מערכת גילוי גשם באמצעות ארדואינו וחיישן גשם

ניתן לבנות מערכת זיהוי גשם פשוטה באמצעות ממשק ארדואינו עם חיישן גשם. החיישן יזהה כל גשם שייפול עליו ולוח הארדואינו יחוש בכך ויכול לבצע פעולות נדרשות. ניתן להשתמש במערכת כזו בתחומים רבים ושונים, כגון חקלאות ותחומי רכב. ניתן להשתמש בזיהוי גשמים לוויסות אוטומטי של תהליך ההשקיה. כמו כן, נתוני גשמים רציפיםיכול לעזור לחקלאים להשתמש במערכת חכמה זו להשקות את היבול באופן אוטומטי רק כאשר הדבר נדרש לחלוטין. באופן דומה, בתחום הרכב ניתן לבצע מגבים לשמשות אוטומטיות לחלוטין באמצעות מערכת גילוי הגשם. מערכות האוטומציה הביתית יכולות גם להשתמש בזיהוי גשם כדי לסגור חלונות באופן אוטומטי ולהתאים את טמפרטורת החדר. במדריך זה נבנה חיישן גשם בסיסי באמצעות ארדואינו עם זמזם. לאחר מכן תוכל להשתמש במערך זה כדי לבנות על גביו כל מה שתרצה. כמו כן, יש לציין כי מודול חיישן הגשם גם נקרא כמו חיישן גשם או חיישן גשם מד או חיישן מי גשמים בהתאם לשימוש, אבל כל מה שהם מכנים אותו החיישן בשימוש בפרויקט זה וכולם עובדים על אותו העיקרון.

בנינו גם אזעקת גשם פשוטה ומגב אוטומטי לרכב באמצעות טיימר 555 בלבד, כדאי לבדוק זאת גם אם אינך רוצה להשתמש בארדואינו. עם זאת, בואו נחזור לפרויקט זה ונתחיל בבניית מד הגשם שלנו בארדואינו.

חומרים נדרשים

• ארדואינו UNO
• חיישן גשם
• זַמזָם
• קרש לחם
• חוטי חיבור

חיישן גשם

מודול Raindrops מורכב משני לוחות, דהיינו מועצת הגשם ובקרת דירקטוריון.

לוח גשם מודול מורכב משני מסלולים נחושת, מעוצבים בצורה כזאת בתנאים היבשים הם מספקים עמידות גבוהה בפני מתח האספקה, ואת מתח המוצא הזו של הרכיב הזה יהיה 5V. ההתנגדות של מודול זה פוחתת בהדרגה ביחס לעלייה ברטיבות על הלוח. כאשר ההתנגדות פוחתת, מתח המוצא שלה פוחת גם ביחס לרטיבות במודול. מודול לוח הגשם מורכב משתי סיכות המשמשות לחיבור ללוח הבקרה כמוצג להלן.

מודול לוח הבקרה שולט ברגישות וממיר את הפלט האנלוגי לפלט דיגיטלי. אם הערך האנלוגי נמצא מתחת לערך הסף של לוח הבקרה, הפלט הוא דיגיטלי נמוך, ואם הערך האנלוגי גבוה מערך הסף, הפלט הוא דיגיטלי גבוה. לשם השוואה והמרה זו, נעשה שימוש בהשוואה LM393 OP-Amp. משווה אופ-מגבר הוא מעגל מעניין שניתן להשתמש בו להשוואה בין שני ערכי מתח שונים, שכבר השתמשנו במעגל זה בפרויקטים רבים כמו נר אלקטרוני חכם, אזעקת אבטחת לייזר, רובוט עוקב קו ועוד.

מודול בקרת גשם אשר מוצג למטה מורכב 4 סיכות לחיבור Arduino כלומר VCC, GND, D0, A0 ושתיים נוספות סיכות לחבר את המודול לוח הגשם. לסיכום, מודול לוח הגשם מזהה את מי הגשמים, ומודול לוח הבקרה משמש לבקרת הרגישות ולהשוואה ולהמרת הערכים האנלוגיים לערכים דיגיטליים.

עבודה של חיישן גשם

העבודה של מודול חיישני הגשם היא פשוטה להבנה. במהלך יום שמש, בגלל היובש במודול לוח הגשם, הוא מציע עמידות גבוהה למתח האספקה. מתח זה מופיע על סיכת הפלט של מודול לוח הגשם כ -5 וולט. 5V זה נקרא כ- 1023 אם נקרא על ידי סיכה אנלוגית של הארדואינו. במהלך הגשם, מי הגשמים גורמים לעלייה ברטיבות על קרש הגשם, מה שמביא בתורו לירידה בהתנגדות המוצעת לאספקה. כאשר ההתנגדות פוחתת בהדרגה מתח המוצא מתחיל לרדת.

כאשר לוח הגשם רטוב לחלוטין וההתנגדות המוצעת על ידיו היא מינימלית, מתח המוצא יהיה נמוך ככל האפשר (כ- 0). 0V זה נקרא כערך 0 אם נקרא על ידי סיכה אנלוגית של הארדואינו. אם מודול לוח הגשם רטוב חלקית, התפוקה של מודול לוח הגשם הזה תהיה ביחס להתנגדות שהוא מציע. אם ההתנגדות שמציע מודול לוח הגשם היא באופן שהפלט הוא 3V הערך האנלוגי הנקרא יהיה 613. הנוסחה למציאת ADC יכולה להינתן על ידי, ADC = (ערך מתח אנלוגי X 1023) / 5. באמצעות נוסחה זו תוכלו להמיר כל מתח אנלוגי לערך קריאה אנלוגי של Arduino.

תרשים מעגל

דיאגרמת המעגל שלהלן מציגה את חיבורי המעגל לחיישן טיפת הגשם עם Arduino. התכנון נעשה באמצעות פרוטאוס, המודולים הפיזיים דומים למודולים המוצגים בתרשים המעגל.

מודול מד הגשם המוצג בתרשים המעגל מחובר ללוח הבקרה. סיכת ה- VCC של לוח הבקרה מחוברת לאספקת 5V. סיכת האדמה מחוברת לקרקע. במידת הצורך, סיכת ה- D0 מחוברת לכל סיכה דיגיטלית של הארדואינו, ויש להכריז על סיכה זו כסיכת פלט בתוכנית. הבעיה שאנחנו מתמודדים עם סיכת D0 היא שאנחנו לא יכולים לקבל את הערך המדויק של מתח המוצא. אם הפלט חוצה את מתח הסף, אז מודול הבקרה יכול לחוש את השינוי בפלט. עלינו להפעיל את הבאזר, גם אם חל שינוי ניכר במתח היציאה במודול לוח הגשם. מסיבות אלה, סיכת A0 מחוברת לסיכה האנלוגית של Arduino, מה שמקל על ניטור השינוי בפלט. הזמזם, שמשמש כאות למשתמש,ניתן לחבר לכל סיכה דיגיטלית של הארדואינו. אם הזמזם זקוק ליותר מ -5 וולט, נסה לחבר מעגל ממסר או טרנזיסטור ואז לחבר אליו את העומס.

הסבר קוד

קוד Arduino עבור חיישן הגשם נכתב באמצעות Arduino IDE. הקוד המלא לפרויקט זה ניתן בסוף העמוד.

# הגדר גשמים A0 # הגדר זמזם ערך 5 int; ערכת int = 10;

הגדרת סיכה A0 כגשם, וסיכה 5 כזמזם והכרזה על המשתנה "ערך" ו"הגדר "כמספרים שלמים והגדרת ערך הסט המשתנה שלו ל 10. ניתן לשנות ערך זה בהתאם לרמת הפעולה הנדרשת. אם אתה רוצה שהזמזם יופעל, גם כשיש מעט גשם הגדר אותו לערך מינימלי

הגדרת חלל () {Serial.begin (9600); pinMode (זמזם, OUTPUT); pinMode (גשמים, INPUT); }

אתחול התקשורת הסדרתית והגדרת הבאזר. הגדרת סיכת הגשמים כסיכת יציאה וכסיכת קלט.

loop loop () {value = analogRead (גשמים); Serial.println (ערך); ערך = מפה (ערך, 0,1023,225,0);

הפונקציה analogRead קוראת את הערך של חיישן הגשם. מפת הפונקציות ממפה את הערך של חיישן הגשם מפין הפלט, ומקצה ערך למשתנה, שנע בין 0 ל -225.

אם (value> = set) {Serial.println ("זוהה גשם"); digitalWrite (זמזם, HIGH);

אם ערך חיישן הקריאה גדול מהערך שנקבע, התוכנית נכנסת לולאה, מדפיסה את ההודעה על הצג הסדרתי ומפעילה את הבאזר.

אחר {digitalWrite (זמזם, LOW);

התוכנית נכנסת לפונקציה אחרת רק כאשר הערך נמוך מהערך שנקבע. פונקציה זו תכבה את הבאזר כאשר הערך המוגדר גבוה מערך החיישן, מה שאומר כי אין גשם.

עבודה של מערכת איתור גשם המבוססת על Arduino

מערכת זו פועלת באופן שכאשר יש גשם, מי הגשמים משמשים כטריגר, שמפעיל את הזמזם. בשנות ה קוד Arduino חיישן להוריד גשם, הגדרנו כי סיכות 5, ו A0 הם הבאזר גשמים. בכך נוכל לשנות את הסיכות בחלק המוגדר של הפונקציה, והחלק הנותר של הקוד לא ייגע. זה יהפוך את המתכנת בעריכת הסיכות בקלות.

בלולאה הריקנית, הפקודה analogRead קוראת את הערך מהחיישן. בשורה הבאה, הפקודה Serial.println (ערך), מדפיסה את הערך על הצג הסדרתי. זה יעיל בעת ניפוי באגים. פונקציית המפה ממפה את הערך הנכנס בין 0-225. פורמט הפונקציה של המפה הוא מפה (ערך, ערך מינימלי, ערך מקסימלי, ערך למיפוי עבור ערך מינימלי, ערך למיפוי עבור ערך מקסימלי). הבאזר יופעל או יכבה, בהתאם לערך שנקבע ולפלט החיישן. ערך זה מושווה בפונקציית if עם הערך שנקבע. אם הערך גדול מהערך שנקבע, הוא יפעיל את הבאזר. אם הערך נמוך מהערך שהוגדר, זמזם יכבה.

את העבודה המלאה ניתן למצוא בסרטון המקושר למטה. זהו יישום אחד מבין הרבים, אותו עיקרון נראה במגבים שמשות, אוטומציה ביתית אחרת, מגזרי חקלאות וכו '. מקווה שהבנתם את הפרויקט ונהניתם לבנות משהו שימושי. אם יש לך שאלות, השתמש בסעיף ההערות שלמטה או השתמש בפורומים שלנו לשאלות טכניות אחרות.