|
Управление поливом
Для управления поливом была разработана специальная плата контроллера.
Настройки и управление поливом делаются с компьютера через RS-485 или специального приложения на смартфоне через BlueTooth. Подробное описание работы с системой полива находится ЗДЕСЬ.
Работа со смартфоном имеет ряд недостатков. Дистанция работы по Bluetooth небольшая, приходится работать в непосредственной близости от расположения контроллера управления поливом. Соединение с контроллером медленное и не стабильное, при удалении происходит повторное подключение. В продаже на Алиэкспресс можно купить недорогой дисплей 4 дюйма, с разрешением 320х480 пикселов. Дисплей имеет тачскрин со стилусом.
На этом дисплее разработан автономный пульт на основе STM32, который работает по тому же каналу что и датчики. Использование модуляции Lora позволяет работать на расстоянии не менее 100 м от контроллера, не выходя за пределы ограничения по мощности передачи. При уменьшении скорости обмена дистанция может быть еще больше. При этом пульт готов к работе сразу после включения. Разработка графики и шрифтов оригинальная.
С пульта можно наблюдать за состоянием работы, управлять ручным поливам и делать все настройки, которые были доступны со смартфона.
В настоящее время, ввиду неоспоримого приемущества работы с пультом, работа со смартфона через Bluetooth не используется.
Ниже приведены некоторые скриншоты пульта.
  
  
  
  
  
