Automatiska bevattningssystem med kapacitiv sond och Arduino på billiga (och jag menar det)

Varning: Jag är inte en elektronikingenjör, så jag inte kan ge någon garanti för design (mycket mindre en implementering). Jag vet bara presenteras lösningen fungerade för mig minst 5-6 månader (så jag inte kan ens garantera dess tillförlitlighet över längre perioder). Ta också min tips om var man källa komponenterna precis som de är: tips bara, inte rekommendationer och absolut inte påskrifter.

Nödvändig kunskap (saker jag kommer inte att förklara): hur att löda dina komponenter och kompilera och ladda upp en skiss på en Arduino ombord.

Resurs databasen: börja på http://acolomitchi.github.io/cap-soil-moisture-v2 och efter läst om innehållet i den, få till github databasen.

Varför ännu en annan automatisk vattning system? För en tid sedan köpte jag en bit av arealen några hundra kilometer eller så från hem, ingen anslutning, med tanken ska jag plantera några fruktträd-bonde i helgen du se? Och så gjorde jag.

Godzilla El Nino tillkännagavs; även i ett normalt år Melbournian sommaren är typ av torr, såg inte El Nino ut som en bra utsikt för överlevnaden av några bara planterade träd. Ännu mer så som temperaturer på 40℃ brukar komma med starka varma vindar från den Australiens centrum, vindar som torkar jorden i timmar. Och jag kan inte få det på mindre än 2 timmar och definitivt jag kan göra det i helgen bara.

Så, vad jag behövde:

• ett automatiskt bevattningssystem med markens fuktighet detektor...
• ... som billig som möjligt (om jag ska skala upp senare till hundratals dem)...
• ... som låg tech vattning församling som möjligt (lågt tryck "nätet" - 1 meter vatten huvudet eller mindre)...
• ... som låg förbrukning som möjligt (inga tillgängliga elnätet)

Dessutom, marken är något surt, inte ett problem för arterna som bara planterade träd jag behövde vatten men definitivt kommer att påverka alla resistiv sonden, löper risken att ökad motståndskraft på grund av korrosion i några veckor (och därmed slösa dyrbara vattnet... bara för att göra korrosion värre): kapacitiv mark sond är.

Principen - Tja, enkelt.

Sonden, etch en planar kondensator med plana plattor från en bit av PBC (egentligen två sidor PCB, men mönstret etsade på båda sidor är samma). Teori - eftersom vattnet har en högre elektriska Dielektricitetskonstant än jorden, när marken är fuktig kapacitans på sonden ökar.

För styrenhet: något som kan upptäcka på något sätt förändringen i sonden kapacitet och utlösa den vattning. I korthet, designen är en NE555 astable med luftfuktighet sonden som laddning/urladdning kondensatorn, med en Arduino mini pro används för att räkna pulserna i en given tid, mer sistnämnd också utlösa vattnet när det behövs.

För vattning montering: KISS principen – en mini-akvarium centrifugalpump, skjuta vatten upp till en höjd av lite över 1 meter (något över max nivå med vatten i en IBC/pall tank), in i den uppstigande grenen av en poly tube-bara slå ett litet hål i den fallande grenen att stoppa den syphoning när pumpen stannar.

The BoM är följande:

• 1 x Arduino Pro Mini med ATM168 på 5V / 16MHz – i min erfarenhet, kloner är OK och mycket billigare
• 1 x NE555
• 1 x 2N5551 – NPN transistor
• motstånd: 2 x 470R, 1 x 4 k 7
• elektrolytkondensatorer: 2 x 10uF
• trimpot: 1x50k – om du använder min PCB design, ta en lodlinje en med en 2,54 mm pitch mellan terminaler.
• diod: 1 x 1N4148
• Fish tank Dränkbar vattenpump 12V, 3 meter vatten huvudet eller motsvarande – "dränkbar" förmåga är inte absolut nödvändigt, men om det är så kan du använda den utanför utan andra extra skydd.
  Varning: som 2N5551 används som ett relä, inte gå med vattenpumpen makt över 6W (jag använder en 5W en)-transistorn klassas till 600mA max.

Också, denna konstruktion kräver 12V drivna pumpar - ju lägre pump spänning, desto högre strömmen behövs för att utföra samma arbete. Om du går med lägre spänning/högre nuvarande (e.g. 6V), logiken som controller kommer att fungera alldeles utmärkt, men du kommer att behöva ersätta 2N5551 "relay transistorn" med något stöd för en högre max ström.

några längder på flexibel slang med innerdiameter att passa din valda pump utlopp

bygel tråd (för att ansluta sonden, makt, pump åtminstone)

12V leverans – jag använder en uppsättning av två 4R25X (lykta) 6V batterier – i min erfarenhet, för drygt 4 månader mellan batteri förändringar

Om detta är ditt första projekt med hjälp av Arduino Pro Mini (Grattis, inte bara de är användbara och en stor roligt, men billiga också), behöver du:

• 1 x UART modul USB 2.0 till TTL Converter på 5V
• 1 x mini USB 2.0-kabel
• 4 x kvinna-till-kvinna DuPont kablar

Ladda upp skissen till Arduino's flash och använda för seriell kommunikation – får du återanvända dem över flera projekt.

Tilläggs, om du väljer att gå med min PCB design, följande kontakter:

• 1 x 40 pin male enda rubrikraden krossbart, 2,54 mm pitch – du kommer inte att använda dem alla
• 2 x 12pin kvinnliga huvudet ror 2,54 mm pitch – eller använda en enda 40 x som du ska dela upp för att få 2 x 12 pin (bara använda en fräs för att Vertikalskär ett grunt groove i det och sedan bryta längs spåret)
• 5 x 1 pin DuPont tråd kvinnliga pin
• 7 x 1 pin DuPont pin-bostäder
• 1 x 2 pin DuPont pin-bostäder
• -2 x 2 pin 5mm terminal block-optionella i och pumpar (ut) kommer att monteras här. Alternativt använda några extra DuPont kvinnliga stift för att ansluta dem, om du känner att du inte behöver en starkare mekanisk anslutning (Lägg bara till 4 mer DuPont kvinna stift 2 x 2pin DuPont bostäder). Eller bara löda ledningarna på bordet (jag föredragit att ha dem löstagbara)

Box/låda/bostäder för kretsen är låta som en läxa för läsaren – om du vill följa min PCB design (visas nedan), panelen är 45x45mm, med 3mm monteringshål i hörnen och 40mm mellan de hål.

Verktyg

• löda järn, lödtenn, flux – du vet borren
• Crimpverktyg för DuPont stiften
• vad du vill använda för att skriva ut, etch, borra din PBC (om du verkligen-verkligen är en DIY-er, men gå till din vänliga lokala PBC fab shop-om du är stram budget och/eller du lokal PCB butik är inte lika pris vänliga som förväntat, det finns alltid pcbway.com vägen).

Cirkapris för hela

Efter några extrema äventyr i lågteknologiska DIY land (som jag satt in tillägget i slutet av denna artikel), slutade jag i outsourcing sonderna och controller stiger ombord till pcbway.com – mycket billigare än vad jag kunde göra det själv i någon rimlig tid.

Jag kommer också de flesta av komponenterna från ebay eller aliexpress.com – min personliga erfarenhet säger mig Arduino Pro Mini klonerna och resten av komponenterna fungerar i en situation så enkel som denna. Och komma vidare, du fick erkänna prisskillnaden för en Arduino Pro Mini från $1,25 på aliexpress till $9.95 på digikey/sparkfun är ganska betydande. Särskilt när hela controller, kapacitiv givare och minipump, komponenter och PCB fab outsourcing, inklusive Porto, kan vara hade på under $9.20 varje, med komponenter att skona i slutet! Sant, det är priset jag fick för ett antal av 40 – som fick mig till mindre än $400 totalt. Mer information finns i "Tips för sourcing smuts billiga komponenter"