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.
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.
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.
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.
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
| 
