AUTOMATICKÉ ZALÉVÁNÍ S PICAXE

AUTOMATICKÉ ZALÉVÁNÍ KVĚTIN S PICAXE

Vágner Vlastimil

Na internetu je možné koupit více typů automatického zalévání způsob co jsem požadoval již bohužel v nabídce není. Tak že jsem se rozhodl si jej vyrobit jako řídící jednotku jsem použil Picaxe 28x2 který jsem měl doma i s deskou AXE board-28 kdysi zakoupenou v [1]. Hotový výrobek tak rozšiřuje popis zapojení s Picaxe uveřejněná v [2]. Může posloužit pro vlastní inspiraci při výrobě podobného přípravku.

POPIS FUNKCE ZALÉVÁNÍ

Přípravek je navržen pro zalévání ve třech korýtkách pro květiny může být použit i pro květináče umožňuje samostatné zalévání květin v každém korýtku, květináči dle vlhkosti půdy v každém z nich. Řízení napájení přípravku pro spuštění zalévání je pomocí obyčejných spínacích hodin které v nastavenou dobu sepnou ovládanou zásuvku. Tato pak napájí univerzální napájecí zdroj pro napájení přípravku, po zapnutí napájení přípravku je programově testováno množství vody v nádobce plováček je v horní úrovni pokračuje program dál svítí „zelená led dioda“ pokud je vody málo plováček je v dolní úrovni program rozsvítí „červenou led diodu“ a dál nepokračuje. Každý květinový truhlík má svůj motorek s čerpadlem které je programově ovládáno mikrokontrolérem na základě načtené hodnoty vlhkosti půdy, při chodu čerpadla u něho svítí „zelená led dioda“. Doba zalévání každého truhlíku je nastavena zvlášť na čas po kterém dojde k vypnutí motorku čerpadla programově je po testu všech třech truhlíků nastavena časová prodleva aby se mohla voda vsáknout do hlíny a poté je opět měřena vlhkost půdy a podle hodnoty vlhkosti půdy se buď již nespustí čerpadlo nebo spustí. Opakovací smyčka DO – LOOP v programu je nastavena na tři opakování po nich se program ukončí i když jsou ještě sepnuty spínací hodiny. Přípravek umožňuje zalévání i ručně po stisku tlačítka „Ručně“ ovládání motorů čerpadel které chceme zapnout je pomocí vypínačů, tyto před stiskem tlačítka vypneme z polohy zapnuto do polohy vypnuto. A po stisku tlačítka si pak volíme to čerpadlo které chceme zapnout. Časová prodleva chodu čerpadla i časová prodleva po kontrole všech truhlíků je čistě individuální, v tomto případě mám nastavenou dobu chodu čerpadla 15 vteřin a časovou prodlevu mezi opětovným chodem nastavenou na 5 minut. Nastavený čas doby sepnutí spínacích hodin je nastavený na 30 minut. Napájení snímačů je provedeno programově tak že před odečtem vlhkosti půdy je napájení zapnuto a po odečtení vlhkosti půdy je programově vypnuto. V případě připojení počítače a spuštěném programu RS_232.EX k přípravku je možné načítat surové hodnoty ze snímačů a tyto si uložit do souboru pro další využití.

POPIS PŘÍPRAVKU

Přípravek je vyroben z hotových modulů napájení je z univerzálního zdroje s nastaveným výstupním napětím 7.5V se připojuje konektorem do zdířky 5.5 /2.1 vývod z této zdířky je připojen na pojistku 1A z této je vývod připojený na vypínač a z něho pak na DPS stabilizátoru do šroubovací svorkovnice +7V, mezi záporný napájecí pól a vývod z pojistky je zapojena dioda D1 pro případ že by byl opačně zapojený konektor (+ pól by byl na venkovní části místo na středním pinu připojovacího konektoru). Pouze DPS pro připojení třech snímačů vlhkosti půdy se šroubovacími svorkami pro snímače je vyrobena na univerzální vrtané destičce. Stejně tak je vyroben zdroj +5V který je osazen stabilizátorem 78S05 s blokovacími kondenzátory, společně na DPS zdroje jsou šroubovací svorkovnice pro připojení napájecího napětí +7V a šroubovací svorkovnice pro připojení snímače výšky hladiny „plováčku“. Ovládání motorů je tvořeno hotovými moduly s Mosfet tranzistorem IRF520 kde je na DPS současně osazen řadový konektor s třemi piny na připojení ovládacího signálu „S“, GND a VCC který není využit. Společně jsou na DPS dvě šroubovací svorkovnice pro připojení motoru a napájení motoru svorkovnice pro motor mají označení V+ a V-, svorky pro připojení napájení motoru mají označení VIN a GND. Svorky označené V+ a VIN jsou spolu propojeny stejně tak jsou propojeny svorky napájení motoru GND a pin na řadovém konektoru GND. Moduly byly zakoupeny v [3].

Na ovládání je použit mikrokontrolér PICAXE 28x2 společně s AXE boardem-28, napájení desky je z přívodní šroubovací svorkovnice +7V -7V na desce zdroje. Deska AXE boardu-28 je z výroby osazena stabilizátorem na +5V, napájení je jištěno vratnou pojistkou mikrokontrolér je osazený v patici a na konektorech je vyvedeno napájecí napětí +5V, -5V společně se vstupy mikrokontroléru. Jednotlivé výstupy mikrokontroléru jsou využity takto PIN A.0 je využit na snímání napětí ze snímače vlhkosti půdy č.1, PIN A.1 je využit na snímání napětí ze snímače vlhkosti půdy č.2, PIN A.2 je využit na snímání napětí ze snímače vlhkosti půdy č.3. PIN B.0 ovládá spínání tranzistoru pohonu motoru č.3 tento pin je v případě úpravy programu možno využít na regulaci otáček PWM, PIN C.1 ovládá spínání tranzistoru pohonu motoru č.1 tento je v případě úpravy programu možno využít na regulaci otáček PWM, PIN C.2 ovládá spínání tranzistoru pohonu motoru č.2 tento je v případě úpravy programu možno využít na regulaci otáček PWM. PIN C.0 programově ovládá napájení snímače vlhkosti půdy č.1, PIN C.3 snímá hladinu vody v nádrži pomocí plováku, PIN C.4 dle výstupní hodnoty signálu rozsvěcí červenou led diodu nebo zelenou led diodu na signalizaci stavu hladiny. Pokud je na výstupu signál „LOW“ nízká hladina svítí červená led dioda, pokud je na výstupu signál „HIG“ svítí zelená led dioda. PIN C.5 snímá stisk tlačítka „ruční zalévání“ a v případě stisknutí je programově sepnuto napájení toho motoru který je vypínačem přepnut do polohy „ZAP“. PIN C.6 programově ovládá napájení snímače vlhkosti půdy č.2, PIN C.7 programově ovládá napájení snímače vlhkosti půdy č.3. Mikroprocesor i AXE board-28 byl zakoupen v [1]. Destička pro uchycení použitých modulů je rozměrově upravena dle použité krabičky, jde o pracovní desku co se používá v kuchyni pro přípravu jídel síla destičky je 3mm. Použitý plováček je již s vyvedenými vývody které jsou zality hmotou a plováček tak může být celý pod vodou, držák pro plováček je v tomto případě vyrobený z měděného vodiče průřez 2.5mm2, plováček byl zakoupen v [3]. Použité snímače vlhkosti půdy jsou kapacitní při suché zemině mají na výstupu napětí v rozsahu 2.5V – 3.0V a při vlhké zemině pak mají na výstupu napětí pod 1V. Před osazením jsem pouze elektroniku na DPS snímače prolakoval lakem proti vlhkosti snímače jsou zakoupeny v [1] snímače mohou být napájeny napětím v rozsahu 3 – 5V. Čerpadla jsou na napájení 6 – 12V R385 se silenbloky zakoupena v [4], na vývody motorků jsou naletovány diody 1N4007 tak že katody jsou přiletovány na vývody označené červenou tečkou. Schéma zapojení a připojení snímačů jsou na obrázcích č.01 – č.05, na obrázku č.06 je nákres úpravy silikonové hadičky pro zalévání. Zalévání zeminy v truhlících jsem provedl tak že silikonová hadička v každém truhlíku je položena uvnitř a v ní jsem provedl horkou špicí počet otvorů v určité vzdálenosti tak aby byl truhlík rovnoměrně zavlažen. Provedení je čistě individuální věc dle použitých květináčů nebo truhlíků.

SEZNAM SOUČÁSTEK

Pojistka PO1…1A, 1ks dioda D1…1N5406, 1ks stabilizátor IO1…78S05, kondenzátory C1, C2…keramické 100NF, vypínač VP1 – VP6 páčkový do panelu, rezistor R1, R8…15K, rezistory R2, R3, R4, R5, R6, R7…560R, led diody D1, D3, D4, D5, D6 zelená průměr 5mm 2V/0.01A, led dioda D2 červená průměr 5mm 2V/0.01A. 3ks Moduly s Mosfet tranzistorem IRF520, 1ks AXE board-28 + mikrokontrolér PICAXE 28x2, 1ks univerzální regulovatelný napájecí zdroj 3V – 12V, 1ks krabička dle vlastního výběru, 1ks zdířka do panelu 5.5/2.1, 1ks zdířka pro počítač na panel 9 – pinů(kolíčky), 7ks kabelová průchodka G9, 3ks čerpadel 6 – 9V R385, 1ks plováček, 1ks univerzální vrtaná destička, 1ks nádržka na vodu, silikonová hadička vnitřní průměr 6mm/vnější průměr 8mm, kabel pro připojení motorů 2*0.75mm2, kabel pro připojení snímačů 3*0.35mm2, 3ks kapacitních snímačů vlhkosti půdy, kabel pro komunikaci PC – AXE-board-28(přímý), 24ks šroubků M3 * 15mm, 24ks matička M3, 24ks M3 plochá podložka, 1ks gumová průchodka 3mm pro kabel od plováčku na nádržce.

POPIS PROGRAMŮ

Programy pro automatické zalévání jsou dva pro PICAXE s názvy automatické_zalévání.bas a snímače.bas. Pro počítač jsou tři programy s názvy rs_232.exe, výpočet_napětí.exe a výpočet_hodnoty.exe. Program snímače.bas slouží ke zjištění hodnoty napětí ze snímačeů které je na monitoru PC zobrazeno v surové hodnotě, tyto hodnoty je možné si na PC uložit pro pozdější zadávání v programu automatické_zalévání.bas. Program automatické_zalévání.bas slouží k vlastnímu ovládání čerpadel. Programy pro PC jsou napsány ve VB6 program RS_232.EXE je terminálový program pro sériovou komunikaci po sériové lince a může být použit i pro jinou komunikaci ovládání programu je součástí adresáře s programem. Program VÝPOČET_NAPĚTÍ.EXE může být použit pro převod načtené surové hodnoty ze snímačů vlhkosti půdy programem RS_232.EXE popis ovládání programu je součástí adresáře s programem. Program VÝPOČET_HODNOTY.EXE může být použit pro kontrolu hodnoty napětí změřené pomocí DMM. Důležité upozornění při komunikaci počítače a mikrokontroléru je důležité mít nastavenou v terminálu stejnou komunikační rychlost jako je v programu pro PICAXE.

V PŘÍPADĚ ZÁJMU MOHU UVEDENÉ PROGRAMY ZASLAT.

OŽIVENÍ PŘÍPRAVKU

Po osazení a propojení všech modulů mikroprocesor zatím neosazujeme do zdířky napájení připojíme napájení z univerzálního zdroje a zapneme vypínač napájení po zapnutí se musí rozsvítit signalizační led dioda na DPS AXE-boardu a signalizační led dioda pro výstup napětí ze stabilizátoru +5V toto napětí změříme DMM zda je opravdu +5V. Současně budou svítit i obě led diody signalizace hladiny. Pokud je vše v pořádku vypneme vypínač napájení odpojíme napájecí zdroj do patice vložíme mikrokontrolér PICAXE 28x2 a tím je oživení ukončeno.

NAHRÁNÍ PROGRAMU DO PICAXE

Propojíme si počítač PC s hotovým přípravkem pomocí programovacího konektoru který je propojený s deskou AXE-board s vloženým mikrokontrolérem PICAXE 28x2 připojíme napájecí napětí do napájecí zdířky přípravku a zapneme napájení. Na počítači spustíme programovací editor pro PICAXE „volně ke stažení ze stránek http://picaxe.co.uk“ v editoru si navolíme stejný typ PICAXE 28x2 a z adresáře kde máme programy automatické_zalévání.bas a snímače.bas si zvolíme program který chceme nahrát a ten se nám zobrazí v editoru nyní zadáme nahrát a program nahrajeme do PICAXE 28x2. Po nahrání programu odpojíme programovací kabel vypneme napájení přípravku. Pro komunikaci počítače s přípravkem je možné používat redukci USB/COM se kterou program jak pro editor PICAXE tak i program RS_232.EXE funguje osobně používám více jak deset let.

ZJIŠTĚNÍ HODNOTY NAPĚTÍ ZE SNÍMAČŮ

Způsob zjištění hodnoty napětí ze snímačů vlhkosti půdy je možné získat dvěma způsoby. První způsob je po usazení snímačů vlhkosti půdy v truhlících tyto připojíme na napájecí napětí 5V a výstup ze snímače připojíme na vstup DMM a při vlhkosti půdy kdy chceme aby byla čerpadla zapnuta na zalévání si toto napětí poznamenáme. Takto postupujeme u všech třech truhlíků a po změření napětí ze snímačů spustíme na počítači program VÝPOČET_HODNOTY.EXE a podle návodu zadáme hodnotu z prvního snímače a vypočítáme surovou hodnotu. Takto si postupně vypočítáme surovou hodnotu zbývajících dvou snímačů a hodnoty si poznamenáme. Poté spustíme editor pro programování PICAXE a v programu automatické_zalévání.bas za proměnnou s názvem parametr1 zadáme vypočítanou hodnotu ze snímače č.1, za parametr2 zadáme vypočítanou hodnotu ze snímače č.2, za parametr3 zadáme vypočítanou hodnotu ze snímače č.3. Poté nahrajeme program do PICAXE28x2 vypneme napájení přípravku necháme připojený počítač ukončíme programovací program pro PICAXE spustíme program RS_232.EXE nastavíme parametry dle návodu k programu a spustíme komunikaci. Poté zapneme napájení přípravku a na monitoru PC v okně terminálu se postupně zobrazují surové hodnoty z načtených snímačů vlhkosti půdy. Celkem se tyto hodnoty zobrazí celkem třikrát tzv. třikrát bude zobrazena hodnota snímače č.1, č.2, č3. Druhý způsob je ten že do PICAXE nahrajeme program snímače.bas necháme propojení počítače a přípravku, přípravek není nutné vypínat a na počítači spustíme program RS_232.EXE zadáme parametry a spustíme komunikaci a na monitoru PC v okně kde se zobrazují načtená data se nám budou zobrazovat načtená surová data ze snímačů č.1, č.2, č3. Tyto pak zadáme stejným způsobem jako v prvním případě zjištění hodnot do programu automatické_zalévání.bas.