Контроллер управления для системы автоматического полива

Контроллер управления для системы автоматического полива Огород

Датчики уровня воды в резервуаре

Накопительные баки оборудованы тремя поплавковыми датчиками уровня.

поплавковый датчикСигналы от датчиков поступают в систему управления и используются для регистрации трёх различных уровней воды: «полный бак», «уровень воды менее половины» и «почти пустой бак». Эта информация передаётся на сервер для отображения уровня воды в резервуаре через веб-приложение. По двум последним сигналам сервер формирует соответственно предупредительное и аварийное события для оповещения пользователя по смс или электронной почте.поплавковые датчикиСигналы от датчиков поступают в систему управления и используются для регистрации трёх различных уровней воды: «полный бак», «уровень воды менее половины» и «почти пустой бак». Эта информация передаётся на сервер для отображения уровня воды в резервуаре через веб-приложение. По двум последним сигналам сервер формирует соответственно предупредительное и аварийное события для оповещения пользователя по смс или электронной почте.Контроллер управления для системы автоматического поливаПоскольку баки — это сообщающиеся сосуды, т.е. уровень в них всегда одинаковый, — все датчики для удобства установлены в одном из них.

По той же причине система долива воды подведена только к одному из баков.

Какой выбрать контроллер?

Когда принято решение установить систему полива на своем участке, то встаёт резонный вопрос – какой купить контроллер. Выбирая из всего многообразия именно для своих целей, нужно учитывать три основных фактора:

  • Количество зон (согласно проекту), требующих подключения э/м клапанов

Это зависит от того, какую общую площадь занимает данный участок. Если он имеет уже благоустроенную территорию с высаженными растениями, то непременно нужно учесть их количество и виды. Нормы полива, типы и количество дождевателей напрямую зависят от ландшафта участка и расположения растений на нём.

Если территория участка составляет не более 10 соток, то для него подойдёт контроллер, который будет управлять количеством клапанов от 4 до 8 станций. Этого будет вполне достаточно. Если же участок значительно больше, то потребуются более функциональный профессиональный пульт для управления системой полива.

  • Расположение контроллера: внутреннее или внешнее (на улице)

Контроллеры от именитых производителей производятся, как правило, в двух вариантах исполнения: для размещения внутри помещения и для установки снаружи. Пульт управления, который располагается в помещении, даёт возможность вести управление имеющимися программами полива не выходя из дома.

Он может быть установлен в малозаметном месте гаража или подвала. Подключить подобное устройство можно к обычной электросети. Контроллеры наружного типа отличаются особой надёжностью, их корпуса не боятся погодных катаклизмов и снабжены специальными встроенными трансформаторами.

  • Количество независимых программ

Программы представляют собой некий алгоритм деятельности автоматической полив системы. Контроллеры разных уровней и модификаций могут содержать разное количество программ (от 1 до 4). С их помощью задаются режимы полива: дни орошения, время начала (старта), количество запусков в течение суток, продолжительность полива и его периодичность.

Именно количество программ в контроллере подразумевает возможность привязать каждую из них к конкретной зоне полива. Это позволяет выставлять гибкие режимы орошения для цветников и лужаек, больших газонов или для полива растений в теплице. В учет берутся сезонные корректировки и показания параметров с датчиков погоды, что экономит воду, энергию и в целом обслуживание всей автоматической системы полива.

Не стоит забывать, что автоматическая полив система монтируется на основании предварительно выполненного проекта, куда входит вычерчивание участка и схематичная расстановка поливочного оборудования в соответствии с расчетами потоков и давления воды.

Если пренебречь этип этапом, то даже самый умный и дорогой контроллер не сможет обеспечить качественное равномерное орошение. Попробовать свои силы в самостоятельной разработке проекта можно, прочитав инструкциюна нашем сайте.

Если нет уверенности в том, что проект удастся сделать качественно, то специалисты нашей компании выполнят эту работу в короткие сроки. Загляните в раздел услуги по проектированию системы автоматического полива.

Вернуться ко всем статьям ►

Накопительный резервуар

Резервуары объединены по принципу «сообщающихся сосудов» — поэтому условно можно говорить, что это одна ёмкость для накопления воды. В качестве резервуаров были применены еврокубы.

Еврокуб для поливаДля объединения баков в крышки их сливных отверстий были врезаны латунные сгоны с прокладками:отвод из бакаДля объединения баков в крышки их сливных отверстий были врезаны латунные сгоны с прокладками:Контроллер управления для системы автоматического поливаДалее сгоны из баков были объединены с помощью полипропиленовых труб. На получившуюся общую выходную трубу установлены фильтр и кран:фильтр-кран

Баки установлены на каркас из профильных труб и швеллеров.

Получилось следующее:система полива

Реализация

В качестве корпусов я использовал напечатанные на 3D принтере модели собственного изготовления. Так как WiFi модуль питается от 5 вольт, а клапана и насос от 12, БП я взял от китайского драйвера светодиодной подсветки(продают без корпуса, б/у) на 12в и 2.5А.

В качестве емкости используется ПВХ канистра, в моем случае она оранжевая, потому что в ней была огнезащита. Уровень в емкости контролируется только минимальный, реализовано это при помощи неодимового магнита и геркона. Геркон приклеивается на дно канистры, а магнит, приклеенный к поплавку, перемещается по сегментной трубке из пластика.

Насосы я использую мембранные, они удобны тем, что нет необходимости заполнять контур водой. Единственное неудобство в этих насосах это фланцы, они слишком большого диаметра относительно тех систем орошения, которые можно приобрести в Китае. Еще есть вопросы по ресурсу этих насосов, но работают они по 1-2 минуты в неделю.

Клапана изначально хотел использовать такие, но как оказалось каждый потребляет порядка 3.5А поэтому пришлось от них отказаться.

В итоге клапаны были взяты такие же, как и в прошлом проекте. Они меньше и хорошо себя зарекомендовали, потребление порядка 80мА.

В качестве органа управления был взять китайский Wemos D1 mini. Схема тривиальная, поэтому я ее даже не рисовал, сразу в спринт и на текстолит. С макетными платами у меня как то сразу не срослось, поэтому стараюсь все делать платами, это эстетичнее и отлаживать проще.

Уровень прижимает одну из ног контроллера к питания, управление насосом и клапанами осуществляется через сборку дарлингтонов ULN2003. Для питания контроллера использовал стабилизатор LM317 — вот это было так себе решение, стабилизатор греется, приклеил радиатор на термоклей.

В результате получилось так, все это находится в углу кухни, поэтому там не видно ни красных корпусов, ни оранжевой канистры.

Шланги ПВХ хоть и выделяются на фоне белого пластика окна, нравятся мне больше нежели, прозрачные силиконовые.

Система автоматического долива воды в резервуар

Для автоматического заполнения водой резервуар оборудован механическим поплавковым клапаном:

поплавковый клапанЭтот клапан работает аналогично клапану унитазного бачка, т.е. при понижении уровня жидкости поплавок клапана опускается, открывая подачу воды.клапан поплавковый механическийЭтот клапан работает аналогично клапану унитазного бачка, т.е. при понижении уровня жидкости поплавок клапана опускается, открывая подачу воды.Контроллер управления для системы автоматического поливаДля блокировки долива на подающую трубу был установлен  электромагнитный клапан нормально-открытого типа.Электромагнитный клапанТакой клапан в отсутствии напряжения питания открыт и даёт возможность системе автоматически заполнять накопительный резервуар. Когда пользователю нужно запретить системе доливать воду, он может  закрыть кран, с помощью веб-приложения или переключателя на шкафу управления.Блокировкадолива электромагнитным клапаномТакой клапан в отсутствии напряжения питания открыт и даёт возможность системе автоматически заполнять накопительный резервуар. Когда пользователю нужно запретить системе доливать воду, он может  закрыть кран, с помощью веб-приложения или переключателя на шкафу управления.Контроллер управления для системы автоматического поливаБлокировка автоматического долива нужна из-за того, что работающая поливальная установка снижает давление воды в доме. Поэтому, когда нужно помыть посуду, принять душ или включить стиральную машину, можно временно запретить «поливалке» автодолив.

Когда пользователь даёт команду блокировки долива, система управления запитывает клапан управляющим напряжением 220 В и он закрывается — только в этом состоянии клапан потребляет энергию. Большую часть времени (от общего времени работы системы) клапан находится в открытом состоянии и не тратит энергию, именно поэтому был выбран нормально-открытый тип клапана.

Система автоматического полива. контроллер.

Речь в статье пойдет о контроллере автоматического включения полива зеленых насаждений на моем приусадебном участке.

Эта статья является логическим продолжением темы о системе автоматического полива. Начало было положено в статье о форсунках. Трубы закопаны, распылители установлены, теперь надо сделать так, что бы не бегать постоянно к кранику и не крутить его туда, сюда. Речь пойдет только о контроллере, про исполнительные устройства будет написана еще одна статья.

Требования к контроллеру были установлены следующие:
1. Включать и выключать полив по заранее установленному времени;
2. Следить за наличием дождя за бортом, зачем поливать если идет дождь;
3. Следить за температурой воздуха;
4. На перспективу: контролировать уровень в бочке с водой.

Требования есть, надо делать. В качестве мозга выбран микроконтроллер ATmega328 распаянный  на платке Arduino Nano. Это удобно, так как на этой платке есть разъем мини usb, что позволяет менять прошивку в ходе отладки, не извлекая контроллер из платы. Время будет отсчитывать микросхема часов реального времени DS3231, в ней встроен датчик температуры и с помощью него организована температурная корректировка показаний. DS3231 более точна в отличии от дешевой ds1307. Управление исполнительными механизмами будет организовано через реле. Для отображение информации я выбрал LCD экран на 20 знаков в 4 ряда. Для навигации выбрал платку с распаянными кнопками. Температуру и влажность решил измерять датчиком DH22, в отличии от DH11 он более точный и позволяет измерять влажность до 100%. DH22 будет трудится в паре с аналоговым датчиком воды (для меня дождя). Контроллер и начинка будут запитаны через плату с регулятором напряжения LM2596. Питаться вся сборка будет от напряжения 12В, которое обеспечивает щит низковольтного питания. Для наглядности привожу картинки всех составляющих, которые были заказаны в китайском магазине.

Что бы эта вся требуха не болталась я разместил ее на кусочке фольгированного текстолита 10х15 см, который является как бы «материнской платой». Рисуем печатную плату (она же материнская), параллельно чертим схему и пишем программный код. Вроде все сверял и проверял, а все равно попутал порты контроллера (ардуино), поэтому  на фотографии готовой платы видно много перемычек, в архиве для скачивания и на скриншоте из Sprint-Layout уже все исправлено.

Схема и ее краткое описание. (схема кликабельная).

Схема не представляет собой чего то сложного, так как вся конструкция собрана из модулей, остается их только соединить между собой. Питание всей логики и исполнительных элементов осуществляется с помощью DC-DC преобразователя на микросхеме LM2596. Эту сборку можно заменить простой LM7805, мне было удобней поставить сборку, что бы меньше паять. Далее по схеме индикаторный светодиод, который информирует о наличии напряжения после регулятора. Модуль клавиатуры — это по сути делитель напряжения, он подключен к аналоговому входу ардуино на котором организовано АЦП, напряжение которое приходит на лапку контроллера определяет какая кнопка нажата. Значения делителя лучше измерять по факту, а то кто знает, что там китайци запаяют. Модуль часов реального времени сидит на шине I2C. Можно заметить, что шина данных не подтянута к плюсу питания, так как подтяжка присутствует на самом модуле. Модули реле так же имеют на своей плате подтяжку к плюсу питания, это означает, что реле включается при низком логическом уровне (по уровню LOW). На всей схеме мы видим всего лишь два транзистора, один для включения пищалки, которая сигнализирует своим писком о состоянии системы, ошибках и превышении каких то там пределов. Второй включает подсветку экрана, логика включения отработана на программном уровне. Дисплей подключен к контроллеру по 4-х битному интерфейсу, хотя выгодней его подключить к шине I2C, тогда останется больше цифровых портов для подключения разных приблуд. На схеме все выводы подписаны, нужен только даташит к экрану. Резистор R2 предназначен для регулировки контрастности.  Датчик влажности и температуры выбран именно DH22 из за более точных показаний в отличии от DH11, о чем, в принципе, я уже говорил. Датчик дождя представляет из себя простую пластинку с дорожками и отдельную платку с которой организован выход двух сигналов — аналоговый и цифровой. Я заиспользовал цифровой, так как мне надо знать идет дождь или нет. Датчик дождя работает программно в паре с DH22 что бы отсечь ошибочные срабатывания. Все входы и выходы выведены на клеммные колодки.

На схеме видно 3 выключателя и два квадратика с надписями «Расход» и «Давление». Это сделано на перспективу для контроля заполнения емкости запаса воды. Датчики соответственно для мониторинга давления и расхода в подающей магистрали. Датчики предполагаются только аналоговые. Можно применить датчики передающие информацию по протоколу I2C, но это уже совсем другая история.

А вот и печатная плата. Тут особо рассказывать нечего. Все найденные ошибки я, вроде, исправил. Тут видно маленькие платки для распайки клемм и выносных датчиков.

Poliv_1_16

А вот фото собранного девайса. Куча перемычек — это мои ошибки. :)))

Poliv_1_14Poliv_1_12Poliv_1_13

Назначение кнопок для дальнейшего понимания обозреваемого:

Poliv_1_29

В итоге программный комплекс получился следующий.

В контроллере организовано две независимые ветки полива с тремя таймерами включения и выключения, которые выставляются независимо друг от друга. На картинке видно только первую линию, вторая аналогичная. Переключается индикация кнопками «вверх» и «вниз».

Poliv_1_17

Запрет на полив организован по температуре: запрет на полив при высокой температуре, чтоб не сжечь растения летом, и при низкой, чтоб «не заморозить» :))). Диапазон рабочих температур можно выставить в меню.

Контроллер может работать с двумя системами подачи воды: от водопровода и от бочки с насосом. В схеме присутствует четыре реле, два из них управляют клапанами на линиях полива, одно включает насос и последнее включает подпитку бака. При превышении или понижении уровня высвечивается ошибка и пищит пищалка. По логике при низком уровне насос не включится, при переполнении — включается.

В верхней строке отображается текущее время, температура и влажность на улице. Видно информационные пиктограммки о том идет ли сейчас дождь, включился полив, включение подпитки бака с водой, переполнения бака, низкий уровень в баке.

Poliv_1_26Poliv_1_27Poliv_1_28

В самой нижней строке экрана могут мигать ошибки:
1. Еrr 001 — нет связи с датчиком DH22 (эта ошибка высвечивается в верхнем тулбаре);
2. Еrr 002 — превышен уровень в баке;
3. Еrr 003 — слишком низкий уровень в баке.

Включить полив можно и в ручную, удерживая кнопку «Set»:

Poliv_1_25

Для удобства пользования организовано меню. При нажатии на кнопку «влево» она же «menu» открывается первая страница где можно выбрать настройки первой, второй линии и настройки, собственно, системы. Пройдемся по порядку.

Poliv_1_18

Настройки таймеров для линии 1. Здесь можно настроить три независимых таймера включения — выключения. Для линии 2 все точно так же.

Poliv_1_19

Первые значения это время включения, второе время выключения, а ниже флажок включен таймер или нет. При нажатии на кнопку «Set» происходит сохранение заданных значений. При нажатии на кнопку «влево, menu» происходит возврат в предыдущее меню без сохранения значений. Навигация осуществляется кнопками «влево», «вправо». Настройка значений кнопками «вверх», «вниз».

Poliv_1_20

Следующее подменю — подменю Setup. Здесь можно выбрать пункт настройки часов, температурного диапазона включения полива, а так же очистить энергонезависимую память, то есть сбросить все настройки таймеров.

Poliv_1_21

Настройка часов аналогична настройке таймера полива.

Poliv_1_22

Настройка температурного диапазона полива. Первое значение — это нижняя граница, второе — верхняя.

Poliv_1_23

Меню очистки память. Здесь  кнопками «вверх», «вниз» требуется выбрать необходимое действие и подтвердить его нажатием кнопки «Set».

Poliv_1_24

В конце статьи можно скачать архив со схемой, печатными платами и прошивкой. В прошивке присутствуют коментарии для облегчения понимания. На момент написания статьи версия прошивки 2.04. Если найду ляпы, прошивку обновлю.

Для всей этой конструкции был закуплен корпус:

Poliv_1_29

А вот контроллер в процесе монажа:

Poliv_1_30

А вот уже смонтирован:

Poliv_1_31

Датчики разместил возле крыши сарая. В место корпуса отлично подошла баночка из под крема.

Poliv_1_32

А тут мы видим узел подачи воды к форсункам. В качестве электроприводной арматуры выступает китайский электромагнитный клапан:

Poliv_1_33

Конструкция подключения временная. Она будет изменена когда доделаю вторую ветку системы полива. А пока так.

Архив со схемой, печатными платами и прошивкой: Клац…

Так же Вам может понадобится дополнительная библиотека «DHT.h» и она так же присутствуюет в вышеизложенном архиве.
Как устанавливать библиотеки расписано тут: Клац…

Для работы с выложенным материалом вам понадобятся:
1. sPlan 7.0;
2. Sprint-Layout 6.0;
3. Среда разработки Arduino IDE 1.6.5


PS. Я вижу люди мою статью читают, поэтому пишите в коментах (спам я не рассылаю), дам пояснения, правильно я сделал или нет. Не стесняйтесь.

Categories: Проекты, Радиотехника | Tags: автоматический, автополив, полив | Permalink.

Система распределения воды

Система распределения воды по поливочным контурам представляет собой распределительный коллектор с 8-ю отводами, на 7 из которых установлены электромагнитные клапаны, для того чтобы можно было включать/выключать полив электрическим сигналом от системы управления. На 8-ой отвод без клапана установлен быстросъёмный разъём для подключения шланга и полива в ручном режиме.

Используемые электромагнитные клапаны SMART SP61355 управляются подачей на них сигнала 220 В.SMART SP61355Данные клапаны нормально-закрытые. Это означает, что в отсутствие сигнала управления они закрыты. Такое состояние наиболее безопасное, т.к. в случае пропадания питания установки клапаны будут закрыты. В противном случае произошло бы вытекание воды из резервуара и затопление участка.При тестовом опробовании системы выяснилось, что существенным недостатком этих клапанов является узкое внутреннее пропускное отверстие (всего 2,5 мм), поэтому при том давлении, которое создаёт вода, вытекая из резервуара самотёком, расход воды через клапан составляет всего 40 л/час. Согласно паспорту на клапан, для того чтобы обеспечить расход воды 250 л/час нужно создать на нём давление в 1 бар — поэтому в систему был добавлен насос увеличения давления Ksitex CL15GRS-15.Ksitex cl15grs-15Данные клапаны нормально-закрытые. Это означает, что в отсутствие сигнала управления они закрыты. Такое состояние наиболее безопасное, т.к. в случае пропадания питания установки клапаны будут закрыты. В противном случае произошло бы вытекание воды из резервуара и затопление участка.При тестовом опробовании системы выяснилось, что существенным недостатком этих клапанов является узкое внутреннее пропускное отверстие (всего 2,5 мм), поэтому при том давлении, которое создаёт вода, вытекая из резервуара самотёком, расход воды через клапан составляет всего 40 л/час. Согласно паспорту на клапан, для того чтобы обеспечить расход воды 250 л/час нужно создать на нём давление в 1 бар — поэтому в систему был добавлен насос увеличения давления Ksitex CL15GRS-15.Контроллер управления для системы автоматического поливаО том как он работает и как его правильно выбрать написано в этой статье.

Типы контроллеров

Контроллеры бывают с разными вариантами функциональности — от простых для орошения небольших участков до профессиональных, предназначенных для полива большого числа запроектированных зон. В связи с этим и цена на контроллеры делится на несколько категорий.

Принципиально же все контроллеры различаются своими основными параметрами: количеством зон, на каждую из которых программируются режимы поливы, и способом размещения пульта управления (внутри помещения или снаружи). Также имеются модели, позволяющие поддерживать работу в автономном режиме за счет питания от батареек.

Специалисты отрасли не советуют экономить средства на контроллерах, так как, выбирая оборудование неизвестных производителей непонятного качества, становятся очевидными риски, связанные с непредвиденными сбоями в работе системы, внезапным замыканием сети или некорректным отображением информации на дисплее.

Самым востребованным на российском рынке поливочной индустрии является оборудование Американских производителей Hunter, Rain Bird и Irritrol.

Более полувека эти компании конкуриют между собой, завоёвывая поклонников своею высококачественной продукцией. Контроллеры этих брендов имеют минимальные технические отличия, однако, только итальянской компании удаётся удерживать цены на самом низком уровне в сравнении с конкурентами, что совсем не сказывается на качестве их оборудования.

Набор функций у контроллеров зависит от предполагаемого размера орошаемой территории. Так называемые «бытовые» программаторы предназначены для управления поливом максимум 8-ми зон, а профессиональным под силу несколько десятков зон.

И, соответственно, различные контроллеры имеют неодинаковое количество программ. Графики полива и его параметры программируются исходя из потребностей ландшафта во влаге. Гибкость настроек позволяет изменять не только продолжительность полива каждой зоны, но и необходимую частоту в течение дня, недели, месяца, по четным или нечетным дням.

Мы предлагаем широкий ассортимент контроллеров для автополива , на страницах каталога вы найдете:

· Механические модели;

· Электронные;

· Контролеры с программаторами.

Механические конструкции самые простые, предназначены для ручного включения и отключения через заданный промежуток времени, для их использования не нужно электричество. Продолжительность работы установки варьируется в пределах от 1 до 120 минут.

Электронные модели призваны создавать полностью автоматический, независимый от человека цикл орошения. Подобные системы управления поливом с электронным контролером позволяют добиться автоматического включения и отключения установки, регулировать частоту включения и продолжительность увлажнения.

Таймеры воды позволяют программировать все параметры увлажнения, создавая несколько техник полива. Это наиболее универсальный вариант для всех систем орошения: профессиональных и бытовых.

Оцените статью
Дачный мир
Добавить комментарий