Плата управления поливом WATERING_2.
Плата может быть использована в других приложениях, где требуется управление мощными MOSFET ключами (шаговые двигатели и т.д.) и другие возможности платы. Плата сделана на основе процессора серии CortexM3.
Плата имеет резервное питание чесов на литиевой батареи, обеспечивающее работу часов при отсутствии питания. Встроенная флэш память служит для установки настроек и сохранения журнала работы. Для работы с платой имеется интерфейс RS-485. В отличии от контроллера координатора, где для BlueTooth используется отдельный модуль, здесь используется GSM/GPRS + BlueTooth модуль компании SIMCom. Также, в последней версии платы (справ) азаменена микросхема внутенней радиосвязи, с использованием модуляции Lora, что увеличивает дальность связи более 100 м, при неизменной разрешенной мощности передатчиков. Также резко увеличилась надежность связи и стабильность внешних датчиков с радиканалом.. В устройствазх датчиков тепери используется недорогой процессор серии STM32..
На плате имеется 2 группы по 8 MOSFET ключей на 12 вольт. Первая группа (X3) подключает ваход на плюс вторая (X4) на минус. Имеется 2 типа включения кранов (электромагнитных клапанов). В первом случае можно подключить 16 кранов для полива. Во втором случае, имеется 8 групп по 8 кранов, что теоретически позволяет подключить до 64 кранов. В таком случае последовательно с каждым краном включается диод. В этом случае можно включать одновременно несколько кранов только в одной группе, как правило одновременно работает только один кран. На плате также есть 2 входа для датчиков (давления) 4-20 мА, 2 входа и 2 цифровых выхода с гальванической развязкой. Последняя версия платы дополнена входом для недорогого датчика низкого давления, который используется для определения уровня воды в баке и входом датчика расходомера воды, для более точного определения воды при поливе.. Имеется реле включения мотора насоса с аппаратной защитой от включения при отказе контроллера.
Плата имеет 3х контактный разъем питания. Напряжение питания 12-15В. Питание контроллера и ключей клапанов раздельное. Питание ключей рекомендуется делать с ограничением тока 3-4A, на плате установлен восстанавливающийся предохранитель. Питание контроллера сделано с резервированием на кислотном аккумуляторе.
Для работы потребуется настройки универсальной системы для всех приложений умного дома. Для полива на улице необходимо учитывать осадки. Простые датчики дождя достаточно примитивны для использования. В системе был испытан особый способ учета влияния осадков на полив. Для этого был разработан датчик влажности земли, аналогичный датчику температуры.
Датчик устанавливается на участке земли вблизи объектов полива, и он не должен быть в зоне полива от системы, полив участка только от дождя. Перед работой датчик калибруется в системе полива. Для этого нужно сохранить значения сопротивлений полностью сухой и влажной почвы. В первом случае земля высушивается под навесом, во втором обильно поливается. Значения в начале могут быть приблизительными, затем их можно подкорректировать. Принцип действия учета осадков в том, что если влажности земли меньше первой точки, растения поливаются по графику, если влажность больше второй точки растения не поливаются. В среднем интервале Полив сокращается на определенные проценты. Для каждой грядки установлен номер используемого датчика и степень зависимости. Степень зависимости может быть 0, например для теплицы или 100% для улицы. Хотя если теплица подтапливается, коэффициент может быть и не 0. В принципе, если полив делается сплошным, не под корень, датчик может быть установлен прямо на объекте полива и поли будет по реальной влажности земли. В случае отказа датчика полив производится по графику, без учета дождя. была доработана для повышениия надежности работы.
Универсальная плата для внешних датчиков.
Для отработки схем и программ датчиков была разработана универсальная плата. Плата содержит процессор серии DTM32, радиомодуль Lora с антенной, площадки для 6 кнопок, разъемы для подключения ЖК, OLED индикаторов и датчиков по I2C и SPI, датчик NTC, измеритель сопротивления почвы. В настоящее время сделаны датчики температуры и влажности воздуза в теплице, датчик температуры и влажности земли с использованием гипсового элемента, просто датчики темреоатуры в доме и т.д. На этой же плате сделан и пульт управления.
Пульт управления по радио каналу.
С пульта можно включать-выключать мотор насоса, делать ручной полив выбранного крана (грядки). При выборе крана отображается номер крана и название. Отображаетя текущая очередь на полив, время, установленное на контроллере, общий счетчик расхода, температуры в доме на улице и в теплице, влажность воздуха в теплице и влажность земли, давление в магистрали полива и ошибки и отказы в работе.
После разработки нового пульта с полным управлением, этот пульт используется как резервный.
Основной параметр при разработки всей системы полива, низкая стоимость, а также работа при разных вариантах водоснабжения. Работа производилась в одном из самых сложных вариантов подачи воды - по недельному графику в определенное время по определенному графика. Был использован бак укомплектованный поплавковым клапаном. Данный вариант не пошел, так как клапан там непрямого действия. Такой клапан не открывается при давлении до 0,5 Бар. Низкое давление воды это обычное явление. Кроме того такой кран сразу засоряется и требует фильтра. Обычный косой фильтр засоряется очень быстро от водорослей и мусора. Пластиковый большой фильтр не вынесет гидроударов, т.к. при начале подачи воды она идет с воздушными потоками. Клапан был заменен на обычный, прямого действия, при этом бак работает еще как отстойник.
Фильтр устанавливается перед насосом, после бака.
Самый дешевый мотор, с насосом вихревого типа. У него есть недостатки. При перерыве в работе он может застопориться, поэтому программа контроллера раз в сутки делает его короткое включение. Давление сильно зависит от потока, при закрытии крана достигает маексимумаю Поэтому лучше применять обычный центробежный, но он дороже. Для гарантированного отключения насоса даже при отказе контроллера, имеется схема аппаратного отключения в таких случаях.
После насоса, установлен датчик давления на 5-10 Бар, одна из самых дорогих деталей. В принципе подойдет датчик, который срабатывает при фиксированном давлении около 1 Бар. Для отображения уровня воды в баке использован недорогой датчик давления на 0,2 бар.
В принципе, первый датчик при выключенном двигателе может выдать высоту воды, но очень приближенно. Датчик давления нужен для контроля.
Если двигатель не работает, есть прорыв, или кончилась вода, он сразу выключается.
Для полива используются дешевые детали и шланги с Алиэкспресс. Для подвода лучше использовать трубы ПНД. Если использовать шланги, только черные, чтобы не образовывалась пленка водоросли на внутренней поверности, они засоряют перепускные отвертсия в кранах. Пластиковые прозрачные краны нужно также скрывать от солнечного света.
Самые дешевые краны, пластиковые. Латунные подороже. Шаровые краны с приводом стоят дороже раз в 10. Данные краны непрямого действия, поэтому не работают без насоса на самотеке. Кроме того форсунки лучше работают при давлении 1-3Бар. В принципе полив будет работать и при самотеке, если найти недорогие краны прямого действия. Вот основные детали, которые были опробованы.
В последней модификации установлен цифровой датчик расхода воды. Это позволило более точно в графике полива устанавливать количество воды в графиках непосредственно в литрах, а не в минутах полива. В случае отказа датчика расхода, полив производится по времени. Для этого в свойствах кранов указывется рабочий расход в литрах в час.
Система полива успешно используется с лета 2020г по настоящее время, в условиях работы на улице и в теплице.
Система полива не используется в коммерческих целях и не продается ни вся ни по частям. В дальнейшем возможно совместное сотрудничество с заинтересованными организациями или продажа устройств, как есть, с официальным оформлением документов.
|
