Arduino + Цветы

Очередной пост, про мою ферму, да про сенсоры важные. Начну издалека и постараюсь простыми словами.

Зачем вообще мерить EC\TDS и температуру в питательном растворе?

Эти параметры показывают, насколько концентрирован наш раствор. А значит — хватает ли питания растениям или им через чур много и это не усвоится. Почему вообще на гидропонике все быстро растет? Потому что растениям не надо тратить силы и энергию на то, что бы искать все больше и больше ресурсов своей корневой системой и впитывать их из земли, а ещё кислород, его часто не хватает, именно поэтому часто советуют делать всякие подмесы в грунт для его "рыхлости", а в гидропонике мы выдаем все эти ресурсы сразу на блюдечке с голубой каемочкой и вот тут то главное правильно сервировать блюдо!

Параметр EC.

EC = Electrical Conductivity (Электрическая проводимость)

→ Показывает, насколько хорошо раствор проводит ток. Измеряется в миллисименсах на сантиметр (мСм/см).
Чем больше солей — тем выше проводимость.

Например:

• Чистая вода: 0.0–0.05 мСм/см

• Рассада салатов: 0.8–1.2 мСм/см

• Клубника: 1.6–2.2 мСм/см

• Помидоры: 2.0–3.5 мСм/см

Более того, на разных стадиях роста, растениям как правило нужна ещё и разная концентрация этих ваших удобрений. Вообщем то как и с любым организмом, в разные этапы жизни - жрут по разному, поэтому этот параметр важен и нужен.

EC - это стандарт индустрии, когда вы видите EC 1.0 или EC 1000, важно обратить на какое расстояние проводится измерение. Измеряют и в миллиметрах и в сантиметрах и в метрах. Это кому как удобнее и простыми арифметическими действиями переводится в нужное вам значение.

Параметр TDS.

TDS = Total Dissolved Solids
→ Количество растворённых солей в ppm (мг/л). Это лишь приблизительный расчёт из EC:

TDS ≈ EC × коэффициент

В гидропонике чаще всего:

• 500 шкала — используется чаще всего (NaCl - шкала) в основном в США, Европе, Австралии, самая популярная.

• 700 шкала — другая, менее распространённая (KCl - шкала) в основном в Азиатских регионах, реже в Европе.

В основном используется NaCl шкала, но это нас и приводит к выводу, что в гидропонике эти шкалы нам в принципе не нужны, что то куда то переводить ещё, неудобно. Поэтому все используют одну стандартизированную единицу - EC.

Важно понимать, что оба параметра не показывают чего то конкретного. Они показывают сумму всех солей и удобрений в воде! А тоесть по этому значению мы не можем узнать, что конкретно в воде и в каком количестве. Это гораздо более сложная процедура.

Калибровка

Чем калибруются EC или TDS метры? Да все теми же буферными растворами. Для TDS это как правило 800 ppm, для EC метров - 1413 мк/см и другие (смотри на пределы измерений EC метра). Продаются так же как и для PH метров в порошках или готовом виде.

Как влияет температура?

Температура в этом аспекте, крайне важна. Хотя про неё много кто и забывает. Нет, конечно она не губительна в разумных пределах, но весьма сильно влияет на процесс выращивания растений. Мы не говорим про отрицательные температуры или около нулевые, а так же не берем в расчет температуры в пустыне. Среднестатистические 15-30 градусов для примера нам хватит.

Температура раствора — важнейший фактор в гидропонике. Если раствор слишком холодный или слишком тёплый — корни начинают "забастовку": они просто перестают нормально усваивать питательные вещества. Это как если бы человек ел лёд вместо тёплого супа — вроде есть, но толку мало.

Оптимальная температура для корней большинства растений — 18–22 °C. В этом диапазоне:

• Кислород хорошо растворён в воде

• Клетки корней активны

• Удобрения усваиваются эффективно

Если температура падает ниже 16 °C — корни замедляются, питание поступает плохо. А при 25–28 °C — начинаются проблемы: раствор теряет кислород, возможен корневой гниль, а соли могут вызывать ожоги. И вот тут есть главное преимущество как по мне аэропоники. Раствор разбиваясь на воздушно питательную смесь, вполне себе охлаждает и корни и при этом растения прекрасно усваивают кислород, поэтому фактор насыщения кислородом самого раствора мы можем упустить в моём случае.

Что делать при перегреве раствора? два способа. Снижать концентрацию или понижать его температуру чиллерами или другими способами. Или просто разбавить. Самый простой способ конечно разбавить водой.

Моя система

Конечно, все вышеописанное идеально соблюдается только в лабораторных условиях, весьма сложно поддерживать температуру, особенно охлаждение, или стабильный EC до сотых долей на протяжении всего цикла. Но я хотя бы попробовал к этому приблизится и забегая вперед, у меня что то получилось. За это время не было потеряно ни одного растения из за ошибок или не правильных выводов или действий системы.

Что стоит в моей системе?

В моей системе в данный момент 2 сенсора TDS. Пока не отключал старый, поэтому расскажу и про него.

С ним всё ок и его даже реально откалибровать. Только один ньюанс. Для гидропоники он не подходит чисто технически. У него потолок измерений 1000 PPM (около 1.0 EC) и даже его он показывает с трудом. За то идеален в обратную сторону, там где надо мерить чистоту. Вот тут у него реально нет аналогов за его стоимость. Он конечно может и 5 EC вам показать, только это будут ненадежные данные, тк его невозможно откалибровать, свыше 1 EC у него уже нелинейная интерполяция, проще говоря он становится генератором рандомных чисел. В дальнейшем я его вытащу и сделаю из него прибор для умного проточного фильтра для питьевой воды. Что бы понимать когда менять кассеты и тд.
А поскольку он не подходил то я приобрел вот такой вот EC метр.

у него уже и питание "взрослое" (от 12 до 24 вольт) и калибровки все на борту имеются и измеряет он по правильному, EC а не PPM. PPM это в свою очередь производная от EC и считается программно. и даже крепление на DIN рейку на корпусе есть, подключать же надо строго через делитель напряжения к пину ESP, что впрочем тоже не сложно, подбирается он индивидуально под ваш контроллер.

Суть измерений ровна такая же как и в контроллерах PH. Мы считываем выдаваемое напряжение и приравниваем его к значениям EC. Подключается так же в любой аналоговый пин способный на АЦП.

Суть кода 1в1 с PH, только не нужна всякая калибровка, совсем сердитые усреднения и тд. Все сильно проще и ограничивается всего двумя функциями:

eadECVoltage_new() — измерение напряжения:

1. Считывает аналоговое значение с EC-датчика (analogRead) → от 0 до 4095

2. Обновляет кольцевой буфер последних измерений для сглаживания

3. Вычисляет среднее значение по буферу

4. Переводит среднее значение в напряжение (вольты) по формуле:
   voltage = (среднее / ADC_RESOLUTION) × VREF

5. Возвращает полученное напряжение — это ещё не EC, а просто "что пришло с датчика"

readEC_new() — шаги:

1. Вызывает readECVoltage_new() → получает среднее напряжение

2. Компенсирует делитель напряжения, чтобы получить реальное напряжение на датчике

3. Переводит напряжение в значение EC по диапазону датчика

4. Сглаживает значение EC с помощью EMA-фильтра (плавное обновление)

5. Округляет EC до десятых (0.1) и переводит из μS в mS/cm

6. Логирует результат (напряжение и EC) для отладки

7. Возвращает EC (в мСм/см) — дальше это значение:

   • передаётся в WebSocket (SENSOR_UPDATE)

   • записывается в лог (tds_log.csv)

   • отображается в интерфейсе

Компенсация температуры для TDS метра.

В моем модуле, уже присутствует температурная компенсация,а в OEM китайском, такой функции нет, поэтому финальное значение надо компенсировать ещё и температурой.

формула выглядит вот так. И является довольно простой:

Где:

• TDS сырой — необработанное (сырое) значение TDS

• T — текущая температура раствора (в °C)

• T₀ — опорная температура (обычно 25°C)

• α — температурный коэффициент для солевого раствора (0.02 — то есть +2% на каждый градус)

Например:

• Температура: 30°C

• Сырой PPM = 1000 ppm

То есть фактически в растворе меньше солей, чем показывает прибор — из-за нагрева. Эта же формула подходит и к EC метрам без встроенной температурной компенсации.

Ну и соответственно, как вы понимаете уже, вместо текущей температуры, в ESP/Arduino и любых других системах, можно просто брать температуру с датчика DS18B20 например и подставлять напрямую в формулу и получать корректное значение EC/TDS.

В завершение. Естественно, вы можете вообще не парится, и заваривать раствор единожды с помощью ручного измерителя TDS\EC и будете правы. Это блажь и излишек. Но мне нравится такого рода автоматизации и упрощение своей жизни.

Спасибо за внимание!

Всем привет. Хоть и не пятница, но все ж поделюсь.
Пока сидел в бане (не в деревянной, а от админов) - решил себя чем-то занять и вот. Люблю что-то конструировать, как свое, так и повторять проекты.
Когда-то давно начинал накидывать потолочную лампу в виде цветка, чтобы раскрывался, а в лепестках лампочки, но что-то застопорилось она, а недавно наткнулся на такое чудо! Сразу скажу - проект не мой, не опенсорс, файлы покупал на забугорном сайте.

Собрать ее был тот еще челлендж, потребовалось овер 4 месяца. Перебрал полпринтера, игрался с параметрами печати, тестировал электронику... в итоге лепестки все равно печатал на заказ (не фотополимерка, все напечатано на FDM принтерах). Гусиную шею тоже делал на заказ, в Питере не нашел нужной. Брал на алибабе, с десяток магазинов перебрал, пока нашел тот, который согласился сделать небольшую партию по моему чертежу, ибо в основном партии у них сотни и тысячи штук. Мне пока столько не надо)

Лампа полностью напечатана на 3Д принтере (кроме гусиной шеи и электроники, разумеется), включая рассеиватели. Материал PETG от Bestfilament. Принтер - самосборный Ulti.

Немного видео, первое - тестовый запуск, второе - готовая лампа. На самом деле она не такая громкая)

Закрывается не совсем ровно, т.к. есть люфт... Первый блин все же. Как устранить знаю, но для этого надо разбирать ее всю, проще сделать новую) И тут мы подходим к версии 2.0 где в планах заменить обычную светодиодную ленту на COB (уже куплена, фото ниже), вместо аналогового потенциометра поставить энкодер + цифровой потенциометр, транзистор на включение, вместо ардуино что-то на esp8266, например wemos, чтобы управлять с телефона или по таймеру, например будильник воткнуть или встроить в умный дом на Home Assistant. Электроника и половина деталей уже есть, осталось найти время и желание, т.к. все это не просто, но ошибки первой версии уже учел.

По вопросам покупки (а такие наверняка будут) - честно говоря хз, т.к. себестоимость вышла немаленькая и собирать довольно сложно (самое сложное, что я собирал на данный момент), а руки у меня вроде прямые и голова варит + нужно очень много времени на саму печать. Меньше 16к точно не возьмусь)

Ну и на последок голая с одним рассеивателем))

Есть еще куча фото с тестовыми печатями лепестков, рассеивателей и прочего, долго подбирал параметры (перфекционист, да), даже пробовал сопло 0.25, в итоге остановился на 0.3. Но т.к. тег "Рукоделие без процесса" уже поставил, решил не добавлять)

P.S. Жаль, что сиськи набирают кучу просмотров/лайков, а авторский контент всего ничего(

Всем добрый вечер, не так давно увлекся Ардуино и первая мысль которая пришла мне в голову, это сделать автополив для цветка. Хоть он в моем доме и один, но мы с женой регулярно забываем его поливать.
Итак, после того, как я определился с темой моей "научной работы", я затарился у наших друзей китайцев необходимыми комплектующими, а именно:
1. Arduino Nano CH340/ATmega328P ~ 260 р.
2. Поплавковый датчик горизонтального типа ~ 100 р.
3. Помпа на 12v ~ 280 р.
4. Датчик влажности почвы ~ 30 р.
5. Блоки питания на 12v 2A и 5v 0.5А ~ 370 р.
6. Пьезопищалка, провода, разъемы ~ 100 р.
7. Реле ~ 80 р.
Итого: 1170 р.
Кто-то скажет что за эти деньги будет поливать этот грёбаный цветок сам в течение всего года, а я скажу что мне проще было соединить все компоненты и написать код чтобы оно работало.
Как итог, автополив умеет определять когда необходимо полить землю с помощью датчика влажности почвы. Датчик поплавкового типа необходим для того, чтобы определить отсутствие воды в ёмкости, в данном случае это 5л. баклаха. Если воды нет, от Ардуино издает звуковой сигнал. Так же если вода отсутствует, а датчик влажности почвы говорит что земля высохла и надо бы её полить, то Ардуино не включит помпу, пока баклашка не будет заполнена водой.
Летом жена обещала подарить 3D принтер, так что буду заморачиваться над корпусом для этого всего.
Всем спасибо, если нужен код программы, то пишите, выложу его на диск и кину ссылку в комментарии .

Помпа и поплавковый датчик сделаны с разъёмами чтобы можно было наливать воду в баклашку из-под крана.

Доброго времени суток, друзья! Началась пора отпусков, а это значит, что пора уезжать отдыхать. Но, если есть домашнее растение(я), тогда придется кого-то просить, чтобы приглядели за ним. Одним февральским вечером я вспомнил об этой проблеме и подумал, что было-бы неплохо собрать такую систему, при помощи которой я мог бы сам, откуда угодно, ухаживать за своим растением. Вот что из этого получилось. Кого заинтересовало, прошу, за подробностями, под кат)

Есть у нас цветок, зовут его Димасик (не спрашивайте почему, долгая история). У нас, под раковиной, есть фильтр одной известной марки, вот такой:

Его шланги имеют диаметр 1/4 дюйма. Воду будем брать с него, с трубки OUT.

Итак, нужные компоненты:
1) Трубка 1\4 дюйма

2) Пару "тройников" на 1/4 дюйма, вот такие:

3) Клапан с входным и выходным отверстием 1/4 дюйма, 24V.

4) Node MCU

5) Блок питания на 24V

6) Ардуиновское реле, на 1 канал. Но я, в местном радиомагазине, раздобыл вот такую штуку:

Смысл такой же, как и у реле, только управляется "плюсом". И может коммутировать максимум 30V.

7) Преобразователь напряжения 24V-5V

8) Домашний Wi-Fi роутер, с подключенным Интернетом.

Почти все было закуплено на одном китайском сайте, ссылки на компоненты оставлю в комментах.

Ну, что же, приступим. Начнем со сборки электронной части. Собираем все по этой схеме:

Что мы видим на этой схеме? От блока питания, на 24V, идет плюс и минус на преобразователь, где на выходе мы получаем плюс и минус 5V, которые в свою очередь идут на питание NodeMCU. NodeMCU, при получении сигнала, через Интернет, дает команду на реле, замкнуть контакты 24V, которыми мы можем открывать/закрывать клапан.

Далее, прошиваем NodeMCU прошивкой (ссылка на гугл диск: https://drive.google.com/open?id=0B_uZrfepraf3X1pEVXZkRVVOU2...). В прошивке нужно вписать название и пароль вашей Wi-Fi сети. Когда прошьете, отключите плату и подключите, с включенным, в Arduino IDE, "окном терминала", там будет указан внутренний IP-адрес. Запомните его, он нам пригодится.

Получается что-то вот такое, клапан тут еще не подключен:  

Так, электроника готова. Теперь вода.

Обязательно перекрываем воду! А то не нужен будет вам никакой отпуск, море будет на кухне;) Затем режем вот эту трубку:

в том месте, где от фильтрового шланга, будет отходить наш. Вставляем в тройник два получившихся конца, в третье отверстие вставляем новый шланг. Вот так это выглядит у меня:

затем прокладываем трубку, к предполагаемому месторасположению клапана, подключаем, закрепляем:

и, уже от клапана, прокладываем трубку к самому цветку. Как поливать цветок из этого шланга? Я решил не изобретать велосипед, и сделал вот так:

Это трубка 1\4 дюйма, соединенная, при помощи 2-го тройника, в круг. Снизу, ножом были сделаны отверстия, через которые вытекает вода. Ну, и финальная часть, подключаем клапан к реле, и подаем питание. Буквально через пол минуты NodeMCU загрузится и можно будет открыть ее веб-страницу, открыв, в браузере, IP-адрес, который мы запоминали. Должно появится вот такое окно:

Заходим в "Load".

Чтобы полить цветок, нужно отправить вот такой запрос:

http://IP-адрес/water?timer=1 (где, вместо 1 подставляем нужное число в секундах)

Т.е., если отправим вот такой запрос:

http://IP-адрес/water?timer=20

тогда вода будет непрерывно литься 20 секунд

http://IP-адрес/water?timer=3600

тогда вода будет непрерывно литься час, представляете, сколько ее выльется, за такое время?

Так что аккуратно с этим. Чувствую, что посыпятся комментарии, вроде "а где защита от дурака?" Отвечаю: в рамках моего проекта нужно, чтобы время задавалось параметром, в запросе и не ограничивалось по времени. По вашему желаю можете сделать такую защиту, пишется буквально в пару строк.

Ну, воде бы, на этом все) Хотя стоп, не все. Мы можем поливать из домашней WiFi, а как же Интернет? Да очень просто! Регистрируемся на сайте, который предоставляет услуги DDNS. Получаем адрес. Прописываем его, вместе с логином и паролем в настройки маршрутизатора:

Прописываем статические маршруты:

Все, теперь открыв, в браузере адрес, который выдал DDNS провайдер, с портом 1957 получаем веб-страницу нашей поливалки)

Ну, и напоследок, самое приятное, видео работы;)