Умная система орошения – принципиальная схема и код

Умная система орошения на базе Arduino

Индия — это страна, в которой средства к существованию 70 % населения зависят от сельского хозяйства. В настоящее время любую работу можно сделать проще всего с помощью машин. Без сомнения, автоматизация повышает производительность и экономит много времени и усилий. Орошение является наиболее важной частью сельского хозяйства для получения максимальной прибыли от ваших инвестиций в поле. Тем не менее, есть несколько машин, которые фермеры могут использовать в сельском хозяйстве для облегчения своей работы. К сожалению, такие машины не по карману фермерам из-за высокой стоимости. Все, что им нужно, — это простая и недорогая машина, которую можно легко использовать в сельскохозяйственных целях.

В этом посте мы обсудим умную и простую систему орошения, разработанную с использованием недорогих материалов. Целью этой ирригационной системы является определение содержания влаги в почве и автоматический запуск мотопомпы.

Помимо сферы сельского хозяйства, нам также нужна автоматическая система полива растений в нашем доме, чтобы заботиться о наших растениях в наше отсутствие. В этой статье мы обсудим процесс разработки проекта интеллектуальной ирригационной системы, который можно использовать для автоматического полива растений, пока вы сидите, не выходя из дома. Вы можете настроить график полива и время работы с помощью этого умного устройства системы орошения.

Около 50 % потерь воды происходит из-за неэффективности традиционных ирригационных систем, что приводит к чрезмерному поливу. Чтобы решить эту проблему, мы собираемся разработать интеллектуальную систему орошения, которая проверяет уровень влажности в почве и автоматически подает воду растениям. Когда контур находит в почве достаточно влаги, мотопомпа отключается.

Кроме того, мы использовали модуль GSM, чтобы регулярно информировать вас о состоянии влаги в почве и водяном насосе. Этот проект очень надежен и полезен для устранения потребности в рабочей силе в процессе орошения полей.

Как обсуждалось выше, мы использовали датчик влажности почвы для определения влажности почвы. Прежде чем приступить к проекту, давайте рассмотрим основные компоненты, используемые в схеме, чтобы помочь вам лучше понять принцип работы схемы.

• Связанный проект: Автоматическая система полива и орошения растений — схема, код и отчет о проекте

Датчик влажности почвы

В датчике влажности почвы есть два зонда, которые используются для измерения объемного содержания воды в почве. Эти два датчика позволяют току проходить через почву, а затем он получает значение влажности, присутствующее в почве.

Когда в почве присутствует вода, ее сопротивление будет меньше, и поэтому почва будет проводить электричество. В результате уровень влажности, определяемый датчиком, будет выше. Сухая почва — плохой проводник электричества. Чем меньше воды в почве, тем меньше она проводит электричества и, следовательно, сопротивление больше. По этой причине уровень влажности будет ниже.

Технические характеристики:

• Входное напряжение — 3,3–5 В.
• Выходное напряжение:0–4,2 В
• Входной ток — 35 мА
• Выходное напряжение – аналоговое/цифровое

Выводы датчика влажности почвы:

• Vcc — блок питания
• A0- Аналоговый выход
• D0 – цифровой выход
• ЗЕМЛЯ – Земля

Связанный проект:Цепь сигнализации дождя — проект детектора снега, воды и дождя

Как обсуждалось выше, датчик влажности почвы состоит из двух проводящих пластин, которые выполняют функцию зонда. Поскольку датчик влажности почвы просто действует как две проводящие пластины. Первая пластина подключена к источнику питания +5В. Вторая пластина соединена непосредственно с землей. Выходной сигнал берется непосредственно с первого контакта контакта датчика влажности почвы.

Датчик влажности почвы работает по принципу разомкнутой и замкнутой цепи. Когда почва высохнет, через нее не будет течь ток, и она работает как разомкнутая цепь. Когда почва влажная, ток начнет течь от одной клеммы к другой, работая как замкнутая цепь. Мы подключили датчик влажности к плате Arduino UNO. Мы обсудим интерфейс и код моделирования схемы в следующей части этой статьи.

• Связанный проект: Схема индикатора уровня воды — два простых проекта

Применение датчика влажности почвы:

Это устройство можно использовать на приусадебных участках и газонах, чтобы исключить необходимость ручного полива растений. Его можно использовать для внутренних растений, чтобы регулярно подавать воду для полива.

Второй по важности частью этого проекта является модуль GSM, который используется вместе с микроконтроллером Arduino для связи.

GSM-модуль TTL SIM800:

Мы использовали GSM-модуль SIM800 в нашем проекте ирригационной системы и взаимодействовали с Arduino для отправки и получения сообщений. GSM-модуль — это, по сути, GSM-модем. Это устройство подключается к печатной плате для получения различных типов выходов с платы. В нашем проекте у нас есть интерфейс модуля GSM с Arduino и берется выход TTL. Этот четырехдиапазонный модуль GSM работает на частотах от GSM 850 МГц, EGSM 900 МГц, DCS 1800 МГц и PCS 1900 МГц. Модули GSM хорошо совместимы с Arduino и микроконтроллерами. GSM-модуль TTL SIM800 имеет размер 24*24*3 мм и подходит практически для любого устройства, будь то смартфон, КПК и т. д.

В Азии большинство операторов мобильной связи работают в диапазоне 900 МГц. Модули GSM изготавливаются путем подключения одного модема GSM к печатной плате. Затем обеспечивается выход RS232. Перед выбором подходящего модуля GSM для вашего устройства обязательно дважды проверьте требования к питанию GSM в вашем проекте. Кроме того, всегда выбирайте выходные контакты с поддержкой TTL для непосредственного взаимодействия с Arduino без каких-либо неудобств.

• Связанный проект: Система автоматизации умного дома — схема и исходный код

Технические характеристики:

• Четырехдиапазонный
• Требуемое напряжение -9–12 В постоянного тока.
• Источник питания на базе импульсного регулятора
• Требуемая мощность – 1 МА
• Рабочая температура:от -40 до +85 градусов Цельсия.

Возможности модуля GSM 800:

• Схема кодирования — CS-1, CS-2, CS-3, CS-4 Мощность передачи
• Потребляет мало энергии
• Оборудован аудиоканалами, включающими микрофонный вход и выход приемника.

Теперь вы хорошо разбираетесь в работе обоих устройств, а именно датчика влажности почвы и модуля GSM. Затем вам нужно связать оба компонента с микроконтроллером Arduino.

• Публикация по теме: Умный автоматический выключатель Wi-Fi — конструкция, установка и работа

Доска Arduino UNO

Прежде чем подробно рассказать о плате Arduino UNO, позвольте сообщить вам, что на рынке представлены различные версии плат Arduino, а именно Arduino mega, Arduino Due и т. д. Мы использовали Arduino UNO в нашем проекте, так как это самый дешевый и простой в интерфейсе микроконтроллер. Этот микроконтроллер состоит из 14 цифровых контактов ввода/вывода и 6 аналоговых контактов. Микроконтроллер Arduino UNO также поддерживает последовательную связь с использованием контактов TX и Rx. Самым большим преимуществом использования Arduino является то, что вы можете оптимизировать и модифицировать программное обеспечение и плату Arduino в соответствии с вашими требованиями.

Сопряжение датчика влажности почвы и GSM-модуля с Arduino

Связь этой схемы проста. Вам просто нужно следовать принципиальной схеме.

Во-первых, подключите аналоговый контакт датчика влажности почвы к аналоговому контакту 1 Arduino. Теперь подключите VCC и GND датчика к 5V и GND Arduino.

Далее вставьте сим-карту в модуль. Теперь вам нужно подключить модуль GSM к источнику питания. Мы используем модуль на 12 В, если у вас есть модуль на 5 В, вы можете напрямую питать его от 5 В Arduino. Подключите источник 12 В, как показано на принципиальной схеме. Теперь соедините контакт GND модуля с GND Arduino. Соедините контакт ST модуля с цифровым контактом 9 Arduino, а контакт SR модуля с цифровым контактом 10 Arduino. Мы также подключили ЖК-дисплей для отображения уровня влажности. Подключите ЖК-дисплей, как показано на принципиальной схеме, а также подключите потенциометр для управления контрастностью ЖК-дисплея.

• Связанный проект: Измерение расстояния с помощью Arduino и ультразвукового датчика

Подключите реле и транзистор, используя схему драйвера реле.

Теперь соберите перечисленные ниже компоненты, упомянутые в списке, и соедините цепь, как показано на принципиальной схеме:

• Плата Arduino UNO
• GSM-модуль
• Соединение проводов
• Транзисторы
• ЖК-дисплей 16 × 2
• Электропитание
• Ретрансляция
• Насос
• Датчик влажности почвы
• Резисторы
• Коннектор терминала
• Регулятор напряжения

Объяснение кода программирования

Программирование этого проекта очень простое. Во-первых, нам нужно определить библиотеку для ЖК-дисплея и датчика влажности. В следующей строке мы определили контакты передатчика и приемника датчика, которые подключены к цифровым контактам 9 и 10 соответственно:

#include 
#include
SoftwareSerial mySerial(9,10);

Теперь мы определили некоторые переменные, чтобы использовать их вместо номеров контактов:

int M_Sensor = A0;
int W_led = 7;
int P_led = 13;

В следующей строке мы определили контакты ЖК-дисплея, подключенные к Arduino:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

В функции настройки мы сначала инициализировали ЖК-дисплей с помощью функции lcd.begin() и датчик влажности с помощью функции mySerial.begin(). Мы прошли 16,2, потому что ЖК-дисплей имеет 16 столбцов и 2 строки, а это означает, что мы будем использовать весь ЖК-дисплей. Затем мы инициализировали и определили режим цифрового контакта 13 как выход, который подключен к светодиодному индикатору состояния насоса и реле, и контакт 7 как входной контакт, который подключен к светодиодному индикатору уровня воды.

void setup()
 {
    lcd.begin(16, 2);
    mySerial.begin(9600);
    pinMode(7,INPUT);
    pinMode(13,OUTPUT);
}

Теперь перейдем к функции цикла. В первой строке мы очистили ЖК-дисплей, так что если есть какой-либо предыдущий вывод, который очищается. В следующей строке мы получаем значение датчика влажности и сохраняем его в переменной с именем «Влажность»:

lcd.clear();
int Moist = analogRead(M_Sensor); 

В следующих строках мы ввели условия для сухих, влажных и сырых почв:

if (Moist> 700)   // for dry soil
  { 
        lcd.setCursor(11,0);
        lcd.print("DRY");
        lcd.setCursor(11,1);
        lcd.print("SOIL");
       if (digitalRead(W_led)==1) //test the availability of water in storage
       {
         digitalWrite(13, HIGH);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:ON");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:ON”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
       else
       {
         digitalWrite(13, LOW);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
    }
 
     if (Moist>= 300 && Moist<=700) //for Moist Soil
    { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("MOIST");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);    
  }
 
  if (Moist < 300)  // For Soggy soil
  { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("SOGGY");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
     mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“PUMP:OFF”);
     delay(100);
     mySerial.println((char)26);
     delay(1000);
  }
 delay(1000);    
} 

• Публикация по теме: Регулируемый источник питания с использованием Arduino UNO — схема и код

Работа автоматической системы полива

Работа системы автоматического полива очень проста и понятна. В этом проекте Arduino используется для управления всей работой схемы. Прежде всего, когда в почве нет влаги, между двумя зондами датчика почвы будет проводимость. В результате транзистор останется во включенном состоянии. Кроме того, контакт 13 Arduino останется низким. После этого Arduino отправит пользователю сообщение о том, что влажность почвы в норме. Двигатель выключен». В этой ситуации мотопомпа останется в состоянии «ВЫКЛ».

Когда в почве нет влаги, транзистор Q2 отключается. Кроме того, контакт D7 становится высоким. Следовательно, отправка Arduino запускает водяной насос и отправляет пользователю сообщение об обнаружении низкой влажности. Двигатель включен. Опять же, мотопомпа будет автоматически ВЫКЛЮЧЕНА, когда в почве будет достаточно влаги, обнаруженной датчиком влажности почвы.

• Связанный проект: Схема автоматического выключателя света в ванной и принцип работы

Возможности интеллектуальной системы полива

Эта интеллектуальная система орошения соответствует всем критериям идеальной системы орошения. Вот некоторые из полезных функций:

• Эта интеллектуальная система орошения легко адаптируется к погодным условиям и соответственно определяет влажность для работы водяного насоса.
• Датчик влажности почвы легко определяет высокий расход воды, определяя наличие влаги в почве, и поэтому отключается и запускается автоматически.
• С помощью умной системы орошения вы можете дистанционно управлять расходом воды, не выезжая на поле.
• ЖК-дисплей, подключенный к схеме, регулярно отображает данные о влажности почвы, которые можно использовать для учета влажности в различных случаях

Связанный проект: Автоматический дверной звонок с обнаружением объектов с помощью Arduino

Итог

Умная система полива имеет большое значение с точки зрения производительности и надежности, а также. Кроме того, это устройство легко конструируется и может быть собрано из легкодоступных электронных компонентов. Микроконтроллер Arduino, используемый в программном обеспечении, очень популярен и может быть легко подключен без каких-либо неудобств. Мы использовали датчик влажности почвы для определения влажности почвы.

GSM-модуль используется в этом проекте для информирования пользователей путем отправки сообщений на их мобильные телефоны. Мы также описали способ работы и интерфейса всех компонентов с Arduino. Мы надеемся, что теперь вы сможете спроектировать эту недорогую интеллектуальную систему орошения, чтобы экономить воду в повседневной жизни.

Связанные проекты:

• Как сделать схему тройника напряжения?
• Список идей для финальных проектов в области электроники
• Идеи проекта по электронике для студентов инженерных специальностей
• Простые и базовые идеи мини-проекта по электронике для начинающих
• Другие проекты в области электротехники и электроники