Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АВТОПОЛИВ НА ARDUINO СВОИМИ РУКАМИ

Как правильно подобрать контроллер для системы автополива? — это один из самых важных вопросов на этапе проектирования. От выбора контроллера зависит, то как будут поливаться все растения на участке.

Как мы уже ранее говорили ранее в статье про устройство систем полива, насосная станция является сердцем системы, а контроллер является мозгом системы. В отличие от правильного подбора труб, которое мы рассматривали в одной из наших статей, контроллер не требуется подбирать на ранних этапах проектирования. Наоборот, контроллер нужно выбирать на одной из последней стадии создания проекта, поскольку для выбора контроллера необходимо знать точное количество зон полива.

Для начала давайте разберемся зачем вообще нужен контроллер в системах автоматического полива и какие задачи он выполняет.

Контроллер системы автополива – это миникомпьютер, ответственный за выполнение следующих задач:

  • Позволяет создавать/корректировать программы полива;
  • Открывает/закрывает электромагнитные клапана посредством слаботочных электрических импульсов и согласно программе полива;
  • Считывает показания подключенных к контроллеру датчиков и вносит коррективы в программу управления поливом;
  • Предоставляет удаленный контроль и дистанционное управление к программе системы полива, если модель контроллера этот функционал поддерживает.

Контроллер X-CORE от американской фирмы-производителя Hunter в уличном исполнении позволяет настраивать программы до 8 зон полива, что вполне достаточно для типового участка размером до 20 соток. Контроллер, позволяет подключать различные датчики погоды, электромагнитные клапана, а также его легко и интуитивно программировать.

Основные типы контроллеров

Как известно, контроллер — это основной элемент автоматизации системы автополива. Именно контроллер, исполняет заранее запрограммированный сценарий автополива участка.

Если в системе нет контроллера, то можно смело сказать что система не является автополивом, а представляет собой ручную систему полива. Если Вы сомневаетесь, нужна ли Вам автоматическая система полива или достаточно обойтись ручной или полуавтоматической системой, то подробнее Вы можете посмотреть в нашей статье о преимуществах и недостатках этих систем полива.

Давайте рассмотрим какие же типы контроллеров чаще всего используют в системах автополива:

  1. Контроллер-таймер;
  2. Контроллер на небольшое количество зон;
  3. Контроллер на большое количество зон.

К контроллерам типа таймер относятся устройства, которые включают в себя механический кран или электромагнитный клапан, открывающийся простым таймером. Обычно, это устройство устанавливается непосредственно на трубу, и просто перекрывает подачу воды. Существуют контроллеры такого типа с автономным питанием, т.е. на батарейках. Использование таких контроллеров позволяет избежать разводки кабельных трасс от обычного контроллера к электромагнитным клапанам — это достигается за счет того, что клапан и сам контроллер находится в одном устройстве и в одном месте. Такие контроллеры типа 1 эффективно использовать, когда для полива требуется только одна зона и доступ воды полностью перекрываем или открываем с помощью одного контроллера.

Контроллеры типа 2 для полива участка с малым количеством зон, до 12, используются на участках с немного другой архитектурой системы полива. Схема автополива в этом случае следующая: используется один контроллер, который управляет открыванием N электромагнитных клапанов, к каждому из которых прокладывается отдельный провод от контроллера. Таким образом, в отличии от контроллеров типа 1, нам нет необходимости устанавливать N контроллеров с N встроенными кранами или электромагнитными клапанами. По стоимости, для участка с малым количеством зон, система с контроллером типа 2 гораздо дешевле, нежели если построить такую же по функциональности систему полива, но на базе контроллеров типа 1. Обычно контроллеры типа 2 можно смело использовать на участках площадью до 50 соток.

Контроллеры типа 3 чаще всего используются для больших участков, для участков свыше 50 соток, гольф-поля, городские парки и т.д. Такого типа контроллеры представляют из себя декодерную систему. Суть ее архитектуры в следующем — от контроллера проложен всего лишь один провод ко всем клапанам на участке. Возле каждого клапана устанавливается декодер со своим адресом, который распознает команды от контроллера. Декодер распознает сигнал от контроллера и в случае если команда адресована его клапану, то открывает или закрывает этот электромагнитный клапан. Такая система позволяет организовать управление большим количеством клапанов, количеством до 99 зон полива. На участках таких размеров становится очевидным, что использовать схемы управления с помощью контроллеров типа 1 или 2 финансово нецелесообразно.

