Умная ирригационная система на ESP32 и приложении Blynk: схема и программа

В этом проекте мы рассмотрим систему орошения на базе Интернета вещей с использованием платы ESP32 и приложения Blynk. Это проект, основанный на концепции Интернете вещей (IoT), представляет собой интеллектуальную систему орошения и предлагает множество возможностей для автоматизации всего процесса орошения. Данная оросительная система построена с использованием таких компонентов как микроконтроллер ESP32, датчик влажности почвы, датчик уровня воды, модуль реле и датчик DHT22. Она будет отправлять данные в приложение Blynk. Также в составе системы есть водяной насос, который разбрызгивает воду в зависимости от состояния земли и таких факторов как влажность и температура. Эта система будет удобна для ферм и теплиц.

Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали ряд аналогичных оросительных систем:

Как работает наша умная ирригационная система?

Мы будем использовать емкостный датчик влажности почвы для измерения содержания влаги в почве. Вы также можете использовать резистивный датчик влажности почвы. Также мы используем датчик уровня воды для измерения уровня воды внутри резервуара для воды. Аналогичным образом, для измерения температуры и влажности воздуха мы предпочитаем датчик температуры и влажности DHT22. Используя силовое реле 5 В, мы будем управлять водяным насосом.

При включении нашей системы плата ESP32 подключается к приложению и облаку Blynk через Интернет. Затем значения влажности почвы отображаются в интерфейсе приложения Blynk. Всякий раз, когда датчик обнаруживает низкое количество (менее 50%) влаги в почве, двигатель автоматически включается. Следовательно, будет автоматически орошаться поле. Если датчик воды обнаруживает низкий уровень воды (менее 20%) внутри резервуара для воды, в этом случае двигатель не включится автоматически. Как только почва становится влажной, двигатель отключается. Кроме того, с помощью кнопки, созданной в этом приложении Blynk, мы можем включать и выключать модуль реле в ручном режиме. Вы можете следить за всем этим удаленно через приложение blynk из любой точки мира.

Необходимые компоненты

Модуль ESP32 (купить на AliExpress).
Датчик влажности почвы (купить на AliExpress).
Датчик уровня воды
Датчик температуры и влажности DHT22 (купить на AliExpress).
Водяной насос (купить на AliExpress).
Модуль реле (купить на AliExpress).
Литий-ионный аккумулятор 3,7 В.
Светодиодная лента RGB 5 В.
Соединительные провода.

Емкостный датчик влажности почвы

Этот датчик представляет собой аналоговый емкостной датчик влажности почвы, который измеряет уровень влажности почвы посредством емкостного измерения. Датчик регулирует свою емкость в зависимости от количества воды в почве. Вы можете перевести это изменение емкости в уровень напряжения в диапазоне от минимум 1,2 В до максимум 3,0 В. Одним из преимуществ емкостного датчика влажности почвы является его конструкция из устойчивых к коррозии материалов, обеспечивающая длительный срок службы.

Датчик температуры и влажности DHT22

DHT22 — это простой и очень дешевый датчик, который измеряет температуру и влажность. Он использует специальный датчик, чтобы узнать, сколько влаги в воздухе, и датчик температуры для измерения температуры. Датчик передает нам эту информацию в цифровом виде по одному проводу. Его легко использовать, но нужно набраться терпения, поскольку получение новой информации занимает около 2 секунд. В нашем проекте мы будем использовать этот датчик чтобы определить насколько горячий и влажный воздух.

Схема проекта

Схема ирригационной системы на основе модуля ESP32 и приложения Blynk представлена на следующем рисунке.

Подключите датчик влажности почвы к контакту D35 модуля ESP32, датчик уровня воды к контакту D34 и датчик DHT22 к контакту D4. Двигатель подключается к реле. Для управления реле мы используем контакт D5 модуля ESP32. Подключите светодиодную ленту RGB к контакту D21 модуля ESP32. Вы можете запитать двигатель и реле, используя напряжение 3,7 В от литий-ионного аккумулятора. Для датчика DHT22, емкостного датчика влажности почвы и датчика уровня воды требуется только питание 3,3 В.

Внешний вид собранной конструкции проекта показан на следующем рисунке.

Настройка приложения Blynk

Встречайте новое приложение Blynk. После создания учетной записи посетите https://blynk.io. Затем введите идентификатор электронной почты и пароль и нажмите login («Войти»).

Сначала вам нужно создать новый шаблон в приложении Blynk. Чтобы создать новый шаблон в учетной записи приложения Blynk, выполните следующие действия. Перейдите в зону разработчика (Developer Zone) в меню слева. Нажмите меню My Template («Мой шаблон»). Создайте новый шаблон.

Из меню Widgets («Виджеты») вы можете добавить в интерфейс виджеты кнопок (Button Widgets) и Gauge Widgets (виджеты датчиков). Затем назовите его по своему усмотрению и выберите виртуальный вывод как V0. Затем измените значения с 1 на 0 и измените режим, поскольку переключатель виджетов «Датчик» (Gauge) меняет входные значения с 0 на 100. Наконец, настройте эти виджеты по своему усмотрению.

В информации об устройстве вы найдете свой Template ID (идентификатор шаблона), Template Name (имя шаблона) и AuthToken, скопируйте их и вставьте в код программы.

Объяснение кода программы

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

В коде нашей программы анимация светодиодных лент RGB и датчиков, таких как DHT22, датчик влажности почвы и датчик уровня воды управляются и контролируются через приложение Blynk. Насос и светодиодный индикатор управляются в зависимости от влажности почвы и уровня воды. Дополнительно имеются функции изменения цветовой палитры и других визуальных эффектов RGB LED ленты.

Библиотека Wi-Fi — Скачать
Библиотека Blynk — Скачать
Библиотека DHT — Скачать
Библиотека FastLED — Скачать

Зададим идентификатор шаблона Blynk, имя шаблона, токен аутентификации и настроим последовательный вывод для Blynk.

#define BLYNK_TEMPLATE_ID «Замените здесь свой BLYNK_TEMPLATE_ID»
#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "Замените здесь свой BLYNK_TEMPLATE_NAME"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "Замените здесь свой BLYNK_AUTH_TOKEN"
#define BLYNK_PRINT Serial

#define BLYNK_TEMPLATE_ID «Замените здесь свой BLYNK_TEMPLATE_ID»

#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "Замените здесь свой BLYNK_TEMPLATE_NAME"

#define BLYNK_AUTH_TOKEN "Замените здесь свой BLYNK_AUTH_TOKEN"

#define BLYNK_PRINT Serial

В следующем фрагменте коды мы подключаем необходимые библиотеки (WiFi, Blynk, DHT, FastLED) и задаем детали аутентификации и учетные данные Wi-Fi.

#include <WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>
#include "DHT.h"
#include <FastLED.h>
char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;
char ssid[] = "Wifi Name";
char pass[] = "Wifi Password";

#include <WiFi.h>

#include <BlynkSimpleEsp32.h>

#include "DHT.h"

#include <FastLED.h>

char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;

char ssid[] = "Wifi Name";

char pass[] = "Wifi Password";

Далее настраиваем параметры светодиодной матрицы, такие как яркость, тип, порядок и расположение.

#define LED_PIN     21
#define BRIGHTNESS  255
#define LED_TYPE    WS2811
#define COLOR_ORDER GRB
 
const uint8_t kMatrixWidth  = 16;
const uint8_t kMatrixHeight = 16;
const bool    kMatrixSerpentineLayout = true;

#define LED_PIN 21

#define BRIGHTNESS 255

#define LED_TYPE WS2811

#define COLOR_ORDER GRB

const uint8_t kMatrixWidth = 16;

const uint8_t kMatrixHeight = 16;

const bool kMatrixSerpentineLayout = true;

Затем настраиваем датчик DHT и определяем контакты для влажности почвы, уровня воды и светодиодов.

#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT22
 
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
const int soilMoisturePin = 35; // Analog pin for the soil moisture sensor
const int waterLevelPin = 34;   // Analog pin for the water level sensor
const int ledPin = 2;

#define DHTPIN 4

#define DHTTYPE DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const int soilMoisturePin = 35; // Analog pin for the soil moisture sensor

const int waterLevelPin = 34; // Analog pin for the water level sensor

const int ledPin = 2;

После этого устанавливаем пороговые значения влажности почвы, штифтов насоса и переменных, связанных с управлением насосом и уровнем воды.

// Constants for soil moisture thresholds
const int SOIL_MOISTURE_LOW = 50;  // Adjusted to match the 0-100 range
const int SOIL_MOISTURE_HIGH = 50; // Adjusted to match the 0-100 range
 
const int pumpPin = 5;  // Change this to the actual pin connected to the DC pump on ESP32
int pumpState = LOW;    // Initialize pumpState to LOW (off)
int pumpMode = 0;       // 0 for automatic, 1 for manual
 
int waterLevel = 0;     // Water level indicator value
unsigned long previousMillis = 0;
const unsigned long interval = 1000; // Interval in milliseconds

// Constants for soil moisture thresholds

const int SOIL_MOISTURE_LOW = 50; // Adjusted to match the 0-100 range

const int SOIL_MOISTURE_HIGH = 50; // Adjusted to match the 0-100 range

const int pumpPin = 5; // Change this to the actual pin connected to the DC pump on ESP32

int pumpState = LOW; // Initialize pumpState to LOW (off)

int pumpMode = 0; // 0 for automatic, 1 for manual

int waterLevel = 0; // Water level indicator value

unsigned long previousMillis = 0;

const unsigned long interval = 1000; // Interval in milliseconds

Инициализируем последовательную связь, выходные контакты, соединение Blynk и светодиодную матрицу.

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  digitalWrite(pumpPin,LOW);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(pumpPin, OUTPUT);
  dht.begin();
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  Blynk.virtualWrite(V2, LOW);
  Blynk.virtualWrite(V3, "LED OFF");
  Blynk.virtualWrite(V6, LOW); // Initialize the mode button to automatic mode
  Blynk.virtualWrite(V5, LOW); // Initialize the pump button to OFF and On
  Blynk.virtualWrite(V8, LOW); // Initialize the RGB Led Strip button to OFF And On
  delay(3000);
  LEDS.addLeds<LED_TYPE,LED_PIN,COLOR_ORDER>(leds,80);
  LEDS.setBrightness(BRIGHTNESS);
}

void setup() {

Serial.begin(115200);

digitalWrite(pumpPin,LOW);

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(pumpPin, OUTPUT);

dht.begin();

Blynk.begin(auth, ssid, pass);

Blynk.virtualWrite(V2, LOW);

Blynk.virtualWrite(V3, "LED OFF");

Blynk.virtualWrite(V6, LOW); // Initialize the mode button to automatic mode

Blynk.virtualWrite(V5, LOW); // Initialize the pump button to OFF and On

Blynk.virtualWrite(V8, LOW); // Initialize the RGB Led Strip button to OFF And On

delay(3000);

LEDS.addLeds<LED_TYPE,LED_PIN,COLOR_ORDER>(leds,80);

LEDS.setBrightness(BRIGHTNESS);

}

Также запрограммируем функции, запускаемые при взаимодействии с приложением Blynk, управления помпой, управления режимом (автоматический и ручной) и светодиодной лентой RGB.

BLYNK_WRITE(V5) { // This function is called when the pump button state changes (Manual Control)
  if (pumpMode == 1) { // Check if the mode is manual
    pumpState = param.asInt(); // Read the state of the pump button (0 for OFF, 1 for ON)
    digitalWrite(pumpPin, pumpState); // Turn the pump on or off based on button state
  }
}
 
BLYNK_WRITE(V6) { // This function is called when the mode button state changes
  pumpMode = param.asInt(); // Read the state of the mode button (0 for automatic, 1 for manual)
}
 
BLYNK_WRITE(V8) {
  int value = param.asInt();
  if (value == 1) {
    // Turn on the LED strip and start the animation
    ledStripOn = true;
  } else {
    // Turn off the LED strip
    ledStripOn = false;
    // You can also add code to clear the LED strip here if needed
  }
}

BLYNK_WRITE(V5) { // This function is called when the pump button state changes (Manual Control)

if (pumpMode == 1) { // Check if the mode is manual

pumpState = param.asInt(); // Read the state of the pump button (0 for OFF, 1 for ON)

digitalWrite(pumpPin, pumpState); // Turn the pump on or off based on button state

}

BLYNK_WRITE(V6) { // This function is called when the mode button state changes

pumpMode = param.asInt(); // Read the state of the mode button (0 for automatic, 1 for manual)

}

BLYNK_WRITE(V8) {

int value = param.asInt();

if (value == 1) {

// Turn on the LED strip and start the animation

ledStripOn = true;

} else {

// Turn off the LED strip

ledStripOn = false;

// You can also add code to clear the LED strip here if needed

}

Если система находится в автоматическом режиме (pumpMode == 0), она считывает уровень влажности почвы с помощью датчика влажности почвы. Значение датчика отображается в диапазоне от 0 до 100, а функция autoControlPump вызывается для управления насосом в зависимости от влажности почвы.

void loop() {
  Blynk.run();
  timer.run();
 
  updateLEDStrip();
  unsigned long currentMillis = millis();
 
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;
 
    // Read soil moisture or water level based on the flag
    if (pumpMode == 0) {
      int soilSensorValue = analogRead(soilMoisturePin);
      Serial.println(soilSensorValue);
      mappedSoilMoisture = map(soilSensorValue, 1023, 2750, 100, 0); // Update mappedSoilMoisture
      autoControlPump(mappedSoilMoisture); // Automatically control the pump based on soil moisture if in automatic mode
    }

void loop() {

Blynk.run();

timer.run();

updateLEDStrip();

unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis - previousMillis >= interval) {

previousMillis = currentMillis;

// Read soil moisture or water level based on the flag

if (pumpMode == 0) {

int soilSensorValue = analogRead(soilMoisturePin);

Serial.println(soilSensorValue);

mappedSoilMoisture = map(soilSensorValue, 1023, 2750, 100, 0); // Update mappedSoilMoisture

autoControlPump(mappedSoilMoisture); // Automatically control the pump based on soil moisture if in automatic mode

}

Считываем уровень воды с датчика уровня воды. Если уровень воды ниже порогового значения (450), то устанавливаем уровень воды равным 0. В противном случае он отображает значение уровня воды в диапазоне от 0 до 100.

  // Read water level
    waterLevel = analogRead(waterLevelPin);
    Serial.println(waterLevel);
    if (waterLevel < 450) {
      waterLevel = 0; // Set water level to 0 if below a threshold
    } else {
      waterLevel = map(waterLevel, 1200, 1600, 0, 100); // Map water level to 0-100
    }

// Read water level

waterLevel = analogRead(waterLevelPin);

Serial.println(waterLevel);

if (waterLevel < 450) {

waterLevel = 0; // Set water level to 0 if below a threshold

} else {

waterLevel = map(waterLevel, 1200, 1600, 0, 100); // Map water level to 0-100

}

Вызываем функцию controlLED для управления светодиодом на основе сопоставленного уровня влажности почвы. Затем он вызывает функцию readAndSendSensorData, чтобы считывать температуру и влажность с датчика DHT и отправлять данные в приложение Blynk. Кроме того, он отправляет уровень воды в Blynk.

    // Control LED
    controlLED(mappedSoilMoisture);
 
    // Read and send sensor data
    readAndSendSensorData();
    Blynk.virtualWrite(V7, waterLevel); // Send water level to Blynk
  }
}

// Control LED

controlLED(mappedSoilMoisture);

// Read and send sensor data

readAndSendSensorData();

Blynk.virtualWrite(V7, waterLevel); // Send water level to Blynk

}

Тестирование работы проекта умной ирригации на основе ESP32

Водяной насос в нашем проекте предназначен для полного погружения в воду. Выпускная труба насоса расположена на поле для орошения.

Датчик влажности почвы вставляется в почву, а датчик уровня воды погружается в резервуар для воды. После включения устройства и открытия приложения Blynk ESP32 автоматически подключается к вашему Wi-Fi, предоставляя данные о влажности почвы, уровне воды, влажности и температуре воздуха в режиме реального времени непосредственно в приложении Blynk.

В автоматическом режиме, если влажность почвы снижается, автоматически включается водяной насос, орошающий поле до тех пор, пока не будет достигнут желаемый уровень влажности. Между тем, в ручном режиме у вас есть возможность управлять насосом вручную, включая или выключая его по вашему усмотрению. Для визуальной демонстрации его полной функциональности вы можете просмотреть подробную работу, показанную в видео ниже.

Исходный код программы

Все файлы для изготовления данного проекта можно скачать по следующей ссылке.

//ESP32 smart irrigation code

#define BLYNK_TEMPLATE_ID    "Replace your BLYNK_TEMPLATE_ID here"
#define BLYNK_TEMPLATE_NAME  "Replace your BLYNK_TEMPLATE_NAME here"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN     "Replace your BLYNK_AUTH_TOKEN here"
#define BLYNK_PRINT Serial

#include <WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>
#include "DHT.h"
#include <FastLED.h>

char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;
char ssid[] = "Wifi Name";
char pass[] = "Wifi Password";

#define LED_PIN     21
#define BRIGHTNESS  255
#define LED_TYPE    WS2811
#define COLOR_ORDER GRB

const uint8_t kMatrixWidth  = 16;
const uint8_t kMatrixHeight = 16;
const bool    kMatrixSerpentineLayout = true;

#define NUM_LEDS (kMatrixWidth * kMatrixHeight)
#define MAX_DIMENSION ((kMatrixWidth>kMatrixHeight) ? kMatrixWidth : kMatrixHeight)

// The leds
CRGB leds[kMatrixWidth * kMatrixHeight];
BlynkTimer timer;
bool ledStripOn = false;

// The 16 bit version of our coordinates
static uint16_t x;
static uint16_t y;
static uint16_t z;

uint16_t speed = 20; // speed is set dynamically once we've started up
uint16_t scale = 30; // scale is set dynamically once we've started up
uint8_t noise[MAX_DIMENSION][MAX_DIMENSION];

CRGBPalette16 currentPalette( PartyColors_p );
uint8_t       colorLoop = 1;

#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
const int soilMoisturePin = 35; // Analog pin for the soil moisture sensor
const int waterLevelPin = 34;   // Analog pin for the water level sensor
const int ledPin = 2;

// Constants for soil moisture thresholds
const int SOIL_MOISTURE_LOW = 50;  // Adjusted to match the 0-100 range
const int SOIL_MOISTURE_HIGH = 50; // Adjusted to match the 0-100 range
const int pumpPin = 5;  // Change this to the actual pin connected to the DC pump on ESP32
int pumpState = LOW;    // Initialize pumpState to LOW (off)
int pumpMode = 0;       // 0 for automatic, 1 for manual
int waterLevel = 0;     // Water level indicator value
unsigned long previousMillis = 0;
const unsigned long interval = 1000; // Interval in milliseconds
float mappedSoilMoisture = 0; // Declare mappedSoilMoisture as a global variable

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  digitalWrite(pumpPin,LOW);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(pumpPin, OUTPUT);
  dht.begin();
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  Blynk.virtualWrite(V2, LOW);
  Blynk.virtualWrite(V3, "LED OFF");
  Blynk.virtualWrite(V6, LOW); // Initialize the mode button to automatic mode
  Blynk.virtualWrite(V5, LOW); // Initialize the pump button to OFF
  Blynk.virtualWrite(V8, LOW); // Initialize the new feature button to OFF
  delay(3000);
  LEDS.addLeds<LED_TYPE,LED_PIN,COLOR_ORDER>(leds,80);
  LEDS.setBrightness(BRIGHTNESS);
  // Initialize our coordinates to some random values
  x = random16();
  y = random16();
  z = random16();
}

BLYNK_WRITE(V5) { // This function is called when the pump button state changes (Manual Control)
  if (pumpMode == 1) { // Check if the mode is manual
    pumpState = param.asInt(); // Read the state of the pump button (0 for OFF, 1 for ON)
    digitalWrite(pumpPin, pumpState); // Turn the pump on or off based on button state
  }
}

BLYNK_WRITE(V6) { // This function is called when the mode button state changes
  pumpMode = param.asInt(); // Read the state of the mode button (0 for automatic, 1 for manual)
}


BLYNK_WRITE(V8) {
  int value = param.asInt();
  if (value == 1) {
    // Turn on the LED strip and start the animation
    ledStripOn = true;
  } else {
    // Turn off the LED strip
    ledStripOn = false;
    // You can also add code to clear the LED strip here if needed
  }
}


// Fill the x/y array of 8-bit noise values using the inoise8 function.
void fillnoise8() {
  // If we're runing at a low "speed", some 8-bit artifacts become visible
  // from frame-to-frame.  In order to reduce this, we can do some fast data-smoothing.
  // The amount of data smoothing we're doing depends on "speed".
  uint8_t dataSmoothing = 0;
  if( speed < 50) {
    dataSmoothing = 200 - (speed * 4);
  }

  for(int i = 0; i < MAX_DIMENSION; i++) {
    int ioffset = scale * i;
    for(int j = 0; j < MAX_DIMENSION; j++) {
      int joffset = scale * j;
      uint8_t data = inoise8(x + ioffset,y + joffset,z);
      // The range of the inoise8 function is roughly 16-238.
      // These two operations expand those values out to roughly 0..255
      // You can comment them out if you want the raw noise data.
      data = qsub8(data,16);
      data = qadd8(data,scale8(data,39));
      if( dataSmoothing ) {
        uint8_t olddata = noise[i][j];
        uint8_t newdata = scale8( olddata, dataSmoothing) + scale8( data, 256 - dataSmoothing);
        data = newdata;
      }
      noise[i][j] = data;
    }
  }
  z += speed;
  // apply slow drift to X and Y, just for visual variation.
  x += speed / 8;
  y -= speed / 16;
}


void mapNoiseToLEDsUsingPalette()
{
  static uint8_t ihue=0;
  for(int i = 0; i < kMatrixWidth; i++) {
    for(int j = 0; j < kMatrixHeight; j++) {
      // We use the value at the (i,j) coordinate in the noise
      // array for our brightness, and the flipped value from (j,i)
      // for our pixel's index into the color palette.
      uint8_t index = noise[j][i];
      uint8_t bri =   noise[i][j];
      // if this palette is a 'loop', add a slowly-changing base value
      if( colorLoop) { 
        index += ihue;
      }
      // brighten up, as the color palette itself often contains the 
      // light/dark dynamic range desired
      if( bri > 127 ) {
        bri = 255;
      } else {
        bri = dim8_raw( bri * 2);
      }
      CRGB color = ColorFromPalette( currentPalette, index, bri);
      leds[XY(i,j)] = color;
    }
  }
  ihue+=1;
}

void loop() {
  Blynk.run();
  timer.run();
  updateLEDStrip();
  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;
    // Read soil moisture or water level based on the flag
    if (pumpMode == 0) {
      int soilSensorValue = analogRead(soilMoisturePin);
      Serial.println(soilSensorValue);
      mappedSoilMoisture = map(soilSensorValue, 1023, 2750, 100, 0); // Update mappedSoilMoisture
      autoControlPump(mappedSoilMoisture); // Automatically control the pump based on soil moisture if in automatic mode
    }
    // Read water level
    waterLevel = analogRead(waterLevelPin);
    Serial.println(waterLevel);
    if (waterLevel < 450) {
      waterLevel = 0; // Set water level to 0 if below a threshold
    } else {
      waterLevel = map(waterLevel, 1200, 1600, 0, 100); // Map water level to 0-100
    }
    // Control LED
    controlLED(mappedSoilMoisture);
    // Read and send sensor data
    readAndSendSensorData();
    Blynk.virtualWrite(V7, waterLevel); // Send water level to Blynk
  }
}

void autoControlPump(float mappedSoilMoisture) {
  if (waterLevel < 30 || waterLevel < 20) {
    // Water level is too low, do not turn on the pump
    pumpState = LOW;
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    Blynk.virtualWrite(V2, HIGH);
    Blynk.setProperty(V2, "color", "#D3435C");
  } else if (mappedSoilMoisture <= SOIL_MOISTURE_LOW) {
    // If soil moisture is below the threshold and water level is okay, turn the pump ON
    pumpState = HIGH;
  } else if (mappedSoilMoisture >= SOIL_MOISTURE_HIGH) {
    // If soil moisture is above the threshold, turn the pump OFF
    pumpState = LOW;
  }
  digitalWrite(pumpPin, pumpState); // Update the pump state
  if (pumpMode == 0) {
    Blynk.virtualWrite(V5, pumpState); // Update the pump button status on Blynk
  }
}

void controlLED(float mappedSoilMoisture) {
  if (mappedSoilMoisture <= SOIL_MOISTURE_LOW) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    Blynk.virtualWrite(V2, HIGH);
    Blynk.setProperty(V2, "color", "#00FF00");
    Blynk.virtualWrite(V3, "LED ON");
    Blynk.setProperty(V3, "color", "#00FF00");
  } else if (mappedSoilMoisture >= SOIL_MOISTURE_HIGH) {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    Blynk.virtualWrite(V2, HIGH);
    Blynk.setProperty(V2, "color", "#D3435C");
    Blynk.virtualWrite(V3, "LED OFF");
    Blynk.setProperty(V3, "color", "#D3435C");
  }
}

void readAndSendSensorData() {
  float humidity = dht.readHumidity();
  float temperature = dht.readTemperature();
  if (!isnan(humidity) && !isnan(temperature)) {
    Blynk.virtualWrite(V0, temperature);
    Blynk.virtualWrite(V1, humidity);
    Serial.println(temperature);
    Serial.println(humidity);
  } else {
    Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));
  }
  if (pumpMode == 0) {
    Blynk.virtualWrite(V4, mappedSoilMoisture); // Update mappedSoilMoisture on Blynk
  }
}

void updateLEDStrip() {
  if (ledStripOn) {
    // Your LED strip animation code here
    // This code will run when the LED strip is turned on
    // Make sure to update the leds array
    // For example, mapNoiseToLEDsUsingPalette();
    ChangePaletteAndSettingsPeriodically();
    fillnoise8(); // Call the noise generation function
    mapNoiseToLEDsUsingPalette(); // Map the noise data to LEDs
    LEDS.show(); // Show the LEDs
    // You may need to adjust the animation speed based on your preference
    delay(10); // Delay between frames (adjust as needed)
  } else {
    // Turn off the LED strip
    // You can also add code to clear the LED strip here if needed
    fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB::Black);
    LEDS.show();
  }
}

// There are several different palettes of colors demonstrated here.
//
// FastLED provides several 'preset' palettes: RainbowColors_p, RainbowStripeColors_p,
// OceanColors_p, CloudColors_p, LavaColors_p, ForestColors_p, and PartyColors_p.
//
// Additionally, you can manually define your own color palettes, or you can write
// code that creates color palettes on the fly.
// 1 = 5 sec per palette
// 2 = 10 sec per palette
// etc

#define HOLD_PALETTES_X_TIMES_AS_LONG 1

void ChangePaletteAndSettingsPeriodically()
{
  uint8_t secondHand = ((millis() / 1000) / HOLD_PALETTES_X_TIMES_AS_LONG) % 60;
  static uint8_t lastSecond = 99;
  if( lastSecond != secondHand) {
    lastSecond = secondHand;
    if( secondHand ==  0)  { currentPalette = RainbowColors_p;         speed = 20; scale = 30; colorLoop = 1; }
    if( secondHand ==  5)  { SetupPurpleAndGreenPalette();             speed = 10; scale = 50; colorLoop = 1; }
    if( secondHand == 10)  { SetupBlackAndWhiteStripedPalette();       speed = 20; scale = 30; colorLoop = 1; }
    if( secondHand == 15)  { currentPalette = ForestColors_p;          speed =  8; scale =120; colorLoop = 0; }
    if( secondHand == 20)  { currentPalette = CloudColors_p;           speed =  4; scale = 30; colorLoop = 0; }
    if( secondHand == 25)  { currentPalette = LavaColors_p;            speed =  8; scale = 50; colorLoop = 0; }
    if( secondHand == 30)  { currentPalette = OceanColors_p;           speed = 20; scale = 90; colorLoop = 0; }
    if( secondHand == 35)  { currentPalette = PartyColors_p;           speed = 20; scale = 30; colorLoop = 1; }
    if( secondHand == 40)  { SetupRandomPalette();                     speed = 20; scale = 20; colorLoop = 1; }
    if( secondHand == 45)  { SetupRandomPalette();                     speed = 50; scale = 50; colorLoop = 1; }
    if( secondHand == 50)  { SetupRandomPalette();                     speed = 90; scale = 90; colorLoop = 1; }
    if( secondHand == 55)  { currentPalette = RainbowStripeColors_p;   speed = 30; scale = 20; colorLoop = 1; }
  }
}

// This function generates a random palette that's a gradient
// between four different colors.  The first is a dim hue, the second is 
// a bright hue, the third is a bright pastel, and the last is 
// another bright hue.  This gives some visual bright/dark variation
// which is more interesting than just a gradient of different hues.

void SetupRandomPalette()
{
  currentPalette = CRGBPalette16( 
                      CHSV( random8(), 255, 32), 
                      CHSV( random8(), 255, 255), 
                      CHSV( random8(), 128, 255), 
                      CHSV( random8(), 255, 255)); 
}

// This function sets up a palette of black and white stripes,
// using code.  Since the palette is effectively an array of
// sixteen CRGB colors, the various fill_* functions can be used
// to set them up.

void SetupBlackAndWhiteStripedPalette()
{
  // 'black out' all 16 palette entries...
  fill_solid( currentPalette, 16, CRGB::Black);
  // and set every fourth one to white.
  currentPalette[0] = CRGB::White;
  currentPalette[4] = CRGB::White;
  currentPalette[8] = CRGB::White;
  currentPalette[12] = CRGB::White;
}

// This function sets up a palette of purple and green stripes.
void SetupPurpleAndGreenPalette()
{
  CRGB purple = CHSV( HUE_PURPLE, 255, 255);
  CRGB green  = CHSV( HUE_GREEN, 255, 255);
  CRGB black  = CRGB::Black;
  currentPalette = CRGBPalette16( 
    green,  green,  black,  black,
    purple, purple, black,  black,
    green,  green,  black,  black,
    purple, purple, black,  black );
}

//
// Mark's xy coordinate mapping code.  See the XYMatrix for more information on it.
//

uint16_t XY( uint8_t x, uint8_t y)
{
  uint16_t i;
  if( kMatrixSerpentineLayout == false) {
    i = (y * kMatrixWidth) + x;
  }
  if( kMatrixSerpentineLayout == true) {
    if( y & 0x01) {
      // Odd rows run backwards
      uint8_t reverseX = (kMatrixWidth - 1) - x;
      i = (y * kMatrixWidth) + reverseX;
    } else {
      // Even rows run forwards
      i = (y * kMatrixWidth) + x;
    }
  }
  return i;
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

327

328

329

330

331

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

342

343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361

362

363

364

365

366

367

368

369

370

371

372

373

374

375

//ESP32 smart irrigation code

#define BLYNK_TEMPLATE_ID "Replace your BLYNK_TEMPLATE_ID here"

#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "Replace your BLYNK_TEMPLATE_NAME here"

#define BLYNK_AUTH_TOKEN "Replace your BLYNK_AUTH_TOKEN here"

#define BLYNK_PRINT Serial

#include <WiFi.h>

#include <BlynkSimpleEsp32.h>

#include "DHT.h"

#include <FastLED.h>

char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;

char ssid[] = "Wifi Name";

char pass[] = "Wifi Password";

#define LED_PIN 21

#define BRIGHTNESS 255

#define LED_TYPE WS2811

#define COLOR_ORDER GRB

const uint8_t kMatrixWidth = 16;

const uint8_t kMatrixHeight = 16;

const bool kMatrixSerpentineLayout = true;

#define NUM_LEDS (kMatrixWidth * kMatrixHeight)

#define MAX_DIMENSION ((kMatrixWidth>kMatrixHeight) ? kMatrixWidth : kMatrixHeight)

// The leds

CRGB leds[kMatrixWidth * kMatrixHeight];

BlynkTimer timer;

bool ledStripOn = false;

// The 16 bit version of our coordinates

static uint16_t x;

static uint16_t y;

static uint16_t z;

uint16_t speed = 20; // speed is set dynamically once we've started up

uint16_t scale = 30; // scale is set dynamically once we've started up

uint8_t noise[MAX_DIMENSION][MAX_DIMENSION];

CRGBPalette16 currentPalette( PartyColors_p );

uint8_t colorLoop = 1;

#define DHTPIN 4

#define DHTTYPE DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const int soilMoisturePin = 35; // Analog pin for the soil moisture sensor

const int waterLevelPin = 34; // Analog pin for the water level sensor

const int ledPin = 2;

// Constants for soil moisture thresholds

const int SOIL_MOISTURE_LOW = 50; // Adjusted to match the 0-100 range

const int SOIL_MOISTURE_HIGH = 50; // Adjusted to match the 0-100 range

const int pumpPin = 5; // Change this to the actual pin connected to the DC pump on ESP32

int pumpState = LOW; // Initialize pumpState to LOW (off)

int pumpMode = 0; // 0 for automatic, 1 for manual

int waterLevel = 0; // Water level indicator value

unsigned long previousMillis = 0;

const unsigned long interval = 1000; // Interval in milliseconds

float mappedSoilMoisture = 0; // Declare mappedSoilMoisture as a global variable

void setup() {

Serial.begin(115200);

digitalWrite(pumpPin,LOW);

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(pumpPin, OUTPUT);

dht.begin();

Blynk.begin(auth, ssid, pass);

Blynk.virtualWrite(V2, LOW);

Blynk.virtualWrite(V3, "LED OFF");

Blynk.virtualWrite(V6, LOW); // Initialize the mode button to automatic mode

Blynk.virtualWrite(V5, LOW); // Initialize the pump button to OFF

Blynk.virtualWrite(V8, LOW); // Initialize the new feature button to OFF

delay(3000);

LEDS.addLeds<LED_TYPE,LED_PIN,COLOR_ORDER>(leds,80);

LEDS.setBrightness(BRIGHTNESS);

// Initialize our coordinates to some random values

x = random16();

y = random16();

z = random16();

}

BLYNK_WRITE(V5) { // This function is called when the pump button state changes (Manual Control)

if (pumpMode == 1) { // Check if the mode is manual

pumpState = param.asInt(); // Read the state of the pump button (0 for OFF, 1 for ON)

digitalWrite(pumpPin, pumpState); // Turn the pump on or off based on button state

}

BLYNK_WRITE(V6) { // This function is called when the mode button state changes

pumpMode = param.asInt(); // Read the state of the mode button (0 for automatic, 1 for manual)

}

BLYNK_WRITE(V8) {

int value = param.asInt();

if (value == 1) {

// Turn on the LED strip and start the animation

ledStripOn = true;

} else {

// Turn off the LED strip

ledStripOn = false;

// You can also add code to clear the LED strip here if needed

}

// Fill the x/y array of 8-bit noise values using the inoise8 function.

void fillnoise8() {

// If we're runing at a low "speed", some 8-bit artifacts become visible

// from frame-to-frame. In order to reduce this, we can do some fast data-smoothing.

// The amount of data smoothing we're doing depends on "speed".

uint8_t dataSmoothing = 0;

if( speed < 50) {

dataSmoothing = 200 - (speed * 4);

}

for(int i = 0; i < MAX_DIMENSION; i++) {

int ioffset = scale * i;

for(int j = 0; j < MAX_DIMENSION; j++) {

int joffset = scale * j;

uint8_t data = inoise8(x + ioffset,y + joffset,z);

// The range of the inoise8 function is roughly 16-238.

// These two operations expand those values out to roughly 0..255

// You can comment them out if you want the raw noise data.

data = qsub8(data,16);

data = qadd8(data,scale8(data,39));

if( dataSmoothing ) {

uint8_t olddata = noise[i][j];

uint8_t newdata = scale8( olddata, dataSmoothing) + scale8( data, 256 - dataSmoothing);

data = newdata;

}

noise[i][j] = data;

}

z += speed;

// apply slow drift to X and Y, just for visual variation.

x += speed / 8;

y -= speed / 16;

}

void mapNoiseToLEDsUsingPalette()

{

static uint8_t ihue=0;

for(int i = 0; i < kMatrixWidth; i++) {

for(int j = 0; j < kMatrixHeight; j++) {

// We use the value at the (i,j) coordinate in the noise

// array for our brightness, and the flipped value from (j,i)

// for our pixel's index into the color palette.

uint8_t index = noise[j][i];

uint8_t bri = noise[i][j];

// if this palette is a 'loop', add a slowly-changing base value

if( colorLoop) {

index += ihue;

}

// brighten up, as the color palette itself often contains the

// light/dark dynamic range desired

if( bri > 127 ) {

bri = 255;

} else {

bri = dim8_raw( bri * 2);

}

CRGB color = ColorFromPalette( currentPalette, index, bri);

leds[XY(i,j)] = color;

}

ihue+=1;

}

void loop() {

Blynk.run();

timer.run();

updateLEDStrip();

unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis - previousMillis >= interval) {

previousMillis = currentMillis;

// Read soil moisture or water level based on the flag

if (pumpMode == 0) {

int soilSensorValue = analogRead(soilMoisturePin);

Serial.println(soilSensorValue);

mappedSoilMoisture = map(soilSensorValue, 1023, 2750, 100, 0); // Update mappedSoilMoisture

autoControlPump(mappedSoilMoisture); // Automatically control the pump based on soil moisture if in automatic mode

}

// Read water level

waterLevel = analogRead(waterLevelPin);

Serial.println(waterLevel);

if (waterLevel < 450) {

waterLevel = 0; // Set water level to 0 if below a threshold

} else {

waterLevel = map(waterLevel, 1200, 1600, 0, 100); // Map water level to 0-100

}

// Control LED

controlLED(mappedSoilMoisture);

// Read and send sensor data

readAndSendSensorData();

Blynk.virtualWrite(V7, waterLevel); // Send water level to Blynk

}

void autoControlPump(float mappedSoilMoisture) {

if (waterLevel < 30 || waterLevel < 20) {

// Water level is too low, do not turn on the pump

pumpState = LOW;

digitalWrite(ledPin, LOW);

Blynk.virtualWrite(V2, HIGH);

Blynk.setProperty(V2, "color", "#D3435C");

} else if (mappedSoilMoisture <= SOIL_MOISTURE_LOW) {

// If soil moisture is below the threshold and water level is okay, turn the pump ON

pumpState = HIGH;

} else if (mappedSoilMoisture >= SOIL_MOISTURE_HIGH) {

// If soil moisture is above the threshold, turn the pump OFF

pumpState = LOW;

}

digitalWrite(pumpPin, pumpState); // Update the pump state

if (pumpMode == 0) {

Blynk.virtualWrite(V5, pumpState); // Update the pump button status on Blynk

}

void controlLED(float mappedSoilMoisture) {

if (mappedSoilMoisture <= SOIL_MOISTURE_LOW) {

digitalWrite(ledPin, HIGH);

Blynk.virtualWrite(V2, HIGH);

Blynk.setProperty(V2, "color", "#00FF00");

Blynk.virtualWrite(V3, "LED ON");

Blynk.setProperty(V3, "color", "#00FF00");

} else if (mappedSoilMoisture >= SOIL_MOISTURE_HIGH) {

digitalWrite(ledPin, LOW);

Blynk.virtualWrite(V2, HIGH);

