Automatické zariadenie na zavlažovanie rastlín

Každý z nás je už dávno zvyknutý používať všelijaké vychytávky, ktoré uľahčujú život: mobilné telefóny, všetky druhy chytrých telefónov a tabletov atď... V tomto článku nahradíme vašu bežnú kanvu technologickým zariadením na polievanie kvetov , ktorý sa postará o vašu obľúbenú izbovú rastlinu aj keby ste išli na dovolenku.

Zariadenie je zostavené na báze cenovo dostupného mikrokontroléra ATMEGA 8 L v lacnom balení TQFP32 a motora z pevného disku počítača (HDD), ktorý je možné odobrať zo starého pevného disku počítača. Schéma obsahuje minimálny počet dielov a môže byť doplnená o ľubovoľnú funkcionalitu. Je napájaný dvoma 18650 Li-ion batériami s napätím 3,7 V zapojených do série.
Zavlažovanie sa vykonáva v pevných častiach každých 24 hodín.
Jediným tlačidlom je pracovný test, po jeho stlačení prebehnú následné zavlažovanie presne v rovnakom čase s presnosťou na sekundu. (Práve som ho zapol na dovolenke, žiadne nastavenia, takže ho možno ponúknuť ako darček, bez zbytočného návodu).

Vlastnosti dizajnu:

• Prevádzka na batérie niekoľko mesiacov (nízka spotreba energie);
  
• veľmi presné dávkovanie zavlažovania a presné časové intervaly medzi zavlažovaním;
  
• nekritickosť okruhu pre detaily a ich dostupnosť;
  
• neprítomnosť pohyblivých živých častí v motore a v dôsledku toho trvanlivosť a spoľahlivosť pri práci vo vode;
  
• veľmi nízka hladina hluku pri bežiacom motore;
  
• nevyžaduje žiadne nastavenia (zalievanie raz denne) so zvukovým a svetelným sprievodom;
  
• ochrana proti hlbokému vybitiu batérie so zvukovým upozornením na potrebu nabíjania;
  
• Automatické vypnutie svetelnej indikácie v noci.

Konštrukcia pozostáva z čerpadla ponoreného do vázy so zavlažovacou trubicou a malej jednotky elektroniky namontovanej na tej istej váze s vodou.

Takže najprv začneme vyrábať čerpadlo.

Budeme potrebovať CD, 1,5 litrovú plastovú fľašu na mlieko (so širokým hrdlom, vnútorný priemer 33 mm), super lepidlo, štvoržilový vodič (vzal som poškodený vodič z nabíjania iPhonu), tri skrutky, podložky a tri matice a kus ohybnej trubice.
Hrdlo fľaše sme odrezali pílkou presne pozdĺž okraja „sukne“ a výsledný rez vyrovnali brúsnym papierom, pilníkom alebo blokom.

Takto pripravíme takzvanú pracovnú komoru čerpadla.

Ďalej potrebujeme CD disk, jeho vnútorný otvor je presne taký istý ako motor, z disku si vyrobíme obežné koleso.
Kotúč sa dá ľahko strihať nožnicami a je dobré ho mierne nahriať v horúcej vode, aby nedošlo k prasknutiu reznej hrany.
Vyberieme odpílenú časť z fľaše - našu pracovnú komoru - a priložíme ju presne do stredu kotúča tou časťou, kde bol skrutkovací uzáver.Nakreslite kruh fixou a vystrihnite ho bežnými nožnicami. Výsledný disk nebude dokonale hladký, ale dá sa opraviť brúsnym papierom, hlavná vec je, že sa disk zmestí do pracovnej komory s minimálnou medzerou.
Ukázalo sa, že ide o krúžok budúceho obežného kolesa.

Teraz musíme vyrobiť lopatky pre „vrtuľu“. Na to budete potrebovať polovicu disku. Fixou nakreslite pásik široký 7 mm a odstrihnite ho nožnicami.

Prebrúsime a vyrovnáme.

Potom rozrežte na šesť rovnakých častí po 13 mm a ohnite ich kliešťami na oboch stranách

Ďalší postup si bude vyžadovať maximálnu opatrnosť, čepele musíte jednu po druhej prilepiť super lepidlom v rovnakej vzdialenosti.
Upozorňujeme, že čepele sú zakrivené tak, aby vodu nehrabali do otvoru komory, ale naopak akoby ju hádzali zo stredu do otvoru na okraji. Motor sa bude otáčať iba proti smeru hodinových ručičiek. Môžete ho zľahka zafixovať kvapkou, zarovnať pinzetou a po malom zaschnutí doliať chýbajúce časti lepidlom.

Snažte sa vyhnúť toxickým výparom zo sekundového lepidla. Potom ho môžete vysušiť a nalakovať. Po ruke som mala len lak na nechty, ktorý je celkom odolný.

Potom budete potrebovať kus ohybnej hadice, napríklad som vzal kus z hladiny stavebnej kvapaliny.
Vyvŕtať rovnomernú dieru do závitovej plochy hrdla nie je také jednoduché, najprv som si to musel nacvičiť na pár fľaštičkách, nakoniec som to roztavil rovnomerne spájkovačkou a zvnútra hladko vyčistil tak, aby čepeľ robila nedotýkajte sa nezrovnalostí.
Do hrdla vložíme kúsok hadice narezaný pod miernym uhlom a zafixujeme priehľadným momentovým lepidlom. Otvor rúrky a komory musí mať dostatočný priemer, asi 8 mm.Je vhodné vložiť trubicu nie v pravom uhle k telu, ale berúc do úvahy skutočnosť, že tok sa bude otáčať proti smeru hodinových ručičiek.


Na pripevnenie trubice nie je vhodné použiť super lepidlo, pretože... Keď vyschne, veľmi poškodí povrch plastu a telo sa zakalí, stratí priehľadnosť. Výborne tu funguje priehľadný tmel alebo lepidlo na gélovej báze.
Teraz už zostáva len zmontovať čerpadlo, pripevniť komoru k motoru, vycentrovať, aby sa zabezpečilo voľné otáčanie lopatiek vo vnútri, zaistiť skrutkami, utesniť trhliny priehľadným tmelom a prilepiť priehľadný kryt s otvorom 14 mm. stred navrchu.

Dovoľte mi pripomenúť, že obežné koleso sa bude otáčať striktne proti smeru hodinových ručičiek, čo je dôležité. Ďalej prispájkujte štvoržilový drôt k motoru a zakryte spájkovanie lakom, spájkujte modrý smd Dióda vyžarujúca svetlo k jednému z vinutí (cez 1 kOhm odpor), anóda k spoločnému. Teraz pri práci bliká pod vodou.
Pár slov o motoroch pevných diskov.
Niektoré typy takýchto motorov sa pri ručnom roztočení rotora naďalej otáčajú jedným smerom citeľne s lepším kĺzaním ako v druhom. To znamená, že ak sa pokúsite otočiť v smere hodinových ručičiek, rotor sa takmer okamžite zastaví. Takéto zariadenia majú inú konštrukciu ložísk a tieto motory sú pre naše účely pravdepodobne vhodnejšie. Aj keď oba typy fungujú vo vode už dlho a ide im to skvele.
Vinutia sa kontrolujú takto. Motor musí mať štyri kontakty. Musíme nájsť jeden z extrémnych kontaktov, ktorým je stredný bod. Tento kolík bude pripojený k napájaciemu kladnému pólu, zvyšok v poradí - prvý, druhý, tretí - bude pripojený k mosfetom. Pomocou testera meriame odpor medzi všetkými susednými kontaktmi.Jeden z vonkajších kontaktov bude vykazovať menší odpor.
Toto je všeobecné, je to v kladnom autobuse. Dôrazne sa odporúča pripevniť drôt na kryt motora, na tento účel môžete vyvŕtať niekoľko milimetrových otvorov a pritlačiť tento kábel medenou sponou. Keď je čerpadlo pripravené, na jeho trysku sa umiestni zakrivená hadica s vnútorným priemerom najmenej 8 mm. a 20 cm dlhé, cez ktoré sa bude vykonávať zavlažovanie. Teraz môžete vyrobiť dosku s plošnými spojmi a spájkovať zariadenie.
Doska je vyrobená z jednostranného sklolaminátu metódou LUT.
Upozorňujeme, že obrázok stopy a rozloženia dosky plošných spojov nie je zrkadlený, aby sa dala ľahšie kontrolovať počas inštalácie. Pri tlači LUT je potrebné ho zrkadliť, alebo použiť súbor SprintLayout umiestnený v archíve.

Dosku je možné natrieť lakom na nechty aj takto:
Tyčinka guľôčkového pera sa (trochu!) zahrieva nad plameňom zapaľovača, rovnomerne ho otáča a rovnomerne vyťahuje. Ďalej sa tenký koniec odreže čepeľou. To vytvára kužeľovú trubicu s veľmi malým výstupným otvorom. Dá sa vložiť do injekčnej striekačky s objemom 1,5 cm3 a pomocou bežného laku na nechty môžete na dosku nakresliť stopy vytlačených vodičov.
Po vysušení sa doska ponorí do roztoku na leptanie. Môže to byť zmes síranu meďnatého so soľou 1:3 a vodou. Roztok sa pripravuje čo najkoncentrovanejší, vyžaduje sa zahrievanie napríklad nad plameňom sviečky. Proces sa urýchľuje za stáleho miešania. Síran meďnatý sa predáva v akomkoľvek poľnohospodárskom obchode.

Mikrokontrolér je napájaný pomocou parametrického stabilizátora napätia zostaveného na prvkoch D1, R7, Q1.
Hodnota odporu sa volí tak, aby vlastná spotreba stabilizátora bola čo najnižšia. Oveľa nižšie ako takzvaná „Krenka“.
Toto schematické riešenie umožnilo znížiť spotrebu na 0,3 mA.
To je veľmi dôležité, pretože od toho závisí trvanie prevádzky nášho dizajnu bez dobíjania batérií.
Tranzistor Q1 - npn nie je kritický.
Zenerova dióda pre stabilizačné napätie 5,1V. Môžete ho použiť z nabíjačky mobilného telefónu. Kremenný rezonátor - 32,768 kHz. Bežné hodinky quartz. Z kremenných hodiniek. Ako kľúče v obvode sa používajú MOSFETy spájkované zo základnej dosky starého počítača. Dióda vyžarujúca svetlo SMD. Môže byť vyrobený z LED pásika.
Reproduktor - akákoľvek vhodná veľkosť. Môžete použiť reproduktor z mobilného telefónu.

Inštalácia obvodu by mala začať stabilizátorom napätia a potom zmerať napätie na jeho výstupe (kondenzátory C2 a C3). Malo by to byť 5 voltov. Potom môžete spájkovať mikrokontrolér a všetko ostatné.
V obvode môžu byť nepoužité a zapojené kolíky portov mikrokontroléra PB0, PB1, PD6 použité na pripojenie periférií.

Algoritmus programu mikrokontroléra je skonštruovaný nasledovne.
Regulátor je nakonfigurovaný na prevádzku v asynchrónnom režime. K prerušeniam dochádza raz za sekundu, vtedy program vypočíta čas, krátko zabliká LED diódou (každých 10 sekúnd) a okamžite prejde do režimu spánku, aby šetril spotrebu energie. Ak počítadlo hodín klesne na nulu (ihneď po resetovacom tlačidle alebo po 24 hodinách), napájacie napätie regulátora sa zmeria štyrikrát a porovná sa s interným referenčným napätím.Ak je napätie pod povolenou úrovňou, obvod vydáva periodické zvukové signály, ktoré signalizujú vybitie batérie, po pätnástich signáloch sa regulátor prepne do režimu vypnutia a prejde do režimu spánku, kým sa batérie znova nenabijú.
Ak je napätie nad prahovou hodnotou, zaznie zvukový signál a rozsvieti sa. Dióda vyžarujúca svetlo. Ďalej sa nastaví počiatočná poloha rotora motora a na vinutia motora sa postupne aplikujú krátkodobé impulzy. Trvanie impulzov a prestávky medzi nimi sa postupne skracujú, čím sa zvyšujú otáčky motora a ďalej neustále rotuje čepeľ, čím je zabezpečená presná porcia zavlažovania. Dióda vyžarujúca svetlo zároveň synchrónne bliká.
Na konci zavlažovania okruh opäť prejde do pohotovostného režimu, aby vypočítal čas. V tomto režime je väčšinou dosiahnutá vysoká energetická účinnosť (asi 0,3 mA).
Počas behu hlavného programu je ovládač taktovaný vnútorným oscilátorom s frekvenciou 8 MHz a v režime spánku vám externý hodinový quartz umožňuje presné odčítanie času.

Krátke ohniská LED každých 10 sekúnd signalizujú činnosť zariadenia. Od začiatku resetovania sekúnd bude blikať 30 minút a potom prestane blikať na 12 hodín a obnoví sa po ďalších 12 hodinách. Ak teda nastavíte zavlažovanie na 00:00, blikanie nebude nastať v noci, ale až od 12:00 popoludní.



Archív s materiálmi k článku. K dispozícii na stiahnutie len pre registrovaných užívateľov.




Video z fungovania zariadenia: