Автомат полива для дачи и огорода |
На даче хочется отдыхать. Поэтому часть рутинных сельхозработ желательно автоматизировать. Электронное устройство, описание которого приведено в этой статье, поможет решить эту задачу. Для получения хорошего урожая растения требуют регулярного полива, а для этого необходимо часто ездить на дачу, но это не всегда получается.
Есть еще проблемы. Вода для полива из колодца или скважины слишком холодная. Потому ее предварительно набирают в бочку или другую емкость достаточного объема, где вода прогревается до температуры окружающей среды естественным образом, и полив производят уже этой водой. Авторы решили проблему наполнения бочки с помощью насоса. Затем другой насос подает воду из бочки на разбрызгиватели. Для автоматизации процесса полива был создан автомат на микроконтроллере PIC16F873A производства фирмы Microchip Technology Inc.
![](https://kazus.ru/nuke/objects/circuits/O/o69d85v3a2a00a526vqw40lx9wqlpn2q/image/1408943678_01.jpg)
Описанная выше «система» полива снабжена несколькими датчиками (рис.1). В бочке установлены датчики уровня воды, которые представляют собой штыри из медного провода диаметром 4 мм. Штырь датчика нижнего уровня заканчивается на расстоянии 10 см выше дна бочки, штырь датчика верхнего уровня - на 5 см ниже крышки бочки, а общий штырь, на который подается +5 В, - на 5 см выше дна бочки.
К прибору подключается также датчик влажности почвы, который представляет собой два штыря из нержавейки длиной 5 см, которые закапывают в зону полива на глубину 1...2 см от уровня почвы, на расстоянии 8 см друг относительно друга. Один из этих штырей подключен на +5 В, а другой - на вход «Влажность» устройства. Кроме того, устройство снабжено датчиком температуры воды в бочке типа DS18B20.
![](https://kazus.ru/nuke/objects/circuits/O/o69d85v3a2a00a526vqw40lx9wqlpn2q/image/1408943678_02.jpg)
Особенностью этого автомата является то, что он работает в режиме реального времени. Для этого в устройство введены микросхема часов реального времени DS1307, которые имеют автономный источник питания 3 В, что обеспечивает работу этой микросхемы при выключении напряжения питания устройства. Вся необходимая информация выводится на двухстрочный жидкокристаллический индикатор.
При этом на индикаторе высвечиваются следующие параметры:
- в верхней строке слева - часы;
- в верхней строке справа - время полива;
- в нижней строке слева - температура воды и влажность почвы;
- в нижней строке справа - длительность полива.
Автомат состоит из двух блоков:
- блока реле;
- блока контроллера.
Блок реле
Принципиальная схема блока реле показана на рис.2. В блоке реле расположен промышленный блок питания на 24 В, стабилизатор 5 В на микросхеме U1 7805 и два реле управления насосами: RL1 -реле включения насоса наполнения, RL2 - реле включения насоса полива. Типы реле следует подбирать с учетом мощности насосов. Транзисторы Q1 и Q2 - это ключи включения реле RL1 и RL2. Транзистор Q3 -ключ команды срабатывания и индикации датчика верхнего уровня воды в бочке, a Q4 -ключ команды срабатывания и индикации датчика нижнего уровня. Светодиод D1 - индикатор срабатывания датчика верхнего уровня, a D2 - индикатор срабатывания датчика нижнего уровня воды в бочке.
![](https://kazus.ru/nuke/objects/circuits/O/o69d85v3a2a00a526vqw40lx9wqlpn2q/image/1408943678_03.jpg)
Блок контроллера
Принципиальная схема блока контролера показана на рис.3. Основой блока контроллера является микроконтроллер U1 типа PIC16F873A в корпусе PDIP с 28-ю выводами. Он тактируется частотой 4 МГц. Кварцевый резонатор Z2 на эту частоту подключен между выводами 9 и 10 U1. Часы реального времени - это микросхема U2 типа DS1307. Для ее работы используется «часовой» кварц Z1 32768 Гц. Эта микросхема обменивается с микроконтроллером U1 по шине l2C (SDA - 5 U2 и 12 U1, SCL - 6 U2 и 11 U1), причем эта шина в контроллере U1 организована программно.
![](https://kazus.ru/nuke/objects/circuits/O/o69d85v3a2a00a526vqw40lx9wqlpn2q/image/1408943678_04.jpg)
Сигнал с датчика температуры воды U3 типа DS18В20 поступает на вывод 15 U1 (порт RC4). Датчик температуры установлен в бочке. Сигнал с датчика влажности поступает на вывод 2U1 (порт RA0).
В автомате использован двухстрочный жидкокристаллический индикатор HG1 типа WH1602 (см. фото в начале статьи) производства фирмы Winstar, информация на который поступает по четырехбитной шине DB4-DB7 (выводы 11-14 HG1) с 4-х линий порта В (выводы 25-28 (РВ4-РВ7) U1).
Команда разрешения на вход Е (вывод 6) HG1 поступает с линии DB3 U1 (вывод 24). Оптимальная контрастность индикатора устанавливается подстроечным резистором RV1.
Алгоритм работы автомата полива
При подаче питания включается насос наполнения и работает до момента наполнения бочки, когда срабатывает датчик верхнего уровня или по окончанию максимального времени наполнения (устанавливается в меню). Затем устройство ожидает, установленное в меню время включения полива, проверяет температуру воды (должно быть более 14°С) и влажность почвы. Если влажность менее установленного в меню значения, включается насос полива на установленное время или до размыкания датчика нижнего уровня воды.
Через минуту после завершения полива включается насос наполнения и работает до полного наполнения бочки (до срабатывания датчика верхнего уровня) или окончания максимального времени наполнения. Полив производится один раз в сутки.
Настройка
Замкните датчик верхнего уровня с линией +5 В и включите питание устройства. Резистором RV1 установите контрастность индикатора. Для установки времени нажмите одновременно кнопки «+» и «-». Установите минуты кнопками «+» и «-». Затем нажмите кнопку «m», далее установите часы, а потом число и месяц с помощью тех же кнопок.
Для установки времени полива опять нажмите кнопку «m», установив время полива (минуты и часы), следует установить длительность полива (секунды, минуты), максимальное время наполнения (минуты), а также уровень влажности, ниже которой будет включаться полив. Кнопка «т» используется для листания меню, а кнопки «+» и «-» - для установки значений выбранных параметров. Все установленные значения параметров сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера U1.
Для настойки датчика влажности необходимо подключить его к выводам «+5 В» и «Влажность». Потом следует установить датчик в почву и полить место установки датчика водой. Переменным резистором RV2 установить показания влажности примерно равным 75%, а через сутки, когда земля подсохнет, посмотрите показания влажности.
Затем в меню выставляется значение влажности, ниже которого будет включаться полив. Заметим, что показания датчика влажности условны, так как прибор не тарирован. Кроме того, они зависят от многих факторов.
Контроллер запоминает данные о поливе за каждый день (ведет журнал полива). Посмотреть данные этого журнала можно, пролистав кнопкой «m» меню до входа в журнал полива, листать журнал можно кнопками «+» и «-». Выход из журнала - кнопка «m».
Прошивка микроконтроллера PIC16F873A доступна по этой ссылке.
Автор: Алексей Петров, Александр Шубенин, г. Ярославль
Источник: Журнал РадиоАматор 2014 №2
C этой схемой также часто просматривают: |
ЗАЖИГАЛКА ДЛЯ ГАЗА
Зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных батарей
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов
Имитатор для проверки телефонных аппаратов
Простые датчики для охранной сигнализации
Электронный регулятор громкости DS1868
Стабилизация мощности тока электродной батареи на микроконтроллере
Светодиодные часы с циферблатом
Двоичные часы
|