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lzm2018 / Arduino-Water-the-plants

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README.md

一款迷你型的植物浇水系统,包括代码、电路板原理图PCB图和适用3D打印的外壳

注意!所有版本PCB未加到电池低压保护,电池过放会导致电池寿命下降,请使用带保护板的电池,不要让电池电压低于3.0V。

2020-09-2 程序V1.0.4-集成土湿版,更新了程序和原理图和打板文件,进行了大量优化。使用蠕动泵或隔膜泵,蠕动泵外壳已经设计好,隔膜泵外壳正在设计。

程序V1.0.4适配PCBV9.2,文件正在整理,迟点发布。

  • 硬件部分:
  • 主控板集成电容式土壤湿度传感器
  • 更换了电机驱动芯片(MAX612E)
  • 故更改了引脚配置,不兼容旧版本程序
  • 配合UP自制的电容式PCB板使用,上面无任何元件的
  • 大电流地分开,各点单点接地,解决了大电流死机重启的问题
  • ....................................................
  • 软件部分:
  • 重写显示架构代码,方便新手看懂代码
  • 设置菜单改为二级菜单,方便选择功能
  • 新增可自定义的 水泵PWM的频率1K-30K
  • 新增可自定义的 水泵pwm的最大值
  • 新增可自定义的 亮屏的时间30-255秒
  • 新增可自定义的 延时打开和延时关闭水泵
  • 新增可自定义的 低压报警的阈值
  • 现有设置功能
  • 自动休眠,休眠电流0.46ma
  • 定时唤醒
  • 土湿上限
  • 土湿下限
  • 延时开
  • 延时关
  • 超时时间
  • 平滑启动
  • 初始PWM
  • pwm增量
  • 休眠时间
  • 亮屏时间
  • OLED亮度
  • 低压报警
  • 参考电压
  • Pwm频率
  • Pwm Max
2020-07-19 将土壤湿度的电路集成到主控板上,外接自制的土壤湿度探测器。
2020-04-19,程序更新V1.1.8,稳定版
  • 修复1.1.5-1.1.7的休眠不唤醒BUG
  • 修复了L9110驱动芯片使用PWM死机的BUG,只限D版本,C版本暂未修复
  • 具体做法为修改pin10引脚的pwm输出模式为相位和频率校正模式,频率为31250HZ
  • 修复土壤湿度传感器初始化太久会自动重启的BUG
  • 修改唤醒策略只有水泵auto模式下才会唤醒,水泵off模式下不会唤醒,永久休眠,直至电池没电
2020-04-15,程序更新V1.1.6
  • 将土壤湿度数值改为百分比模式
  • 更换看着顺眼的字体
  • 加入看门狗超时复位,以免系统卡死导致电机不会停止
  • 增加电池低压保护,低于等于3V,水泵和传感器断电,并提示
  • 电池低压时休眠时间强制设为24小时,下一次唤醒恢复原来设置
  • 唤醒界面加入电机超时提示的次数
  • L9110芯片对大功率电机使用平滑启动功能有几率使系统卡死,慎用(1.2A的电机)
2020-03-20,超小尺寸版本V7.1正式发布
  • 添加100uf电容等多个滤波电容至5V电路,增加电流供应能力和稳定性,防止电机启动对电路造成过多的压降和干扰
  • 添加一组π形滤波器至ADCVCC,增强ADC采样的抗干扰能力。
  • 电压采样引脚串联10K电阻,以防sx1308升压芯片损坏时烧毁单片机
  • 欲更换电机驱动失败,现还是L9110
  • 欲增加低于3.0V时关断sx1306的功能失败,所以电池低压保护未成功
  • 注意!从旧版本升级的需要重新刷入EERPOM,即烧录两次程序才可使用。
  • 优化代码结构,去掉多余的代码,提升运行效率,添加更多注释
  • 修复设置界面的参数会保存两次EEPROM的BUG
  • 主界面“浇水”上面的英文提示由ON换成AUTO
  • 设置界面的电压校准改为每次加减0.01V
  • 修改设置界面的数值排序

特点

  • 根据土壤的湿度进行浇水,而不是简单定时浇水,避免不必要的浇水,更加科学的管理植物。
  • 可自动休眠,节省电量,并内置750mah电池(5.0),满足数周充一次电(小型花盆),配合太阳能充电器可实现长期无人监管。
  • 丰富的设置选项,应对不同的植物。
  • 两种电机驱动芯片选择,L9110和DRV8832。
  • L9110支持pwm调节水泵速度,带热断电保护。
  • DRV8832不支持手动调节水泵速度,芯片会自己调节到合适工作电压,带水泵短路、堵转监控功能。
  • 土壤较松的话不适合垂直放置湿度传感器,建议水平放置在花盆底部
  • 3种不同的PCB结构,5.0带16340电池座,7.0仅引出电池接口但板子更小。V5和V7需要外接带驱动电路的土壤湿度传感器板子。
  • V5.1带电池座、制作简单。V7.1高度集成、体积最小、制作难度中等。V9.2集成土湿驱动电路,可将传感器从侧面焊接到主控板上,更高的集成度。
  • 观看视频 https://space.bilibili.com/16758526/favlist?fid=769297826&ftype=create
  • 3D打印件下载 https://www.thingiverse.com/thing:4025691

烧录说明


1.使用ArduinoIDE编译上传,需要下载两次程序才可以使用在setup()找到这段程序看说明下载程序。EEPROM.put第一次写入去掉注释,第二次以后注释上,EEPROM.get第一次写入注释上,第二次以后写入去掉注释
2.必须将arduino pro mini的电源指示LED和LED旁边的限流电阻焊下来,否则电量会很快耗尽,若只焊下LED没焊下电阻就读取电压会烧坏板子!

原理

1.基本原理:浇水,休眠,唤醒,判断土壤湿度是否达到设置的值,没达到继续休眠,达到就开始浇水,浇到设定的值就休眠,不断循环。比市面上的定时浇水多了一个土壤湿度检测功能,不再是盲目的浇水。

2.休眠时电流低至0.8ma,水泵接口输出电压5v电流800ma,可根据需求选用水泵。

3.上电前插上电容式土壤湿度传感器,当然没插也可以开机但会报错。
每次上电需要手动开启浇水功能(主界面第三项),开启浇水功能不代表水泵就会运转,水泵运转要达到浇水下限的值。

4.写有传感器和水泵的保护代码,一旦传感器或水泵故障即可触发保护机制,让浇水系统停止工作,并显示故障原因。
传感器保护机制就比较简单,若传感器没工作,读取传感器数值的引脚就会受到干扰,数值会变得非常大,只要判断数值超过一定值就触发保护机制。
水泵保护则是使用水泵超时时间来设定,若输出接口打开,10秒后记录当前的土壤湿度值,过一段时间在将旧的土壤湿度值跟现在的对比,若变化小于5,即会触发保护使浇水系统停止,即可判断水泵没接或水泵没工作或水管没插到土里。

主要功能介绍

1.自定义浇水上限和下限
2.自定义浇水系统休眠时间
3.水泵短路堵转保护和传感器异常保护
4.强制关闭传感器
5.强制开启关闭浇水功能
6.自定义水泵超时保护时间
7.驱动芯片过热停机
8.读取电池、电压校准
9.电池充电时的动画
10.水泵运转时间显示
11.水泵运转时的动画
12.自定义屏幕亮度
13.数据断电保存

A.自定义浇水上下限:浇水的下限就是土壤干到什么程度才开始浇水,上限就是土壤要浇到多湿才停止。

B.自定义休眠时间:没有浇水任务会自动休眠,休眠能大大节省电量。

C.水泵超时保护:水泵超时时间内土壤湿度是否有变化,如设定60即是每隔60秒内土壤湿度变化需要超过3%,否者会触发保护机制,以免没浇到水而无止境的运转水泵而使电量耗尽。

D.水泵短路堵转保护和传感器异常保护:拔出传感器停止浇水功能、水泵短路堵转检测(只限DRV8832)

E.电池电压校准:电池电压数值校准,因为每块电路板的基准电压都不会是5.00V,有时候会高低那么零点零几伏所以需要手动校准,使用万用表测量电池的电压进行对比校准。

F.自定义屏幕亮度:主界面下长上下按键可以调节OELD的亮度。

G.水泵运转时和充电时会有动画提示。

驱动芯片说明

请使用带保护板的锂离子电池,不管哪种芯片,电池的放电电流需要大于水泵的峰值电流,不然会掉电重启。

L9110

  • 支持普通直流有刷水泵
  • 支持带控制板的无刷水泵
  • 支持PWM输入
  • 芯片自带热断保护,控制器不会提示但会断电重启
  • 最大电流1000ma,使用超过1A电流的水泵会掉电重启。

DRV8832

  • 支持普通直流有刷水泵
  • 不支持带控制板的无刷水泵
  • 不支持PWM输入
  • 芯片带短路和堵转保护,控制器会提示不会断电重启
  • 最大电流1000ma,使用超过1A电流的水泵会被芯片自动限流,任然可以运转。

程序更新说明

v1.1.80
a.修复1.1.5-1.1.7的休眠不唤醒BUG
b.修复了L9110驱动芯片使用PWM死机的BUG
  具体做法为修改pin10引脚的pwm输出模式为相位和频率校正模式,频率为31250HZ
c.修复土壤湿度传感器初始化太久会自动重启的BUG
d.修改唤醒策略只有水泵auto模式下才会唤醒,水泵off模式下不会唤醒,永久休眠,直至电池没电
v1.1.71-D版本
a.修复1.1.5-1.1.7的休眠不唤醒BUG
b.C版本暂未修复L9110使用pwm死机问题,请谨慎使用PWM
 具体做法为修改pin10引脚的pwm输出模式为相位和频率校正模式,频率为31250HZ
c.修复土壤湿度传感器初始化太久会自动重启的BUG
d.修改唤醒策略只有水泵auto模式下才会唤醒,水泵off模式下不会唤醒,永久休眠,直至电池没电
v1.1.70
修改上下限每次步进数为2%
缩短看门狗溢出时间为2秒,即系统卡死会在4-2秒内复位
增加软复位,先按下“下键”不放再按“确认键”即可软复位
修复休眠时间太大时休眠不了的BUG
新增电机堵转短路保护,仅限drv8832版本(程序代号E)
修改充电指示的判断程序
v1.1.6(需更新u8g2_fonts.c)
将土壤湿度数值改为百分比模式
v1.1.5(需更新u8g2_fonts.c)
更换看着顺眼的字体
加入看门狗超时复位,以免系统卡死导致电机不会停止
增加电池低压保护,低于3V,水泵和传感器断电,并提示
低压时休眠时间强制设为24小时
L9110水泵平滑启动对大功率电机有几率使系统卡死,慎用
v1.1.4
修复充电误判的BUG
新增真正的“永不休眠”模式,休眠时间为0开启
v1.1.3(需重刷eeprom)
a.水泵浇水模式改为 永久关闭-自动运行-强制启动 3个模式
主界面的“浇水”按下为强制启动,只有OFF下有效
主界面上的“AUTO/OFF”可以选择,按下为“自动模式”“永久关闭”之间切换
注意,浇水模式可断电保存,所以需要重新刷入eeprom
修改模式不会立即保存到eeprom,休眠时才会保存到eeprom
b.再次优化唤醒时检测土壤湿度传感器的算法,修复唤醒有几率会误判的BUG
c.更换内存占用更小的字体,为后续升级节省空间
d.更换获取数字位数的算法
v1.1.2
a.美化设置界面ui
土壤传感器  开
水泵接口    R+L-
b.美化按调节亮度的ui(主界面长按加减键)
c.更快的检测传感器是否拔出
v1.1.1
改善唤醒时读取土壤湿度的稳定性
v1.1.0
将动态内存从90%减少至55%
更换选框样式
v1.0.1(需重刷eeprom)
注意!从旧版本升级的需要重新刷入EERPOM,即烧录两次程序才可使用。
优化代码结构,去掉多余的代码,提升运行效率,添加更多注释
修复设置界面的参数会保存两次EEPROM的BUG
主界面“浇水”上面的英文提示由ON换成AUTO
设置界面的电压校准改为每次加减0.01V
修改设置界面的数值排序

v7.0 v7.1

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