Sprout: продвинутый автополив для комнатных растений на Arduino с Bluetooth-управлением

Компоненты и материалы

• Arduino Nano — 1 шт.
• Bluetooth-модуль HC-05 — 1 шт. (опционально, для ручного управления)
• DC-насос для воды 9V/12V — 1 шт.
• Датчик влажности почвы (резистивный) — 1 шт.
• Стабилизатор LM7805 (5V) — 1 шт.
• MOSFET IRF540 (N-канальный) — 1 шт. (ключ для насоса)
• Резистор 220 Ом — 1 шт. (защита гейта MOSFET)
• Диод 1N4001 — 1 шт. (фляйбэк-диод параллельно насосу)
• Пин-хедер (16 pin, длинные), клеммник 2 pin, DC-dжек (панельный)
• Печатная плата (односторонняя) — 1 шт. (Gerber/Eagle в репозитории)
• Блок питания 9V 1A (DC jack) — 1 шт.
• Пластиковая бутылка 500 мл — резервуар для воды
• Корпус из МДФ 30×15×19 см — лазерная резка (файлы в репозитории)

Инструменты

• Паяльник (Weller), припой
• Fusion 360 (для 3D-модели корпуса)
• Лазерный станок (для резки МДФ)

Приложения

• Arduino IDE
• Bluetooth-приложение для Android (передает '0'/'1' — OFF/ON)

О проекте

Sprout — современный умный горшок с автополивом. Интегрированный резервуар 500 мл (бутылка) обеспечивает до месяца автономной работы. Датчик влажности почвы периодически измеряет влажность; если она ниже порога — включает насос до достижения заданного уровня. Исключены и пересушка, и переувлажнение.

Bluetooth-модуль HC-05 позволяет вручную включать/выключать насос со смартфона (приложение шлет байты 48/49 = '0'/'1').

Проект полностью открыт: код, схемы, PCB, 3D-модели (Fusion 360), файлы для лазерной резки — на GitHub. Присоединяйтесь, предлагайте улучшения, исправляйте баги!

Шаг 1: Электронная схемотехника

Блок питания

LM7805 понижает входное 9–12В до стабильных 5В для Arduino и датчика влажности.

Управление насосом

MOSFET IRF540 работает как ключ, управляемый Arduino (логический уровень). Резистор 220 Ом на гейте защищает MOSFET от пиковых токов. Диод 1N4001 параллельно мотору гасит индуктивные пики при выключении.

Датчик влажности

Выдает аналоговое напряжение, пропорциональное влажности. Порог срабатывания настраивается в коде под тип растения и грунт.

Bluetooth

HC-05 подключен к Serial (RX/TX) Arduino. Приложение-пульт отправляет команды ON/OFF.

Шаг 2: Сборка электроники

В репозитории: 1:1 печатная плата (PDF для ЛУТ), топология платы, схема, редактируемые файлы Eagle. Также A4-PDF с несколькими платами для мелкосерийного производства. Паяйте строго по схеме.

Шаг 3: Прошивка и Bluetooth-настройка

Код на GitHub (/Code/plant). Датчик на аналоговом входе, порог в коде. Загрузите скетч.

Приложение: сканирует устройства, парится с HC-05, кнопка «Switch Mode» переключает насос. APK в репозитории.

Шаг 4: Механический дизайн корпуса

Корпус — ящик из МДФ 30×15×19 см, 8 защелкивающихся стенок (лазерная резка). Внутреннее пространство разделено:

• Большой отсек — грунт и растения
• Малый отсек — плата электроники + резервуар (бутылка 500 мл)

Файлы: Fusion 360 (.f3d), изометрические/ортогональные виды, Illustrator (.ai) для адаптации под свои размеры.

Шаг 5: Подготовка бутылки-резервуара

• Бутылка 500 мл (газировка), макс. диаметр 74 мм, крышка ≤50 мм, высота до резьбы ≤18.5 см.
• Отрежьте низ (~50 мм от дна) для установки насоса внутрь.
• Вырежьте отверстия для трубки насоса и питания.
• Пропустите трубку и провода, загерметизируйте эпоксидным клеем (застывает за часы).
• Долив воды — через горлышко бутылки.

Шаг 6: Сборка коробка

1. Нанесите защитное покрытие на все детали МДФ (оба бока).
2. Закрепите DC-dжек на задней стенке, подключите к плате.
3. Установите плату в свой отсек.
4. Прокладьте трубку насоса и провода датчика в отсек с растениями.
5. Соберите коробок по защелкам, убедитесь, что бутылка плотно сидит на месте.
6. Залейте защелки клеем для герметичности.

Шаг 7: Цементная отделка (текстура и защита)

На кожу из клея наносится сухая цементная смесь, разглаживается круглым вырезом от крышки. После высыхания — полив водой каждые 6 часов в течение суток для набора прочности без трещин и герметичности.

Шаг 8: Грунт и растения

• Кончик трубки насоса загерметизируйте термоусадкой, сделайте микроотверстие (капельница).
• Насыпьте грунт, установите датчик влажности.
• Подключите питание, наполните бутылку водой, протестируйте.