Схема системы автополива на микроконтроллере в качестве интересного проекта | Пикабу

Система автоматического полива, основные части

К ним относят:

• блок управления
• датчики дождя
• управляемые электромагнитные клапаны
• распылители
• фильтры
• автоматический сливной кран
• трубопроводы и фитинги
• капельные трубы
• гидравлический редуктор капельного полива
• микрораспылители

Состав и описание схемы для автоматического полива

Основной задачей системы автоматического полива является обеспечение растений строго необходимым им количеством воды с учетом реально выпавших атмосферных осадков.

Установленный в контрольных местах датчики влажности постоянно анализируют наличие влаги в почве, выдают информацию на контроллер, который обрабатывает ее, регулируя длительность и объем подачи воды.

Начинаем строить

Далее уже идут работы по строительству. И первое что нужно — определиться с тем, как прокладывать будете трубы. Есть два способа: проложить трубопровод поверху или закопать в траншею. По земле обычно укладывают на даче: тут полив сезонный и осенью его разбирают.

При создании системы автоматического полива участка дома постоянного проживания, стараются все сделать как можно более незаметным, потому трубы закапывают. В этом случае выкапываются траншеи глубиной  не менее 30 см. Этой глубины достаточно, чтобы трубы не повредились при земляных работах. Только не забудьте, что трубы, фитинги и другое оборудование, которое остается зимовать, должно переносить заморозку.

От магистральных водопроводов отходят ответвления на полив. Все узлы и соединения желательно делать в лючках с крышками: именно в соединениях, тройниках и т.п. чаще всего происходят течи. Раскапывать всю траншею, чтобы найти место течи — не самое веселое занятие, а если все «проблемные места» заранее известны и относительно доступны, обслуживание становится легкой задачей.

Последний этап — в зависимости от выбранного способа полива в шланги устанавливаются устройства раздачи воды, все соединяется и тестируется.

Блок управления

Для систем автоматического полива выпускают микроконтроллеры, обладающие различным количеством функций управления и контроля. Они позволяют заранее задавать рабочий режим на определенный период эксплуатации.

Контроллеры с цифровым интерфейсом упрощают процесс программирования поливом, обладают небольшими габаритами, предназначены для работы с системами полива разных конфигураций.

К полезным функциям цифровых микроконтроллеров относятся:

• наличие различных программ запуска систем полива
• применение разных графиков работы с учетом сезона
• регулирование и ограничение продолжительности полива с обеспечением задержек между включениями различных режимов
• возможность ввода и хранения параметров запрограммированного ручного режима работы в памяти контроллера
• прописанный алгоритм действий на случай пропадания электрического питания
• возможности подключения внешних датчиков популярных производителей, включая модели беспроводного управления датчиками мороза и дождя
• встроенная диагностика электрических соединений

Для питания электромагнитных клапанов чаще всего контроллеры выдают напряжение 24 вольта.

Видео, монтаж и установка системы

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Виды систем автополива

Поливать в автоматическом режиме можно насаждения, высаженные любым способом: на открытом грунте, в теплице, даже на балконе или на подоконнике. Просто масштабы и способы будут разные. Воду можно подавать несколькими способами:

• Дождевателями. Через специальные устройства вода разбрызгивается по поверхности, имитируя дождь. Такой способ автоматического полива чаще всего применяют для орошения газонов. Трава хорошо реагирует на поверхностное внесение воды. Применение для других насаждений может быть ограничено из-за возможности развития болезней.

  

• Капельный прикорневой полив. В этом случае вода подводится к зоне высадки растения и подается каплями, иногда — тонкими струйками, в зону расположения корневой системы растения. Такой способ автоматического полива используется для огородных и ягодных культур, деревьев, кустарников, цветов. Его часто монтируют в теплицах, на огородах, в цветниках. Миниатюрные системы можно сделать на балконе или для домашних цветов. Потому что вода подается именно туда, куда нужно, такой полив называют «точечный».

  

• Подземное внесение воды. Подземная подача воды в основном организовано по капельной технологии. Отличаются шланги — они должны быть более прочными, имеют особенности капельницы: в состав материала, из которого они изготавливаются, вводят гербициды, которые не дают корням растений забивать выходные отверстия. Во всем остальном строение аналогично.

  

Несмотря на разные способы подачи воды, сама система автоматизированного полива строится одинаково по одним и тем же принципам. Отличаются они рабочим давлением: капельная подача воды может работать даже в самотечных системах с низким давлением — от 0,2 атм, для разбрызгивателей-дождевателей напор должен быть больше.

Гидравлический редуктор капельного полива

Предназначен для снижения давления от рабочей величины насоса до 1,5 бар. Для систем, использующих только капельный полив без распылителей гидроредуктор не применяется.

Датчики дождя

Датчик дождя (датчик влажности) устанавливают для автоматического исключения полива во время выпадения атмосферных осадков. Они позволяют:

• исключить переувлажнение растений за счет излишних поливов при сырой погоде
• экономить расход воды не менее 30% из источника водоснабжения, ресурс оборудования

Датчики дождя могут быть проводными или работать по радиоканалу. Для климатических условий с возможностью заморозков они могут дополняться датчиками мороза. Их корпуса крепят на строительных конструкциях или специальных кронштейнах.

Проводные модели подключаются стойким к воздействию влаги и солнечного света электрическим кабелем с помощью кронштейнов или муфт.

Беспроводные устройства комплектуются:

• многофункциональным приемным устройством
• LCD дисплеем
• индикаторами сигналов

Они обеспечивают:

• запланированные задержки возобновления поливов для обеспечения режимов экономии воды
• использование системы, позволяющей отключать или включать датчик для работы автоматики в любой момент
• индикацию режимов
• выбор режима чувствительности
• простоту монтажа

Делаем автополив комнатного цветка на arduino за 15 минут

int pumpPin = 5;

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

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

int volumePin = A0;

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

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

// 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();
}

Как управляется

Управлять поливом может контроллер (блок автоматики) или человек поворотом крана. Если установлен контролер, система практически полностью автоматизирована: она в заданное время включает и выключает подачу воды. Есть устройства с очень высокой степенью автоматизации — они следят за погодой, влажностью почвы и в соответствии с этими данными корректируют работу оборудования.

Если контроллера полива нет, открывать подачу воды и прекращать ее нужно человеку. Но это все, что от вас потребуется, все остальное сделает оросительная система.

Как устроены и работают современные системы автоматического полива растений » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы

Капельные трубы

Применяют для обеспечения капельного полива овощей, кустарников, садовых деревьев, располагая капельные системы на расстояниях 20÷50 см в виде лабиринта мелких труб, располагаемых по поверхности почвы без закапывания в грунт.

Капельная труба позволяет увлажнять поверхность со скоростью порядка 1÷4 литра в час при давлении в системе 1,5 бар.

Существуют конструкции капельной трубы, обработанные специальными химикатами. Они предохраняют магистрали от проникновения корней в отверстия и могут помещаться внутрь почвы.

Комплектующие

Разводку трубопровода по участку делают из полимерных труб. Они устойчивы к коррозии, не реагируют на большинство удобрений, надежны, легко монтируются (есть способы монтажа без каких-либо специальных устройств). Чаще всего используют трубы ПНД (полиэтилена низкого давления).

Ко всем описанным ранее плюсам добавляется еще стойкость к ультрафиолету: их можно прокладывать по поверхности. Подходят также ПВД (полиэтилен высокого давления), ПВХ (поливинилхлорид, но он боится ультрафиолета) и ППР (полипропилен, его недостаток — нужно соединять сваркой и разобрать невозможно).

Для автоматических систем полива на дачи, теплицы и огороды берут в основном трубу 32 мм в диаметра. Если собираетесь поливать большое количество грядок, лучше взять размер на шаг больше — до 40 мм.

Трубы ПНД собираются при помощи компрессионных фитингов (с прокладками на резьбе). Они выдерживают давление в водопроводах многоэтажек, так что давление для полива выдержат точно. Их плюс: по окончании сезона их можно раскрутить, все демонтировать, и на следующий год использовать снова.

Если выбрана капельное орошение, к магистрали могут подключаться капельные шланги или ленты, можно на обычные шланги монтировать капельницы (делают дырочку и туда вставляют небольшое по размерам устройство). При орошении дождеванием устанавливаются разбрызгиватели. Они имеют разное строение и покрывают зоны разной формы и размера — круглые, сектора, прямоугольные.

О типах и видах комплектующих для автоматического полива хорошо рассказано в видео от одного из лидеров рынка систем полива немецкой фирмы Gardena (Гардена). Оборудование у них высококлассное, но и цены очень высокие.

Микрораспылители

Используют в местах с ограниченной площадью территории диаметром от 0,5 до 5 м. Эффективно работают на клумбах, цветниках, кустарниках, твердой почве.

Система автоматического полива позволяет создать благоприятные условия развития растениям, избавляет от продолжительной рутинной ежедневной работы по уходу за садом, газоном, огородом, дачей.

Ее применение позволяет:

• выращивать здоровые, ухоженные растения на даче
• создавать красивый газон
• обеспечивать равномерный полив без прямого участия человека
• экономить потребление воды

Направление распылителей от дорожки

Каждая зона создается для работы однотипных групп распылителей, наиболее подходящих для развития определенных видов растений и включается в работу от контроллера поочередно. Одновременный полив почвы из всех магистралей не применяется.

Внутри системы капельного полива устанавливают редуктор. Он поддерживает оптимальное допустимое давление воды в системе для образования капель.

Сливные автоматические клапаны в конце магистралей исключают образование повышенной влажности почвы, способствуют осушению ее при включении системы в работу.

Место для расположения контроллера выбирают с учетом удобства обслуживания, доступа, защищенности от воздействия окружающей среды. Также можно использовать специальный герметичный короб, созданный для размещения на открытом воздухе.

Его соединяют специальными устойчивыми к влаге кабелями и проводами с электрической сетью питания, электромагнитными клапанами, датчиками дождя и прочим оборудованием. Для монтажа концов проводов в коробках системы полива используют универсальные силиконовые наполнители, исключающие проникновение влаги к металлическим частям.

Электроснабжение контроллера обычно осуществляют от бытовой сети 220 через встроенный блок питания. Для небольших систем допустимо использовать батарейки или аккумуляторы.

Датчик дождя позволяет прекращать полив при атмосферных осадках, предотвращая переувлажнение почвы.

Откуда брать воду

Источником воды для автоматической системы полива может быть водопровод, емкость с закачанной водой, скважина, колодец, река, озеро. Во всех случаях на магистральном трубопроводе устанавливаются фильтры. Просто для разных источников требуются разное оборудование.

Если речь идет об автоматическом поливе огорода или теплицы, то однозначно лучше сначала воду закачивать в емкость, где она нагреется, а потом ее распределять по участку. Для дач и приусадебных участков есть целый ряд систем, которые работают практически самотеком.

Им необходимо минимальное давление, которое создается подъемом емкости на высоту порядка 1-2 метров. Есть системы, которые могут работать, если емкость поднята на 10-40 см над землей (это системы капельного полива АкваДуся, Водомерка и другие, о них можете почитать тут).

При такой организации  — с емкостью для воды — насос для автоматической системы полива можно выбирать любой. Лишь бы он мог периодически закачивать воду в бак. Уровень воды в емкости чаще всего контролируется поплавковым механизмом (типа того, что в туалетном бачке).

Если в качестве источника используется водопровод — централизованный или нет, а полив выбран капельный, необходим редуктор, понижающий и стабилизирующий давление в системе, так как большая часть этого оборудования работать может при давлении не выше 2 атм.

Порядок действий при разработке поливной системы своими руками

Сначала берете план участка в масштабе. Если его нет готового, рисуете на миллиметровке или большом листке в клетку. Наносите все постройки, грядки, крупные растения.

Принципы построения

Принципиальная схема автоматического полива вкратце такая. Имеется источник воды, от него по участку к зонам полива разводится магистральный трубопровод. Далее при помощи тройников, крестовин, трубок небольшого диаметра и устройств подачи воды создается система полива.

Как организовать водоснабжение дома из колодца или скважины читайте тут. 

Разработка конфигурации

На плане рисуете зоны полива, источник воды, его расположение. Попутно прорисовываете ка будет проходить магистральный трубопровод. Если собираетесь обрызгивать дождевателями, нарисуйте зоны их действия. Они должны перекрываться и неполитых участков быть не должно.

Если насаждения высажены рядами, использовать рациональнее капельный полив: расход воды намного меньше, как и стоимость оборудования. При разработке схемы с капельным орошением количество линий полива зависит от расстояния между рядами. На ряды, между которыми расстояние больше 40 см необходимо по одной линии на каждый. Если ряды расположены ближе 40 см, полив веду в междурядье и линий получается на одну меньше.

После того, как все участки нарисованы, определяетесь с длинной требуемых трубопроводов, считаете, сколько и каких точек раздачи воды у вас получилось, определяетесь с оборудованием — количеством труб, шлангов, тройников, капельниц, брызгалок, нужен или нет вам насос и редуктор, будет установлена емкость или нет, какая автоматика должна стоять и где.

Распылители

При выдавливании потока воды через отверстия форсунки, расположенной в окончании распылителя (дождевателя) создается облако мелких капель или струя, которая разбрызгивается на определённое расстояние.

Корпус распылителя может быть монолитным или с раздвижной подвижной частью для увеличения дальности распыла струи, а количество форсунок от одной до десяти или чуть больше.

Конструктивно распылители создаются по двум типам подачи воды:

1. секторному, когда поток направляется под простым давлением
2. роторному, использующему закручивание, завихрение струи по центробежному принципу

В первом случае дальность облака достигает до пяти метров, а угол разброса струи через форсунку зависит от ее конструкции и может лежать в пределах от 40 до 360 угловых градусов. Существуют конструкции с регулируемым углом рассеивания и даже дальностью, позволяющие эффективно поливать территории прямоугольной формы.

Роторные распылители создаются с:

• выдвижением механизма форсунок из корпуса — модификация «pop up»
• без выдвижения — «shrub»

Выдвижной механизм позволяет управлять дальностью распыла, эффективнее обрабатывать территории усложненной конфигурации.

Многоструйное вращение распыляемого потока позволяет лучше проникать влаге внутрь почвы даже твердых составов благодаря чему исключается стекание влаги на склонах. Для создания равномерного облака строго подбираются форсунки и обеспечивается вращение потока секторными дисками.

Расход воды и интенсивность полива

Так как расход воды через точки раздачи в основном нормированный, с достаточно большой точностью можно определить, сколько времени должен длиться полив, чтобы воды было не много, и не мало. Если все поливаемые растения требуют одинакового количества воды, никаких сложностей не возникает, но такое бывает не всегда.

Вот потому автоматический полив своими руками и можно сделать: у вас есть масса возможностей добиться желаемого результата.

Система автоматического полива, трубопроводы и фитинги

Их соединение выполняют компрессионными фитингами либо сваркой. Также допускается подключение металлических и пластмассовых корпусов и фитингов с уплотнением резьбовых стыков тефлоновой лентой.

Сливной клапан

Используется для удаления влаги из магистрали в нерабочем состоянии — осушения системы.

При создании давления в гидравлической схеме мембрана клапана закрывает сливное отверстие, полностью перекрывая его, обеспечивая герметичность конца магистрали. Когда насос перестает работать, то возвратная пружина своим усилием вернет клапан, открывая слив для удаления воды из системы.

Одновременная работа нескольких сливных клапанов может создать гидроудар, который скажется на работе электромагнитов. Такие случаи избегаю на этапе проектирования системы, устанавливая один клапан для действующей зоны.

Схема системы автополива на микроконтроллере в качестве интересного проекта

Схемы автоматического полива

Вариантов и вариаций схем множество. Они очень мобильны и позволяют учесть все особенности участков и насаждений. Рассмотрим случай, когда вода подается из источника при помощи насосной станции сразу для полива растений. Такой вариант автоматического полива показан на фото ниже.

Вода к растениям может подаваться каплями или с использованием разбрызгивателей. Есть узел внесения удобрений. Он пригодится в системе автополива огорода, теплицы или сада, хотя и для газона и сада тоже лишним не будет. Количество линий полива определяется в зависимости от необходимости, потом рассчитывается давление. Капельницы или брызгалки подбираются по количеству воды, необходимому для растений.

Схема системы автоматического орошения с использованием разбрызгивателей показана на фото ниже. У этих устройств есть несколько названий: дождеватели и спринклеры, из-за чего полив называют «спринклерный».

Основное отличие систем полива газонов в том, что трубопроводы чаще укладываются под землю. Чтобы разбрызгиватели не мешали при стрижке газона, они тоже должны прятаться в землю. Есть и такие модели.

https://www.youtube.com/watch?v=IHsx5YGNHZQ

Схема автоматического полива огорода, теплицы и сада показана на рисунке ниже. Вода сначала закачивается в емкость. Оттуда может подаваться самотеком, если подача воды капельная (она и нарисована). Для обеспечения требуемого давления для разбрызгивателей нужна будет установка насоса или насосной станции.

Если в обеспечении влагой нуждается огород,  сад или теплица, устроить все можно как на рисунке ниже. От того, что верху она отличается наличием насосной станции, которая подает воду на фильтры, после которых трубопровод уже расходится к грядкам.

Трубопроводы и фитинги

Системы автоматического полива лучше работают на полиэтиленовых трубах, предназначенных для выдерживания давления от 6 до 10 бар с наружными диаметрами от 25 до 110 мм, которые подбирают по производительности системы.

Устройство автоматического полива — схема

Фильтры

Внутренние полости гидравлических магистралей должны быть чистыми. Любые механические частицы, попавшие внутрь, могут нарушить работу электромагнитных клапанов или форсунок. Использование качественных фильтров позволяет убирать загрязнения, очищать воду, обеспечивать длительный ресурс работы оборудования.

Для очистки системы от мелкого песка применяются специальные конструкции фильтров.

Электромагнитные клапаны

Различные типы устройств электромагнитных клапанов предназначены для дистанционного управления распылением воды при поливе за счет изменения гидравлического сопротивления потока положением клапана, регулируемого соленоидом.

Для подключения к трубопроводам используется резьбовое соединение или винтовые зажимы. Предпочтение следует отдавать конструкциям, обеспечивающим быструю надежную сборку и извлечение из схемы для удобного обслуживания при эксплуатации.

Качественные корпуса клапанов выполняют из высокопрочных сортов полипропилена с добавками стеклопластиков и элементов из нержавеющей стали, которые отличаются высокой стойкостью к воздействию коррозии и ультрафиолету.

Элитные модели снабжаются:

• устройством плавного закрытия, устраняющим возникновение гидроудара в системе
• жиклером, регулирующим производительность потока с учетом влияния температурного расширения среды
• мембраной повышенной прочности и системой уплотнений, обеспечивающих долговечность и герметичность
• рукояткой ручного управления
• системой измерения потока и устройством его управления

Популярные технические характеристики:

• давление рабочее в Bar
• производительность в л/мин
• типы резьбы для наружного и внутреннего присоединения
• электрическое питание катушки соленоида в вольтах с током удержания и пуска в амперах