Slim irrigatiesysteem - Schakelschema en code

Op Arduino gebaseerd slim irrigatiesysteem

India is een land waar 70% van de bevolking voor hun levensonderhoud afhankelijk is van de landbouw. Tegenwoordig kan elk werk op de gemakkelijkste manier worden gedaan met behulp van machines. Ongetwijfeld verhoogt automatisering de productiviteit en bespaart het veel tijd en moeite. Irrigatie is het belangrijkste onderdeel van de landbouw om maximaal rendement te halen uit uw investering in het veld. Er zijn echter verschillende machines die door boeren in de landbouw kunnen worden gebruikt om hun werk te vergemakkelijken. Helaas zijn dergelijke machines vanwege de hoge kosten niet betaalbaar voor boeren. Het enige dat ze nodig hebben, is een eenvoudige en goedkope machine die gemakkelijk voor landbouwdoeleinden kan worden gebruikt.

In dit bericht bespreken we een slim en eenvoudig irrigatiesysteem dat is ontworpen met goedkope materialen. Het doel van dit irrigatiesysteem is om het vochtgehalte in de bodem te detecteren en de motorpomp automatisch te laten draaien.

Naast de landbouw hebben we bij ons thuis ook een geautomatiseerd plantenirrigatiesysteem nodig om voor onze planten te zorgen tijdens onze afwezigheid. In dit artikel bespreken we het ontwerpproces van een slim irrigatiesysteemproject dat kan worden gebruikt om de planten automatisch water te geven terwijl u comfortabel thuis zit. U kunt de waterschema's en looptijd aanpassen met dit slimme irrigatiesysteemapparaat.

Ongeveer 50% van het waterverlies wordt veroorzaakt door inefficiëntie van traditionele irrigatiesystemen die te veel water veroorzaken. Om dit probleem op te lossen gaan we een slim irrigatiesysteem ontwerpen dat het vochtgehalte in de bodem controleert en de planten automatisch van water voorziet. Wanneer het circuit voldoende vocht in de bodem vindt, schakelt de motorpomp uit.

We hebben ook een GSM-module gebruikt om je regelmatig op de hoogte te houden van de toestand van het vocht in de bodem en de waterpomp. Dit project is zeer betrouwbaar en nuttig om de behoefte aan mankracht voor het irrigatieproces in velden te elimineren.

Zoals hierboven besproken, hebben we een bodemvochtsensor gebruikt om het vocht in de bodem te meten. Laten we, voordat we met het project beginnen, eens kijken naar de belangrijkste componenten die in het circuit worden gebruikt om u te helpen de werking van het circuit duidelijk te begrijpen.

• Gerelateerd project: Automatisch bewaterings- en irrigatiesysteem voor planten - circuit-, code- en projectrapport

Bodemvochtigheidssensor

Er zijn twee sondes in de bodemvochtsensor die wordt gebruikt om het volumetrische gehalte van water in de bodem te meten. Deze twee sondes laten de stroom door de grond gaan en krijgen dan de vochtwaarde die in de grond aanwezig is.

Als er water in de grond aanwezig is, zal er minder weerstand zijn en zal de grond dus elektriciteit geleiden. Als gevolg hiervan zal het vochtniveau dat door de sensor wordt gemeten, hoger zijn. Droge grond is een slechte geleider van elektriciteit. Als er minder water in de grond zit, zal deze minder stroom geleiden en dus meer weerstand. Dit is de reden waarom het vochtgehalte lager zal zijn.

Technische specificaties:

• Ingangsspanning – 3,3-5V
• Uitgangsspanning- 0- 4,2 V
• Ingangsstroom - 35mA
• Uitgangsspanning - Analoog/digitaal

Pinouts van bodemvochtsensor:

• Vcc- Voeding
• A0- Analoge uitgang
• D0- Digitale uitgang
• GND- grond

Gerelateerd project: Regenalarmcircuit – Sneeuw-, water- en regendetectorproject

Zoals hierboven besproken, bestaat de bodemvochtsensor uit twee geleidende platen die als sonde fungeren. Omdat Bodemvochtsensor eenvoudig werkt als twee geleidende platen. Eerste plaat is aangesloten op de +5v voeding. Tweede plaat is rechtstreeks verbonden met de grond. De uitvoer wordt rechtstreeks van de eerste aansluiting van de pin van de bodemvochtsensor genomen.

Bodemvochtsensor werkt volgens het principe van open en gesloten circuit. Als de grond droog is, loopt er geen stroom door en werkt het als een open circuit. Als de grond vochtig is, begint de stroom van de ene terminal naar de andere te stromen en werkt als een gesloten circuit. We hebben de vochtsensor gekoppeld aan het Arduino UNO-bord. We zullen de interface- en simulatiecode van het circuit later in dit artikel bespreken.

• Gerelateerd project:circuitdiagram waterniveau-indicator - twee eenvoudige projecten

Toepassingen van de bodemvochtsensor:

Dit apparaat kan worden gebruikt in moestuinen en gazons om de noodzaak van handmatig plantenwater geven te elimineren. Het kan worden gebruikt voor kamerplanten om regelmatig water te leveren voor irrigatie.

Het tweede belangrijkste onderdeel van dit project is de GSM-module die samen met de Arduino-microcontroller wordt gebruikt voor communicatie.

TTL SIM800 GSM-module:

We hebben de SIM800 GSM-module gebruikt in ons irrigatiesysteemproject en gekoppeld aan de Arduino om berichten te verzenden en te ontvangen. Een GSM-module is in feite een GSM-modem. Dit apparaat is verbonden met PCB om verschillende soorten uitgangen van het bord te nemen. In ons project hebben we een interface van de GSM-module met Arduino en TTL-uitgang genomen. Deze quad-band GSM-module werkt op frequenties variërend van GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz en PCS 1900MHz. GSM-modules zijn zeer compatibel met Arduino en microcontrollers. TTL SIM800 GSM-module is geassembleerd in een formaat van 24 * 24 * 3 mm om op bijna elk apparaat te passen, of het nu gaat om smartphone-PDA's enz.

In Azië werken de meeste mobiele telefoonoperators in de 900 MHz-band. GSM-modules worden vervaardigd door een enkele GSM-modem op de PCB aan te sluiten. Dan wordt voorzien in RS232-uitgang. Zorg ervoor dat u het GSM-vermogensvereiste in uw project dubbel controleert voordat u de geschikte GSM-module voor uw apparaat kiest. Kies ook altijd de TTL-uitgangspinnen om deze rechtstreeks met Arduino te laten communiceren zonder enig ongemak.

• Gerelateerd project: Smart Home Automation-systeem - Circuit- en broncode

Technische specificaties:

• Quadband gebaseerd
• Vereiste spanning -9VDC-12 VDC
• Gebaseerd op voeding - schakelende regelaar
• Voeding vereist - 1 MA
• Bedrijfstemperatuur--40 TOT + 85 graden Celsius

Kenmerken van de GSM 800-module:

• Codeerschema - CS-1, CS-2, CS-3, CS-4 Tx power
• Het verbruikt weinig stroom
• Uitgerust met audiokanalen met een microfooningang en ontvangeruitgang

Nu heb je een goede kennis over de werking van beide apparaten, namelijk de bodemvochtsensor en de GSM-module. Vervolgens moet je beide componenten koppelen met de Arduino-microcontroller.

• Gerelateerde post: Smart WiFi Circuit Breaker – constructie, installatie en werking

Arduino UNO-bord

Laat ons u, voordat we de details van het Arduino UNO-bord onthullen, erop wijzen dat er verschillende versies van Arduino-kaarten op de markt zijn, namelijk Arduino mega, Arduino Due enz. We hebben gebruikt Arduino UNO in ons project omdat het de goedkoopste en gemakkelijkst te interface microcontroller is. Deze microcontroller bestaat uit 14 digitale I/O-pinnen en 6 analoge pinnen. Arduino UNO-microcontroller ondersteunt ook seriële communicatie met behulp van de TX- en Rx-pinnen. Het grootste voordeel van het gebruik van Arduino is dat je de software en het Arduino-bord kunt optimaliseren en aanpassen aan je wensen.

