CC BY
4
Коновалов В.В., Чеснокова О.В.
студенты 3 курса факультета естествознания, математики и
информатики
филиала Российского государственного профессионально-педагогического
университета в г. Н. Тагил г. Нижний Тагил, Россия
Устройство автоматического полива на Arduino
Аннотация
В данной статье описывается разработка и производство устройства автоматического поливки, выполненного на базе микроконтроллерной платформы Arduino. Цель проекта — создание эффективной системы полива, способной самостоятельно регулировать уровень влажности почвы, что является ключевым фактором для поддержания жизнедеятельности растений.
Ключевые слова: Arduino, автоматическая поливка растений, помпа, датчик влажности земли.
Arduino-based automatic watering device Abstract
This abstract describes the development and implementation of an automatic irrigation device based on the Arduino microcontroller platform. The goal of the project is to create an effective irrigation system capable of independently regulating soil moisture levels, which is a key factor in maintaining plant vitality.
Keywords: Arduino, automatic plant watering, pump, soil moisture sensor.
В мире, где время является одним из наиболее ценных ресурсов, автоматизация задач становится приоритетом. В наше время все больше молодых людей начинают увлекаться ведением своего хозяйства, созданием огородов и выращиванием чистейших продуктов. Это стало не только популярно, но и полезно, ведь собственный урожай экологически чистый, так как хозяин точно знает, что использовалось для выращивания.
Но, как и все виды деятельности, этот вид занимает время, причем если плантации урожая — не одна грядка, то все виды деятельности (посадка, прополка, поливка, сбор) занимают колоссальное время. И, если посадка, сбор и прополка пока не поддаются автоматизации в пределе собственного хозяйства, то автоматизация поливки уже довольно длительное время занимает умы многих садоводов.
Рассмотрим, как технологии автоматизации ручного труда могут усовершенствовать процесс такого монотонного и длительного занятия, как поливка.
Для усовершенствования процесса ухода за растениями было спроектировано и разработано устройство автоматической поливки на Arduino, актуальность которого обусловлена сокращением временных затрат на поливку растений, экономией водных ресурсов, а также более качественным поливом растений, что обеспечивает постоянный уровень влажности почвы.
Для создания устройства потребуются следующие компоненты:
- датчик влажности почвы;
- батарейка 9 вольт;
- реле;
- помпа (водяной насос);
- провода;
- плата Arduino UNO.
Проектироваться и разрабатываться данный проект будет на основе электронного конструктора Arduino. Данная платформа идеально подходит для разработки устройств, а точнее их прототипов и макетов. Данное преимущество
является очень значимым, так как проект является обучающим. Для разработки же реального работающего устройства автоматического полива необходимо будет довольно много ресурсов, как материальных, так и временных.
Перейдем к схеме устройства. Устройство замеряет уровень влажности почвы, передает сигнал при недостатке влаги на помпу. Батарейка 9 вольт необходима для питания помпы, а реле для преобразования напряжения (см. рис. 1).
Рис. 1. Схема устройства
Для начала работы необходимо установить среду разработки — Arduino IDE [1].
Перейдем к написанию кода для реализации работы устройства. В начале кода программы объявим две переменные целого типа, одну для хранения значения влажности почвы, а вторую — для конвертированного в проценты значения влажности почвы. (листинг 1).
Листинг 1
Инициализация переменных
int soilMoistureValue = 0;
int percentage=0;
Функция setup() вызывается один раз при запуске программы. В листинге 2 происходит настройка пина с номером 3, который будет управлять насосом, на него необходимо подать «OUTPUT», что означает выход. А ниже происходит инициализация серийного порта для мониторинга со скоростью 9600 бод. Бод — это количество изменений сигнала в секунду.
Листинг 2
Стартовые значения
void setup() {
pinMode(3,OUTPUT); Serial.begin(9600);
}
В функции loop() происходит непрерывное чтение значения влажности и управление насосом в зависимости от процента влажности (листинг 3). Условие if внутри функции loop() проверяет значение, полученное из датчика влажности. Если значение ниже порогового (в данном случае 10), тогда необходимо включить помпу и подать воду. Если же значение становится больше 80, тогда помпа отключается подачей высокого напряжения на реле.
Листинг 3
Основной цикл работы устройства
void loop() {
soilMoistureValue = analogRead(AO); Serial.println(percentage);
percentage = map(soilMoistureValue, 490, 1023, 100, 0); if(percentage < 10){
Serial.println(" pump on"); digitalWrite(3,LOW);
}
if(percentage >80){
Serial.println("pump off"); digitalWrite(3,HIGH);
}
}
В результате получается следующее устройство (см. рис. 2)
Рис. 2. Итоговое устройство
Использование датчиков влажности почвы позволяет точно контролировать полив, что способствует лучшему росту растений и экономии водных ресурсов.
Результатом работы становится устройства на базе Arduino, которое сокращает временные затраты на поливку растений, обеспечивает постоянный уровень влажности почвы и экономит водные ресурсы.
Данное устройство является упрощенной моделью реальных автоматических поливок на хозяйствах различного масштаба. Конкретно данная разработка может помочь любителям комнатных цветов, ведь их цветы не будут засыхать, а люди будут счастливо наслаждаться любимыми цветами.
Список источников информации
1. Боровский, А. С. Программирование микроконтроллера Arduino в
информационно-управляющих системах : учебное пособие / А. С. Боровский, М. Ю. Шрейдер. — Оренбург : ОГУ, 2017. — 113 с. — ISBN 978-5-7410-1853-8. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/110615 (дата обращения: 09.05.2024). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
2. Эсетов, Ф. Э. Разработка интерактивных стройств на аппаратно-программной платформе Arduino : учебно-методическое пособие / Ф. Э. Эсетов, Н. А. Кулибеков. — Махачкала : ДГПУ, 2023. — 96 с. — Текст : электронный //
Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/406823 (дата обращения: 07.05.2024). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
3. Хабр — делаем автополив комнатного цветка на Arduino. URL: https://habr.com/ru/articles/210814/ (дата обращения: 07.05.2024).
4. Arduino. URL: https://www.arduim.cc/en/software (дата обращения: 07.05.2024).
5. 3DiY — миниатюрный водяной насос-помпа. URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-mechanics/miniatyurnyj-vodyanoj-nasos-pompa-rs-360sh/?ysclid=lw2h1hk5jk287744481 (дата обращения: 07.05.2024).
