Arduino + Комнатные растения

Для любителей длинных постов и кривого чтива, прошу велком под спойлер.
Для ЛЛ переходите ниже.

Был у меня мобильный кондиционер, но он шумел аки скутер, что являлось фактором нифига себе отвлекающим от удаленной работы. Расположение у него к сожалению, прямо у меня за спиной, что не добавляло тишины. Кто то скажет, почему бы не поставить сплитку, так то оно и так, да только в СПб как будто бы, сплитка пока не особо горит, хотя уже задумываюсь.

На этапе ремонта, я как человек незнающий в этом деле, обзвонил все конторы с вопросом - протяните трассу, но то ценники загнут, то мастер будет через 2 недели, а сам я не догадался в то время зайти на озон и найти готовый комплект для установки самостоятельно, глядишь и поста бы не было. Ну ничего, с опытом всё приходит. В итоге долго ли коротко ли, мобильный кондей был выброшен на балкон, а выходное отверстие с помощью различных переходников которые не уничтожат на совсем внешний вид кондиционера, было превращено в отверстие 150мм под тот же воздуховод от этого же кондиционера, ну и вставка в балконную дверь из оргстекла с отверстием. Выход сделал так же из 150мм воздуховода в ещё одну вставку но уже в маленькую секцию глухого окна из оргстекла, вдовесок натянул москитную сетку на патрубок и обратный клапан, всё это я надежно присрал к различными переходниками от производителя постаравшись их не испортить (спойлер, получилось) Теперь кондиционер стоит на балконе, не нагревает помещение и в любой момент так сказать болт он, возвращается в стоковое состояние, при этом эффективно охлаждает основное помещение и всё удовольствие по цене среднестатистического чека в ресторане.

И вот спустя пару дней наслаждения, кондиционер громко буркнул и сказал мне смотри в инструкцию и читай коды ошибок. Посмотрел, почитал. Слил литров 7 воды, понял что всё это оказывается придется проделывать раз в какое то время, а учитывая влажность пусть и на застекленном, но всё же балконе, видимо придется это делать часто. Благо есть специальное отверстие под шланг, что бы удалять конденсат куда то. Что я и сделал подсоединив и убрав в свободную 5 литровую баклаху из под воды. Каково же было моё удивление, когда я обнаружил, с какой скоростью этот самый конденсат производится. В среднем за 12 часов попеременной работы, по 5 литров. Ладно, думаю. Выливать раз в день канистру, не так уж и сложно, за то переворачивать и отсоединять кондей от патрубков не нужно. Так и забыл, раза 3, прихожу домой, на балконе потоп.

Ну хоть прохладно думаю. И смешно и грустно. Но пережить потерю трех ковровых дорожек, которые хоть как временный вариант были положены, пока не будет сделан пол, я не смог.

Дико извиняюсь за такое длинное вступление, но перейдем к нашим баранам. Откуда то в моей голове, есть увлечение (или возраст) выращивать различные растения. Я заранее не претендую на какой либо профессионализм, скорее отношусь к этому с пофигизмом, вырастет что то, круто, нет ну и ладно, за то попробовал. Нравится сам процесс что ли.

И вот натыкаюсь я на маркетплейсе, на систему капельного автополива для растений, да ещё и с вайфаем, в экосистеме TUYA, красота вообщем. Была она приобретена для тестирования и последующего использования. Первые тесты прошли успешно, помидорки в количестве 4 штук поливались, и я решил вынести на балкон и подсоединить к этой системе остальные свои растения. Ну и как и ожидалось, такая система питающаяся от 5 вольт USB, явно не сильно мощная и вывезет не безграничное количество растений. Ну и на 15 капельнице, я понял что эффективность уже сходит на нет и просто не додавливает. Но сам эксперимент мне очень понравился, эту систему я буду использовать для других цветов, которые обитают в комнатах.

Подумав, понял что хочу нечто большего и вот чего:
1) Не упираться в мощность устройства, диаметра труб и тд. Максимальную расширяемость. (в разумных пределах естественно)
2) Автоматическое\ручное опустошение емкости для конденсата кондиционера, путём микродисперсного распыления или увлажнения выдуваемого на улицу горячего воздуха
3) Автоматический полив из этой же емкости только нуждающихся в поливе растений.
4) Полная интеграция в умный дом на базе Home Assistance. Так же прокидывание в Apple Home и в Алису.
5) Определение параметров для наилучшего роста растений (сколько нужно света, влажности воздуха, температуры, влажности почвы,
6) Датчик уровня емкости с конденсатом, остановка кондиционера при переполнении емкости или её опустошение.
7) Статистика, всевозможные данные для изучения.
8) Возможность использования различных типов полива (микроджет, капельница, микроразбрызгиватель и тд)
9) Управление светом для досветки растений.
10) Мониторинг расхода электроэнергии, воды.
11) Возможность автоматического добавления удобрения.
12) Управление умными шторами для затенения.
13) Управление кондиционированием\проветриванием.

Итого, мы имеем много запросов, не очень большой бюджет на это развлечение(а это хобби, ну и в целом просто интересно поковыряться было), абсолютное нежелание искать готовые решения, а окунуться в мир DIY.

Все свои желания я решил разделить на то, что есть в готовых решениях и то, чего найти не удалось, либо это неоправданно дорого. Желательно покупать по минимуму.

Итого, с помощью достанной из закромов ардуино(бедная уна, ждала своего часа 6 лет), модуля wifi на esp, и макетной плате, за пару вечеров, была реализована логика работы датчиков влажности почвы, соленоидных клапанов, уровня воды в 10 литровой канистре ПЭТ и на первых этапах сборки, выглядело это примерно такой лапшей. Собственно как обычно. Логика следующая, ардуино собирает всю информацию с датчиков (влажность и уровень воды в емкости), а так же управляет двуканальным реле и передает всю эту информацию по MQTT уже непосредственно на Home Assistance и наоборот, принимает различные команды(в моём случае управление реле)

Из необходимых для реализации вещей, были дозакуплены ещё лампы Quantum Board на светодиодах от самсунга по 50 ватт каждая.
Остальное было реализовано в моем случае из уже имеющихся компонентов. В наличии были два датчика освещенности от Xiaomi, датчик влажности и температуры от этого же бренда, пару умных розеток, умное реле от Aqara тоже было в наличии и даже установлено на свое место, и всё это уже было прокинуто в умный дом довольно давно.
Из самого дорогого, был приобретен самовсасывающий 3х мембранный насос, на 12 вольт и 8.5 ампер. С возможностью выдачи до 3.5 бар на выходе. (это излишне для меня сейчас, однако всякие аквариумные помпы или насосы не самовсасывающие на 12 вольт я не рассматривал)
Так же была важна тишина работы. Отсюда подобные насосы с голубого маркетплейса за тыщу тоже мимо кассы. Был приобретен вот такой насос. Насколько я понял, это хороший китайский аналог немецкого бренда. Но работает просто замечательно. Вдовесок к нему был установлен редуктор и манометр снижающий давление до 1 бара(но я тестировал и на 2.7, в целом всё хорошо, но есть риск срыва трубок на микрокапельном поливе, поэтому уменьшил до 1)

Поливаются они полуавтоматически, что бы избежать каких либо конфузных ситуаций с тем что я забыл закрыть сливной кран или разобрал систему для модернизации, когда влажность грунта падает в каком либо из горшков меньше порогового значения, сейчас не день, а вечер или раннее утро (тоесть автоматизация ждет до заданных временных рамок, которые смещаются в зависимости от восхода или заката) или в пасмурный день, то на телефон падает уведомление с необходимостью подтверждения полива. А дальше просто сопоставляются значения с датчика влажности, расход воды, и проверяется наличие воды в канистре, когда условие по влажности на датчике почвы выполнено - полив автоматически прекращается. И так с каждым горшком в котором есть датчик влажности почвы.
Вот так выглядит пока что ручной полив из распылителей(пока не пришли дополнительные клапана для автоматизации полива всех горшков, но открыть краник и подождать минуту не сложно) в дальнейшем краник заменится на клапан и процесс станет полностью автоматизирован.

В итоге моя панель управления выглядит как то вот так. Тут есть сведения о погоде, о влажности грунта в тех горшках за которыми я особенно слежу (в моем случае 2 штуки всего, но пока как будто бы больше мне не нужно, хотя горшков у меня 8, длинных балконных) возможность включить или выключить насос или сразу полить нужные горшки.

Самое главное, это список растений с краткой индикаторной информацией по ним. Например у помидоров всё хорошо, кроме освещения (сейчас ночь, поэтому это нормально) но в данном примере у них недостаточно освещенности. А вот у базилика, укропа мяты и тд. Есть проблема с тем, что грунт слегка перелит и поливать пока больше не стоит. А в остальном им тоже хорошо живется.
Графики освещенности, погода, расход электричества и кнопки включения света - банальщина, самое простое. К слову, у меня южная сторона, поэтому солнца летом весьма много даже слишком, учитывая окна в пол.

Расходомер воды, реализован путем установки расходомера на 1\2 дюйма, и подключением его к Arduino и передачей так же через MQTT. В будущем хочу добавить сколько воды уходит на полив, на то или иное растение, полезно иметь такие данные, можно примерно прикинуть сколько воды нужно накопить, а какое количество можно слить например. И тоже автоматизировать этот процесс. Пока что у меня излишки воды надо так же сливать вручную(но просто открыв ручной краник и подставив канистру) но надеюсь это не на долго.

И о чудо. наконец то, состояние наполненности канистры с водой. Если она полная, то прийдет уведомление на телефон и кондиционер перейдет в режим вентилятора, до момента пока статус не изменится на "Воды для полива нет, или вода для полива есть" главное не в статусе канистра полная)
В дальнейшем, я буду очень много добавлять функций и модернизировать эту ферму, но на данном этапе выглядит вот так.

А мои растения выглядят как то так, цветут и пахнут. Да, возможно им не сильно много места, но я как обычно недооценил масштабы проблемы и уже думаю про пересадку.

Мне нравится этим заниматься, очень доволен, что в этом пересекаются несколько моих хобби в одно и получается что то интересное на мой взгляд. Спасибо что прочитали, с радостью пообщаюсь с вами в комментариях. Ещё раз замечу, что я не претендую на какую то экспертность, в вопросе выращивания растений, отношусь к этому как к эксперименту и не собственно не запариваюсь о урожае.

Итак, автополив. Лень же каждый день не забывать поливать растения на окне? А они, если их не поливать, сохнут, понимаете ли. Значит нужно автоматизировать. Ок.

Я сразу говорю, это мой первый работоспособный проект на ардуино, который сложнее моргающего светодиода (не сильно). Так что если что-то нужно было сделать не так а правильно, можно об этом смело сообщать.

Итак, что я использовал?

1. Ардуино (любая)

2. Водяной насос

3. Два переменных резистора

4. Реле

5. Резистор

6. Светодиод

7. Модельная платка

8. Провода соеденительные

9. Шланг не прозрачный где-то с метр

Схема реализации:

Код: https://ideone.com/ZQyQs5

Соответственно вся схема управляется двумя потенциометрами: одним устанавливается пауза между поливами, другим - время работы насоса во время полива. Эти диапазоны устанавливаются в начале константами:

const int period1_min = 3; // часы (период)

const int period1_max = 48; // часы (период)

const int period2_min = 2; // секунды (импульс)

const int period2_max = 15; // секунды (импульс)

В принципе, весь код мог бы состоять из 4 строк:

void loop() {

delay (10000000)

digitalWrite(PumpPin, HIGH);

delay (5000)

digitalWrite(PumpPin, LOW);

}

И это бы работало. Но у такой логики есть один минус: за время, пока исполняется пауза (delay), микросхема спит, и ничего другого сделать не сможет. Мне это показалось жутко нерациональным, использовать одну ардуину для одного насоса и больше ни для чего, поэтому код получился несколько длиннее. Примеров такого кода полно, ищется по словам "ардуино светодиод моргание без delay", все они написаны по такому же как и у меня принципу, но моя реализация мне показалась более понятной.

В моей схеме насос включается-выключается с некоторой периодичностью, и по второму таймеру моргает светодиод. Светодиод установил для визуального контроля работы микросхемы. Ну и такой подход позволяет добавить к схеме второй, третий и т.д. насосы, добавив аналогичные имеющимся блоки в код, если такая необходимость когда-то возникнет. Например можно включать несколько маломощных насосов вместо одного мощного, или поливать разные цветы с разной периодичностью.

Немного про мелочи: насос у этого наколенного стенда оказался слабенький, это насос с алиэкспресса рублей за 60 кажется, на 3В, и по итогу он еле-еле смог прокачать воду по одному шлангу в один горшок. Одного горшка конечно мало, я рассчитывал наделать разветвлений и поливать весь подоконник, поэтому будут заказывать мотор помощнее.

Трубки - лучше брать непрозрачные, потому что вода в прозрачных трубках на солнце быстро зацветёт.

В качестве коммутации я использовал релюшку, ну просто потому что она у меня была, а тиристора не было. Если есть подходящий тиристор, то конечно лучше взять и исползовать его.

В качестве развития можно будет по приходу модуля сделать полив разговорчивым и запилить отправку сообщений в телеграм.

Можно купить датчик наличия воды в бутылке и тоже его прикрутить, таким образом получать в телеграм сообщения о закончившейся воде.

Можно прикрутить датчик влажности, и контролировать влажность в горшках.

Модуль реального времени - и допустим не поливать ночью, или любые другие временные алгоритмы.

Датчик температуры, влажности, давления - получать в телегу данные об этих параметрах в момент полива.

Можно подключить эту всю конструкцию напрямую к водопроводу через электроклапан и реле, и забыть о нехватке воды :)))) (не забыть про датчик воды на полу). Шутка. Это уже перебор.

Да, цена вопроса.

Цена вопроса небольшая, если вы покупаете только одну ардуину, а всё остальное у вас находится в гараже. Если покупать всё, а обычно как это бывает: шланг не будете покупать 1 метр, купите 10; светодиоды, релюшки, резисторы, провода - это всё тоже кучками, паяльник кое-где нужен, тестер, что-то ещё по мелочи - вот в этом случае цена скорее всего в итоге будет дороже чем готовый автополив в коробке.

Как-то так!