Interfacing van bodemvochtsensor en GSM-module met Arduino

De interface van dit circuit is eenvoudig. U hoeft alleen het schakelschema te volgen.

Verbind eerst de analoge pin van de bodemvochtsensor met de analoge pin 1 van Arduino. Verbind nu de VCC en GND van de sensor met de 5V en GND van Arduino.

Plaats vervolgens een simkaart in de module. Nu moet u de GSM-module aansluiten op een voeding. We gebruiken een module van 12V als je een module van 5V hebt, dan kun je deze direct voeden met Arduino's 5V. Sluit een 12V-bron aan zoals aangegeven in het schakelschema. Verbind nu de GND-pin van de module met de GND van Arduino. Verbind ST-pin van module met digitale pin 9 van de Arduino en SR-pin van de module met digitale pin 10 van Arduino. We hebben ook een LCD aangesloten om het waargenomen vochtniveau weer te geven. Sluit het LCD-scherm aan zoals weergegeven in het schakelschema. Sluit ook een pot aan om het contrast van het LCD-scherm te manipuleren.

• Gerelateerd project:afstandsmeting met Arduino en ultrasone sensor

Sluit het relais en de transistor aan met behulp van het relaisstuurprogramma-diagram.

Verzamel nu de onderstaande componenten die in de lijst worden genoemd en sluit het circuit aan zoals weergegeven in het schakelschema:

• Arduino UNO-bord
• GSM-module
• Draden aansluiten
• Transistoren
• 16×2 LCD-scherm
• Voeding
• Estafette
• Pomp
• Bodemvochtigheidssensor
• Weerstanden
• Aansluitconnector
• Spanningsregelaar

Uitleg programmeercode

Het programmeergedeelte voor dit project is heel eenvoudig. Eerst moeten we de bibliotheek definiëren voor LCD en voor de vochtsensor. In de volgende regel hebben we de zender- en ontvangerpinnen van de sensor gedefinieerd die respectievelijk zijn aangesloten op digitale pin 9 en 10:

#include 
#include
SoftwareSerial mySerial(9,10);

We hebben nu een aantal variabelen gedefinieerd om ze te gebruiken in plaats van de pincodes:

int M_Sensor = A0;
int W_led = 7;
int P_led = 13;

In de volgende regel hebben we de LCD-pinnen gedefinieerd die op Arduino zijn aangesloten:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

In de setup-functie hebben we eerst het LCD-scherm geïnitialiseerd met de lcd.begin()-functie en vochtsensor met behulp van de mySerial.begin()-functie. We zijn 16,2 gepasseerd omdat het LCD-scherm 16 kolommen en 2 rijen heeft en dit geeft aan dat we het hele LCD-scherm zullen gebruiken. Vervolgens hebben we de pinmodus van digitale pin 13 geïnitialiseerd en gedefinieerd als uitgang die is verbonden met de pompstatus-LED en relais en pin 7 als ingangspin die is verbonden met waterniveau-led.

void setup()
 {
    lcd.begin(16, 2);
    mySerial.begin(9600);
    pinMode(7,INPUT);
    pinMode(13,OUTPUT);
}

Kom nu naar de loop-functie. In de eerste regel hebben we het LCD-scherm gewist, zodat als er eerdere uitvoer is die wordt gewist. In de volgende regel halen we de waarde van de vochtsensor op en slaan deze op in een variabele met de naam 'Moist':

lcd.clear();
int Moist = analogRead(M_Sensor); 

In de volgende regels hebben we de voorwaarden voor droge, natte en drassige bodems geïntroduceerd:

if (Moist> 700)   // for dry soil
  { 
        lcd.setCursor(11,0);
        lcd.print("DRY");
        lcd.setCursor(11,1);
        lcd.print("SOIL");
       if (digitalRead(W_led)==1) //test the availability of water in storage
       {
         digitalWrite(13, HIGH);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:ON");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:ON”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
       else
       {
         digitalWrite(13, LOW);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
    }
 
     if (Moist>= 300 && Moist<=700) //for Moist Soil
    { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("MOIST");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);    
  }
 
  if (Moist < 300)  // For Soggy soil
  { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("SOGGY");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
     mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“PUMP:OFF”);
     delay(100);
     mySerial.println((char)26);
     delay(1000);
  }
 delay(1000);    
} 

• Gerelateerde post:Variabele voeding met Arduino UNO - Circuit en code

Werking van automatisch irrigatiesysteem

De werking van een automatisch irrigatiesysteem is heel eenvoudig en gemakkelijk te begrijpen. In dit project wordt Arduino gebruikt voor het besturen van de hele werking van het circuit. Allereerst zal er, wanneer er geen vocht in de bodem aanwezig is, geleiding zijn tussen twee sondes van de bodemsensor. Het resultaat is dat de transistor in de AAN-status blijft. Ook blijft de pin13 van Arduino laag. Daarna stuurt Arduino een bericht naar de gebruiker omdat bodemvocht normaal is. Motor uitgeschakeld". In deze situatie blijft de motorpomp in de "UIT"-status.

Als er geen vocht in de grond zit, wordt transistor Q2 UIT. Ook wordt pin D7 hoog. Bijgevolg start de Arduino Send de waterpomp en stuurt het bericht naar de gebruiker als Laag vocht gedetecteerd. Motor is ingeschakeld. Nogmaals, de motorpomp wordt automatisch uitgeschakeld wanneer er voldoende vocht in de bodem is gedetecteerd door de bodemvochtsensor.

• Gerelateerd project:schakelschema en bediening voor automatische lichtschakelaar in badkamer

Kenmerken van Smart Irrigation System

Dit slimme irrigatiesysteem voldoet aan alle criteria van een ideaal irrigatiesysteem. Enkele van de winstgevende functies zijn:

• Dit slimme irrigatiesysteem past zich gemakkelijk aan de weersomstandigheden aan en voelt het vocht dienovereenkomstig aan om de waterpomp te bedienen
• De bodemvochtsensor detecteert gemakkelijk de hoogwaterstroom door het vocht in de bodem te detecteren en wordt daarom automatisch uitgeschakeld en gestart
• Met het slimme irrigatiesysteem kunt u de waterstroom op afstand beheren zonder naar het veld te gaan
• Het LCD-scherm dat op het circuit is aangesloten, geeft regelmatig de gegevens over het bodemvocht weer die kunnen worden gebruikt om het vocht in verschillende gevallen bij te houden

Gerelateerd project:Automatische deurbel met objectdetectie door Arduino

Bottom Line

Slim irrigatiesysteem is ook van groot nut in termen van productiviteit en betrouwbaarheid. Dit apparaat is ook eenvoudig te ontwerpen en kan worden geassembleerd met behulp van gemakkelijk verkrijgbare elektronische componenten. De Arduino-microcontroller die in de software wordt gebruikt, is erg populair en kan eenvoudig worden aangesloten zonder enig ongemak. We hebben de bodemvochtsensor gebruikt om het vocht in de bodem te meten.

GSM-module wordt in dit project gebruikt om de gebruikers te informeren door berichten op hun mobiele telefoon te verzenden. We hebben ook de werking en interfacemethode van alle componenten met Arduino beschreven. We hopen dat u nu dit goedkope slimme irrigatiesysteem kunt ontwerpen om water te besparen in uw dagelijks leven.

Gerelateerde projecten:

• Hoe maak je een spanningsverdrievoudiger circuit?
• Ideeënlijst voor laatstejaarsprojecten elektronica
• Ideeën voor projecten op het gebied van elektrotechniek voor ingenieursstudenten
• Eenvoudige en eenvoudige mini-projectideeën voor elektronica voor beginners
• Meer elektrische en elektronische engineeringprojecten