Автополив для комнатных растений на Arduino

Хочу вынести на суд общественности один из своих проектов. Это система автополива для комнатных растений на Arduino. Это уже вторая версия системы, в которой я учел опыт эксплуатации первой версии.

Система работает нормально уже больше 4-х месяцев.

Блок питания/управления выглядит следующим образом:

Система целиком:

Видео по теме:

Особенности системы:

• Поддержка управления 3-мя 5В помпами.
• К каждой помпе можно подключить гребенку с кранами (до 4х штук), и таким образом поливать до 12 растений
• Полностью автономная работа на аккумуляторах около 2х месяцев
• Возможность изменения настроек при помощи кнопок (в предыдущей версии для этого приходилось перепрошивать Arduino)
• Текущие настройки полива выводятся на Oled дисплей
• Система уходит в сон (Powerdown Arduino) и выключает дисплей для экономии заряда аккумулятора
• Модули крепятся на самодельной печатной плате
• Использование SMD компонентов (полевые транзисторы, резисторы)
• Плотная компоновка деталей, как следствие небольшие габариты

Схема:

Всё собирается (кроме батареи из мосфетов) в основном из китайских модулей, купленных на АлиЭкспресс.

Схему можно разделить на 3 части:

• Аккумулятор и модули, обеспечивающие питание
• Блок управления, состоящий из Arduino nano, модуля времени, кнопок и экрана (экран лучше питать более низким напряжением 3,3 В, поэтому добавлен дополнительный понижающий модуль)
• Помпы и батарея из Мосфетов (с защитными диодами)

Список деталей:

• Канистра 5л
• Толстые трубки
• Тонкие трубки
• Помпы 5В с АлиЭкспресс
• Гребенка с кранами
• Пищевой контейнер
• 3 аккумулятора формата 18650
• Модуль зарядки TP4056
• Повышающий модуль до 5В
• Понижающий модуль до 3,3В
• Arduino nano
• Модуль времени DS3231
• Oled дисплей
• Тактовые кнопки
• SMD полевой транзистор AO3400
• SMD резисторы в корпусе на 100 Ом и 10к Ом
• Диоды 1n4007
• Электролитические конденсаторы 6,3В, 1000 мкФ
• Керамические конденсаторы 10 мкФ (можно и меньшей емкости)

Основные кнопки:

Для изменения настроек:

• Нажать 2 раза "кнопку выхода их сна", чтобы на экран вывелись данные
• Удерживать "кнопку изменения настроек", пока не замигает одно из значений
• Нажимая "кнопку изменения настроек", можно выбрать параметр, который нужно изменить. При каждом нажатии на кнопку по очереди будут мигать элементы. Мигающее значение можно изменить.
• Для изменения значений используются кнопки "+" и "-".
• После завершения редактирования. Нужно опять удерживать "кнопку изменения настроек".
• В случае успеха, экран погаснет и новые настройки вступят в силу.

Процесс изготовления:

Более подробно процесс сборки можно посмотреть в видео к статье, основные этапы:

• Для начала нужно было написать прошивку, поэтому собрал стенд на беспаечной плате и приступил к написанию кода и тестам.
• После того как прошивка начала работать, как задумывалось, пришло время приступить к сборке системы. Я решил изготовить плату методом ЛУТ. Хотя в принципе можно и соединить всё навесным монтажом, т.к. деталей не так уж и много. 
• Развел плату в программе
• Напечатал на специальной термотрансфертной бумаге, купленной на АлиЭкспресс
• Подготовил текстолит, зачистив мелкой наждачкой и протерев спиртом
• Перевел рисунок при помощи утюга
• Места, где тонер плохо прилип, докрасил маркером
• Протравил в растворе перекиси водорода, лимонной кислоты и соли
• После травления стер тонер жидкостью для снятия лака
• В плате просверлил отверстия и залудил
• Запаял компоненты в плату
• После этого спаял аккумуляторы с модулями питания и запустил систему
• Осталось оформить всё в корпус. В качестве корпуса я использовал прозрачный пищевой контейнер. Плату закрепил на стойках, которые вклеил в корпус.
• Просверлили отверстия под кнопки, выключатели и порт микро USB
• Места на крышке, где должен быть экран и индикатор заряда аккумулятора залепил изолентой, после чего всё покрасил черным матовым грунтом.
• После того как краска высохла, собрал всё вместе. Индикатор заряда и кнопки закрепил на термоклей.
• В результате получилось компактное устройство с довольно плотной компоновкой.

Собрал всё по сути за одни выходные. Гораздо больше времени ушло на написание прошивки.

Теги:

• Arduino
• Sprint-Layout