Умная поливалка цветка на микроконтроллере Attiny13A

Начнем с технического задания:

• Сделаем устройство, которое сможет поливать комнатные растения без участия человека в течении минимум 5 дней.
• Устройство должно учитывать влажность грунта.
• Стоимость устройства не должна превышать 1000р.

Подбор элементной базы:

я его слепила из того, что было

Выбор микроконтроллера был очевиден, у меня был Attiny13А, его и взял, у него 1Кб памяти под программу, ну да ладно, этого хватит. Достался мне он за 115р, в розничном магазине радиоэлектроники.

Attiny13А даташит

Рисунок 1 (микроконтроллер Attiny13А)

Микроконтроллер, содержит основную логику работы.

Для аналогового датчика:
Пауза между поливами 3 часа, если сигнал с датчика влажности снижается(до 2В или даже 1 В), длительность перерыва уменьшается, минимальный перерыв 1час. Цикл полива 6-12 секунд, первые 6 сек полив будет в любом случае, далее при превышении сигнала с датчика влажности 3В полив прекращается, либо длиться 12 секунд, если влажность не достигнута. При нажатии на кнопку (reset), происходит полив прямо сейчас.

Для датчика с компаратором (высокого сигнала при низкой влажности):
Пауза между поливами 3 часа, если сигнал с датчика влажности выше 3В, длительность перерыва уменьшается, минимальный перерыв 1час. Цикл полива 6-12 секунд, первые 6 сек полив будет в любом случае, далее при уменьшении сигнала с датчика влажности меньше 3В полив прекращается, либо длиться 12 секунд, если влажность не достигнута. При нажатии на кнопку (reset), происходит полив прямо сейчас.

ULN2003А

Рисунок 2 (микросхема ULN2003А)
Сборка транзисторов Дарлингтона, нужна для того, чтобы управлять реле и мигать светодиодом. На контроллере ток с ножек очень маленький, 20мА может даже меньше, а реле нужно 100мА, и защиту от индуктивной нагрузки диодом с этой схемкой делать ненужно, т.к. внутри уже всё предусмотрено. Купил за 20р

Датчик влажности почвы (питание 5В, выход пороговый), 150р

Рисунок 3 (датчик влажности почвы с компаратором)

Работает он так: подкручиваем резисор, настраеваем на нужную влажность.
Если влажность выше порога, он выдает низкий уровень, если ниже, то высокий.

Датчик влажности почвы (питание 5В, выход аналоговый), 230р

Рисунок 3_1 (датчик влажности почвы аналоговый)

А этот работает так: выдаёт аналоговый сигнал от маленького при низкой влажности, до большого при высокой(максимум 4,2В при питании 5В, потребление тока 35мА).

Есть еще и такие, у которых реле от компаратора срабатывает.

Реле с управляющим напряжением 5В 200мВт, коммутируемый ток DC 5А 12В или больше я использовал вот такое TR99-5VDC-SB-CD. 90р.

Рисунок 4 (реле TR99-5VDC-SB-CD)

(DC-DC 6-36В/5В 2000мА и блок питания на 12В 5А) или батарейка от телефона 4.2В с постоянно включенной зарядкой. Для питания я использовал телефон Филипс х100, у которого разбился экран, для его зарядки подходит провод usb – miniusb. это самый дорогой элемент телефон стоил 1200р новый, но т.к. из него нужно только функция зарядки, то можно купить на рынке сильно б/у за 300р

Будет осторожны, контроллер и насос могут разрядить батарейку до 3В, телефон при 3.2В и ниже будет думать, что батарейка мертва, и телефон перестанет её заряжать.
Вместо телефона можно подключить контроллер зарядки, с ним разряд не страшен, он заряжает даже аккумулятор разряженный в 0. стоит такая штука 59р на dx-е, ну и аккумулятор все равно понадобиться

Рисунок 5 (Зарядное устройство для литиевых аккумуляторных батареек 1A)

Кнопка, при нажатии будет происходить экстренный полив.

Рисунок 6 (кнопка)

Диод для защиты от неправильного включения (необязательно)
Конденсаторы по вкусу (3300мкФ для работы от батарейки мобильника чтобы при включени моторчика просадка его не перезагружала, 0,1-200 мкФ параллельно с каждым потребителем для гашения помех)

Резисторы (10к для поддяжки к питанию Ресета, 0,2к-0,3к токоограничивабщий для светодиода)

Насос омывателя стекла для ВАЗ (самый дешёвый, вместе с трубочкой, палочка и хомутики для крепления трубочки, ёмкость для воды). Тут есть один важный момент, перед тем, как его бросать в воду, нужно все дырочки, через которые вода может добраться до мотрочика или контактов, замазать герметиком, а оставить только те, через которые вода входит и выходит. Можно и так бросить конечно, он даже будет работать, но он дольше прослужит, если загерметизировать.

Рисунок 7 (насос омывателя ВАЗ в желтом ведёрке с водой)

Плата макетная, или с готовыми дорожками и дырочками под детальки. Если кто-нибудь нарисует плату, и приложит в комментариях, это будет здорово, я использовал макетку.

Рисунок 8 (макетка)

Для программирования контроллера понадобяться ПО: PonyProg2000, LPT программатор (или другой, какой есть), hex прошивка которая прилагаеться.

Если есть желание подкорректировать исходник, и скомпилировать свой hex, то понадобится ещё компилятор, например CV AVR.

Порядок работ:

Для начала нужно подготовить контроллер к программированию, для этого нужно вывести ножки для программирования на программатор, согласно даташиту контроллера и lpt программатора.
Вот так:

Рисунок 9 (контроллер ножки для программирования)

Рисунок 9_1 (общий вид программатора)

Рисунок 10 (lpt программатор)

#define F_CPU 1200000UL #include <tiny13a.h>  #include <delay.h>  #define PUMP PORTB.0           //Выход на насос #define LED PORTB.1              //Выход на светодиод  #define MIN_WORKSEC 6       //Минимальное время полива в секундах  #define WORKSEC 12              //Максимальное время полива в секундах #define DELAYSEC 10800      //Максимальное время Паузы между поливами в секундах  #define ADC_VREF_TYPE 0x00  // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; }  // Declare your global variables here            void main(void) { // Declare your local variables here int i=0, led_delay=0;       float humidity=0; unsigned int flagreset=0; if(MCUSR==0x02) {     flagreset=1; } MCUSR = 0x00; // Crystal Oscillator division factor: 8 #pragma optsize- CLKPR=0x80; CLKPR=0x03; #ifdef _OPTIMIZE_SIZE_ #pragma optsize+ #endif  // Input/Output Ports initialization // Port B initialization // Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=Out Func0=Out  // State5=T State4=T State3=T State2=T State1=0 State0=0  PORTB=0x00; DDRB=0x03;  // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0A output: Disconnected // OC0B output: Disconnected TCCR0A=0x00; TCCR0B=0x00; TCNT0=0x00; OCR0A=0x00; OCR0B=0x00;  // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // Interrupt on any change on pins PCINT0-5: Off GIMSK=0x00; MCUCR=0x00;  // Timer/Counter 0 Interrupt(s) initialization TIMSK0=0x04;  // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off ACSR=0x80; ADCSRB=0x00;  // ADC initialization // ADC Clock frequency: 75,000 kHz // ADC Bandgap Voltage Reference: Off // ADC Auto Trigger Source: Free Running // Digital input buffers on ADC0: On, ADC1: On, ADC2: On, ADC3: On DIDR0&=0x03; DIDR0|=0x00; ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0xA1; ADCSRB&=0xF8;  // Global enable interrupts #asm("sei")   while (1)       {             PUMP=0;            LED=1;          delay_ms(5000);          LED=0;             if(flagreset == 1)          {                   PUMP=1;              for(i=0; i<WORKSEC; i++)             {                 delay_ms(1000);                  if(i>MIN_WORKSEC)                 {                          humidity = read_adc(2)/204;                     if(humidity>3)                     {                         PUMP=0;                     }                 }                }                     PUMP=0;              flagreset=0;          }                                 led_delay = (DELAYSEC - 60)/12;             for(i=0; i<(DELAYSEC/12); i++)           {                      humidity = read_adc(2)/204;             delay_ms(1000);                           LED=0;                          if(i>led_delay)             {                 LED=1;             }               else             {                 LED=0;              }                if(humidity<1)             {                 delay_ms(3000);             }             else if(humidity<2)             {                 delay_ms(5000);             }                 else if(humidity<3)             {                 delay_ms(8000);             }             else             {                 delay_ms(10000);             }             delay_ms(150);              LED=1;               delay_ms(25);             LED=0;                delay_ms(150);             LED=1;               delay_ms(50);             LED=0;                delay_ms(100);                              if(humidity<2)             {                 LED=1;                    delay_ms(150);                 LED=0;                }             else             {                 delay_ms(550);              }               }           LED=0;           PUMP=1;          for(i=0; i<WORKSEC; i++)          {             humidity = read_adc(2)/204;             delay_ms(1000);                              if(i>MIN_WORKSEC)             {                    if(humidity>3)               {                 PUMP=0;               }             }             }                  PUMP=0;                  }; } 

Затем можно собрать схему поливалки, конденсаторы на схеме не указаны, они ставяться рядом с потребителями между землей и питанием:

Рисунок11 (схема в протеусе)

Ну вот как-то так 🙂