Легкая автоматизация на основе ESP8266

Проект "Автополив"


Показатели

  • Температура контроллера
  • Температура почвы
  • Влажность почвы
  • Наличие дождя
  • Расходы воды для полива

Устройства

  • Охлаждение контроллера
  • Секция для полива №1
  • Секция для полива №2
  • Секция для полива №3
  • Секция для полива №4


Материалы проекта

В основе проекта лежит контроллер типа Arduino, но более компактный и функциональный. Рекомендуемый вариант платы - Wemos D1 mini,  где используется чип ESP8266. В проекте определены:

  • SelfTemp - датчик температуры DS18B20 для контроля температуры устройства. Используется 1-Wire подключение.
  • GndTemp - датчик температуры DS18B20 для измерения температуры почвы. Используется 1-Wire подключение.
  • GndHum (GndHumRaw, GndHumPct) - аналоговый датчик измерения влажности почвы. Может быть ёмкостного или резистивного типа, максимальное напряжение сигнала до 3.2V
  • AirRain (AirRainPct) - дискретный датчик наличия дождя. Пороговое значение логического перехода порядка 2.5V
  • IrrigWater (IrrigWaterCnt, IrrigWaterFlow) - дискретный датчик учета расхода воды. Используется принцип прерывания сигнала, например датчик Холла или геркон.
  • SelfFan - управление вентилятором (U=5V, Imax=200mA) для охлаждения устройства.
  • IrrigSec1- IrrigSec4 - управление электромагнитными клапанами для включения полива соответствующей секции от 1 до 4.

Внимание! Предложенная схема является типовой и может быть модернизирована согласно Ваших предпочтений и требований. Вам необязательно использовать все компоненты указанные в схеме и подключать их! Аналогично, Вы можете использовать этот проект не по прямому назначению, заменяя устройства и компоненты на какие-либо другие. 

Схема предусматривает подачу питания PwrSens на датчики GndHum и AirRain только в момент измерений. Это сделано для того, чтобы снизить коррозионный эффект деградации датчиков.

Для определения влажности почвы используется датчик GndHum с аналоговым выходом. Датчик калибруется после загрузки микропрограммы в контроллер на странице "Option". Для этого выставляются минимальные и максимальные значения, когда он полностью мокрый и сухой. На основе этих значений будет сформировано результирующее показание от 0 до 100%. Проверить показания можно на странице "Report", где также отображается текущее аналоговое значение GndHumRaw.

Перечень компонентов проекта
# Обозначение Кол-во Тип Модель Описание
U1 1 шт Модуль WeMos D1 mini WiFi board with 4MB flash based on ESP-8266EX
AirRain1 штДатчикLM393Arduino rain sensor with comparator
IrrigWater1 штДатчикYF-S201Water Flow Sesnor
GndHum
(Вариант 1)
1 штДатчикLM393Resestive Soil Moisture Sensor
GndHum
(Вариант 2)
1 штДатчикV1.2Capacitive Soil Moisture Sensor
SelfTemp,
GndTemp
1 штДатчикDS18B201-wire digital temperature sensor, TO-92
D1, D2, D3, D4, D55 штДиод1N40071000V 1A General Purpose Rectifier Diode, DO-41
Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 6 шт Транзистор 2N3904 0.2A Ic, 40V Vce, Small Signal NPN Transistor, TO-92
R2 1 шт Резистор 4K7 Resistor 0.25W, THT, DIN 0207
R1, R6, R7, R8, R9, R106 штРезистор1KResistor 0.25W, THT, DIN 0207
R3, R4 2 шт Резистор 10K Resistor 0.25W, THT, DIN 0207
R5 1 шт Резистор 20K Resistor 0.25W, THT, DIN 0207
K1, K2, K3, K44 штРелеSRD-05VDC-SL-C10A Relay SPDT SANYOU SRD Series Form C
J11 штРазъемMKDS 1,5/2-5.08
KF301-2P
Way Screw Terminal Block 17.5A 5.08mm
J12, J13, J17, J184 штРазъемMKDS 1,5/3-5.08
KF301-3P
Way Screw Terminal Block 17.5A 5.08mm
J141 штКоннекторB2B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
J2, J3, J4, J5, J65 штКоннекторB3B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
IrrigSec1-4?ЭлектроклапанDCF-HS15Multi-Purpose Plastic Solenoid Valve HS15
Pwr5V?Блок питанияHLK-PM01AC-DC 220V to 5V 
SelfFan?ВентиляторMX-3010Радиальный вентилятор 30x30x10мм, 5В 150мА


Опасно! Напряжение 220В опасно для жизни и может вызвать пожар! 

Универсально! Разработанная схема предусматривает как размещение на плату элементов, так и отказ от них. Например, Вы можете использовать только прямой цифровой вывод для соответствующего устройства или датчика и самостоятельно собрать исполнительную схему, либо же, Вы можете разместить на плате предложенные компоненты - блок реле, оптроны, транзисторы и т.п. и таким образом получить полностью готовый проект. Кроме прямых цифровых выводов, на плату добавлены дополнительные разъемы 5V, 3.3V, GND для питания внешних модулей. 

Датчик контроля температуры модуля SelfTemp, может быть размещен прямо на плате без подключения через разъем.

Печатная плата допускает подключение высоковольтной нагрузки, но все же обратите внимание: 

  • чтобы уменьшить сопротивление, коммутируемые дорожки идущие к реле должны быть дополнительно хорошо залужены
  • со временем, коммутация цепи с большим током приведёт к подгоранию контактов, поэтому лучше использовать SSR-реле, как бесшумное и износостойкое.



Обсуждения, отзывы, вопросы