Проект автоматизации системы капельного орошения на базе микроконтроллера ATMEGA 32u4

ПРОЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ATMEGA 32u4

У современного человека, мало времени, но много забот, среди которых поддержание уюта в своем окружении. Растения, не только предмет интерьера, но и живой организм, требующий постоянного ухода. Самым трудоемким процессом в уходе за растениями всегда был и остается полив. Он отнимает больше всего сил и времени, является самой частой причиной того, что в результате слишком большой занятости мы вынуждаем сокращать коллекции любимцев. Ведь обеспечить полноценный уход за десятком разных видов может далеко не каждый. Все проблемы, связанные с регулярными частыми поливами, как и с потребностью постоянно контролировать степень влажности и его просыхание между процедурами позволяют решить системы автоматического полива. Это не просто модная новинка на рынке, но и настоящая находка как для начинающих, и опытных цветоводов.

Целью проекта будет разработка устройства, которое обеспечит автоматическое орошение растений.

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

• 1 изучить современный рынок микроконтроллерных технологий;
• 2 разработать схему устройства и подобрать элементную базу;
• 3 рассчитать экономическую эффективность;

Предполагается, что реализованное устройство позволит:

• — значительно сэкономить время на уход за растениями;
• — сэкономить средства на покупке готового устройства;
• — позволит владельцам оставлять растения без присмотра на длительное время, обеспечив, заблаговременно, воду для полива растений;
• — устройство имеет возможность доработки: могут быть добавлены часы реального времени, датчик освещенности, экран для отображения параметров, датчик температуры;
• — устройство может быть модернизовано в зависимости от потребностей конечного потребителя: поливать можно один комнатный цветок и целую теплицу, если установить за место помпы на 12 В насос на 220 В и, соответственно, генератор напряжения.

Микроконтроллер — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели).

По существу, микроконтроллер может выполнять те же функции, что и процессор электронно-вычислительной машины (ЭВМ или его составная часть), — отсюда с учётом изготовления его по технологии микроэлектроники произошло название микроконтроллер.

Микроконтроллер выполнен в одном или нескольких взаимосвязанных между собой полупроводниковых кристаллах интегральных схем.

Arduino — торговая марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей. Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino.

Arduino может использоваться как для создания автономных объектов автоматики, так и подключаться к программному обеспечению на компьютере через стандартные проводные и беспроводные интерфейсы.

Разработка собственных приложений на базе плат, совместимых с архитектурой Arduino, осуществляется в официальной бесплатной среде программирования Arduino IDE. Среда предназначена для написания, компиляции и загрузки собственных программ в память микроконтроллера, установленного на плате Arduino-совместимого устройства.

Двигатель — это механизм, который преобразует какой-нибудь определенный вид энергии — электрическую, гидравлическую, химическую и т. П. — в механическую.

В нашей работе будет рассмотрен такой двигатель как водяная помпа.

Водяная помпа используется при необходимости перекачать большие объемы воды или создать напор при ее подаче. Устройство имеет несколько видов и применяется в разных сферах, например, в строительстве и сельском хозяйстве, на дачных участках и в коммунально-бытовом хозяйстве, в промышленности и пожаротушении.

Arduino Uno контроллер построен на atmega32. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов, 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 мгц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP (повторение пинов 5V, GND), и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.

В нашем устройстве мы использовали следующие элементы:

Таблица 1 — Элементы устройства

Всего на материалы было затрачено 3310 рублей.

Принцип работы устройства

К плате Arduino подается питание от восьми пальчиковых батареек, сенсор влажности, подключенный к аналоговому пину, снимает безпрерывно показания и анализирует их. Методом пробы мы установили пороговые показания влажности почвы, чтобы избежать сухость или перелив растения. Если сенсор показыват, что почва влажная устройство, продалжает снимать показания, до момента пока почва не высохнет. Когда сенсор показыает, что растению требуется поливка, Arduino подает питание на водяную помпу подключенную к пину через реле, так как Arduino может подавать 5 Вольт, а для работы помпы требуется 12 Вольт. Помпа запускается на время заданное программой 30 секунд и с помощью двух трубок перекачивает воду в растение. После того как помпа выключается, цикл начинается сначала.

Список используемых источников

• 1. Сомер, У. Программирование микроконтроллерных плат Arduino. — 2012. — 320 с.
• 2. Официальный сайт компании Амперка [электронный ресурс] - /http://arduino.ru/ 12.03.2016
• 3. Сассман, Д. Д. Структура и Интерпретация Компьютерных Программ /Абельсон, Х. — 2011. — 596 с.
• 4. Медведев, А. М. Сборка и монтаж электронных устройств. — 2012. — 256с.
• 5. Бессонов, В. В. Радиоэлектроника для начинающих. — 2011. — 504с.
• 6. Аверьянов, Н. Н. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем/Березенко А. И, Борщенко Ю. И. — 2011. — 368 с.
• 7. ЕВСТИФЕЕВ, А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny и Mega фирмы ATMEL. — 2012. — 356 с.
• 8. БАРАНОВ, В. Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. — 2011. — 563 с.
• 9. Тюгашев, А. А. Основы программирования. — 2016. — 285 с.
• 10. Левин, М. П. Параллельное программирование с использованием OpenMP. — 2011. — 384 с.