Особенности использования контроллеров

Датчики погоды

Как и любая умная система автоматизации, система автополива позволяет подключать к контроллерам различные датчики погоды для корректировки программы полива. Основные датчики, которые чаще всего используются в современных системах полива — это датчики дождя, влажности почвы, датчик защиты от заморозков, датчик Solar Sync, измеряющий солнечную активность, а также метеостанции.

Уличное/внутреннее исполнение контроллера

Как правило, американские производители оборудования выпускают контроллеры в двух исполнениях — уличного и для внутреннего использования внутри помещений. Важное отличие этих двух вариантов заключается в блоке питания. В уличном исполнении блок питания встроен в сам контроллер. Для контроллера, используемый внутри помещений, блок питания вынесен за пределы корпуса контроллера. Другим важным отличием — это корпус контроллера. В уличном исполнении, корпус контроллера дополнительно защищен герметичной дверцей, закрывающейся на ключ.

Программа системы полива

Современные контроллеры позволяют настроить достаточно гибкую программу полива участка. При создании программы полива важно учитывать такие параметры как размеры участка и количество зон полива, какие растения требуется поливать, а также учитывать нормы полива этих растений. В качестве основных параметров настройки обычно используются программы полива, дни полива, периодичность полива, длительность полива. Также существуют такие настройки как сезонная корректировка, ручное включение конкретных зон полива, настройка датчиков погоды. В последнее время появились контроллеры, предоставляющие возможность удаленного управления и контроля за системой полива. В мире современных информационных технологий такой путь развития контроллеров является естественным и предоставляет гораздо больше возможностей по сравнению с так называемыми оффлайн контроллерами.

Таким образом, выбрать контроллер системы автополива не сложно. Достаточно придерживаться простых принципов, описанных выше и качество работы оборудования не будет вызывать проблем.

Конечно, мы всегда рекомендуем использовать качественное и надежное оборудования известных производителей, поскольку отказ мозга системы автополива может привести к катастрофическим последствиям. Также мы всегда рекомендуем обращаться к специалистам по автополиву, поскольку за ними опыт и знания по работе с подобным оборудованием.

Если Вы планируете установить систему полива у себя на участке — оставьте заявку у нас на сайте и получите расчет уже завтра!

Контроллер-таймер типа 1 позволяет перекрывать одну зону полива. Устанавливается непосредственно на трубу и перекрывает/открывает подачу воды в систему. Часто такие контроллеры используются с автономным питанием на батарейках.

Типовой контроллер в уличном исполнении для большинства небольших участков до 50 соток. Содержит все основные функции для создания программы полива, включая использование различных датчиков погоды.

Контроллер типа 3 для использования в декодерных схемах полива. Применяется для участков больших площадей, такие как городские парки, гольф-поля, участки площадью от 50 соток. Количество зон полива в таких системах может доходить до количества в 99 зон. Такие контроллеры содержать все основные функции используемые в контроллерах, а также выпускаются только в корпусах уличного исполнения. Подключение датчиков погоды в таких системах скорее является обязательным, нежели желательным, поскольку речь идет о существенной экономии ресурсов.

Контроллер типа 2 для установки внутри помещений. Как видно на рисунке, контроллер не имеет герметичного корпуса, а также блок питания вынесен за пределы корпуса контроллера.

edd2ee.jpg Первая: Контроллер, один штуцер на наружную резьбу для подключения шланга на 3/4 (на выход), на входе грубый фильтр с резьбой под штуцер с внутренней резьбой.05645e.jpg И 2 инструкции: на русском

на английском.
Контроллер работает от двух батареек ААА, для установки нужно сжать два рычажка и вытащить отсек для них.cedc9a.jpgсодержимое второй коробочкит.к. обзор не на этот контроллер убрал под спойлер. в целом все тоже, только управление еще проще контроллер: все снято: такой же отсек для батареек (приношу извинения, что не в фокусе): инструкция на английском языке: т.к. на русском для этого контроллера не положили, а товарищу было не влом помочь пришлось перевести на русский: вставил батарейки — включил/выключил и отдал. Не буду утомлять описанием капельного полива растений, садоводы преимущественно в теме, но вот ссылочка по которой можно ознакомиться: tuboflex.my1.ru/news/tochechnoe_primenenie_kapelnogo_poliva/2016-02-17-34 Едем в магазин, затариваемся фитингами, набором для автополива, дополнительной трубой. Набор взял готовый: обещали такое содержимое: лишний раз себя ругаю и убеждаюсь, что нужно смотреть что в наборе до того как ты приедешь на дачу, т.к. шланг ПВХ 19 просто ни к черту, но об этом позже. Плавно перемещаемся на дачу. Изначально собирался поставить еврокуб, под него в общем-то конструкцию и подготовил, но не сложилось пока, может позже… Делаем отверстия в бочках, ставим фитинги для подключения шлангов, соединяем две бочки тройником с кранами, подключаем контроллер, прокидываем магистральный шланг в парник, делаем разводку по парнику (плюемся, что П-образную грядку четырьмя прямыми объединить не получается), тестируем.
Далее бежим и отключаем систему, потому как вода течет не из трубки, а из всех соединений с этой трубой ПВХ 19. В маркировке труб не силен, но скажу так — бывает два типа такой зеленой армированной трубы, тонкая и толстая. Тонкая спокойненько перегибается, тем самым почти исключая проход воды, и к тому же плохо садится на фитинги. Толстая гнется хуже, но и при изгибе не переламывается. В общем меняем всю трубу из комплекта на нормальную и получаем рабочую систему. Но вернемся к контроллеру полива. Программирование контроллера не сильно сложнее работы с калькулятором. 🙂 С помощью клавиши «ручн/авто» открываем клапан, запускаем систему полива и выясняем сколько воды у нас вытекло за определенный период времени. У меня получилось 50л за 30 минут. Далее принимаем решение о времени полива и его продолжительности. Зажав клавишу «Время» и нажимая «день», «Час», «Мин.» выставляем текущее время и день недели. Нажимаем «Прогр.» — выставляем день и время начала полива. Нажимаем «прогр.» — выставляем время окончания полива. Таким образом мы установили программу 1. Программ можно установить 8, я пока поставил только одну. По часу 3 раза в неделю — пн, ср и пт. Закрываем крышку. Enjoy! Как итог. Контроллер выполняет заявленные функции, «крепко сбит», приятен на ощупь. Сколько времени он прослужит, пока сказать трудно. Цена адекватная. О результатах работы и увеличения урожайности «на 40%» говорить пока рано, для моей супруги огородничество скорее хобби, я лишь стараюсь уменьшить механический труд (бегание с лейкой и т.д.). Жена рада, а значит в семье покой и порядок! Удачи Вам в Ваших начинаниях и продолжениях… Update: Добавил видео, извиняюсь за звук, почему-то плохо слышно:

18.08.18 Версия 1.5: исправлены ошибки• 17.04.19 Версия 2.0: новая логика меню, более гибкие таймеры! ЗАМЕНИТЕ СТАРЫЕ ВЕРСИИ БИБЛИОТЕК НОВЫМИ ИЗ ПАПКИ!20.04.19 Версия 2.1: добавлено автоотключение подсветки дисплея (включается по любому действию с энкодера)

05.06.2019 Исправлена схема версии 2+!

</span>

КОНТРОЛЛЕР УМНОЙ ТЕПЛИЦЫ

Вышел новый очень крупный и крутой проект — контроллер теплицы, который и поливает, и освещает, и проветривает… Подробности на странице проекта, жми зелёную кнопку!

Наши ответы на ваши вопросы

Все хотят датчики влажности, каждый третий об этом написал.

  • Вопрос: зачем тогда нужен таймер и все эти настройки? Мой проект не об этом, мой проект о таймере
  • С датчиками влажности МИКРОКОНТРОЛЛЕР ВООБЩЕ НЕ НУЖЕН. Почему? Как? Смотрите ЗДЕСЬ
  • Все жалуются на дождь. В видео звучало слово “теплица” и “рассада”, там не идёт дождь
  • Китайские датчики влажности почвы разъедаются почвой, так как сделаны не из золота!

Да, согласен, нужна одна помпа и клапана на каналы! Добавил прошивку auto-pumps_valve, читайте описание в начале скетча, там всё написано!

Многоканальная система автополива растений для установки в умную теплицу, на огород или в квартиру. Особенности:

  • Поддержка от 1 до 15 помп (Arduino NANO / UNO)
  • Индивидуальная настройка периода и времени работы
  • Дисплей 1602 с отображением настроек
  • Индивидуальное название каждого канала (можно по-русски!)
  • Удобное управление и настройка энкодером
  • Хранение настроек в энергонезависимой памяти
  • Настройка уровня управляющего сигнала
  • Настройка часы/минуты/секунды работы
  • Параллельный режим работы / очередь

ПОДРОБНОЕ ВИДЕО ПО ПРОЕКТУ

  • В данном видео показан полный и максимально подробный процесс разработки и изготовления устройства, а также обзор его возможностей и функций.

  • Понятные схемы, OpenSource прошивки с комментариями и подробные инструкции это очень большая работа. Буду рад, если вы поддержите такой подход к созданию Ардуино проектов! Основная страница пожертвовать – здесь.

ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Версия 1.* Система управляет количеством помп PUPM_AMOUNT, подключенных подряд в пины платы, начиная с пина START_PIN. На каждую помпу заводится таймер, который включает помпу на заданное время через заданные промежутки времени. Промежутки времени (период работы) может быть в часах или минутах (настройка PERIOD). Время работы помпы может быть в минутах или секундах (настройка PUMPING). Включение производится сигналом уровня SWITCH_LEVEL. 0 – для реле низкого уровня (0 Вольт, все семейные модули реле), 1 – высокого уровня (5 Вольт, редкие модули реле, все мосфеты). Примечание: катушка реле кушает около 60 мА, несколько включенных вместе катушек создадут лишнюю нагрузку на линию питания. Также несколько включенных одновременно помп сделают то же самое. Для устранения этого эффекта есть настройка PARALLEL. При её отключении помпы будут “вставать в очередь”, совместное включение будет исключено.Управление:

  • Нажатие на ручку энкодера – переключение выбора помпы/периода/времени работы
  • Поворот ручки энкодера – изменение значения
  • Кнопка энкодера удерживается при включении системы – сброс настроек

Версия 2.*ПЕРЕД ПРОШИВКОЙ ВТОРОЙ ВЕРСИИ ЗАМЕНИТЕ ВСЕ БИБЛИОТЕКИ НОВЫМИ (ИДУТ В АРХИВЕ ПРОЕКТА, В ПАПКЕ НОВАЯ ВЕРСИЯ)!!!! Поворачивая рукоятку энкодера мы перемещаем стрелочку выбора по экрану. Обратите внимание на то, что настройка времени работы помпы находится правее «за экраном», нужно пролистать стрелочку направо чтобы её активировать. Чтобы изменить выбранный стрелочкой параметр, нужно повернуть рукоятку энкодера, удерживая её нажатой. Таким образом можно настроить время периода и работы помпы в формате ЧЧ:ММ:СС. Логика работы настроек PUPM_AMOUNT, START_PIN, SWITCH_LEVEL и PARALLEL такая же как для версии 1.*

  • Поворот ручки энкодера – изменение позиции стрелки
  • Поворот ручки энкодера удерживая её нажатой – изменение значения
  • Кнопка энкодера удерживается при включении системы – сброс настроек

</ul>

СХЕМЫ, ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ

СХЕМЫ ОБНОВЛЕНЫ ДЛЯ ВЕРСИИ 2+ !!!Внимание! Для коммутации индуктивных нагрузок рекомендуется использовать искрогасящие цепи, иначе микроконтроллер может зависнуть. Читайте в этом проекте в разделе СХЕМЫ

5V помпы

5V-3.jpg

12V помпы

12V-3.jpg

220V AC помпы

220V-3.jpg

14 реле

14.jpg

МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ

Ссылки на магазины, с которых я закупаюсь уже не один год

Вам скорее всего пригодится:

Почти все компоненты можно взять в магазине WAVGAT по первым ссылкам

  • Arduino NANO с ногами http://ali.pub/2iaezd http://ali.pub/2iaezy
  • Arduino NANO без ног http://ali.pub/2iaewn http://ali.pub/2iaey0
  • Помпа 5V http://ali.pub/2iaf0x http://ali.pub/2iaf1w
  • Помпа 12V http://ali.pub/2iaf41 http://ali.pub/2iaf5l
  • Дисплей http://ali.pub/2iaf75 http://ali.pub/2iaf84
  • Энкодер http://ali.pub/2iafdk http://ali.pub/2iafe5
  • Колпачки D shaft http://ali.pub/2id0ut
  • Реле электромагнитное
    • 1 канал http://ali.pub/2iafsc
    • 2 канала http://ali.pub/2iaft4
    • 4 канала http://ali.pub/2iaftb
    • 8 каналов http://ali.pub/2iafua
    • 16 каналов http://ali.pub/2iafuo
  • Реле твердотельное
    • 1 канал http://ali.pub/2iafwm
    • 2 канала http://ali.pub/2iafx0
    • 4 канала http://ali.pub/2iafxe
    • 8 каналов http://ali.pub/2iafxl
  • Макетная плата http://ali.pub/2iafj7
  • Джамперы папа-мама http://ali.pub/2iafkk
  • Джамперы макетные http://ali.pub/2iafi1
  • Блок питания 5V – любой зарядник для смартфона
  • Блок питания 12V https://alexgyver.ru/converters/
  • Разветвитель потока с краниками http://ali.pub/2iafzq
  • Разветвитель потока без краников http://ali.pub/2iag1a
  • Шланг силиконовый http://ali.pub/2iag2u
  • Тройничок http://ali.pub/2iag5k

ПРОШИВКА И НАСТРОЙКА

Содержимое папок в архиве

  • libraries – библиотеки проекта. Заменить имеющиеся версии
  • auto-pumps – прошивка для Arduino, файл в папке открыть в Arduino IDE (инструкция)
  • schemes – схемы подключения

Как прошить?

  • ЕСЛИ ЭТО ПЕРВЫЙ ОПЫТ РАБОТЫ С ARDUINO – посмотреть ВИДЕО о платформе с целью ознакомления, далее скачать, установить и настроить необходимые для работы программы согласно СУПЕР ПОДРОБНОЙ ИНСТРУКЦИИ (там даже видео версия есть!).
  • Скачать архив с проектом напрямую, или с GitHub (кнопки чуть выше)
  • Установить библиотеки (папка Libraries) в Подробнее в 4-ом пункте статьи для новичков

  • Подключить Ардуино к компьютеру при помощи Data-кабеля
  • Открыть файл прошивки желаемой версии (файлы прошивок .ino лежат в одноимённых папках)
  • Настроить Arduino IDE (COM порт, куда подключена плата; подключенная модель Arduino, как в статье из первого пункта)
  • Настроить что нужно в прошивке, нажать загрузить
  • Если происходит ошибка компиляции или ошибка загрузки, читать 5-ый пункт в статье для новичков.

Настройки в прошивке

#define DRIVER_VERSION 0    // 0 - маркировка драйвера дисплея кончается на 4АТ, 1 - на 4Т  #define PUPM_AMOUNT 8       // количество помп, подключенных через реле/мосфет  #define START_PIN 3         // подключены начиная с пина  #define SWITCH_LEVEL 0      // реле: 1 - высокого уровня (или мосфет), 0 - низкого  #define PARALLEL 0          // 1 - параллельный полив, 0 - полив в порядке очереди  #define TIMER_START 0       // 1 - отсчёт периода с момента ВЫКЛЮЧЕНИЯ помпы, 0 - с момента ВКЛЮЧЕНИЯ помпы    #define PERIOD 0            // 1 - период в часах, 0 - в минутах  #define PUMPING 1           // 1 - время работы помпы в секундах, 0 - в минутах    #define DROP_ICON 1         // 1 - отображать капельку, 0 - будет буква "t" (time)  

Дополнительно

  • Указанные модули реле управляются НИЗКИМ сигналом, в отличие от МОСФЕТов. Твердотельные реле также управляются ВЫСОКИМ уровнем, в настройках поставьте единичку.

  • Да, русский шрифт может немного глючить и показывать неправильные буквы, это особенность библиотеки LCD1602_RUS. Можно уменьшить количество глюков, если писать названия БОЛЬШИМИ БУКВАМИ.

Используемые источники:

  • https://smart-poliv.ru/controller-avtopoliv/
  • https://mysku.ru/blog/aliexpress/41236.html
  • https://alexgyver.ru/auto-pumps/

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации