基于Arduino Nano R3的家庭植物浇水系统

方案介绍

网上有许多熟悉的项目和教程描述如何使用土壤湿度传感器。本项目将互联网上的一些优秀思想结合起来，结合软件部分完成了家庭植物浇灌系统控制器的构建。有时候，解决方案看起来很明显，但当你走近一点，就会发现细节中的不平凡。让我们研究一下这些细节。

控制器特点
该控制器具有以下特点:

控制器有两个独立通道;任何通道都可以被禁用

每个通道都有两个一般参数:向前和向后泵水的时间。这些参数是以几十秒为单位测量的。

控制器为手动模式。按下按钮就可以给植物浇水。

控制器在给植物浇水后检查湿度。如果湿度没有增加，它就会关闭通道。

控制器实现了防止夜间运行的光传感器

控制器具有菜单系统设置配置参数。配置保存在EEPROM中。

土壤湿度
如何准确测量土壤水分?你可以购买传感器，把它放在植物中，并检查电阻。这种方法在互联网上的许多教程中都有描述。但不一样的是，在我的情况下，“干”和“湿”植物的电阻非常接近(300和500 kOhm)，所以这就导致很难准确地决定我们什么时候应该给我们的植物添加一些水。而且问题在于，清洁的水不导电，实际上是水中的矿物质导电。所以，测得的抗性很大程度上取决于我们植物中矿物质的数量和类型，而不是我们给它浇了多少水。谷歌可以提供帮助。我在网上找到了一个绝妙的主意，测量传感器的电容，而不是电阻。主要思想是水有大的介电常数和“湿”植物的电容比“干”植物大得多(200 mkF vs 200 pF)百万倍的差异!

如何测量电容?
另一个天才的人把arduino变成了高精度电容计。但在我看来，这种方法是复杂的，没有必要测量我们的传感器电容如此精确。另一种测量电容的方法要简单得多，只使用两个模拟引脚，并给出了可以接受的精度来区分我们系统的“干”和“湿”条件。如上所述，“干”和“湿”装置的读数差异很大，不方便用这个值来设置一个极限，所以在代码中使用了传感器电容读数的自然对数，以减小可能值的区间。

控制器菜单系统
为了管理设备控制器，使用了旋转编码器。控制器启动后，出现主屏幕。在主屏幕上显示了一些有用的参数。控制器两个通道的电流传感器读数(在上一行)。如果通道被禁用，则显示字符串"xxxx"。在底线上显示干燥极限。

若要手动运行泵，请按下旋钮。出现手动屏幕。要设置控制器参数，在主屏幕上长时间按编码器(约1秒)。设置菜单三描述如下:

左通道

正确的渠道

显示背光亮度(或自动)

夜间显示背光亮度

每个频道都有自己的菜单:

频道启用

干燥的限制

泵正向运行时间(几十秒)

泵向后运行时间(数十秒)

测试参数

“干限”是用来设定植物开始浇水时的最低土壤湿度。该值为传感器电容的自然对数。传感器读数的电流值可以在主屏幕上和干极限值一起显示。

“测试参数”菜单项允许检查水将如何工作，以调整时间值，然后将它们保存到EEPROM。

硬件
控制器建立在两个3x7厘米的双面pcb上。第一个用于l298n电机驱动器，二极管，连接电源和电机泵的螺杆端子，传感器的连接器。该板还具有直流电源模块AMS1117-adj，为l298n和Arduino获取5v。在调试该部分控制器时，可以采用单独的稳压器。你可以使用Arduino板上的调节器来稳定5v。

第二个PCB包含Arduino nano，旋转编码器和光电阻器的连接器和LCD显示器的插座。