Система автоматического полива на базе Arduino. Своими руками!

Здравствуйте!

Хочу всем похвастаться и рассказать о том, как я сделал на даче систему автоматического полива с электронным контроллером на основе Arduino. Тоже самодельного, кстати.

В этой публикации расскажу о системе в целом, в следующих более детально остановлюсь на отдельных компонентах.

Техническое задание

Не знаю, будет ли интересна эта система тем, у кого вода на даче или дома есть постоянно и под хорошим давлением. При этих идеальных условиях можно нарыть какой-нибудь простенький таймер, поподключать к нему электромагнитные клапаны - и вуаля. Ну, наверное. Хотя, скорее всего, всё равно захочется большей гибкости настроек.

У меня же ситуация с водой на даче  - полный хардкор. Вода подаётся два-три раза в неделю, на 1-1.5 часа. График меняется каждый месяц, и далеко не всегда совпадает с графиком моей работы. Могут и вообще не дать воду - когда насос ломается. Давление воды слабое, поэтому два оросителя сразу не включишь - они будут брызгать на каких-то полметра вокруг себя. Плюс к этому - регулярные перебои с электроснабжением.

Из-за плохого полива в моих южноукраинских широтах многие растения просто погибали. Вот и решил оправдать перед женой своё хобби и сделать систему автополива с электронным контроллером.

Итак, перед разработкой системы я поставил следующие требования к ней:

• Система должна при наличии воды поочерёдно включать несколько оросителей на определённое время.
• Набирать воду в бак. Отключать подачу воды в бак при достижении верхнего уровня.
• Работать от источника питания с низким напряжением (бывает, в гости друзья с детьми приезжают - зачем подвергать их опасности).
• Иметь возможность настроек - включение/отключение полива, набора воды в бак, общая длительность полива и время включения каждого оросителя.
• Сохранять настройки при отключении питания.
• Иметь возможность расширения функций. Может, когда-то скважину пробью или насосную станцию поставлю - должна быть возможность доработать контроллер и подключить управление ими.
• Быть существенно дешевле коммерчески доступных систем.

Но начнём по порядку - и, как обычно, с периферии.

Клапаны

Главный рабочий орган системы автоматического полива - электромагнитный (соленоидный) клапан. В моём полумиллионном городке в магазинах о таком извращенстве никто не слышал. Сначала я искал их на сайтах, специализирующихся на системах автополива - но там были только какие-то фирменные, по невменяемым ценам.  Потом же нашёл в интернет-магазине электронных компонентов вот такой:

Дешёвый электромагнитный (соленоидный) клапан

Цена его существенно дешевле. А у китайцев на алиэкспрессе - и того меньше. Бывают они в бронзовом и пластмассовом корпусе. Понятно, что бронза лучше - но подороже. Диаметр резьбы тоже разный, я взял под свои трубы - 1/2 дюйма. Работают от 12, 24 или 220 вольт. Ну, тут, конечно, проще всего взять на 12 вольт - и безопасно, и блоки питания на 12 вольт в любом супермаркете продаются. Я себе купил БП для светодиодной ленты на 12 вольт, ток до 2 ампер - дёшево и сердито. Мои клапаны потребляют каждый до 250 миллиампер тока - так что, можно хоть все одновременно включать.
Принцип действия клапана предельно прост: соединяешь один контакт с +12 вольтами, второй - с "землёй" - и соленоид оттягивает клапан, пропуская воду по трубе. Отсоединил один из контактов - пружина возвращает клапан на место - вода не течёт. Ставишь на каждую трубу по клапану - и всё, полдела сделано. Осталось всего лишь придумать то, что будет подавать на них напряжение тогда, когда нужно. Тем более, что клапаны при работе греются - и, как я подозреваю, если оставить их включёнными слишком надолго - вполне могут перегореть.
Клапаны я присоединил к водопроводу с помощью крестовины, на свободные концы прикрутил фиттинги и на них - шланги, идущие к оросителям. Вот так:

Соединение электромагнитных клапанов

К клапанам подведены питающие провода. Я использовал витую пару, используемую для прокладки локальных сетей. Есть в любом строительном супермаркете, стоит относительно дёшево, и состоит из 4 пар разноцветных проводов. По розовой паре я пустил +12 вольт параллельно на все клапаны), а остальные пары - уже индивидуально ко вторым контактам каждого клапана.
Ещё один клапан поставил на трубу, подающую воду в бак. Параллельно установил обычный вентиль.

Датчики

Для того, чтобы микроконтроллер включал клапаны только при наличии давления воды в трубе, ему нужно как-то об этом узнать. Для этого существует механическое реле давления воды.

Реле давления воды

 Представляет собой две пары контактов, которые находятся в замкнутом состоянии при низком давлении, и размыкаются при высоком. Уровень давления, при котором срабатывает реле, можно регулировать, поджимая пружину специальной гайкой.
Корпус реле, хоть и не герметичен, но вполне выдержит попадание на него небольшого количества воды. Поэтому на контактах реле я скоммутировал и датчик уровня воды, установленный в баке.

Коммутация проводов в реле давления

Схема соединения проводов получилась такая:

Сделал я к этой системе ещё ёмкостный датчик давления, но пока не подключил.

Все датчики подключаются к мозгу - контроллеру. Он обрабатывает информацию, и согласно заданным настройкам включает клапаны.

О контроллере - в следующем посте. А пока можете посмотреть на результат работы моей самодельной системы автоматического полива на этом видео: