Система автополива для комнатных растений pumperino

Система автополива для комнатных растений pumperino

Были поставлены следующие задачи:

  • Сделать устройство для автоматического регулярного полива комнатных растений с регулировкой длительности полива;
  • Сделать дешево;
  • Использовать минимальное количество инструментов;
  • Сделать просто, желательно из готовых компонентов, чтобы не особо вдаваться в изыски электротехники;
  • Вписаться в объем стандартного бокса для РЭУ, чтобы не заморачиваться с проектированием корпуса и 3D-печатью;
  • Минимально изуродовать бокс при монтаже компонентов, насколько это вообще возможно;
  • Использовать минимальное количество кнопок для управления;
  • Использовать распаечную макетную плату, чтобы не проектировать pcb;
  • Спроектировать устройство с минимальным количеством коротких проводов, соединяющих компоненты внутри корпуса;
  • Были использованы следующие компоненты (ориентировочная цена без учета доставки в китайских магазинах):

  • Набор для орошения (383,48 руб) – шланги, соединители, стойки;
  • Помпа 12V, 800 мл/мин (121,56 руб);
  • Плата прототипирования Arduino Nano v3 (126,94 руб);
  • Понижающий модуль питания на 5V (60,45 руб);
  • Зеленая кнопка-переключатель с самосбросом (19,48 руб), 175,96 руб. / набор (10 шт);
  • Мембранная клавиатура на 4 клавиши (48,36 руб);
  • Модуль MOSFET IRF520 (19,48 руб);
  • OLED-дисплей желто-синий 0,96 дюймов 128×64 I2C SSD1306 (132,98 руб);
  • Разъем питания (модуль) 5,5 мм x 2,1 мм DC-005 (27,54 руб), 187,38 руб. / набор (10 шт);
  • Корпус ABS с прозрачной крышкой 115 мм x 90 мм x 55 мм (212,23 руб);
  • Блок питания 12V 1A (179,99 руб);
  • Распаечная макетная плата 4×6 (83,28 руб. / набор (5 шт.));
  • Нейлоновые стойки (spacer) M2 белые (232,37 руб. / набор (180 шт.));
  • Нейлоновые стойки (spacer) и гайки M3 черные (227 руб. / набор (180 шт.));
  • Эпоксидный клей двухкомпонентный (56,42 руб);
  • Провода 24 AWG черные и красные, 2 x 71,86 руб. / набор;
  • Провода силиконовые гибкие 20 AWG синие и белые 5м, 2 x 144,40 руб;
  • Провода Dupont female to female 10см (43,66 руб);
  • Резистор 10кОм (5 руб).
  • Как видите, расходы на первичное производство подобной модели без учета стоимости инструментов могут превысить 2700 руб (без учета доставки). Второе устройство будет стоить уже 1300 руб (без учета доставки). Сэкономить можно также на наборе для орошения, отдельные компоненты которого (тройники, шланги и стойки) стоят очень дешево, если покупать их по отдельности и оптом. 50 шт тройников стоят около 50 рублей, а 20 метров шланга около 500 рублей. Этот шланг идеально подходит, потому что плотно садится на выводы помпы (5 мм), и, в принципе, не требует использования хомутов. Хотя, для безопасности, хомуты все-таки лучше использовать (в России хомутов диаметром менее 8мм конечно же не продается).

    Инструменты:

  • Паяльник, флюс-гель, припой ПОС-41, коврик силиконовый, стружка для очистки жала;
  • Шуруповерт;
  • Сверло по дереву 8мм,
  • Сверло коническое по керамике 12мм;
  • Набор надфилей КОБАЛЬТ 247-835 (плоские, 3 и 4 мм);
  • Набор отверток для микроэлектроники.
  • Ход изготовления:
    Сначала на макетной плате был собран прототип, использующий готовый модуль кнопки. Вместо помпы для тестов использовался потолочный светильник на 12 В.

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    Мембранная клавиатура и OLED-дисплей тестировались уже на собранном устройстве.
    Затем была сделана распайка на распаечной макетной плате:

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    В итоге была реализована следующая схема:

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    Трудности при изготовлении

  • Подходящий крепеж найти сложнее, чем электронные компоненты, и стоит он дороже по причине повсеместной продажи оптом. В России найти по приемлемой цене практически невозможно;
  • Был изуродован один бокс для РЭА. Выяснилось, что не хватает свободного пространства по высоте, хотя ничто не предвещало. Упаковка элементов внутрь небольшого корпуса оказалась более сложной задачей, чем проектирование электронной начинки устройства;
  • Сверление квадратных отверстий связано с большими неудобствами и затратами. В данном проекте я от них отказался, а на будущее был приобретен небольшой гравер;
  • С предыдущей особенностью также связана проблема вывода в отверстие на корпусе разъема питания (круглые разъемы продаются только в китайских магазинах). В итоге был использован модуль с ярким синим светодиодом, установленный на плату и вплотную к крышке. Отверстие в крышке для подключения блока питания сделано двумя различными сверлами. Также с помощью небольших надфилей выпилены прямоугольное отверстие в крышке под miniUSB-разъем и подпилен корпус для вывода шлейфа клавиатуры;

    Система автополива для комнатных растений pumperino

  • Очень мало небольших кнопок для монтажа в круглое отверстие на корпус. 5, 7 и 8мм – буквально по одной модели и только в китайских магазинах;
  • Из модуля MOSFET IRF520 пришлось выпаивать угловые ноги, и впаивать прямые, чтобы он влез внутрь корпуса по длине;
  • Устройство в собранном виде:

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    Система автополива для комнатных растений pumperino

    Устройство работает очень просто: по нажатию на зеленую кнопку полив осуществляется форсированно. Если нажать на нее во время полива, он прекращается. В автоматическом режиме полив осуществляется через интервал, кратный суткам. Длительность полива (в секундах) и паузы (в сутках) регулируется с помощью мембранной клавиатуры (надо где-то найти наклейки «больше-меньше»).

    Интересные особенности

    • По причине экономии места и упрощения устройства, я отказался от использования RTC-модуля реального времени и ограничился использованием функции millis() для регулярного включения помпы по таймеру;
    • Дисплей включается по нажатию на любую из мембранных кнопок и выключается через 10 секунд при отсутствии нажатий. Сделано для предотвращения быстрого выгорания OLED-дисплея. Для дисплея использована модифицированная библиотека ozOLED (спасибо автору), так как adafruit-овские экзерсисы занимают дюже много оперативной памяти. Интересно, что для полноценного использования ozOLED пришлось реализовать проверку количества выводимых на экран символов, т.к. отсутствующий символ необходимо заменять пробелом (например, для отображения 9 после 10 необходимо вывести 9_, иначе выведет 90);
    • Намеренно не использованы датчики влажности. Обеспечение идеальной жизни растениям не входило в задачи проекта. Цель – обеспечить выживаемость растений в летний период, пока жильцы квартиры находятся на даче;
    • Намеренно используется питание от сети 230В, поскольку автономность устройства в городской квартире не требуется. По этой же причине не оптимизировался расход электроэнергии (не выпаивались светодиоды, не используются более глубокие режимы экономии, чем IDLE);
    • Мембранная клавиатура 1×4 была выбрана по единственной причине: для нее написана удобная библиотека AmperkaKB, которая позволяет просто пользоваться этой клавиатурой, а не думать о срабатываниях, событиях, залипаниях и дребезжаниях. Да, я знаю, что в этой библиотеке код сразу для трех клавиатур – памяти Arduino Nano хватает. Порядок контактов этой клавиатуры не соответствует порядку кнопок: первый контакт общий, у остальных контактов порядок, обратный нумерации на клавиатуре;
    • EEPROM используется для хранения всего двух значений переменных – времени активности и времени ожидания (в миллисекундах). Сброс этих значений к дефолтным состояниям реализован через зажатие первой мембранной кнопки на 3 секунды;
    • Крышка соединяется с корпусом только через разъемные соединения зеленой кнопки и питания помпы.

    Надеюсь, что данный обзор поможет начинающим сориентироваться при изготовлении своих самоделок на Arduino и позволит не повторять моих ошибок.
    Ссылка на репозиторий с кодом и схемой во Fritzing.
    Источник

    barlialesmi

    Наверх