Automatické zařízení na zavlažování rostlin

Každý z nás je již dávno zvyklý používat všemožné vychytávky, které usnadňují život: mobilní telefony, všemožné chytré telefony a tablety atd... V tomto článku nahradíme vaši obvyklou konev technologickým zařízením na zalévání květin , který se postará o vaši oblíbenou pokojovou rostlinu i když jste odjeli na dovolenou.

Zařízení je sestaveno na bázi cenově dostupného mikrokontroléru ATMEGA 8 L v levném balení TQFP32 a motoru z pevného disku počítače (HDD), který lze převzít ze starého pevného disku počítače. Schéma obsahuje minimální počet dílů a může být doplněno libovolnou funkčností. Je napájen dvěma 18650 Li-ion bateriemi s napětím 3,7 V zapojenými do série.
Zavlažování se provádí v pravidelných porcích každých 24 hodin.
Jediné tlačítko je pracovní test, po jeho stisknutí proběhnou další zavlažování přesně ve stejnou dobu, na vteřinu přesně. (Zrovna jsem ho zapnul na dovolené, žádné nastavení, takže lze nabídnout jako dárek, bez zbytečných návodů).

Designové vlastnosti:

• Provoz na baterie po dobu několika měsíců (nízká spotřeba energie);
  
• velmi přesné dávkování zálivky a přesné časové intervaly mezi zavlažováním;
  
• nekritickost okruhu do detailů a jejich dostupnost;
  
• nepřítomnost pohyblivých živých částí v motoru a v důsledku toho - trvanlivost a spolehlivost při práci ve vodě;
  
• velmi nízká hladina hluku při běžícím motoru;
  
• nevyžaduje žádné nastavení (zalévání jednou denně) se zvukovým a světelným doprovodem;
  
• ochrana proti hlubokému vybití baterie se zvukovým upozorněním na nutnost nabití;
  
• Automatické vypnutí světelné indikace v noci.

Konstrukce se skládá z čerpadla ponořeného do vázy se zavlažovací trubicí a malé elektronické jednotky namontované na stejné váze s vodou.

Nejprve se tedy pustíme do výroby čerpadla.

Budeme potřebovat CD, 1,5litrovou plastovou láhev na mléko (se širokým hrdlem, vnitřní průměr 33 mm), super lepidlo, čtyřžilový drát (vzal jsem poškozený drát z nabíjení iPhonu), tři šrouby, podložky a tři ořechy a kus ohebné trubky.
Hrdlo láhve odřízneme pilkou přesně podél okraje „sukně“ a výsledný řez vyrovnáme brusným papírem, pilníkem nebo blokem.

Tímto způsobem připravíme tzv. pracovní komoru čerpadla.

Dále potřebujeme CD disk, jeho vnitřní otvor je přesně stejně velký jako motor, z disku vyrobíme oběžné kolo.
Kotouč lze snadno stříhat nůžkami a je dobré ho mírně nahřát v horké vodě, aby nedošlo k prasknutí řezné hrany.
Vezmeme z láhve odříznutou část - naši pracovní komoru - a přiložíme ji přesně na střed disku tou částí, kde byl šroubovací uzávěr.Fixem nakreslete kruh a vystřihněte jej běžnými nůžkami. Výsledný kotouč nebude dokonale hladký, ale dá se to korigovat brusným papírem, hlavní je, aby se kotouč vešel dovnitř pracovní komory s minimální mezerou.
Ukázalo se, že jde o prsten budoucího oběžného kola.

Nyní musíme vyrobit listy pro „vrtulku“. K tomu budete potřebovat polovinu disku. Fixem nakreslete pruh o šířce 7 mm a odstřihněte jej nůžkami.

Přebrousíme a vyrovnáme.

Dále nakrájejte na šest stejných dílů po 13 mm a ohněte je kleštěmi na obou stranách

Další postup bude vyžadovat maximální péči, čepele je třeba lepit jednu po druhé super lepidlem ve stejné vzdálenosti.
Vezměte prosím na vědomí, že lopatky jsou zakřivené tak, aby vodu neshrabaly do otvoru komory, ale naopak ji jakoby odhazovaly od středu k otvoru na okraji. Motor se bude otáčet pouze proti směru hodinových ručiček. Lehce zafixujete kapkou, vyrovnáte pinzetou a po malém zaschnutí doplníte chybějící části lepidlem.

Snažte se vyhnout toxickým výparům ze sekundového lepidla. Poté jej můžete vysušit a nalakovat. Po ruce jsem měla pouze lak na nehty, který je docela odolný.

Pak budete potřebovat kus ohebné hadice, například jsem vzal kus z hladiny stavební kapaliny.
Vyvrtat stejnoměrnou díru do závitové plochy hrdla není tak jednoduché, musel jsem nejprve nacvičit na pár lahvích, nakonec jsem to rovnoměrně roztavil páječkou a zevnitř hladce začistil tak, aby čepel dělala nedotýkat se nepravidelností.
Do otvoru pro hrdlo vložíme pod mírným úhlem řezaný kus hadice a zafixujeme průhledným momentovým lepidlem. Otvor trubky a komory musí mít dostatečný průměr, asi 8 mm.Je vhodné zasunout trubici ne v pravém úhlu k tělu, ale s ohledem na skutečnost, že se tok bude otáčet proti směru hodinových ručiček.


K připevnění trubky není vhodné používat super lepidlo, protože... Při zasychání velmi poškozuje povrch plastu a tělo se zakalí, ztrácí průhlednost. Skvěle zde funguje transparentní tmel nebo lepidlo na gelové bázi.
Nyní zbývá pouze sestavit čerpadlo, připevnit komoru k motoru, vycentrovat, aby bylo zajištěno volné otáčení lopatek uvnitř, zajistit šrouby, utěsnit trhliny průhledným tmelem a přilepit průhledný kryt s otvorem 14 mm uprostřed nahoře.

Dovolte mi připomenout, že oběžné kolo se bude otáčet přísně proti směru hodinových ručiček, to je důležité. Dále připájejte čtyřžilový drát k motoru a zakryjte pájení lakem, připájejte modrý smd Světelná dioda k jednomu z vinutí (přes odpor 1 kOhm), anoda ke společnému. Nyní při práci pod vodou bliká.
Pár slov o motorech pevných disků.
Některé typy takových motorů při ručním roztočení rotoru pokračují v rotaci jedním směrem znatelně s lepší klouzavostí než ve druhém. To znamená, že pokud se pokusíte otočit ve směru hodinových ručiček, rotor se téměř okamžitě zastaví. Taková zařízení mají jinou konstrukci ložisek a tyto motory jsou pro naše účely pravděpodobně vhodnější. I když oba typy fungují ve vodě už dlouho a daří se jim skvěle.
Vinutí se kontroluje takto. Motor musí mít čtyři kontakty. Musíme najít jeden z krajních kontaktů, kterým je střední bod. Tento pin bude připojen k napájecímu kladnému pólu, zbytek v pořadí - první, druhý, třetí - bude připojen k mosfetům. Pomocí testeru změříme odpor mezi všemi sousedními kontakty.Jeden z vnějších kontaktů bude vykazovat menší odpor.
To je obecné, je to na pozitivní sběrnici. Důrazně doporučujeme připevnit vodič na kryt motoru, k tomu můžete vyvrtat několik milimetrových otvorů a tento kabel přitlačit měděnou konzolou. Když je čerpadlo připraveno, na jeho trysku se nasadí zakřivená hadice o vnitřním průměru minimálně 8 mm. a 20 cm dlouhé, přes které bude prováděno zavlažování. Nyní můžete vyrobit desku s plošnými spoji a zařízení připájet.
Deska je vyrobena z jednostranného sklolaminátu metodou LUT.
Vezměte prosím na vědomí, že obrázek stopy a rozložení desky s plošnými spoji není zrcadlen, aby byla snadnější kontrola při instalaci. Při tisku LUT je třeba jej otočit zrcadlově nebo použít soubor SprintLayout umístěný v archivu.

Deska může být také natřena lakem na nehty tímto způsobem:
Tyč propisky se nad plamenem zapalovače (trochu!) zahřívá, rovnoměrně ji otáčí a rovnoměrně vytahuje. Dále se tenký konec odřízne čepelí. Vznikne tak kónická trubice s velmi malým výstupním otvorem. Lze jej vložit do stříkačky o objemu 1,5 cm3 a pomocí běžného laku na nehty můžete na desku nakreslit stopy po tištěných vodičích.
Po zaschnutí se deska ponoří do leptacího roztoku. Může to být směs síranu měďnatého se solí 1:3 a vody. Roztok se připravuje co nejkoncentrovanější, je třeba zahřát např. nad plamenem svíčky. Proces se urychluje za stálého míchání. Síran měďnatý se prodává v každém zemědělském obchodě.

Mikrokontrolér je napájen pomocí parametrického stabilizátoru napětí sestaveného na prvcích D1, R7, Q1.
Hodnota odporu se volí tak, aby vlastní spotřeba stabilizátoru byla co nejnižší. Mnohem nižší než tzv. „Krenka“.
Toto schematické řešení umožnilo snížit spotřebu na 0,3 mA.
To je velmi důležité, protože na tom závisí doba provozu našeho designu bez dobíjení baterií.
Tranzistor Q1 - npn není kritický.
Zenerova dioda pro stabilizaci napětí 5,1V. Můžete jej používat z nabíječky mobilního telefonu. Quartz rezonátor - 32,768 kHz. Běžné hodinky quartz. Z quartzových hodinek. Jako klíče v obvodu se používají MOSFETy připájené ze základní desky starého počítače. Světelná dioda SMD. Lze vyrobit z LED pásku.
Reproduktor - jakákoli vhodná velikost. Můžete použít reproduktor z mobilního telefonu.

Instalace obvodu by měla začít stabilizátorem napětí a poté změřit napětí na jeho výstupu (kondenzátory C2 a C3). Mělo by to být 5 voltů. Poté můžete připájet mikrokontrolér a vše ostatní.
V obvodu lze nevyužité a zapojené piny portů mikrokontroléru PB0, PB1, PD6 využít pro připojení periferií.

Algoritmus programu mikrokontroléru je konstruován následovně.
Regulátor je nakonfigurován pro provoz v asynchronním režimu. K přerušení dochází jednou za sekundu, v tuto chvíli program vypočítá čas, krátce zabliká LED (každých 10 sekund) a okamžitě přejde do režimu spánku, aby se šetřila spotřeba energie. Pokud počítadlo hodin klesne na nulu (ihned po resetovacím tlačítku nebo po 24 hodinách), je napájecí napětí regulátoru změřeno čtyřikrát a porovnáno s interním referenčním napětím.Pokud je napětí pod přípustnou úrovní, obvod vydává periodické zvukové signály indikující vybití baterie, po patnácti signálech se regulátor přepne do režimu vypnutí a přejde do režimu spánku, dokud se baterie znovu nenabijí.
Pokud je napětí nad prahovou hodnotou, zazní zvukový signál a rozsvítí se. Světelná dioda. Dále je nastavena výchozí poloha rotoru motoru a na vinutí motoru jsou postupně aplikovány krátkodobé impulsy. Doba trvání pulzů a pauzy mezi nimi se postupně zkracují, čímž se zvyšují otáčky motoru a dále se neustále otáčí čepel, čímž je zajištěna přesná část zavlažování. Světelná dioda zároveň synchronně bliká.
Na konci zavlažování okruh opět přejde do pohotovostního režimu, aby vypočítal čas. V tomto režimu je většinou dosaženo vysoké energetické účinnosti (cca 0,3 mA).
Při běhu hlavního programu je regulátor taktován interním oscilátorem s frekvencí 8 MHz a v režimu spánku externí hodinový quartz umožňuje přesné odečítání času.

Krátká ohniska VEDENÝ každých 10 sekund signalizují činnost zařízení. Od začátku resetování sekund bude blikat po dobu 30 minut a poté přestane blikat po dobu 12 hodin a obnoví se po dalších 12 hodinách. Pokud tedy nastavíte zavlažování na 00 hodin, k blikání nedojde v noci, ale až od 12 hodin odpoledne.



Archiv s materiály pro článek. K dispozici ke stažení pouze registrovaným uživatelům.




Video, jak zařízení funguje: