Серега уезжал покорять Москву, и я зашел к нему попрощаться, пожелать удачи. Взять нужно было все самое необходимое, все для новой работы и все для новой жизни. Кота хотелось бы оставить, но пришлось брать. А вот с другими обитателями квартиры – огромным числом фиалок, нужно было распрощаться.
— Возьмешь фиалку? Марина выращивает, не везти же их все с собой. Мы их всем друзьям раздаем.
Я ответил, что не держу дома цветов, поскольку забываю их поливать, и они у меня быстро загибаются. Поэтому у меня только кактус.
— Эту фиалку поливать не нужно.
Он принес из комнаты цветок, и я был вынужден признать верность его заявления. Фиалка имела «систему автополива». Растение было посажено в маленький горшок, который помещался в большой пластиковый стакан, вроде бы из под кваса. Из горшка спускалась веревочка, через которую и поступала необходимая для жизни влага. Таким образом, залив один раз пол литра, можно было не беспокоиться о цветке несколько месяцев. Фиалку я взял.
Пожалуй, верёвочная система полива одна из лучших, с которой мне приходилось встречаться. Растение не требует внимания, потребляет ровно необходимое для жизни количество воды, пускает корни вокруг шнура, как следствие цветёт. К сожалению, цветет не только растение, но и вода. А точнее все, что находится вокруг веревки, спускающийся в стакан. Не то, чтобы меня это сильно расстраивало, выглядит все вполне культурно – сверху цветы, снизу водоросли. Разумеется, можно время от времени менять дренаж, тогда вообще не будет нареканий. Но есть другая проблема – почва вокруг горшка сильно высыхает, ведь влага поступает только снизу. Ну и чисто эстетически, растение в глиняном горшке выглядит солиднее, чем растение в пластиковом горшке и уж подавно лучше, чем в горшке и в пластиковом стакане.
Так что спустя некоторое время купил я почву, глиняный горшок и высадил цветок как положено. За то время, которое фиалка находится у меня, она практически стала членом семьи и уже давно заслужила к себе более бережного обращения. В общем, решил я сделать устройство для автоматического полива.
Почему сделать, а не купить готовое? Потому, что делаю для себя, интересен процесс, запас STM32F030 ещё не исчерпан. С аналогами познакомился для интереса и ответа на некоторые вопросы.
Какой выбрать конструктив?
Какие у аналогов есть достоинства и недостатки?
Какие у аналогов есть настройки и режимы работы?
и т.д.
Для примера можно взять устройство для автоматического полива Easygrow. Достойное решение, из очевидных преимуществ – крепление на бутылку. Правда, бутылка будет стоять среди цветов. Из недостатков – периодически придется менять батарейки, слабый интерфейс управления. В результате таких исследований и рассуждений появились требования к устройству.
Питание от Li-Ion аккумулятора с зарядом от солнечной батареи, микропотребление;
Индикация уровня воды в баке и уровня заряда АКБ;
Принудительный полив (т.е. при помощи насоса, не самотеком);
Возможность установки интервала полива и объема жидкости;
Наличие звуковой сигнализации (на случай, если закончится вода);
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс.
Получаем следующую структурную схему.
Компоненты выбраны следующие: микроконтроллер STM32, микросхема заряда CN3065, LDO MCP1700-3302E/MB, EEPROM 24LC64-I/SN, датчики уровня воды SS39ET (датчики Холла), дисплей 0.91″ OLED (128x32, SSD1306), насос погружной JT-DC3W-3, солнечная батарея с выходным напряжением до 6 В. Насос коммутируется через полевой транзистор, питание датчиков осуществляется с микроконтроллера (для возможности отключения питания). В процессе отладки программы добавил на схему еще транзистор для отключения питания дисплея и памяти. Они хотя и потребляют в режиме сна десяток микроампер, но и используются очень редко.
Раз обмолвился о потреблении, то с него и начну. Получилось достойно. В режиме сна 25 мкА, в активном режиме 10 мА (с автоматическим уходом в сон), в режиме полива до 200 мА. Если на солнечной батарее держится 3…4 вольта, CN3065 не будет спасть, потребление возрастет до 300 мкА. Расчеты подсказывают, что с таким токопотреблением аккумулятора должно хватить минимум на полгода (при умеренном поливе). Благодаря зарядке от солнечной батареи проблем вообще быть не должно. Однако на этапе проектирования на всякий случай был добавлен разъем MiniUSB, мало ли чего. В слабо освещенной комнате солнечная батарея бесполезна.
Забавная история вышла с поплавком, он не всплывал. Поплавок состоит из пластиковой части с «замурованным» магнитом. Очевидно, что суммарная плотность поплавка должна быть меньше плотности воды, чего удалось добиться через несколько итераций. Однако, если поплавок опустить в стакан с водой, то он ориентируется по линиям магнитного поля Земли. Находясь внутри бачка, поплавок пытается развернуться и упирается в направляющие корпуса. Тем самым создается дополнительное трение. Учитывая, что баланс плотностей был «на грани», этого самого трения хватало для того, чтобы поплавок оставался под водой.
С корпусом тоже были проблемы. От него осталось мокрое место, в буквальном смысле слова. Технология печати не была выдержана, в нескольких местах пластик подтекал. Проблему пришлось решать при помощи герметика-аэрозоля KUDO KUH301.
Относится устройство к классу культурных. По напряжению солнечной батареи определяется время суток с точностью определения времени – сейчас светло или сейчас темно. Если сейчас темно, полив будет отложен. Аналогично, если в баке закончится вода, то устройство будет каждый час давать звуковой сигнал. Но только в светлое время.
Время демонстрировать работу.
Еще пара слов по проекту. Была идея реализовать функцию «интеллектуального полива», опираясь на текущую температуру и текущую влажность. Данные по температуре в устройстве имеются, а вот с влажностью все намного сложнее. Отличный тест датчиков влажности сделал Sergey MODE, в котором показал, что получаемые данные не надежны и зависят от большого числа факторов. Достоверно оценить влажность почвы – задача нетривиальная. Также спасибо @riva-lab за великолепную программу для генерации шрифтов. Шрифт Courier 15 импортирован при помощи данной программы.
Разумеется, вопросов еще много. Объем полива, например, зависит от уровня воды в баке (необходимо наполнять трубку), а влажность почвы зависит от погоды на улице. Как выбрать подходящий режим? А как правильно для данного устройства измерять токопотребление. Как среднее значение или как среднее квадратичное? Ведь потребляет устройство импульсами. А хватит ли уровня освещенности для заряда осенью и зимой? Сколько времени проработает дешевый китайский насос? И т. д.
Недавно ездил в Москву, встретился с Серегой, отведал бурятской кухни. Рассказал про фиалку, которую поливать не нужно. Правда фиалку по-прежнему нужно обрезать, удалять старые листья, крутить на солнце и удобрять.
Комментарии (29)
Sdolgov
24.04.2022 23:30+5Не очень понял из текста - оно поливает просто порциями по времени? Т.е. никакой обратной связи нет? И еще - одно устройство на один цветок? Или есть какая-то схема равномерного распределения воды по нескольким потребителям?
Evgeny_E Автор
25.04.2022 07:26Полив идет по времени, установленными порциями. Как обеспечить надежную обратную связь - большой вопрос. Вариант с измерением влажности почвы рассматривался на этапе проектирования, но был отброшен. Измерения влажности зависят от большого числа параметров (форма, материал и размер электродов, окисление электродов, плотность почвы, состав почвы).
Для полива нескольких цветов можно использовать специальные соединители. Трубки подводятся в несколько горшков, аналогично тому, как это сделано в Easygrow.
RusikR2D2
25.04.2022 08:52+1А если по массе? Узнать массу нормально политого цветка и цветка, который пора уже поливать. И из этого получить требование о поливе. Придется учитывать, конечно, увеличение массы растения со временем.
cofein51
25.04.2022 12:12Надо знать с какой скоростью оно набирает вес.... У меня кактус иногда даёт ростки (размер кактуса как 2 литра бутылка) по бокам, а если цветки - то за пару дней просто огромные цветы выходят.
Ну и рост кактуса на прямую зависит от его полива. По мостам где он "уже" понятно что "в тот момент" я его плохо поливал.
Lizardinius
26.04.2022 20:11Для растений которые не копят воду в себе датчик влажности кажется хорошим вариантом: поливаем фиксированными порциями, после каждого полива калибруем максимум и вычисляем минимум для старта следующего полива, если вес не меняется или увеличивается через x часов, полить принудительно и уведомить человека. Можно ещё добавить метрику по дням\часам и если вес стабильно повышается, повышать дозу воды или частоту полива.
Ну и естественно что метод не универсальный, но и растения не универсальны, всё равно нужны будут настройки какие-нибудь для чего-то специфичного, типа тех же кактусов.
yaguarundi
25.04.2022 13:39Есть такое явление - транспирация. Это процесс движения воды через растение. Если задуматься, оно непосредственно связано с тем как поливать растение. Больше транспирация - значит, сейчас растение пьёт и можно добавить влаги.
В скане одной старой советской статьи я прочитал, что сейчас нет проблем с измерением транспирации. Но до сих пор так и не нашёл ни одного варианта, как это измеряется.
Valery22
26.04.2022 15:16Шутки ради сделал схему полива с распределением. Один насос, 3 бутылки и esp8266 в качестве мозга. Включается по времени, либо по команде со смартфона. Обратной связи тоже нет, регулировка распределения подачи воды через длину трубочек внутри бутылки. Если любопытно, могу подробнее описать. Снимок тут: https://cloud.mail.ru/public/1kKY/KobdzGGWR
Greenback
25.04.2022 05:30+2Если бы воду из воздуха добывать, да солнечную панель в качестве источника...
Javian
25.04.2022 07:18В таком случае это явно не для комнатного применения.
Tarakanator
25.04.2022 15:25+1почему? элемент пельтье, кулер на горячую часть, а с холодной части конденсат может падать прямо на растение.
Sun-ami
25.04.2022 16:33+1Для такого конденсатора влаги потребуется солнечная панель размером порядка квадратного метра. Такие конденсаторы влаги выпускаются серийно, и используются как осушители воздуха. Но их энергопотребление не радует в контексте задачи полива комнатных растений, как и их тепловыделение летом.
vtar
25.04.2022 08:47Действительно. Собрать что то на элементе Пельтье, конденсировать влагу. И пускать на полив. Поставить недалеко от ванной комнаты, и заодно будет воздух подсушивать.
randomsimplenumber
25.04.2022 08:01+1Несколько раз меня тоже посещали идеи запилить что то подобное, и каждый раз что то останавливало ;) Наверное, вопрос "какую собственно проблему это решает". Оказывается, никакую. Вместо полива цветов из леечки нужно следить:
за уровнем воды в десятке ёмкостей,
За ёмкостью десятка батарей
За состоянием десятков метров шлангов
За состоянием десятков датчиков.
Продолжать следить за состоянием цветов.
Баловство.
hensew
25.04.2022 09:12+3Одну решает - полив во время отпуска
fgmatrix
25.04.2022 11:06+44 недели отпуска цветы (16 горшков) прекрасно пережили с помощью китайской помпы для фонтана за 150руб, электронного таймера (давно был, приобретался рублей за 400 10 лет назад) 3 раза в неделю включающего эту помпу на 1 минуту, 5 метров шланга за 100 руб и горстки аквариумных тройников за 30 руб. Таз с водой тоже бесплатно. Без пайки, смс и программирования.
User38
25.04.2022 10:08Горшки с палочкой измерителя уровня. Механика, некоторые модели подклинивают (из-за осадка от воды с примесями), но в целом нормально. Те, кто не живёт в таких горшках, поливаются традиционно. И на время отпуска традиционный тазик с тряпочками. Принцип KISS, который любят на собеседованиях, но не любят в жизни.
randomsimplenumber
25.04.2022 10:26В жизни тоже редко используются машины Гольдберга. Иначе на Али было бы 100500 предложений "цветы фикус поливать умный дом wifi Bluetooth DIY".
srg27y
25.04.2022 08:15я делал полів для рассады перцев і толком нечего не получілось - порція поліва сільно завісіт от погоды і площаді лістьев.
более надежным мне кажэца - полівать с перелівом, но тогда надо собірать і отводіть лішнюю воду.
Sergeant101
25.04.2022 14:35А дренажные камни внизу горшка с растениями разве не решают проблему перелива?
srg27y
26.04.2022 08:25а как эти камешки решать проблему перелива?
ну вот например выдалась дождливая неделя и растению достаточно половины дозы полива
engine9
26.04.2022 09:56Они создают что-то вроде депо воды, если нет отвода. Иногда за счёт этой нижней лужи растение выживает, когда сверху земля просыхает.
А если есть отвод, нужен дополнительная чашка, иначе каждый раз при поливе будете матюгаться из за пролитой воды.
esmene
25.04.2022 09:32+5Ничего себе оверинжиниринг! Не, пару лет назад я сама с азартом измеряла температуру и влажность субстрата в горшках с мухоловками, но практика показала, что достаточно:
а) **непрозрачной** фитильной ёмкости (как там, кстати, трубка для воды, не позеленела ещё сама-то?);
б) поплавка для мониторинга уровня воды (но можно и по весу и по следующему пункту, к слову);
в) лонгитюдных наблюдений за условиями на конкретном подоконнике (через сезон подробных логов уже знаешь, каких пиковых значений температуры и влажности ожидать в каких обстоятельствах и как водопотребление зависит от площади поверхности листьев фиалки, так что водорасход становится намного более предсказуемым).
Но если получилось сделать систему очень-очень тихой — респект! Кстати, с солнечными батарейками я почти не знакома, так что очень интересно: получится ли какой-нибудь толк по части энергии от ламп для досветки растений, если, например, подопечная фиалка проживает не на подоконнике, а на стеллаже в коридоре?
anka007
25.04.2022 13:19+1Для большинства растений можно организовать нижний полив, его алгоритм в целом лучше подходит под автоматизацию (налить в поддон воды, в течение 10-15 минут поддерживать уровень, слить излишки). Тем более сейчас выбор пластиковых кашпо именно под такой способ полива очень широк (а керамику я считаю переоцененной: дорогая, тяжелая, хрупкая, сложно дезинфицируется при пересадке).
esmene
26.04.2022 10:20Хохма в том, что нижний автополив довольно многим растениям вполне себе организуется пассивно, где всей автоматики нужно разве что для пополнения резервуара с запасом воды (и то в благоприятных условиях может работать сугубо механически, см. бачок унитаза).
В том же продвинутом и спортивно-выставочном фиалководстве широко используются и фитили (те самые шнурочки, которые торчат из горшка в ёмкость с водой, которая при большом на то желании может быть и общая на группу растений) и капиллярные маты (рассаду на таком тоже, говорят, выращивают). Другое дело, что в зависимости от способа стоит отрегулировать состав субстрата, чтоб его влагоёмкость при постоянной микроподаче воды за счёт капиллярного эффекта была не слишком большой (замокание всё же более частая проблема, чем отказ фитиля). Впрочем, касаемо тех же фиалок, пропорции рыхлителей в грунте давно подробно задокументированы :)
Да и если уж на то пошло, автоматизировать полив — ерунда, а вот освещение и организацию нужного микроклимата вот именно на подоконнике, с его резкими перепадами параметров, чтоб фиалке было не слишком холодно, не слишком жарко, не слишком сухо, не слишком темно и не слишком светло — вот это уже песня.
vladimirfrost882
25.04.2022 14:43+1Не так давно захотелось повыращивать дома всякую зелень в масштабах чуть больше чем умещалось бы на подоконник. Купил обычный стеллажик, на каждую полку снизу наклеил светодиодную ленту, её запитал через таймер включения и блок питания на 12В. С этим пока что все отлично, рассада для родителей, как минимум, отлично растет, вопросы были разве что к качеству клея светодиодной ленты...
Ну и и дополнительно к этому решил попробовать как раз упомянутый в статье автополив EasyGrow.
Кстати, конструкция у EasyGrow не обязывает ставить его на бутылку - можно в любую емкость (у меня был пластиковый ящик для хранения с парой дырок под трубки) нижнюю трубку запустить, при чем поставить ее хоть на пол а не прямо рядом с цветами на видном месте.
С целью как-то себе облегчить последующее обслуживание. И мороки с ним было больше чем потенциальной пользы. Разводка трубок на пару десятков горшков уже начала представлять из себя излишне монструозную конструкцию, которая выглядела жутковато и изрядно мешалась. Хотя с самими трубками там было работать довольно удобно. Отлично надевались на фиттинги и не требовали никаких дополнительных хомутов. Но главная проблема была в том, что из-за отсутствия обратной связи явно предстояло очень долго выверять на какой же интервал всю эту вундервафлю предстояло ежедневно включать. Вероятно, за недельку-две я бы приноровился, но в итоге больше чем на пару полок собирать всю эту конструкцию не стал. Все-таки когда полив идет в горшок с небольшим количеством земли нужно подавать достаточно выверенное количество жидкости... а если горшки неодинаковы (что более чем вероятно) то сама система предлагает максимум ставить более чем одну капельницу на один и в теории еще как-нибудь пережимать трубки частично, что еще больший головняк. А ведь в разный сезон с разным количеством листвы у растения требования придется еще и регулировать.
Делать что-то с обратной связью и хотя бы несколькими группами управления - наверное я бы справился, на работе и не такие задачи решались, но это было бы уже что-то совсем сложное с учетом того что не было задачи все это оставлять работать без своего участия более чем на пару дней. Так что я бы не рекомендовал что-то подобное без острой необходимости поливать растения на время отпуска (и настраивать все это явно не в последний день чтоб не устроить потоп). А саму систему в итоге отдал родителям на дачу, где как раз они скорее по выходным только бывают и открытый грунт убрал бы проблему возможного перелива.
Если же у кого-то есть мысли обустроить относительно автономное выращивание растений хотя бы на несколько квадратов, то я бы по итогам такого опыта скорее уже предложил смотреть в сторону гидропоники.
А сам в итоге пока обхожусь шлангом, подключенным на бытовой фильтр для воды.
И использованный для управления светом таймер (EKF PROxima Розеточный электронный таймер SAT-20p 16A недельный) мне в плане работы понравился больше чем встроенный в EasyGrow). 1000р на него + какая-нибудь подходящая по параметрам помпа+емкость+трубки=автополив без обратной связи. Или на фильтр подключить через клапан, который будет включать таймер. Только тогда получше озаботиться качеством соединений трубок чтоб потоп не устроить.
engine9
26.04.2022 10:14+1Если живете в умеренных климатических условиях то на лето некоторые растения можно выставить на улицу и там они отлично будут себя чувствовать, довольствуясь влагой из атмосферы. Проверено на герани, суккулентах, гвоздике. Главное, чтобы там был благоприятный микроклимат, а конкретно обилие зелени рядом, которая выделяет влагу с смягчает температурные броски.
А еще они приобретут крепость структуры из за ветра и красивый "загар" от УФ Солнца.
J_K
Да, жаль, что мы так и не увидели фиалку - члена семьи.
O5e2e2
...жаль, что нам так и не удалось послушать начальника транспортного цеха... (с)