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自动浇水系统开源

2513559 2022-11-14 | zip | 0.04 MB | 次下载 | 2积分

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资料介绍

描述

夏季，您的花园或后院需要经常浇水，尤其是在澳大利亚。为了确保它定期发生，我决定设计这样一个浇水系统。

功能说明

该项目最多由四个阀门组成，最多可以控制 3 个洒水器或其他类型的浇水装置。它使用一个额外的阀门来更好地抵抗阀门故障，并且如果您决定使用水流量传感器，它还会执行泄漏检查。

这三个浇水装置最多可以浇灌您花园的 3 个不同区域。它们被称为区域 1、区域 2 和区域 3，您可以分别配置它们的持续时间（以分钟为单位）以及每天开始浇水的时间。

有两个按钮和一个彩色 LED 来控制/显示设备的状态。红色按钮用于显示和切换模式以及立即关闭浇水。黑色按钮开始浇水，如果它已经在运行，则切换到下一个区域。

当您在空闲模式下按下红色按钮时，它将首先在彩色 LED 上显示当前模式，然后在模式之间切换，如下所示：

模式关闭（颜色 LED 红色）

模式开启（彩色 LED 绿色）

模式关闭一次（颜色 LED 紫色）

如果您和客人坐在后院却忘记关掉它怎么办？出于这个原因，我添加了一个警告激活浇水装置。

当开始浇水时，会发生以下情况：

泄漏检查（如果已激活）

打开区域 1 1 秒

暂停一分钟（让您在有客人时切换它..）

在给定的时间内开始给区域 1 浇水（以分钟为单位）

打开区域 2 1 秒

暂停一分钟

在给定的时间内开始给区域 2 浇水（以分钟为单位）

打开区域 3 1 秒

暂停一分钟

在给定的时间内开始给区域 3 浇水（以分钟为单位）

在此期间任何时候按红色按钮，浇水将立即停止，直到下一次预定的浇水才开始。如果按下黑色按钮，它将切换到下一个区域。

软件先决条件

为了安装这个项目的草图，你显然需要在你的 PC 上安装 Arduino IDE。组装部分中的草图和一些测试草图也需要在 Arduino IDE 中安装下面列出的库。

推荐的安装方法如下（适用于除 DS3232RTC 之外的所有设备）。

打开Arduino 软件 (IDE)

菜单草图->包含库->管理库...

在“过滤您的搜索...”的右上角，输入库的名称

单击它，然后单击“安装”

有关更多详细信息，请参阅手册安装其他 Arduino 库

所需库：

启用中断

深度睡眠调度器

EEPROM磨损等级

DS3232RTC（参见其安装说明）

电气装配

电气部分主要由Arduino Uno、DS3231 RTC、MOSFET4板、彩色LED板和两个按钮组成。

电气概述

如果您对 Arduino 有经验，请跳过以下章节并根据上图进行组装。

连接和测试 DS3231 RTC

DS3231

将手表电池放在 DS3231 RTC 板上并按照概览图所示进行连接。连接如下：

RTC PIN SDA = Arduino PIN A4 (SDA)

RTC PIN SCL = Arduino PIN A5 (SCL

RTC PIN SQW = Arduino PIN 8

RTC PIN GND = 面包板 GND（也可以是任何用于测试的 Arduino GND）

RTC PIN VCC = Breadboard VCC（5V，也可以是Arduino 5V进行测试）

将以下草图上传到 Arduino Uno 以检查 RTC 芯片是否连接正确。

#include     // http://github.com/JChristensen/DS3232RTC 
#include  // https://github.com/GreyGnome/EnableInterrupt 
#define SLEEP_MODE SLEEP_MODE_IDLE 
#include  // https://github.com/PRosenb/DeepSleepScheduler 
#define RTC_INT_PIN 8 
boolean alarmReceived = false; 
void setup() { 
 Serial.begin(9600); 
 Serial.println(F("Startup ------------")); 
 initRtc(); 
 setSyncProvider(RTC.get); 
 if (timeStatus() != timeSet) { 
   Serial.println(F("RTC not found")); 
 } else { 
   Serial.println(F("RTC found")); 
   Serial.println(F("Testing interrupt connection..")); 
   time_t rtcTime = now(); 
   unsigned int hours = hour(rtcTime); 
   unsigned int minutes = minute(rtcTime); 
   unsigned int seconds = second(rtcTime); 
   // trigger alarm in 5 seconds 
   seconds += 5; 
   if (seconds >= 60) { 
     seconds -= 60; 
     minutes++; 
   } 
   if (minutes >= 60) { 
     minutes -= 60; 
     hours++; 
   } 
   if (hours >= 24) { 
     hours -= 24; 
   } 
   Serial.print(F("Trigger alarm at RTC time ")); 
   Serial.print(hours); 
   Serial.print(F(":")); 
   Serial.print(minutes); 
   Serial.print(F(":")); 
   Serial.println(seconds); 
   RTC.setAlarm(ALM1_MATCH_MINUTES, seconds, minutes, hours, 0); 
   scheduler.scheduleDelayed(checkIfReceived, 10000); 
 } 
} 
void loop() { 
 scheduler.execute(); 
} 
inline void initRtc() { 
 RTC.alarmInterrupt(ALARM_1, true); 
 RTC.alarmInterrupt(ALARM_2, false); 
 // reset alarms if active 
 RTC.alarm(ALARM_1); 
 RTC.alarm(ALARM_2); 
 delay(1000); 
 pinMode(RTC_INT_PIN, INPUT_PULLUP); 
 enableInterrupt(RTC_INT_PIN, isrRtc, FALLING); 
} 
void checkIfReceived() { 
 if (!alarmReceived) { 
   Serial.println(F("Alarm not received, interrupt wire seams not okay.")); 
 } 
} 
void isrRtc() { 
 scheduler.schedule(rtcScheduled); 
} 
void rtcScheduled() { 
 alarmReceived = true; 
 Serial.println(F("Interrupt received, wire looks fine.")); 
 if (RTC.alarm(ALARM_1)) { 
   Serial.println(F("Alarm received, connection of RTC looks fine.")); 
 } else { 
   Serial.println(F("Alarm not received, something looks wrong with the RTC.")); 
 } 
}

在 Arduino IDE 中单击菜单工具->串行监视器并检查输出。

连接并测试彩色 LED

彩色 LED

该项目中使用的 RGB 彩色 LED 板本身包含限流电阻（见上图）。请确保您使用的那个也是这种情况，以防止损坏。如果没有，则需要放置单独的电阻器。

有不同的 RGB 颜色 LED。我在这个项目中使用的那个有一个标有“GND”的 PIN。如果您使用一个带有标记为 + 的 PIN，则需要相应地调整测试草图和生产草图（参见 Constants.h 中的 COLOR_LED_INVERTED）。

如概览图所示连接彩色 LED。连接如下：

彩色 LED G = Arduino A0

彩色 LED R = Arduino A1

彩色 LED B = Arduino A2

颜色 LED GND = 面包板 GND（也可以是任何 Arduino GND 进行测试）

将以下草图上传到 Arduino Uno 以检查彩色 LED 是否连接正确。

#define MODE_COLOR_GREEN_PIN A0 
#define MODE_COLOR_RED_PIN A1 
#define MODE_COLOR_BLUE_PIN A2 
void setup() { 
 Serial.begin(9600); 
 pinMode(MODE_COLOR_GREEN_PIN, OUTPUT); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_GREEN_PIN, LOW); 
 pinMode(MODE_COLOR_RED_PIN, OUTPUT); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_RED_PIN, LOW); 
 pinMode(MODE_COLOR_BLUE_PIN, OUTPUT); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_BLUE_PIN, LOW); 
} 
void loop() { 
 Serial.println(F("green")); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_GREEN_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_GREEN_PIN, LOW); 
 Serial.println(F("red")); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_RED_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_RED_PIN, LOW); 
 Serial.println(F("blue")); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_BLUE_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(MODE_COLOR_BLUE_PIN, LOW); 
}

在 Arduino IDE 中单击菜单工具->串行监视器并观察 LED 的颜色是否与控制台上打印的颜色匹配。

连接和测试 MOSFET4

MOSFET4

MOSFET4 输入

该项目中使用的MOSFET4板包含 4 个 IRF540 MOSFET，包括通过 Arduino PIN 控制它们的所有必要部件。您还可以使用其他带有单个 IRF540 的 MOSFET 或电路板。

如概览图所示连接 MOSFET4 板。引脚 S 是左侧引脚，引脚“-”是输入连接器中的右侧引脚，如上所示（MOSFET4 输入）。中间的 PIN 是 + 我们在这个项目中不需要的。连接如下。

MOSFET4 CH1 S = Arduino 4

MOSFET4 CH2 S = Arduino 5

MOSFET4 CH3 S = Arduino 6

MOSFET4 CH4 S = Arduino 7

MOSFET4 CH1 - = 面包板 GND（也可以是任何用于测试的 Arduino GND）

将以下草图上传到 Arduino Uno 以检查 MOSFET4 板是否连接正确。

#define VALVE1_PIN 4 
#define VALVE2_PIN 5 
#define VALVE3_PIN 6 
#define VALVE4_PIN 7 
void setup() { 
 Serial.begin(9600); 
 pinMode(VALVE1_PIN, OUTPUT); 
 pinMode(VALVE2_PIN, OUTPUT); 
 pinMode(VALVE3_PIN, OUTPUT); 
 pinMode(VALVE4_PIN, OUTPUT); 
} 
void loop() { 
 Serial.println(F("Valve 1")); 
 digitalWrite(VALVE1_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(VALVE1_PIN, LOW); 
 Serial.println(F("Valve 2")); 
 digitalWrite(VALVE2_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(VALVE2_PIN, LOW); 
 Serial.println(F("Valve 3")); 
 digitalWrite(VALVE3_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(VALVE3_PIN, LOW); 
 Serial.println(F("Valve 4")); 
 digitalWrite(VALVE4_PIN, HIGH); 
 delay(1000); 
 digitalWrite(VALVE4_PIN, LOW); 
}

您应该看到 MOSFET4 板上的 4 个 LED 一个接一个地亮起。

连接和测试按钮

黑色防水按钮

如概览图所示连接黑色和红色按钮。连接如下：

黑色按钮的任何 PIN = Arduino 10

黑色按钮的其他 PIN = Breadboard GND（也可以是任何用于测试的 Arduino GND）

红色按钮的任何 PIN = Arduino 11

红色按钮的其他 PIN = Breadboard GND（也可以是任何用于测试的 Arduino GND）

将以下草图上传到 Arduino Uno 以检查按钮是否正确连接。

#include  // https://github.com/GreyGnome/EnableInterrupt 
#define START_AUTOMATIC_PIN 10 
#define MODE_PIN 11 
void setup() { 
 Serial.begin(9600); 
 pinMode(START_AUTOMATIC_PIN, INPUT_PULLUP); 
 enableInterrupt(START_AUTOMATIC_PIN, isrStartAutomatic, FALLING); 
 pinMode(MODE_PIN, INPUT_PULLUP); 
 enableInterrupt(MODE_PIN, isrMode, FALLING); 
} 
void loop() { 
 // empty 
} 
void isrStartAutomatic() { 
 // only done in test, do not println in interrupt in production sketch 
 Serial.println(F("black button")); 
} 
void isrMode() { 
 // only done in test, do not println in interrupt in production sketch 
 Serial.println(F("red button")); 
}