Автолейка — автоматический полив комнатных растений

После того как у меня сдох очередной цветок, я понял, что неплохо было бы как-то автоматизировать процесс полива.

Не мудрствуя лукаво, я решил собрать конструкцию, которая бы поливала цветок вместо меня. В итоге у меня получился вот такой аппарат, который вполне справляется со своими обязанностями:

При помощи двух регуляторов можно настроить объём поливаемой за раз воды, а также период между поливами. Кому интересно — далее подробная инструкция, как сделать такое устройство.

Для сборки поливалки вам понадобится некоторое количество компонентов и не более чем 30 минут свободного времени.

Используемые компоненты:

• Arduino Mega (она просто была под рукой, но любая другая подойдёт)
• Насос и силиконовая трубка (подойдёт насос омывателя автомобильных стёкол — можно купить в любых автозапчастях или можно купить маленький погружной насос на ebay)
• Блок питания
• Два переменных резистора для регулировки (любые)
• Транзистор IRL3705N
• Два резистора (100 Ом и 100 кОм)
• Диод (любой)
• Резервуар для воды (в моем случае пластиковая коробочка из Ikea)
• Макетка

Собираем всё по такой схеме:

Или нагляднее:

Вот что получилось у меня:

Сначала протестим насос. Подадим на него 5В. Если он зажужжал, всё в порядке, двигаемся дальше.

Теперь подключим насос к Arduino. Сделаем для управления насоса с ардуино небольшую обвязку на макетке.

Попробуем поуправлять насосом с Ардуино. Зальём такой код

int pumpPin = 5;

void setup() {
  pinMode(pumpPin, OUTPUT);
  digitalWrite(pumpPin, LOW); 
}

void loop() {
  digitalWrite(pumpPin, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(pumpPin, LOW);
  delay(1000);
}

Если он периодически жужжит, значит, снова всё в порядке.

Теперь нам осталось добавить два регулятора. Подцепим к нашему устройству переменные резисторы, и проверим их работоспособность.

Зальём такой код на Ардуино

int volumePin = A0;

void setup() {
  pinMode(volumePin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.println(analogRead(volumePin));
  delay(100);  
}

Зайдём в Serial Monitor и убедимся, что есть реакция на поворот регулятора. Он должен меняться примерно от 0 до 1024

Теперь осталось заставить заработать всё это вместе.

Вот непосредственно код поливалки:

// Первый регулятор управляет временем, которое будет литься вода (от 4 до 15 секунд)
#define MAX_FLOWTIME 15 // seconds
#define MIN_FLOWTIME 4 // seconds

// Второй регулятор управляет частотой полива от раза в день до раза в неделю
#define MAX_PERIOD 7 // days
#define MIN_PERIOD 1 // days

#define MAX 1015
#define MIN 0

int volumePin = A0; // Пин, к которому подцеплен регулятор, отвечающий за объём поливаемой воды
int periodPin = A1; // Пин, к которому подцепелн регулятор, отвечающий за период между поливами
int pumpPin = 5; // Пин, к которому подсоединено управление насосом

int volume;
int period;

// Процедура, включающая насос на время, заданное в volume
void water() {
  digitalWrite(pumpPin, HIGH); // включаем насос
  delay(volume);
  digitalWrite(pumpPin, LOW); // выключаем насос
  delay(period);  
}


void setup() {
  pinMode(pumpPin, OUTPUT);
  digitalWrite(pumpPin, LOW); 
}

void loop() {
  // Считываем значения регуляторов (переменных резисторов) и приводим их к заданным пределам
  volume = map(analogRead(volumePin), MIN, MAX, MIN_FLOWTIME, MAX_FLOWTIME) * 1000; 
  period = map(analogRead(periodPin), MIN, MAX, MIN_PERIOD, MAX_PERIOD) * 1000 * 60 * 60 * 24; 
 
  water();
}

Вот так выглядит конечный результат в работе:

В ближайшем будущем думаю сюда добавить сенсор уровня воды в резервуаре и датчик влажности почвы.

В определенный момент количество цветов дома увеличивается до критической массы, и уже думаешь, а вот было бы неплохо не поливать самому каждый цветок, а настроить какой-то автополив. А если еще и пора ехать в отпуск, и не дай бог на две недели (да да, на две недели да к морю!), то по возвращении можно найти не цветущий сад, а засохший гербарий. Давайте рассмотрим варианты автопоилка от простейших капельных до автоматизированных с экранчиком и кнопками.

Самый простой вариант для самополива это так называемые «шары». Они представляют собой некую замкнутую ёмкость с длинным носиком, который вставляется в землю. Так как ёмкость эта только с одним отверстием которое вставлено в землю, то вода расходуется только когда влажность почвы уменьшается. очень простой метод, но на долго цветок с такой штукой не оставишь. Обычно встречаются такие шары в наборах по 6 штук, цена такого набора в районе 1000р. плюс минус 200р. Объем одного шара 250мг. Иногда их еще называют лейка-колба.

Кстати для обладателей 3D-принтеров такой шар можно изготовить самостоятельно, это будет намного дешевле, хотя… Имея такой инструмент как 3D-принтер можно изготовить системы автополива гораздо интереснее.

Ссылка на саму модель для печати: Automatic Plant Water-er — Self Watering Plant Bulb

Ну раз уж мы можем распечатать такой лейку-шар, то почему бы не сделать более интересную модель, с универсальной резьбой под обычные бутылки. Хотя такая модель уже есть, достаточно только скачать и распечатать: self-watering device

Я опробовал его в действии:

Такую штуковину можно изготовить и без печати пластиком, достаточно вспомнить, как в детстве мы делали «брызгалки». Сойдет за основу крышка от бутылки и основание от ручки немного клея.

Минус тут в том, что вода выливается пока не достигнет уровня верхнего отверстия, фактически несколько сантиметров земли ото дна всегда будут залиты водой, не всем цветам это понравится, отложим пока эту «лейку» в сторону.

Говоря про основы систем самополива растений, нужно отметить и обычную капельницу. Что может быть проще? Повесил ёмкость повыше, настроил количество подаваемой воды и все. Подливай иногда воду. Сложностей тут как минимум две: нужно подвесить куда-то ёмкость, а это не всегда возможно, да и выглядеть такая конструкция будет не очень. Плюс необходимо либо рассчитать, либо опытным путем определить количество капель, а на это уйдет некоторое время. По цене я не сориентирую, сколько стоит капельница в аптеке, этот метод я подсмотрел в обсуждении других систем автополива и просто делюсь информацией.

Ок. Двигаемся дальше. Следующая система пассивного автополива – так называемый орхидейный горшок. Это горшок, в котором находится некоторое количество воды, в него помещается второй горшок поменьше и через донное отверстие вода попадает внутрь. В принципе, в случае с орхидеей, это что-то сродни гидропоники, только вода не движется по трубам а постоянно находится на дне горшка, но корни всегда в воде. В прошлом году на популярном ресурсе бесплатных моделей для 3D-принтеров – Thingiverse долгое время в топе висел подобный горшок, только более продвинутый, с удобной заливной горловиной и интересным дизайном.

Я распечатал его ради интереса, теперь он ждет достойного цветка для посадки внутрь.

Кто захочет потратить примерно 14 часов и напечатать такой-то вот ссылка на модель: Self-Watering Planter

Все эти системы автополива производят так называемый пассивный автополив, тоесть в процесс или нельзя вмешаться, или сделать это возможно в весьма скудном виде. Кроме того ёмкости с водой в этих системах ограничены и имеют небольшой объем. Для истинных гиков любая система должна иметь электрическую основу и желательно возможность настраивания всего и вся под любой каприз.

Вот так же я думал пару лет назад и приобрел погружной насос для небольших фонтанчиков или аквариумов на e-bay.

Я уже не помню сколько он стоил, но помимо насоса пришлось еще найти нужные трубки чтобы соединить насос с трубкой от капельницы. Помимо этого приобрести разветвители и краники. В общем, такой DIY в итоге выходит в копеечку, особенно когда неохота ждать посылок и идешь по местным магазинам. В качестве мозгов была ардуина которая мониторила влажность почвы через специальный датчик. Как выяснилось, такие датчики очень быстро выходят из строя от коррозии, особенно если ваш скетч не оптимизирован и на сенсор часто подается напряжение.

У меня остались некоторые элементы от той системы, на фото можно увидеть насколько она монструозная. В то время я только мечтал о 3D-принтере и делать красивые корпуса не приходилось. Все было на монтажке, а насос был погружен в 5-ти литровую ёмкость.

Чтобы сочленения краников не протекало, пришлось залепить их тем, что было в тот момент под рукой. Лучшего применения остаткам SUGRU я не нашел, оно со временем портится и долго хранить даже в герметичной упаковке его не получится.

Кстати насос достаточно простой и имеет даже механический регулятор давления путем закрытия входного отверстия.

Трубки я купил в магазине для аквариумов, там же где и краники. Там они более мягкие, чем обычная капельница.

И кстати зеленоватый оттенок у трубок неспроста, обычные прозрачные трубки со временем мутнеют, и на внутренних стенках под воздействием солнечного света и воды начинает появляться налет.

В общем, этот самодельный автополив прожил у меня не долго, после переезда от него остались лишь некоторые компоненты, а собирать его заново уже было неохота, да и красиво разместить его уже не получается.

Но как правило, ты что-то думаешь, придумываешь, а потом бац, это уже есть готовое, произведенное на фабрике. Так и тут, на смену домашнему франкенштейну приходит автолейка.

Внутри упаковки располагается:

• сама автолейка
• инструкция по применению
• моток гибкой трубки зеленого цвета
• крышечка с четырьмя шурупчиками для батарейного отсека
• набор из десяти краников
• дополнительный моток трубки черного цвета
• держатели трубки автополива для размещения в горшке

Вот держатели это классная штука, все элегантно и просто. Вставил трубку внутрь пружинки и воткнул усики в землю. Всё. Можно настроить четко, куда будет лить вода: в центр прямо на корни или ближе к краю.

Краники тоже интересное решение. Их ровно десять штук для возможности размещения на каждой трубке. Выходных отверстий тут как раз 10.

Если бы их не было, то длина трубок влияла бы на полив, в принципе это можно высчитать по формуле, какая длина трубки, сколько будет лить воды. Ну, или приблизительно можно выбрать значения из таблицы. Я не стал заморачиваться и просто сделал все трубки одной длины.

Так выглядит сама автолейка. Погружной насос на выносном толстом шланге в герметичном корпусе с фильтром на входе. Это хорошо, мусор не повредит насос, если случайно попадет в воду.

Рама с креплениями на стенку резервуара, в которой размещается блок управления.

А что внутри? Отвинчиваем 4 шурупчика, снимаем нижнюю часть корпуса. Под ней плата, прикрепленная еще большим числом шурупчиков.

Да, саморезиков тут не пожалели. Сама микросхема залита твердым компаундом и идентифицировать её нет возможности, в остальном все достаточно просто, но качественно.

Единственный момент смутивший меня – это кнопки. Я люблю когда они при нажатии щелкают а тут обычные резиновые замыкающие дорожки. Насколько я помню, такие кнопки недолговечны если на них часто нажимают. Хотя, что тут жать? Настроил раз и забыл 🙂

Собираем в обратном порядке и вставляем батарейки.

Вот на этом этапе, когда я привинчивал крышку батарейного отсека, я уже представлял себя как некоего сборщика чуть ли не спутника для запуска на орбиту. Зачем столько шурупов? Особенно на батарейном отсеке? Аж 4 штуки, добавили бы еще до кучи тогда и резиновый уплотнитель чтоли…

Ок зовем проверяющего, проводим финальный осмотр перед первым запуском и жмем кнопку «тест».

Ага, автолейка попискивает и на экране появился значок капельки. Воды-то в резервуаре нет. Кстати плюс автолейки она не пытается всосать воздух до потери сознания. Мотор без воды не работает, а то бы мог и сгореть.

Дальше заливаем воду во временный резервуар и опутываем сетью трубок горшки.

Для первого теста достаточно, дальше сделаю поаккуратней.

Выставляем периодичность и продолжительность полива. По умолчанию периодичность 0,1 раз в день, нужно быть внимательным. Вверху таймер показывает 2 часа 40 минут и начинается обратный отсчет. Меняем на 1 раз в день и ставим 20 секунд.

Жмем кнопку и моторчик, весело заурчав, отправляет живительную влагу по трубкам к растениям.

Вот кстати сам резервуар не должен быть выше, чем уровень трубок иначе вся система помимо автополива будет еще и автокапельной системой. С концов капать будет, извините.

Поэтому нужно либо резервуар размещать ниже горшков либо следить за уровнем воды и не допускать его превышения над уровнем концов трубок.

В принципе всё. Чем полезна такая система? Прежде всего, резервуар может быть практически любого размера, хотя я думаю, у насоса есть ограничения на какую высоту он сможет поднять воду. Если он такой же как у меня с DIY самополива то это примерно метр-полтора или чуть больше. Дальше есть мнение, что растения лучше поливать в определенное время суток, тут большой простор для настройки. Еще, вроде как, хорошо поливать цветы часто, но понемногу, хотя тут я могу уже ошибаться, но в любом случае тут есть возможность настроить полив как душе угодно, не хватает только обратной связи от цветов. Хотя зайдя на Instructables можно найти кучу вариантов настройки мониторинга влажности почвы и даже с отправкой данных в твиттер.

Ссылка на систему автополива в магазине даджета: автолейка.