Умная оросительная система на NodeMCU ESP8266 и датчике влажности почвы


Умные оросительные системы, которые автоматически позволяют поддерживать влажность почвы в заданном диапазоне, находят широкое применение в современном мире и способствуют значительному увеличению урожайности поскольку создают оптимальные условия для роста растений.

В данной статье мы рассмотрим создание умной оросительной системы на основе платы NodeMCU ESP8266, датчике DHT11 и датчике влажности почвы. Она будет не только орошать почву, основываясь на значении ее влажности, но также передавать необходимые данные на сервер ThingSpeak, благодаря чему мы сможем следить за работой системы из любой точки земного шара где есть подключение к сети интернет. Основным исполнительным механизмом нашей системы будет водяной насос (water pump) который будет орошать почку необходимым количеством воды, основываясь на значениях влажности почвы, температуры и влажности окружающего воздуха.

Внешний вид умной оросительной системы на NodeMCU ESP8266 и датчике влажности почвы

Перед созданием данной оросительной системы учтите тот факт, что различные растения требуют различных значений влажности почвы для своего оптимального роста. В данной статье мы использовали растение, оптимальное значение влажности почвы для которого лежит в пределах 50-55%. То есть наш водяной насос будет включаться когда значение влажности почвы будет опускаться ниже 50%, а выключаться только после того, как значение влажности почвы станет больше 55%. Также данные датчика будут передаваться на сервер ThingSpeak, откуда их можно будет мониторить с любой точки Земли.

Ранее на нашем сайте мы рассматривали два проекта подобных умных оросительных систем на основе платы Arduino:

Необходимые компоненты

  1. NodeMCU ESP8266 (купить на AliExpress).
  2. Датчик влажности почвы (купить на AliExpress).
  3. Водяной насос (купить на AliExpress).
  4. Модуль реле (купить на AliExpress).
  5. Датчик DHT11 (купить на AliExpress).
  6. Соединительные провода.

Схема проекта

Схема умной оросительной системы на NodeMCU ESP8266 представлена на следующем рисунке.

Схема умной оросительной системы на NodeMCU ESP8266Внешний вид собранной конструкции проекта показан на следующем рисунке.

Внешний вид собранной конструкции проекта

Объяснение программы для NodeMCU ESP8266

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

Для нашего проекта нам понадобится только одна внешняя библиотека – для работы с датчиком DHT11. Считывать значения с датчика влажности почвы мы будем с аналогового контакта A0 платы ESP8266 NodeMCU, к которому он подключен. Поскольку NodeMCU не может обеспечивать на своих контактах выходное напряжение больше 3.3V, мы будем использовать модуль реле, с помощью которого мы будем управлять водяным насосом, питающимся от 5V. Датчик влажности почвы и датчик DHT11 будут также запитываться от внешнего источника питания напряжением 5V.

Начнем код программы мы с подключения необходимых библиотек.

Поскольку в нашем проекте мы будем использовать сервер ThingSpeak, то для взаимодействия с ним будет необходим API ключ с данного сервиса. Как его получить можно прочитать в статье про мониторинг температуры и влажности через Интернет с помощью Arduino.

Далее укажем в программе идентификатор сети (SSID) и пароль для нашей сети Wi-Fi.

Затем в программе укажем контакт, к которому подключен датчик DHT11, и укажем тип датчика DHT.

Выход датчика влажности почвы подключен у нас к контакту A0 платы ESP8266 NodeMCU, а водяной насос – к ее контакту D0.

С помощью функции millis() мы будем в нашей программе задавать задержку для передачи данных на сервер ThingSpeak – она у нас составит 10 секунд. Мы не будем использовать для этой цели функцию delay() поскольку в результате ее выполнения микроконтроллер останавливает свою работу и не может выполнять в это время другие задачи. Подробнее о том, почему во многих случаях желательно для организации задержек использовать функцию millis() вместо функции delay() вы можете прочитать в статье про многозадачность в Arduino с помощью функции millis().

Далее зададим режим работы для контакта, к которому подключен водяной насос, на вывод данных. Начнем считывание данных с датчика DHT11.

Далее осуществим попытку соединения с сетью Wi-Fi используя идентификатор сети и пароль для нее. Если попытка соединения удалась, то продолжим выполнение программы.

Запомним время начала работы программы и сохраним его в переменной чтобы потом иметь возможность измерения истекшего времени.

Считаем данные температуры и влажности и сохраним их в соответствующих переменных.

Если считывание данных с датчика DHT успешно осуществилось, то продолжим выполнение программы, иначе будем осуществлять проверку снова.

Считаем значение влажности почвы и напечатаем это значение.

Если значение влажности почвы будет ниже заданной границы, мы будем включать водяной насос. Если же оно будет подниматься выше заданной границы, мы будем выключать водяной насос.

Далее через каждые 10 секунд мы будем вызывать функцию sendThingspeak() чтобы затем передать значения влажности почвы, температуры и влажности окружающего воздуха на сервер ThingSpeak.

Если в результате выполнения функции sendThingspeak() мы выясним, что наша система успешно подключилась к серверу, мы подготовим строку, содержащую значения влажности почвы, температуры и влажности окружающего воздуха, чтобы затем передать эту строку на сервер ThingSpeak используя API ключ и адрес сервера.

И, наконец, данные будут передаваться на сервер ThingSpeak используя функцию client.print(), которая содержит API ключ, адрес сервера и подготовленную нами для передачи строку.

Внешний вид переданных нами данных на сервис ThingSpeak в виде построенных графиков выглядит следующим образом:

Внешний вид результатов работы нашей оросительной системы на сервис ThingSpeak

На основе данного проекта вы можете создать более "умную" оросительную систему, которая сможет поддерживать несколько различных уровней влажности почвы для различных видов растений.

Исходный код программы (скетча)

Видео, демонстрирующее работу проекта

Источник статьи

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
862 просмотров

Комментарии

Умная оросительная система на NodeMCU ESP8266 и датчике влажности почвы — 18 комментариев

  1. Простите.Ещё раз здравствуйте, а может проблема в самом сигнале с esp8266?Может мало тока для реле, не нужен ли в схеме Мосфет?

    • Добрый вечер. Да, в этом может быть проблема. Если неправильно выбрали модуль реле, то сигнала с модуля esp8266 может не хватать для его срабатывания. Но эту проблему можно решить с помощью обычного транзистора, не обязательно использовать Mosfet - у нас же нет тут переключений с высокой частотой.

  2. Если у меня при погружении в воду такие показания выдаются в мониторе порта. Какую влажность выставить в коде. Подскажите пожалуйста

    • Поставьте условие что если влажность почвы (Moisture Percentage) больше 45, к примеру, то насос должен выключаться. Тогда при влажности 50.54% (как у вас) он будет точно выключаться

  3. Здравствуйте,простите за спам но вот часть моего кода,как у вас.
    if (moisturePercentage 30 && moisturePercentage 40) {
    digitalWrite(motorPin, LOW); // выключить мотор

    Moisture Percentage: 50.54%. Temperature: 22.20 C, Humidity: 46.00%. Sent to Thingspeak.

    Перебрал все,уже пробовал другой код на блинк. Насос не выключается и все, какая бы влажность не была. В чем может быть проблема.

    • Ну у вас только одно условие на выключение насоса, когда влажность находится в диапазоне от 30 до 40? Или есть еще условие? Просто если у вас только одно это условие, а текущая влажность у вас 50.54%, то насос по этому условию никак не выключится поскольку значение 50.54 не попадает в диапазон от 30 до 40.

          • if (moisturePercentage > 40) {
            digitalWrite(motorPin, LOW);
            По другому не вставлялось простите за спам

            • Ну у вас при влажности почвы меньше 30 насос должен включаться, а при влажности больше 30 он должен выключаться. Если у вас влажность 50.54, то у вас должно срабатывать условие if (moisturePercentage > 40) и насос должен выключаться. А у вас что происходит?

      • А у меня он просто качает все время, как только заливаю скетч и не останавливается совсем.

        • Ну попробуйте тогда загрузить вместо данного скетча простую программу для управления насосом. Например, включите его, потом задержка на 5 сек, затем выключите. Так вы хотя бы проверите исправность насоса. Потому что если он неисправен, то никакие условия в программе уже не помогут

  4. Здравствуйте,сделал все,как у вас,что то не подключается к вайфай или подключается но дальше ничего не работает,а насос качает постоянно.

    • Артём, ну если сложная программа не работает, то целесообразно разбить ее на несколько простых чтобы найти где ошибка. Чтобы разобраться с подключением к сети WiFi оставьте в программе для данного проекта только ту часть кода, которая отвечает за подключение к сети WiFi, все остальное уберите. И попробуйте выводить в окно монитора последовательной связи большее число параметров, связанных с этим процессом.
      Чтобы проверить почему постоянно качает насос проверьте значения, считываемые с датчика влажности почвы и с датчика температуры и влажности. Если они находятся постоянно в границах в которых в программе предусмотрено включение насоса, то естественно он будет качать. Отрегулируйте, при необходимости, эти границы в программе под свой тип почвы

        • Да не за что. Буду признателен если отпишитесь здесь потом о своих успехах в создании данного проекта и возможных трудностях, с которыми могут столкнуться другие пользователи при реализации данного проекта

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.