Blynk.setProperty(V2, "color", "#D3435C");

Blynk.virtualWrite(V3, "LED OFF");

Blynk.setProperty(V3, "color", "#D3435C");

}

void readAndSendSensorData() {

float humidity = dht.readHumidity();

float temperature = dht.readTemperature();

if (!isnan(humidity) && !isnan(temperature)) {

Blynk.virtualWrite(V0, temperature);

Blynk.virtualWrite(V1, humidity);

Serial.println(temperature);

Serial.println(humidity);

} else {

Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));

}

if (pumpMode == 0) {

Blynk.virtualWrite(V4, mappedSoilMoisture); // Update mappedSoilMoisture on Blynk

}

void updateLEDStrip() {

if (ledStripOn) {

// Your LED strip animation code here

// This code will run when the LED strip is turned on

// Make sure to update the leds array

// For example, mapNoiseToLEDsUsingPalette();

ChangePaletteAndSettingsPeriodically();

fillnoise8(); // Call the noise generation function

mapNoiseToLEDsUsingPalette(); // Map the noise data to LEDs

LEDS.show(); // Show the LEDs

// You may need to adjust the animation speed based on your preference

delay(10); // Delay between frames (adjust as needed)

} else {

// Turn off the LED strip

// You can also add code to clear the LED strip here if needed

fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB::Black);

LEDS.show();

}

// There are several different palettes of colors demonstrated here.

// FastLED provides several 'preset' palettes: RainbowColors_p, RainbowStripeColors_p,

// OceanColors_p, CloudColors_p, LavaColors_p, ForestColors_p, and PartyColors_p.

// Additionally, you can manually define your own color palettes, or you can write

// code that creates color palettes on the fly.

// 1 = 5 sec per palette

// 2 = 10 sec per palette

// etc

#define HOLD_PALETTES_X_TIMES_AS_LONG 1

void ChangePaletteAndSettingsPeriodically()

{

uint8_t secondHand = ((millis() / 1000) / HOLD_PALETTES_X_TIMES_AS_LONG) % 60;

static uint8_t lastSecond = 99;

if( lastSecond != secondHand) {

lastSecond = secondHand;

if( secondHand == 0) { currentPalette = RainbowColors_p; speed = 20; scale = 30; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 5) { SetupPurpleAndGreenPalette(); speed = 10; scale = 50; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 10) { SetupBlackAndWhiteStripedPalette(); speed = 20; scale = 30; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 15) { currentPalette = ForestColors_p; speed = 8; scale =120; colorLoop = 0; }

if( secondHand == 20) { currentPalette = CloudColors_p; speed = 4; scale = 30; colorLoop = 0; }

if( secondHand == 25) { currentPalette = LavaColors_p; speed = 8; scale = 50; colorLoop = 0; }

if( secondHand == 30) { currentPalette = OceanColors_p; speed = 20; scale = 90; colorLoop = 0; }

if( secondHand == 35) { currentPalette = PartyColors_p; speed = 20; scale = 30; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 40) { SetupRandomPalette(); speed = 20; scale = 20; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 45) { SetupRandomPalette(); speed = 50; scale = 50; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 50) { SetupRandomPalette(); speed = 90; scale = 90; colorLoop = 1; }

if( secondHand == 55) { currentPalette = RainbowStripeColors_p; speed = 30; scale = 20; colorLoop = 1; }

}

// This function generates a random palette that's a gradient

// between four different colors. The first is a dim hue, the second is

// a bright hue, the third is a bright pastel, and the last is

// another bright hue. This gives some visual bright/dark variation

// which is more interesting than just a gradient of different hues.

void SetupRandomPalette()

{

currentPalette = CRGBPalette16(

CHSV( random8(), 255, 32),

CHSV( random8(), 255, 255),

CHSV( random8(), 128, 255),

CHSV( random8(), 255, 255));

}

// This function sets up a palette of black and white stripes,

// using code. Since the palette is effectively an array of

// sixteen CRGB colors, the various fill_* functions can be used

// to set them up.

void SetupBlackAndWhiteStripedPalette()

{

// 'black out' all 16 palette entries...

fill_solid( currentPalette, 16, CRGB::Black);

// and set every fourth one to white.

currentPalette[0] = CRGB::White;

currentPalette[4] = CRGB::White;

currentPalette[8] = CRGB::White;

currentPalette[12] = CRGB::White;

}

// This function sets up a palette of purple and green stripes.

void SetupPurpleAndGreenPalette()

{

CRGB purple = CHSV( HUE_PURPLE, 255, 255);

CRGB green = CHSV( HUE_GREEN, 255, 255);

CRGB black = CRGB::Black;

currentPalette = CRGBPalette16(

green, green, black, black,

purple, purple, black, black,

green, green, black, black,

purple, purple, black, black );

}

// Mark's xy coordinate mapping code. See the XYMatrix for more information on it.

uint16_t XY( uint8_t x, uint8_t y)

{

uint16_t i;

if( kMatrixSerpentineLayout == false) {

i = (y * kMatrixWidth) + x;

}

if( kMatrixSerpentineLayout == true) {

if( y & 0x01) {

// Odd rows run backwards

uint8_t reverseX = (kMatrixWidth - 1) - x;

i = (y * kMatrixWidth) + reverseX;

} else {

// Even rows run forwards

i = (y * kMatrixWidth) + x;

}

return i;

}

Видео, демонстрирующее работу проекта

Источник статьи

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

107 просмотров

Как работает наша умная ирригационная система?

Необходимые компоненты

Емкостный датчик влажности почвы

Датчик температуры и влажности DHT22

Схема проекта

Настройка приложения Blynk

Объяснение кода программы

Тестирование работы проекта умной ирригации на основе ESP32

Исходный код программы

Видео, демонстрирующее работу проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