Dispositivo automatico per l'irrigazione delle piante

Ognuno di noi è abituato da tempo a utilizzare tutti i tipi di gadget che semplificano la vita: telefoni cellulari, smartphone e tablet di ogni tipo, ecc... In questo articolo sostituiremo il tuo solito annaffiatoio con un dispositivo tecnologico per innaffiare i fiori , che si prenderà cura della tua pianta da interno preferita anche se sei andato in vacanza.

Il dispositivo è assemblato sulla base di un conveniente microcontrollore ATMEGA 8 L in un economico pacchetto TQFP32 e un motore dal disco rigido del computer (HDD), che può essere prelevato dal vecchio disco rigido del computer. Il diagramma contiene un numero minimo di parti e può essere integrato con funzionalità arbitrarie. È alimentato da due batterie agli ioni di litio 18650 con una tensione di 3,7 Volt collegate in serie.
L'irrigazione viene effettuata in porzioni fisse ogni 24 ore.
L'unico pulsante è un test di lavoro; dopo averlo premuto, le irrigazioni successive verranno eseguite esattamente nello stesso momento, precise al secondo. (L'ho acceso solo in vacanza, nessuna impostazione, quindi può essere offerto come opzione regalo, senza istruzioni non necessarie).

Caratteristiche del progetto:

• Funzionamento a batteria per diversi mesi (basso consumo energetico);
  
• dosaggi di irrigazione molto precisi e intervalli di tempo precisi tra le annaffiature;
  
• non criticità del circuito rispetto ai dettagli e alla loro disponibilità;
  
• l'assenza di parti attive in movimento nel motore e, di conseguenza, durata e affidabilità quando si lavora in acqua;
  
• livello di rumore molto basso quando il motore è in funzione;
  
• non richiede alcuna impostazione (irrigazione una volta al giorno) con accompagnamento sonoro e luminoso;
  
• protezione contro lo scaricamento completo della batteria con avviso acustico della necessità di ricarica;
  
• Spegnimento automatico dell'indicazione luminosa durante la notte.

Il progetto è costituito da una pompa immersa in un vaso con un tubo per l'irrigazione e una piccola unità elettronica montata sullo stesso vaso con acqua.

Quindi, per prima cosa, iniziamo a realizzare la pompa.

Avremo bisogno di un CD, una bottiglia per il latte in plastica da 1,5 litri (con collo largo, diametro interno 33 mm), super colla, un filo quadripolare (ho preso un filo danneggiato dalla ricarica di un iPhone), tre viti, rondelle e tre dadi e un pezzo di tubo flessibile.
Tagliamo il collo della bottiglia con un seghetto esattamente lungo il bordo della “gonna” e livelliamo il taglio risultante con carta vetrata, una lima o un blocco.

In questo modo prepariamo la cosiddetta camera di lavoro della pompa.

Successivamente abbiamo bisogno di un disco CD, il suo foro interno ha esattamente le stesse dimensioni del motore, creeremo una girante dal disco.
Il disco si taglia facilmente con le forbici, è bene scaldarlo leggermente in acqua calda per evitare la rottura del bordo tagliato.
Prendiamo la parte segata della bottiglia - la nostra camera di lavoro - e la applichiamo esattamente al centro del disco con la parte dove si trovava il tappo a vite.Disegna un cerchio con un pennarello e ritaglialo con le normali forbici. Il disco risultante non sarà perfettamente liscio, ma può essere corretto con carta vetrata, l'importante è che il disco possa entrare nella camera di lavoro con uno spazio minimo.
Si è rivelato essere l'anello della futura girante.

Ora dobbiamo realizzare le pale per l '"elica". Per fare questo avrai bisogno di mezzo disco. Disegna con un pennarello una striscia larga 7 mm e tagliala con le forbici.

Lo carteggiamo e lo livelliamo.

Successivamente, tagliare in sei parti uguali di 13 mm ciascuna e piegarle con una pinza su entrambi i lati

L'ulteriore procedura richiederà la massima cura, è necessario incollare le lame una ad una con la super colla ad uguale distanza.
Da notare che le lame sono curve in modo da non rastrellare l'acqua nell'apertura della camera, ma, al contrario, sembrano gettarla dal centro verso il foro sul bordo. Il motore ruoterà solo in senso antiorario. Puoi fissarlo leggermente con una goccia, livellarlo con una pinzetta e dopo averlo asciugato un po', aggiungere la colla nelle parti mancanti.

Cerca di evitare i fumi tossici della seconda colla. Dopo di che puoi asciugarlo e verniciarlo. Avevo solo lo smalto a portata di mano, che è abbastanza resistente.

Poi ti servirà un pezzo di tubo flessibile, io ad esempio ho preso un pezzo dal livello del liquido edilizio.
Praticare un foro uniforme nella superficie filettata del collo non è così facile, prima ho dovuto esercitarmi su un paio di bottiglie, alla fine l'ho fuso uniformemente con un saldatore e l'ho pulito delicatamente dall'interno in modo che la lama non toccare le irregolarità.
Inseriamo un pezzo di tubo tagliato leggermente angolato con forza nel foro del collo e lo fissiamo con colla trasparente a momento. L'apertura del tubo e della camera deve avere un diametro sufficiente, circa 8 mm.Si consiglia di inserire il tubo non ad angolo retto rispetto al corpo, ma tenendo conto del fatto che il flusso ruoterà in senso antiorario.


Non è consigliabile utilizzare la supercolla per fissare il tubo, perché... Quando si asciuga danneggia notevolmente la superficie della plastica e il corpo diventa opaco, perdendo trasparenza. Un sigillante trasparente o un adesivo a base di gel funzionano benissimo in questo caso.
Ora non resta che montare la pompa, fissare la camera al motore, centrarla per garantire la libera rotazione delle pale interne, fissarla con viti, sigillare le fessure con sigillante trasparente e incollare un coperchio trasparente con foro da 14 mm. il centro in alto.

Lascia che ti ricordi che la girante ruoterà rigorosamente in senso antiorario, questo è importante. Successivamente, saldare il filo quadripolare al motore e coprire la saldatura con vernice, saldare l'smd blu Diodo ad emissione luminosa a uno degli avvolgimenti (tramite un resistore da 1 kOhm), l'anodo al comune. Ora, quando funziona, lampeggia sott'acqua.
Qualche parola sui motori del disco rigido.
Alcuni tipi di tali motori, quando si fa girare manualmente il rotore, continuano a ruotare in una direzione in modo evidente con una migliore scorrevolezza rispetto all'altra. Cioè, se provi a ruotare in senso orario, il rotore si fermerà quasi immediatamente. Tali dispositivi hanno un design diverso dei cuscinetti e questi motori sono probabilmente più adatti ai nostri scopi. Sebbene entrambi i tipi lavorino in acqua da molto tempo e se la passano alla grande.
Gli avvolgimenti vengono controllati in questo modo. Il motore deve avere quattro contatti. Dobbiamo trovare uno dei contatti estremi che è il punto medio. Questo pin sarà collegato al positivo di alimentazione, il resto in ordine - primo, secondo, terzo - sarà collegato ai mosfet. Utilizzando un tester, misuriamo la resistenza tra tutti i contatti adiacenti.Uno dei contatti esterni mostrerà meno resistenza.
Questo è generale, è sul bus positivo. Si consiglia vivamente di fissare il cavo sull'alloggiamento del motore; per fare ciò è possibile praticare un paio di fori millimetrici e pressare questo cavo con una staffa di rame. Quando la pompa è pronta, sul suo ugello viene posizionato un tubo curvo con un diametro interno di almeno 8 mm. e lungo 20 cm attraverso il quale verranno effettuate le annaffiature. Ora puoi realizzare un circuito stampato e saldare il dispositivo.
La tavola è realizzata in fibra di vetro su un solo lato utilizzando il metodo LUT.
Si prega di notare che l'immagine della traccia e del layout del circuito stampato non è speculare per facilitarne il controllo durante l'installazione. Quando si stampa la LUT, è necessario renderla speculare o utilizzare il file SprintLayout situato nell'archivio.

La tavola può anche essere dipinta con lo smalto in questo modo:
L'asta della penna a sfera si riscalda (un po'!) sopra la fiamma dell'accendino, girandola ed estraendola in modo uniforme. Successivamente, l'estremità sottile viene tagliata con una lama. Ciò produce un tubo conico con un'apertura di uscita molto piccola. Può essere inserito all'interno di una siringa da 1,5 cc e, utilizzando un normale smalto per unghie, è possibile disegnare sulla scheda tracce di conduttori stampati.
Dopo l'essiccazione, la tavola viene immersa nella soluzione di incisione. Può essere una miscela di solfato di rame con sale 1:3 e acqua. La soluzione viene preparata il più concentrata possibile ed è necessario riscaldarla, ad esempio, sulla fiamma di una candela. Il processo viene accelerato con agitazione costante. Il solfato di rame viene venduto in qualsiasi negozio agricolo.

Il microcontrollore è alimentato utilizzando uno stabilizzatore di tensione parametrico montato sugli elementi D1, R7, Q1.
Il valore del resistore viene scelto in modo tale che il consumo proprio dello stabilizzatore sia il più basso possibile. Molto inferiore alla cosiddetta “Krenka”.
Questa soluzione schematica ha permesso di ridurre il consumo a 0,3 mA.
Questo è molto importante, perché da questo dipende la durata di funzionamento del nostro progetto senza ricaricare le batterie.
Transistor Q1 - npn non è critico.
Diodo Zener per la stabilizzazione della tensione 5,1 V. Puoi usarlo dal caricabatterie del cellulare. Risonatore al quarzo - 32.768 kHz. Orologio normale al quarzo. Dagli orologi al quarzo. I MOSFET saldati dalla scheda madre di un vecchio computer vengono utilizzati come chiavi nel circuito. Diodo ad emissione luminosa SMD. Può essere realizzato con striscia LED.
Altoparlante: qualsiasi dimensione adatta. È possibile utilizzare un altoparlante da un telefono cellulare.

L'installazione del circuito dovrebbe iniziare con uno stabilizzatore di tensione, quindi misurare la tensione alla sua uscita (condensatori C2 e C3). Dovrebbero essere 5 Volt. Quindi puoi saldare il microcontrollore e tutto il resto.
Nel circuito, i pin non utilizzati e cablati delle porte PB0, PB1, PD6 del microcontrollore possono essere utilizzati per collegare le periferiche.

L'algoritmo del programma del microcontrollore è costruito come segue.
Il controller è configurato per funzionare in modalità asincrona. Le interruzioni si verificano una volta al secondo, momento in cui il programma calcola l'ora, fa lampeggiare brevemente il LED (ogni 10 secondi) e passa immediatamente alla modalità di sospensione per risparmiare consumo energetico. Se il contaore va a zero (immediatamente dopo un pulsante di ripristino o dopo 24 ore), la tensione di alimentazione del controller viene misurata quattro volte e confrontata con la tensione di riferimento interna.Se la tensione è inferiore al livello consentito, il circuito emette segnali acustici periodici che indicano che la batteria è scarica; dopo quindici segnali, il controller viene impostato in modalità di spegnimento ed entra in modalità di sospensione finché le batterie non vengono nuovamente ricaricate.
Se la tensione è superiore al valore di soglia, viene emesso un segnale acustico e si illumina. Diodo ad emissione luminosa. Successivamente viene impostata la posizione iniziale del rotore del motore e successivamente vengono applicati impulsi a breve termine agli avvolgimenti del motore. La durata degli impulsi e le pause tra di essi diminuiscono gradualmente, aumentando così la velocità del motore e facendo ruotare ulteriormente la lama in modo costante, garantendo così una porzione di irrigazione accurata. Diodo ad emissione luminosa allo stesso tempo lampeggia in modo sincrono.
Al termine dell'irrigazione, il circuito torna nuovamente in modalità standby per calcolare il tempo. È in questa modalità per la maggior parte del tempo e si ottiene un'elevata efficienza energetica (circa 0,3 mA).
Mentre il programma principale è in esecuzione, il controller viene sincronizzato da un oscillatore interno con una frequenza di 8 MHz e, in modalità sospensione, un orologio esterno al quarzo consente di leggere con precisione l'ora.

Brevi focolai GUIDATO ogni 10 secondi segnalano il funzionamento del dispositivo. Dall'inizio del ripristino dei secondi, lampeggerà per 30 minuti, quindi smetterà di lampeggiare per 12 ore e riprenderà dopo altre 12 ore. Pertanto, se si imposta l'irrigazione alle 00:00, lo sfarfallio non si verificherà di notte, ma solo a partire dalle 12:00 del pomeriggio.



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Video del dispositivo funzionante: