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基于ATtiny85的植物浇水自主系统

发布时间:2022-09-12
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基于ATtiny85的植物浇水自主系统

发布时间:2022-09-12
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你是否有想实现的下列之一的功能:

  • 收到警告(警报声、短信等)并去给植物浇水?
  • 一段时间后(通常是几天),计时机器会倒一些水。也许你的工厂当时不这样做!
  • 完全依赖湿度传感器。大错!局部湿度可能会误导锅的平均湿度!
  • 您的设备正在监控植物,在需要时浇水。您只需不时访问它,并在需要时重新填充水容器。

这个项目中选择了最后一个选项。

这是显示含羞草表情符号的中央单元:快乐 :) 正常 :| 或不满意 :( ,然后是土壤湿度 (%)、自上次抽水以来的天数和小时数。当然,您可以使用任何其他显示器。这个显示器是从另一块板上重复使用的 (Pololu A-Star Prime)。

湿度传感器

它是一种基于电阻率的传感器,不会被腐蚀。如果您每次只打开几毫秒的电源,刚好足以读取湿度,它就可以正常工作。正好我展示的这个,也工作了多年,没有任何腐蚀迹象。只需使用附带的软件。

但是可能会出现其他问题:湿泥附着在传感器上,因此表明局部湿度与其余部分不同!同时如果传感器离水管太远,读数会有很大的延迟:需要水在锅中扩散所需的时间。把它放在离水管较近的地方停止抽水,以免水分太多。根据您的工厂要求更改软件中的湿度阈值。这个抽水低于 95% 的湿度(在用我的含羞草做了一些测试后,我将此阈值更改为 75%),持续一定的秒数,具体取决于底池大小。然后,在读取时间(10-15 分钟)之后,如果指示的湿度没有超过阈值,则泵送新的水量,但迭代次数有限。

这种方法可以让水有时间在锅中扩散。在给定的时间间隔(8-12 小时)内只允许浇水两次,以避免在扩散之前洒水,避免一些可能的传感器临时错误。建议每隔几个月重新校准湿度传感器:在软件中调整阈值:传感器在空气中的值(0% 湿度)和传感器短路的值(100% 湿度)。

作为微控制器,我们建议使用 AtTiny85:它有必要的 IO 引脚,刚好够用,并且相比其他微控制器便宜。

整个设备(包括泵)由 220V 电​​源适配器持续供电,提供 9V/0.5A。如果发生电源故障(希望持续不到几天,否则植物会变干!),这不是问题。如果需要,系统将重新启动,读取湿度和抽水,然后将重置小时和天数计数器。

为泵供电由 Mosfet 模块完成,但也可以通过其他方式(例如继电器)完成。显示器可以是任何其他带有 I2C 接口的显示器。这个有一个并行接口,所以需要一个I2C适配器。

使用一年后

该项目的运行时间超过 18 个月。不过有一次,突然遇到湿度传感器停止工作的情况。幸运的是,在此期间并没有什么和湿度有关的环境需求,该软件每 2 天抽一次水。现在它已被替换并且一切正常。

注:必须在代码中测试和设置新的湿度阈值,从 95% 到 75%!产品和土壤盐度的可变性!

Arduino code for Attiny-plant-care:

/* Sketch for ATtiny85. Based on the Digispark (Use Digispark Default 16.5 MHz), no port select.
 *  Compile, Upload and then coonect ATtiny85 to USB.
 * {ATtiny85 alone pins: 1=PB5, 2=PB3,ADC3, 3=PB4,ADC2, 4=GND, 5=PB0,MOSI,SDA, 6=PB1,MISO, 7=PB2,SCK,SCL, 8=VCC}
 * ATtiny Pin 5 = PB0 (P0 on ATTiny board) = SDA 
 * ATtiny Pin 7 = PB2 (P2 on ATTiny board) = SCK=SCL 
 * ATtiny PB1 = to SWITCH power of a POLOLU MOSFET: power the Pump (6-12V)
 * ATtiny PB3 = Humidity sensor output= analog read
 * ATtiny PB4 = Power for the sensor (pin: 20mA = sufficient) 
*   Uses 26 mA for CPU, Sensor + Mosfet on + Display
 *  Uses 20 mA for CPU + Display (between readings)
 *  Uses 8 mA in deep sleep (Display on only)
 * Between reads: deep sleep. Protection against over-watering by humidity sensor. 
 */


#include <TinyWireM.h>                  // I2C Master lib for ATTinys which use USI
#include <LiquidCrystal_attiny.h>       // for LCD w/ GPIO MODIFIED for the ATtiny85
#define GPIO_ADDR 0x27                  // the address i2c for this 8x2 LCD
LiquidCrystal_I2C lcd(GPIO_ADDR, 8, 2); // set the I2C address & 8/16 chars / 2 lines
// Utility sleep macros
#include <avr/sleep.h>
#include <avr/wdt.h>                    //Needed to enable/disable watch dog timer
#define adc_disable() (ADCSRA &= ~(1<<ADEN)) // disable ADC (before power-off)
#define adc_enable()  (ADCSRA |=  (1<<ADEN)) // re-enable ADC

#define LED_BUILTIN PB5           // Change PB5 to PB1 only for testing delays
#define powsen PB4                // PB4 provides 4.1V to power the humidity sensor
#define sensor PB3                // Sensor data pin for analog read
#define pump PB1                  // Pin for LED & MOSFET feeding the Pump


// Reading humidity once in 30min...1hour is sufficient:
int D, H, nr=100;                 // Attiny85 will sleep nr*9 (sec.) (E.g. 200=>30min; 400=>1h))
unsigned long psec, corr=nr*300; // time counter since start or watering

//This runs each time the watch dog wakes us up from sleep
ISR(WDT_vect) {
  //Don't do anything. This is just here for wake up.
}

void setup() {
 lcd.init(); lcd.backlight();  lcd.clear();
 pinMode(powsen,OUTPUT);      // Power to the sensor by powsen PIN
 pinMode(sensor, INPUT);      // Sensor read value from sensor PIN
 pinMode(pump, OUTPUT);       // Pump control PIN
 pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
 
 set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);  // sleep mode is set here
 sleep_enable();                   // enables the sleep bit in the mcucr register, so sleep is possible
 psec=0;                              // Starting moment
}

void loop() {
  adc_enable();
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);      // turn the LED on (HIGH is the voltage level)     
  digitalWrite(powsen,HIGH);           // Power on the sensor 
  int humidity=analogRead(sensor);     // Read sensor data
  delay(200);                          // A short time, just to read the sensor!
  digitalWrite(powsen,LOW);            // Power off the humidity sensor
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);       // turn the LED off by making the voltage LOW
  // Convert analog values from sensor to humidity. Tested: free and short-circuit. 
  humidity = constrain(humidity, 85, 660);   // accept values between these limits for 4.8V on sensor 
  humidity = map(humidity, 85, 660, 0, 100); // and map them between 0 and 100%

  // The pump is started if humidity drops below a level determined for each plant!
  // Then, the pump cannot restart before 'pause', waiting for water to diffuse in the pot.
  // Set below the DRY Limit for Your Plant (E.G.: 95):
  if (humidity<=95) {                   
    digitalWrite(pump,HIGH);        // Power the pump through a Pololu-LV-MOSFET
    delay(15000);                   // Time [ms] to pump the tested REQUIRED volume of WATER to the plant!!
    digitalWrite(pump,LOW);         // Power down the pump through the MOSFET
    delay(1000);
    psec=0;                        // Reset timer of water pumping. 
    // Test that after [nr*9] seconds (15min in this case), water was absorbed and sensor is above threshold.
    // Otherwise, the pump will start again after. Warning: too much water can be bad for your plant!   
  }

  // Show the results on the screen
  lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("Mimosa:");
  if (humidity>95)
    if (humidity>97)
       lcd.print(")");
     else
       lcd.print("|");
  else
    lcd.print("(");
  
  lcd.setCursor(0, 1);  
  lcd.print(humidity); lcd.print("%");      // Write on LCD the humidity (%) and
  D=psec/86400;                            //  days since last watering/reset ...
  H=(psec%86400)/3600;                     //    and hours
  lcd.print(D); lcd.print("d");
  lcd.print(H); lcd.print("h ");
  
  // Most of the time, go to sleep for 'nr' multiples of 8 seconds + opp. time         
  adc_disable(); // ADC uses ~320uA
  for (int i=0; i<nr; i++){
    setup_watchdog(9); //Setup watchdog to go off after 9->8s sec + opp. time
    sleep_mode(); //Go to sleep! Wake up n sec later and work
  }
  delay(corr);                    // Timer correction since sleep is less than nr*9 sec.
  psec+=nr*9;                      // Update timer after deep sleep for Half an hour
}

// ===================================================================
void setup_watchdog(int timerPrescaler) {
    //Sets the watchdog timer to wake up, but not reset
    //0=16ms, 1=32ms, 2=64ms, 3=128ms, 4=250ms, 5=500ms
    //6=1sec, 7=2sec, 8=4sec, 9=8sec
    //From: http://interface.khm.de/index.php/lab/experiments/sleep_watchdog_battery/
  if (timerPrescaler > 9 ) timerPrescaler = 9; //Limit incoming amount to legal settings
  byte bb = timerPrescaler & 7; 
  if (timerPrescaler > 7) bb |= (1<<5); //Set the special 5th bit if necessary
  //This order of commands is important and cannot be combined
  MCUSR &= ~(1<<WDRF);            //Clear the watchdog reset
  WDTCR |= (1<<WDCE) | (1<<WDE);  //Set WD_change enable, set WD enable
  WDTCR = bb;                     //Set new watchdog timeout value
  WDTCR |= _BV(WDIE);  //Set the interrupt enable, will keep unit from resetting after each int
}

如果您对此项目有任何想法、意见或问题,请在下方留言。

以上内容翻译自网络,原作者:M.V.P.,如涉及侵权,可联系删除。

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