oto płytka sporządzona samodzielnie na potrzeby projektu:

KONSTRUKCJA

Całe urządzenie udało się zamknąć w standardowej obudowie hermetycznej z wyprowadzeniem przewodów do zasilania, podłączenia zaworów, czujników poziomu wody i przewodu sterującego pompą.

 

Do wykonanie „wtyczek” do zaworów wykorzystałem tworzywo, które mięknie w 60 stopniach i w ciepłej wodzie robi się plastyczne – można wszystko ulepić. Chodziło o to, że przy zaworach, jak najbliżej, powinny się znaleźć diody prostownicze i dlatego zrobiłem wtyczki z zatopionymi diodami. Jest to bardzo wygodne przy rozmontowywaniu systemu na zimę.

Działanie systemu widać na poniższym filmie (na uchwycie wiszą czujniki poziomu wody). System działał już jeden sezon, także jest sprawdzony.

PLANY NA PRZYSZŁOŚĆ

Druga wersja urządzenia będzie miała dołączone czujniki deszczu i wilgotności gleby, będą pobierane komunikaty pogodowe z lotniska i będzie sterowanie zaworami przez wifi z telefonu. Chcę także dodać obsługę kalendarza do określenia czasu godziny, gdy system ma się włączać. Długość podlewania będzie sterowana czujnikami wilgotności i deszczu a włączenie podlewania uzależnione od przewidywanej pogody. Myślę, że więcej do systemu podlewania nie jest potrzebne.

Musze powiedzieć, że budowa tego urządzenia dała mi wiele satysfakcji, bo nie zajmuję się zawodowo elektroniką ani programowaniem. Chciałbym szczególnie podziękować Trekerowi za kursy, dzięki którym było łatwo zacząć przygodę z elektroniką oraz Markowi za cenne uwagi i przekazaną wiedzę.

[Treker (Damian Szymański)]

Właśnie zaakceptowałem Twój opis, możesz go teraz zgłosić do akcji rabatowej umieszczając link w temacie zbiorczym. Dziękuję za przedstawienie ciekawego projektu, zachęcam do prezentowania kolejnych DIY oraz aktywności na naszym forum 🙂

1 godzinę temu, mmuha napisał:

Musze powiedzieć, że budowa tego urządzenia dała mi wiele satysfakcji, bo nie zajmuję się zawodowo elektroniką ani programowaniem. Chciałbym szczególnie podziękować Trekerowi za kursy, dzięki którym było łatwo zacząć przygodę z elektroniką oraz Markowi za cenne uwagi i przekazaną wiedzę.

Dziękuję za miłe słowa 🙂

[Gieneq]

Ciekawa konstrukcja, mam zamiar w niedalekiej przyszłości zbudować "inteligentną doniczkę" więc pewnie przy okazji zerknę na ten projekt. 😁

1 godzinę temu, mmuha napisał:

czujniki deszczu i wilgotności gleby

Myślałeś już o jakiś konkretach? Ostatnie przeglądałem ofertę tych czujników i jestem ciekaw jak z ich odpornością na to co mierzą - na wilgoć. Typowe czujniki wilgotności gleby (te na 1$) składające się z 2 odkrytych miedzianych płytek szybko korodują. Na pewno lepsze są czujniki pojemnościowe, galwanicznie odizolowane od mierzonego środowiska.

Ale nie wiem jak jest z czujnikami deszczu, które pewnie działają na podobnej zasadzie.

2 godziny temu, mmuha napisał:

na uchwycie wiszą czujniki poziomu wody

To pytanie będzie głupie, ale cóż... Czy ten pływak mocuje się na pokrywie zbiornika czy można jakoś od boku bliżej dna - tak by wskazywał kiedy zbiornik jest prawie pusty?

 

[mmuha]

56 minut temu, Gieneq napisał:

Myślałeś już o jakiś konkretach? Ostatnie przeglądałem ofertę tych czujników i jestem ciekaw jak z ich odpornością na to co mierzą - na wilgoć. Typowe czujniki wilgotności gleby (te na 1$) składające się z 2 odkrytych miedzianych płytek szybko korodują. Na pewno lepsze są czujniki pojemnościowe, galwanicznie odizolowane od mierzonego środowiska.

Na razie testowałem w warunkach domowych ("doniczkowych"). Generalnie te z Botlandu działają - można je dobrze wykalibrować. Oczywiście wszystko okaże się po włożeniu ich do ziemi (znacznie "trudniejsze" warunki niż w doniczce), ale nawet gdyby wytrzymały tylko jeden sezon to cena 5,90 zł jest taka, że można je wymienić. Tu zastanawia mnie inny problem - chciałbym czujniki porozmieszczać w różnych miejscach ogrodu i to będzie 15-20 m od urządzenia. Zastanawiam się czy nie będzie zakłóceń sygnału.

1 godzinę temu, Gieneq napisał:

Czy ten pływak mocuje się na pokrywie zbiornika czy można jakoś od boku bliżej dna - tak by wskazywał kiedy zbiornik jest prawie pusty

W zbiorniku zamocowałem pionową rurkę plastikową i do niej mogę przyczepić czujniki na jakim chcę poziomie. 

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Gieneq]

19 godzin temu, mmuha napisał:

można je dobrze wykalibrować

Tylko żeby po miesiącu kalibracja nie rozeszła się na skutek zmian w czujniku.

19 godzin temu, mmuha napisał:

chciałbym czujniki porozmieszczać w różnych miejscach ogrodu i to będzie 15-20 m od urządzenia

To faktycznie ciekawe wyzwanie. Jakby połączyć to przewodowo to fajnym pomysłem może być spięcie wszystkiego w magistralę CAN - ma ona dość duży zasięg jak na taki projekt i wystarczającą maksymalną liczbę węzłów. Choć w jednym projekcie w jakim brałem udział okazało się, że i sam UART ma bardzo duży zasięg. 😎

Może ewentualnie coś bardziej skomplikowanego, wręcz "przeinżynierowanego" - układ radiowy o niskim poborze mocy np. LoRa/BLE i jakieś niezależne zasilanie, np. ogniwa słoneczne... Cóż, kabel w peszlu jest chyba prostszy, tańszy i mniej awaryjny 😀

[mmuha]

47 minut temu, Gieneq napisał:

Tylko żeby po miesiącu kalibracja nie rozeszła się na skutek zmian w czujniku.

Będzie widać po roślinach :)) To może w ramach relaksu dorobię jeszcze system kontroli kalibracji czujników :))

48 minut temu, Gieneq napisał:

Może ewentualnie coś bardziej skomplikowanego, wręcz "przeinżynierowanego" - układ radiowy o niskim poborze mocy np. LoRa/BLE i jakieś niezależne zasilanie, np. ogniwa słoneczne... Cóż, kabel w peszlu jest chyba prostszy, tańszy i mniej awaryjny 😀

Właśnie myślałem, żeby to zrobić przez radio albo po prostu WiFi - są takie małe ESP-07S. Dotychczas myślałem, że BLE ma zasięg do kilkunastu metrów i mogłoby mi to nie wystarczyć, ale widzę że moduł ma zasięg do 15 km a BLE do 100 m ! To by mi w zupełności wystarczyło. Z kablem w ogrodzie jest o tyle problem, że trzeba by go teraz jakoś ułożyć, a co, jeżeli miejsce czujnika okaże się kiepskie i trzeba go będzie przestawić?

[Gieneq]

4 minuty temu, mmuha napisał:

ale widzę że moduł ma zasięg do 15 km a BLE do 100 m !

Początkowo sceptycznie podchodziłem do LoRy - jak coś co pali 1W może nadawać na setki metrów?! Ale po 5 minutowym spacerze z modułem LoRy w kieszeni uznałem, że jednak jest to prawda. Ciekawe że ani ściany, zakłócająca infrastruktura ani niepoprawny układ anteny nie powodowały większych trudności.

Co do BLE to można by pomyśleć o stworzeniu sieci, choć widzę, że nie jest to zbyt popularny temat 😕 więc pewnie WiFi + MQTT będzie bardziej trafione. Myślę, że niedługo pojawi się co nieco o MQTT na Forbocie więc polecam śledzić wpisy 😉 

[Piotr74]

Cześć. Bardzo fajny i praktyczny projekt. Pytanie jednak będzie dotyczyło samej płytki a w zasadzie opisu elementów. Widzę że miejscami jest opis w ciemnym kolorze, domyślam się, że to laserówka i termotransfer, ale w większości opis jest w kolorze białym.

Zdradzisz jakim sposobem to wykonałeś ?

[mmuha]

Dnia 27.02.2022 o 18:57, Piotr74 napisał:

Zdradzisz jakim sposobem to wykonałeś ?

Tak, laserówka na papierze foto i potem żelazko. A białe jest dlatego,  że jeszcze na zdjęciu papieru do końca nie zmyłem 🙂