Automatisches Pflanzenbewässerungsgerät

Jeder von uns ist seit langem daran gewöhnt, alle Arten von Gadgets zu verwenden, die das Leben einfacher machen: Mobiltelefone, alle Arten von Smartphones und Tablets usw. In diesem Artikel ersetzen wir Ihre übliche Gießkanne durch ein technologisches Gerät zum Gießen von Blumen , der sich auch dann um Ihre Lieblingszimmerpflanze kümmert, wenn Sie im Urlaub sind.

Das Gerät basiert auf einem erschwinglichen ATMEGA 8 L-Mikrocontroller in einem günstigen TQFP32-Gehäuse und einem Motor von einer Computerfestplatte (HDD), die einer alten Computerfestplatte entnommen werden kann. Das Diagramm enthält eine minimale Anzahl von Teilen und kann mit beliebiger Funktionalität ergänzt werden. Der Betrieb erfolgt über zwei in Reihe geschaltete 18650 Li-Ionen-Akkus mit einer Spannung von 3,7 Volt.
Die Bewässerung erfolgt in festen Portionen alle 24 Stunden.
Der einzige Knopf ist ein Arbeitstest; nach dem Drücken werden nachfolgende Bewässerungen exakt zeitgleich und sekundengenau durchgeführt. (Ich habe es gerade im Urlaub eingeschaltet, keine Einstellungen, daher kann es ohne unnötige Anweisungen als Geschenkoption angeboten werden).

Design-Merkmale:

• Batteriebetrieb für mehrere Monate (geringer Stromverbrauch);
  
• sehr genaue Bewässerungsdosierungen und genaue Zeitintervalle zwischen den Bewässerungen;
  
• Unkritikalität der Schaltung gegenüber Details und deren Verfügbarkeit;
  
• das Fehlen beweglicher spannungsführender Teile im Motor und damit Haltbarkeit und Zuverlässigkeit beim Arbeiten im Wasser;
  
• sehr niedriger Geräuschpegel bei laufendem Motor;
  
• erfordert keine Einstellungen (einmaliges Gießen am Tag) mit Ton- und Lichtbegleitung;
  
• Schutz vor Tiefentladung des Akkus mit akustischer Warnung vor Ladebedarf;
  
• Automatische Abschaltung der Lichtanzeige bei Nacht.

Das Design besteht aus einer Pumpe (Pumpe), die in eine Vase mit einem Bewässerungsrohr eingetaucht ist, und einer kleinen Elektronikeinheit, die auf derselben Vase mit Wasser montiert ist.

Beginnen wir also zunächst mit der Herstellung der Pumpe.

Wir benötigen eine CD, eine 1,5-Liter-Plastikmilchflasche (mit weitem Hals, Innendurchmesser 33 mm), Sekundenkleber, ein vieradriges Kabel (ich habe ein beschädigtes Kabel vom Laden eines iPhones mitgenommen), drei Schrauben, Unterlegscheiben und drei Muttern und ein Stück flexibler Schlauch.
Wir schneiden den Flaschenhals mit einer Bügelsäge genau entlang der Kante des „Rocks“ ab und glätten den resultierenden Schnitt mit Sandpapier, einer Feile oder einem Block.

Auf diese Weise bereiten wir den sogenannten Arbeitsraum der Pumpe vor.

Als nächstes benötigen wir eine CD-Scheibe, deren Innenloch genau die gleiche Größe wie der Motor hat, aus der Scheibe werden wir ein Laufrad herstellen.
Die Scheibe lässt sich leicht mit einer Schere zuschneiden, gut ist es, wenn man sie in heißem Wasser leicht erhitzt, damit die Schnittkante nicht reißt.
Wir nehmen den abgesägten Teil aus der Flasche – unserer Arbeitskammer – und bringen ihn genau in der Mitte der Scheibe an der Stelle an, an der sich der Schraubverschluss befand.Zeichnen Sie mit einem Marker einen Kreis und schneiden Sie ihn mit einer normalen Schere aus. Die resultierende Scheibe wird nicht ganz glatt sein, kann aber mit Schleifpapier korrigiert werden. Hauptsache, die Scheibe passt mit minimalem Spalt in die Arbeitskammer.
Es stellte sich heraus, dass es sich um einen Ring des zukünftigen Laufrads handelte.

Jetzt müssen wir die Blätter für den „Propeller“ herstellen. Dazu benötigen Sie eine halbe Diskette. Zeichnen Sie mit einem Marker einen 7 mm breiten Streifen und schneiden Sie ihn mit einer Schere ab.

Wir schleifen und nivellieren es.

Anschließend in sechs gleiche Teile von jeweils 13 mm schneiden und diese mit einer Zange auf beiden Seiten biegen

Das weitere Vorgehen erfordert höchste Sorgfalt, Sie müssen die Klingen einzeln mit Sekundenkleber in gleichem Abstand verkleben.
Bitte beachten Sie, dass die Klingen so gebogen sind, dass sie kein Wasser in die Kammeröffnung harken, sondern es im Gegenteil scheinbar von der Mitte zum Loch am Rand werfen. Der Motor dreht sich nur gegen den Uhrzeigersinn. Sie können es mit einem Tropfen leicht fixieren, mit einer Pinzette nivellieren und nach etwas Trocknen die fehlenden Teile mit Kleber versehen.

Versuchen Sie, giftige Dämpfe vom Zweitkleber zu vermeiden. Anschließend können Sie es trocknen und lackieren. Ich hatte nur Nagellack zur Hand, der ziemlich haltbar ist.

Dann benötigen Sie ein Stück flexiblen Schlauch, ich habe zum Beispiel ein Stück von einem Bauflüssigkeitsstand genommen.
Ein gleichmäßiges Loch in die Gewindefläche des Halses zu bohren ist gar nicht so einfach, ich musste erst an ein paar Flaschen üben, am Ende habe ich es mit einem Lötkolben gleichmäßig geschmolzen und von innen glatt geputzt, damit die Klinge funktionierte Berühren Sie die Unregelmäßigkeiten nicht.
Wir stecken ein leicht schräg geschnittenes Schlauchstück mit Gewalt in das Halsloch und fixieren es mit transparentem Sekundenkleber. Das Rohr und die Kammeröffnung müssen einen ausreichenden Durchmesser haben, etwa 8 mm.Es empfiehlt sich, den Schlauch nicht im rechten Winkel zum Körper einzuführen, sondern zu berücksichtigen, dass sich die Strömung gegen den Uhrzeigersinn dreht.


Es ist nicht ratsam, zum Befestigen des Schlauchs Sekundenkleber zu verwenden, da... Beim Trocknen wird die Oberfläche des Kunststoffs stark beschädigt, der Körper wird trüb und verliert an Transparenz. Eine transparente Versiegelung oder ein Kleber auf Gelbasis eignet sich hier hervorragend.
Jetzt müssen Sie nur noch die Pumpe zusammenbauen, die Kammer am Motor befestigen, sie zentrieren, um eine freie Drehung der Flügel im Inneren zu gewährleisten, sie mit Schrauben befestigen, die Risse mit transparentem Dichtmittel abdichten und eine transparente Abdeckung mit einem 14-mm-Loch einkleben die Mitte oben.

Ich möchte Sie daran erinnern, dass sich das Laufrad ausschließlich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Dies ist wichtig. Als nächstes löten wir den vieradrigen Draht an den Motor und bedecken die Lötstelle mit Lack, löten den blauen SMD Leuchtdiode an eine der Wicklungen (über einen 1 kOhm-Widerstand), die Anode an die gemeinsame Masse. Jetzt flackert es im Betrieb unter Wasser.
Ein paar Worte zu Festplattenmotoren.
Einige Arten solcher Motoren drehen sich beim Drehen des Rotors von Hand merklich in eine Richtung weiter und gleiten besser als in die andere. Das heißt, wenn Sie versuchen, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, stoppt der Rotor fast sofort. Solche Geräte haben ein anderes Lagerdesign und diese Motoren sind für unsere Zwecke wahrscheinlich besser geeignet. Obwohl beide Typen schon lange im Wasser arbeiten und sich hervorragend entwickeln.
Die Wicklungen werden so überprüft. Der Motor muss über vier Kontakte verfügen. Wir müssen einen der extremen Kontakte finden, der den Mittelpunkt darstellt. Dieser Pin wird mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden, der Rest wird in der Reihenfolge – erster, zweiter, dritter – mit Mosfets verbunden. Mit einem Tester messen wir den Widerstand zwischen allen benachbarten Kontakten.Einer der Außenkontakte zeigt weniger Widerstand.
Das ist allgemein, es liegt am positiven Bus. Es ist sehr empfehlenswert, das Kabel am Motorgehäuse zu befestigen; dazu können Sie einige Millimeter Löcher bohren und dieses Kabel mit einem Kupferbügel verpressen. Wenn die Pumpe betriebsbereit ist, wird ein gebogener Schlauch mit einem Innendurchmesser von mindestens 8 mm auf die Düse gesteckt. und 20 cm lang, durch die bewässert wird. Jetzt können Sie eine Leiterplatte herstellen und das Gerät löten.
Das Board wird aus einseitigem Fiberglas im LUT-Verfahren hergestellt.
Bitte beachten Sie, dass das Bild der Leiterbahn und des Layouts der Leiterplatte nicht gespiegelt ist, um die Kontrolle während der Installation zu erleichtern. Wenn Sie die LUT drucken, müssen Sie sie spiegeln oder die SprintLayout-Datei verwenden, die sich im Archiv befindet.

Das Brett kann auch so mit Nagellack bemalt werden:
Der Stab des Kugelschreibers erhitzt sich (ein wenig!) über der Flamme des Feuerzeugs, dreht ihn gleichmäßig und zieht ihn gleichmäßig heraus. Als nächstes wird das dünne Ende mit einer Klinge abgeschnitten. Dadurch entsteht ein konisches Rohr mit einer sehr kleinen Auslassöffnung. Es kann in eine 1,5-ml-Spritze eingeführt werden und mit normalem Nagellack können Sie Spuren gedruckter Leiter auf die Platine zeichnen.
Nach dem Trocknen wird die Platine in die Ätzlösung getaucht. Dies kann eine Mischung aus Kupfersulfat mit Salz 1:3 und Wasser sein. Die Lösung wird möglichst konzentriert zubereitet. Eine Erwärmung ist beispielsweise über einer Kerzenflamme erforderlich. Durch ständiges Rühren wird der Vorgang beschleunigt. Kupfersulfat wird in jedem Agrargeschäft verkauft.

Die Stromversorgung des Mikrocontrollers erfolgt über einen parametrischen Spannungsstabilisator, der auf den Elementen D1, R7, Q1 montiert ist.
Der Widerstandswert wird so gewählt, dass der Eigenverbrauch des Stabilisators möglichst gering ist. Viel niedriger als die sogenannte „Krenka“.
Durch diese schematische Lösung konnte der Verbrauch auf 0,3 mA reduziert werden.
Dies ist sehr wichtig, da davon die Betriebsdauer unseres Designs ohne Aufladen der Batterien abhängt.
Transistor Q1 – NPN ist nicht kritisch.
Zenerdiode zur Stabilisierungsspannung 5,1 V. Sie können es über ein Mobiltelefonladegerät verwenden. Quarzresonator - 32,768 kHz. Normale Quarzuhr. Von Quarzuhren. Als Schlüssel in der Schaltung dienen MOSFETs, die von der Hauptplatine eines alten Computers gelötet sind. Leuchtdiode SMD. Kann aus LED-Streifen hergestellt werden.
Lautsprecher – jede passende Größe. Sie können einen Lautsprecher von einem Mobiltelefon aus verwenden.

Die Installation der Schaltung sollte mit einem Spannungsstabilisator beginnen und dann die Spannung an seinem Ausgang messen (Kondensatoren C2 und C3). Es sollte 5 Volt betragen. Dann können Sie den Mikrocontroller und alles andere einlöten.
Im Schaltkreis können die ungenutzten und beschalteten Pins der Mikrocontroller-Ports PB0, PB1, PD6 zum Anschluss von Peripheriegeräten genutzt werden.

Der Mikrocontroller-Programmalgorithmus ist wie folgt aufgebaut.
Der Controller ist für den Betrieb im asynchronen Modus konfiguriert. Einmal pro Sekunde kommt es zu Unterbrechungen. Zu diesem Zeitpunkt berechnet das Programm die Zeit, lässt die LED kurz blinken (alle 10 Sekunden) und wechselt sofort in den Ruhemodus, um Strom zu sparen. Wenn der Stundenzähler auf Null geht (unmittelbar nach einem Reset-Knopf oder nach 24 Stunden), wird die Versorgungsspannung des Controllers viermal gemessen und mit der internen Referenzspannung verglichen.Wenn die Spannung unter dem zulässigen Wert liegt, gibt der Schaltkreis periodische Tonsignale aus, die darauf hinweisen, dass die Batterie schwach ist. Nach fünfzehn Signalen wird der Controller in den Abschaltmodus versetzt und geht in den Ruhemodus, bis die Batterien wieder aufgeladen sind.
Liegt die Spannung über dem Schwellwert, ertönt ein Tonsignal und es leuchtet auf. Leuchtdiode. Anschließend wird die Ausgangsposition des Motorrotors eingestellt und die Motorwicklungen werden nacheinander mit Kurzzeitimpulsen beaufschlagt. Die Dauer der Impulse und die Pausen dazwischen verringern sich allmählich, wodurch die Motorgeschwindigkeit erhöht wird und das Messer ständig weiter rotiert, wodurch eine genaue Bewässerungsportion gewährleistet wird. Leuchtdiode gleichzeitig blinkt es synchron.
Am Ende der Bewässerung geht der Kreislauf wieder in den Standby-Modus, um die Zeit zu berechnen. Befindet man sich die meiste Zeit in diesem Modus, wird dadurch eine hohe Energieeffizienz (ca. 0,3 mA) erreicht.
Während das Hauptprogramm läuft, wird der Controller von einem internen Oszillator mit einer Frequenz von 8 MHz getaktet und im Schlafmodus ermöglicht ein externer Uhrenquarz das genaue Ablesen der Uhrzeit.

Kurze Ausbrüche LED alle 10 Sekunden signalisieren sie den Betrieb des Gerätes. Ab Beginn der Sekundenrückstellung blinkt die Anzeige 30 Minuten lang, hört dann 12 Stunden lang auf zu blinken und setzt nach weiteren 12 Stunden wieder ein. Wenn Sie also die Bewässerung auf 00 Uhr einstellen, kommt es nachts nicht zum Flackern, sondern erst ab 12 Uhr nachmittags.



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Video des Gerätebetriebs: