Dispositivo automático de rega de plantas

Cada um de nós está habituado a utilizar todo o tipo de gadgets que facilitam a vida: telemóveis, todo o tipo de smartphones e tablets, etc... Neste artigo iremos substituir o seu regador habitual por um dispositivo tecnológico para regar flores. , que cuidará da sua planta de interior preferida mesmo se você sair de férias.

O dispositivo é montado com base em um microcontrolador ATMEGA 8 L acessível em um pacote TQFP32 barato e um motor de um disco rígido de computador (HDD), que pode ser retirado de um disco rígido de computador antigo. O diagrama contém um número mínimo de peças e pode ser complementado com funcionalidades arbitrárias. É alimentado por duas baterias de íon-lítio 18650 com tensão de 3,7 Volts conectadas em série.
A rega é realizada em porções fixas a cada 24 horas.
O único botão é um teste de trabalho; após pressioná-lo, as regas subsequentes serão realizadas exatamente ao mesmo tempo, com precisão de segundo. (Acabei de ligar nas férias, sem configurações, então pode ser oferecido como opção de presente, sem instruções desnecessárias).

Características de design:

• Funcionamento com bateria por vários meses (baixo consumo de energia);
  
• dosagens de rega muito precisas e intervalos de tempo precisos entre regas;
  
• não criticidade do circuito em relação aos detalhes e sua disponibilidade;
  
• a ausência de peças móveis energizadas no motor e, como resultado - durabilidade e confiabilidade ao trabalhar na água;
  
• nível de ruído muito baixo quando o motor está funcionando;
  
• não requer nenhuma configuração (rega uma vez ao dia) com acompanhamento de som e luz;
  
• proteção contra descarga profunda da bateria com aviso sonoro sobre a necessidade de carga;
  
• Desligamento automático da indicação luminosa à noite.

O projeto consiste em uma bomba imersa em um vaso com tubo regador e uma pequena unidade eletrônica montada no mesmo vaso com água.

Então, primeiro vamos começar a fazer a bomba.

Precisaremos de um CD, uma garrafa plástica de leite de 1,5 litro (gargalo largo, diâmetro interno 33 mm), supercola, um fio de quatro núcleos (peguei um fio danificado ao carregar um iPhone), três parafusos, arruelas e três nozes e um pedaço de tubo flexível.
Cortamos o gargalo da garrafa com uma serra exatamente ao longo da borda da “saia” e nivelamos o corte resultante com lixa, lima ou bloco.

Desta forma preparamos a chamada câmara de trabalho da bomba.

A seguir precisamos de um disco CD, seu furo interno é exatamente do mesmo tamanho do motor, faremos um impulsor a partir do disco.
O disco pode ser facilmente cortado com uma tesoura, e é bom que seja levemente aquecido em água quente para evitar rachaduras na borda cortada.
Pegamos a parte serrada da garrafa - nossa câmara de trabalho - e aplicamos exatamente no centro do disco com a parte onde estava a tampa de rosca.Desenhe um círculo com um marcador e recorte-o com uma tesoura comum. O disco resultante não ficará perfeitamente liso, mas pode ser corrigido com lixa, o principal é que o disco caiba dentro da câmara de trabalho com uma folga mínima.
Acabou sendo o anel do futuro impulsor.

Agora precisamos fazer as pás da “hélice”. Para fazer isso você precisará de meio disco. Desenhe uma tira de 7 mm de largura com um marcador e corte com uma tesoura.

Lixamos e nivelamos.

A seguir, corte em seis partes iguais de 13 mm cada e dobre-as com um alicate em ambos os lados

O procedimento posterior exigirá o máximo de cuidado, é necessário colar as lâminas uma a uma com supercola em distâncias iguais.
Observe que as lâminas são curvas para que não joguem água na abertura da câmara, mas, pelo contrário, pareçam jogá-la do centro para o buraco na borda. O motor girará apenas no sentido anti-horário. Você pode fixar levemente com uma gota, nivelar com uma pinça e depois de secar um pouco, colocar cola nas partes que faltam.

Tente evitar vapores tóxicos da segunda cola. Depois disso você pode secar e envernizar. Eu só tinha esmalte em mãos, que é bastante durável.

Então você vai precisar de um pedaço de mangueira flexível, por exemplo peguei um pedaço de um nível de líquido de construção.
Fazer um furo uniforme na superfície roscada do gargalo não é tão fácil, primeiro tive que praticar em algumas garrafas, no final derreti uniformemente com um ferro de solda e limpei suavemente por dentro para que a lâmina funcionasse não toque nas irregularidades.
Inserimos com força um pedaço de mangueira cortado em um leve ângulo no orifício do pescoço e fixamos com cola transparente tipo momento. A abertura do tubo e da câmara deve ter diâmetro suficiente, cerca de 8 mm.É aconselhável inserir o tubo não em ângulo reto com o corpo, mas levando em consideração que o fluxo girará no sentido anti-horário.


Não é aconselhável usar super cola para fixar o tubo, pois... Ao secar, danifica muito a superfície do plástico e o corpo fica turvo, perdendo transparência. Um selante transparente ou adesivo à base de gel funcionam muito bem aqui.
Agora só falta montar a bomba, fixar a câmara ao motor, centralizá-la para garantir a livre rotação das pás no interior, fixar com parafusos, selar as fissuras com selante transparente e colar uma tampa transparente com furo de 14 mm em o meio em cima.

Deixe-me lembrá-lo de que o impulsor girará estritamente no sentido anti-horário, isso é importante. Em seguida, solde o fio de quatro núcleos ao motor e cubra a solda com verniz, solde o smd azul Diodo emissor de luz a um dos enrolamentos (através de um resistor de 1 kOhm), o ânodo ao comum. Agora, durante a operação, ele pisca debaixo d'água.
Algumas palavras sobre motores de disco rígido.
Alguns tipos de tais motores, ao girar o rotor manualmente, continuam a girar em uma direção visivelmente com melhor deslizamento do que na outra. Ou seja, se você tentar girar no sentido horário, o rotor irá parar quase imediatamente. Esses dispositivos têm um design de rolamento diferente e esses motores são provavelmente mais adequados para nossos propósitos. Embora ambos os tipos trabalhem na água há muito tempo e estejam indo muito bem.
Os enrolamentos são verificados assim. O motor deve ter quatro contatos. Precisamos encontrar um dos contatos extremos que é o ponto médio. Este pino será conectado ao positivo de potência, o restante em ordem - primeiro, segundo, terceiro - será conectado aos mosfets. Usando um testador, medimos a resistência entre todos os contatos adjacentes.Um dos contatos externos apresentará menos resistência.
Isso é geral, está no barramento positivo. É altamente aconselhável fixar o fio na carcaça do motor, para isso pode-se fazer alguns furos milimétricos e prensar este cabo com um clipe de cobre. Quando a bomba estiver pronta, uma mangueira curva com diâmetro interno de pelo menos 8 mm é colocada em seu bico. e 20 cm de comprimento por onde será feita a rega. Agora você pode fazer uma placa de circuito impresso e soldar o dispositivo.
A placa é feita de fibra de vidro unilateral usando o método LUT.
Observe que a imagem do traçado e layout da placa de circuito impresso não é espelhada para facilitar a verificação durante a instalação. Ao imprimir o LUT, você precisa torná-lo espelhado ou usar o arquivo SprintLayout localizado no arquivo.

A placa também pode ser pintada com esmalte desta forma:
A haste da caneta esferográfica aquece (um pouco!) sobre a chama do isqueiro, girando-a e puxando-a uniformemente. A seguir, a ponta fina é cortada com uma lâmina. Isto produz um tubo cônico com uma abertura de saída muito pequena. Ele pode ser inserido dentro de uma seringa de 1,5 cc e, com esmalte comum, você pode desenhar traços de condutores impressos na placa.
Após a secagem, a placa é mergulhada na solução de ataque químico. Pode ser uma mistura de sulfato de cobre com sal 1:3 e água. A solução é preparada o mais concentrada possível.É necessário aquecimento, por exemplo, sobre a chama de uma vela. O processo é acelerado com agitação constante. O sulfato de cobre é vendido em qualquer loja agrícola.

O microcontrolador é alimentado por um estabilizador de tensão paramétrico montado nos elementos D1, R7, Q1.
O valor do resistor é escolhido de forma que o consumo próprio do estabilizador seja o mais baixo possível. Muito inferior ao chamado “Krenka”.
Esta solução esquemática permitiu reduzir o consumo para 0,3 mA.
Isso é muito importante, pois disso depende a duração do funcionamento do nosso projeto sem recarregar as baterias.
Transistor Q1 - npn não é crítico.
Diodo Zener para tensão de estabilização 5,1 V. Você pode usá-lo com um carregador de celular. Ressonador de quartzo - 32,768 kHz. Quartzo de relógio normal. De relógios de quartzo. MOSFETs soldados na placa-mãe de um computador antigo são usados ​​como chaves no circuito. Diodo emissor de luz SMD. Pode ser feito de fita LED.
Alto-falante - qualquer tamanho adequado. Você pode usar um alto-falante de um telefone celular.

A instalação do circuito deve começar com um estabilizador de tensão, e a seguir medir a tensão em sua saída (capacitores C2 e C3). Deve ser 5 Volts. Depois você pode soldar o microcontrolador e tudo mais.
No circuito, os pinos não utilizados e conectados das portas PB0, PB1, PD6 do microcontrolador podem ser usados ​​para conectar periféricos.

O algoritmo do programa do microcontrolador é construído da seguinte forma.
O controlador está configurado para operar em modo assíncrono. As interrupções ocorrem uma vez por segundo, momento em que o programa calcula o tempo, pisca o LED brevemente (a cada 10 segundos) e entra imediatamente no modo sleep para economizar consumo de energia. Se o contador de horas chegar a zero (imediatamente após um botão de reinicialização ou após 24 horas), a tensão de alimentação do controlador será medida quatro vezes e comparada com a tensão de referência interna.Se a tensão estiver abaixo do nível permitido, o circuito emite sinais sonoros periódicos indicando que a bateria está fraca; após quinze sinais, o controlador é colocado no modo desligado e entra no modo sleep até que as baterias sejam recarregadas novamente.
Se a tensão estiver acima do valor limite, um sinal sonoro soa e acende. Diodo emissor de luz. A seguir, a posição inicial do rotor do motor é definida e pulsos de curto prazo são aplicados sucessivamente aos enrolamentos do motor. A duração dos pulsos e as pausas entre eles diminuem gradativamente, aumentando assim a velocidade do motor e girando ainda mais constantemente a lâmina, garantindo assim uma porção precisa de rega. Diodo emissor de luz ao mesmo tempo, pisca de forma síncrona.
No final da rega, o circuito entra novamente em modo de espera para calcular o tempo. É neste modo na maior parte do tempo que se obtém alta eficiência energética (cerca de 0,3 mA).
Enquanto o programa principal está em execução, o controlador é sincronizado por um oscilador interno com frequência de 8 MHz e, no modo sleep, um relógio externo de quartzo permite a leitura precisa da hora.

Breves surtos LIDERADO a cada 10 segundos eles sinalizam sobre o funcionamento do dispositivo. A partir do início da redefinição dos segundos, ele piscará por 30 minutos e depois parará de piscar por 12 horas e continuará após mais 12 horas. Assim, se definir a rega para as 00 horas, a cintilação não ocorrerá à noite, mas apenas a partir das 12 horas da tarde.



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Vídeo do aparelho funcionando: