Контроллер для теплицы на Arduino - 2

Честно? Отношусь скептически, слишком малы размеры, а теплица расположена фронтом на юг. В прошлом году делал теплицу-туннель из укрывного материала внутри большой - арбузы, дыни, томаты - всё пожелтело. Дело в размерах. Сейчас у меня внутренняя теплица высотой около 2-х метров, шириной - примерно 1,5 м, длиной - 7 м. И то в апреле там уже избыточная жара для местной зелени, начинал открывать полог с торцов, с одного торца - сверху, у другого - снизу.
В торец встроен вентилятор, пробовал уже устанавливать контроллер, но тут уже накатили весенние дела - чуть-чуть не успел.

 

Проветривание теплицы внутри другой теплицы. Что то подобное было у меня для перце в старой теплице. Приподымалась "крыша" - деревянная рамка с пленкой. Ничего особенного я не замечал. Теперь у меня перцы в помидорной теплице всегда накрыты лутрасилом и превосходно растут.
Это покрытие стабилизирует микроклимат во внутренней "теплице" - так думаю. Сейчас зацвела вторая волна перцев, которые попадут в прохладный период август-сентябрь и лутрасил нужно приподнять по высоте. вот и вся кибернетика

 

Сегодня вдруг наступил день, когда я вдруг обнаружил, что на даче нет фронта работ. А вот работы по строительству кажется закончились и это этапное событие в жизни дачи.
Вернулся к своим отложенным делам, вчера натянул вторую плёнку в теплице и посадил редис.
Наверное ничего не успеет вырасти, но что делать - всё недосуг было, буду наблюдать.

То есть надо ещё будет сделать высокую грядку под арбузы, пересадить 3 куста смородины и обрезать виноградник, но пока рано. Высокая грядка будет здесь, на месте сидератов:

Снова вспомнил что у меня есть тема по автоматизации, но перед этим, как уже привык, типа подвожу итог что сделал в этом году и намечаю план на будущий.
Итак, в этом году сварил стол со скамьями, уложил плитку в туалете, сделал 10 м бетонной дорожки, сарай с площадкой 6*2,5 м и навес, выращивал зелень и рассаду под двойной плёнкой в теплице, вырастил штук 15 арбузов и около 30 дынь и посадил 6 кустов винограда.

2 сорта из 6-ти (оба Киш-Миш) дали по несколько кистей в первый же год - просто изюм. Сейчас сижу, намечаю что нужно сделать на следующий год.
Планирую изготовить компрессор для аэрации компоста, садовый измельчитель, электрический опрыскиватель и мангал с вытяжкой, совершенствование агротехники выращивания винограда и бахчёвых, увеличить вдвое количество выращенных арбузов и дынь.
Из инженерных систем - систему сбора дождевой воды для душа и охлаждения теплицы, расширение системы капельного и спринклерного полива по участку, кое-какие ремонтные работы.
Ну и конечно внедрять регулирование температуры и влажности в теплице, гроу-боксе и погребе. Достал пару контроллеров, вспоминаю, на чём остановился весной.

 

Потихоньку возвращаюсь к контроллерам. Итак, у меня проблема с отладкой контроллера на объекте. Контроллер будет стоять в теплице, а компьютер - в домике. Программист я никакой, поэтому написал программу - прошиваю изменения, смотрю что получилось. Чаще всего не получается, поэтому этим циклам несть числа. Мало того что страшно неудобно и долго, так ещё и разъёмы через энное количество стыковок разобьются и дорожки от платы отвалятся. Поэтому актуален вопрос перепрограммирования платы по воздуху.
Проблема в том, что никакого готового решения я не нашёл, а сам в этом не понимаю ни уха ни рыла. Начал знакомится с абсолютно новыми для меня понятиями типа клиент, сервер, точка доступа, TCP, Wi-Fi адаптер, AT-команды и прочая бяка.
Пытался читать статьи об этом, но мало что понял, наиболее адекватной показалась вот эта. На основе её составил своё понятие как все должно выглядеть в целом по пунктам.

Аппаратная часть
1. Компьютер отправляет BIN-файл через USB-адаптер по WiFi на плату ESP8266-07.
2. ESP8266-07 передаёт этот файл на плату AVR через проводную связь, например через SPI или JTAG.
3. AVR после окончания приёмки файла делает сброс и запускает программу.

Программная часть
На компьютере:
1. Установить среду программирования и написать загрузчик, например на языке JAVA.
2. Загрузчик создаёт TCP-клиент, который связывается с сервером, запущенным на ESP8266-07, и отправляет ему файл с определённого адреса. Файл должен быть в формате BIN. Система целевого программирования (ATMEL STUDIO или ARDUINO IDE) создаёт файл в формате EXE, поэтому его надо либо преобразовать отдельной программой, либо это должен уметь загрузчик.

На клиентской стороне:
1. Создать прошивку ESP8266, чтобы он мог обмениваться информацией с загрузчиком, например с помощью программы NodeMCU Flasher. В качестве базовой можно использовать стандартную прошивку NodeMCU, добавив к её базовым библиотекам поддержку того вида соединения, который мы использовали для связи ESP8266 с контроллером AVR, в данном случае - SPI, и возможность выбора скорости обмена.
2. Загрузить созданную прошивку в ESP8266 с помощью простейшего адаптера, например, USB-UART, и программы NodeMCU Flasher.
3. После того, как ESP прошита, можно писать и отлаживать программы. Однако ESP8266 не поддерживает программирование на Си, а тем более на Wiring, Для неё написан специальный язык LUA, а для загрузки и отладки написанной программы можно использовать бесплатный продукт IDE ESPlorer. Поэтому запускаем ESPlorer, настраиваем его для работы с ESP8266, пишем программу на LUA и затем загружаем в ESP8266-07, откуда она автоматически переписывается в AVR.

У-фф, ничего себе задачка! И хотя автор утверждает что всё работает, не рискну копировать. Во всяком случае, благодаря его описанию, процесс беспроводного обмена стал понятнее, так что теперь искать другие варианты буду немного осмысленнее.

 

Так это работы не на один год.
Я сделал разъемы, отключил периферию, принес домой отладил, и отнес назад. По опыту скажу носить много не пришлось. Сейчас работают три устройства часть курятника автоматизирована, брудер для цыплят, инкубатор.
Но отлаживал сначала все на столе какоето время.

Хотя опыт в обновлении прошивки по WiFi был бы интересен.

 

Обдумываю, что заказать на Али. Пока такой список:
1. ESP8266-01 - 110 руб. * 2 шт. = 220 руб.
2. USB UART для прошивки ESP - 117 руб.
3. pH тестер цифровой - 426 руб.
4. Модуль NodeMCU V3 - 206 руб.
5. Беспроводной модуль приемник - передатчик 433 МГц RF - 40 руб.
NodeMCU уже содержит встроенный адаптер USB UART для связи с ПК по Wi Fi и для него есть программы для управления с экрана ПК. Кроме того модуль совместим с Arduino IDE и с разводкой питания AVR328, поэтому можно отладку программы до конечной версии вести полностью на NodeMCU или же использовать сам модуль в качестве контроллера.
Радиореле - для того чтобы не тянуть управляющий провод в теплице, если ИМ находится далеко.
Можно использовать в схеме полива, что упростит разводку труб. Т. е. сделать схему труб не звездой, а проложить одну магистральную, а на отводах ставить радиореле, импульсный ЭМ клапан и аккумулятор.
Итого: 220 + 117 + 426 + 206 = 969 руб.

 

Если серьёзных преград нет, то может быть. Но я планировал добиться поддержания в теплице нормальной температуры и влажности, иначе контроллер оказывается в теплице просто никчемной игрушкой, какой оказываются почти ни на что не влияющие форточки. То есть предстоит куча экспериментов с конструкцией и параметрами исполнительных механизмов. ПО также будет при этом меняться.

 

1. лучше ESP8266-12F или 12E, пинов разведено больше
3. Можно ссылочку на pH?
5. Тут аккуратнее, очень много всяких разных, с разным качеством исполнения и соответственно дальностью связи.

Да к стати, а если использовать ESP8266 зачем тогда ATmega? ESP8266 всяко мощнее, памяти больше, да и программировать его не обязательно на LUA, к ArduinoIDE есть менеджер плат - https://github.com/esp8266/Arduino и можно программировать на Си.

 

Лучше NodeMCU. Собран на ESP8266-12E, встроенный UART на CH340G, преобразователь c 5V в 3,3V на АМS1117, FLASH на 4 МБ.
ATMega328P надёжнее, имеет больше цифровых и аналоговых портов, несравнимо меньше потребляет и намного дешевле (чип ведь, а там - модуль). А так конечно, 328 - 8-разрядная, 8266 - 32-х, так что по производительности они несравнимы. Ещё будет разница с библиотеками и использованием EEPROM. И потом, 328-е у меня уже закуплены, так что покупать несколько NodeMCU за 185 руб/шт. мне нет смысла, да ещё потом тратиться на более дорогие более крупные корпуса и блоки питания, когда и 328-е справляются.
Собсно, мне одного NodeMCU вполне достаточно. Я хочу подключать его к контроллеру на АТ через разъём JTAG, который и так стоит у меня на всех платах для прошивки, на период отладки и связи с ПК по WiFi, а затем использовать его для отладки других плат. Решил пойти на такой вариант в связи с тем, что 2-й ПК у меня всё равно есть, так отнесу его на дачу, где он будет стоять в вагончике и править программы по воздуху. Понадобиться ещё купить USB-адаптер для раздачи Wi Fi.
С радиопередатчиком-приёмником проблем нет - всего 40 р стоит - невелика и цена ошибки то. Хочу купить впрок, ещё не значит что вообще применю когда.
Вот ссылка на pH, но это не самый дешёвый, видел и за 396 руб.

 

Может не в тему?
Приобрёл в неликвидах (есть такой магазин) вот такую штуку
возможно ли автоматизировать теплицу на данном девайсе?
Читаю инструкцию (пока всё смутно(

 

Согласно описанным функциям, она может открывать/закрывать приводы (форточки), нагревать и охлаждать воздух и воду, включать/выключать вентиляторы. А вот контроля влажности нет.

 

Решил усовершенствовать схему ультразвукового увлажнителя, в который входят 3 блока питания,

исключив блок питания 5 В. В блоке питания 12 В сделаны контактные площадки под м-схему 78L05, что позволяет получать 5 В и 12 В от одного блока питания. Это не вызвало проблем - подпаял и блок стал выдавать 2 напряжения, однако пришлось давать задний ход.
По приведённой схеме видно, что напряжение 5 В выдаётся сразу же после подключения устройства в сеть, а источники 12 В и 24 В, включающие вентилятор и УЗ увлажнитель, подсоединяются контроллером через реле, когда влажность оказывается ниже заданной.
Если же источник 5 В будет в составе источника 12 В, то подсоединять вентилятор и увлажнитель придётся по выходу источников 12 и 24 В, т. е. понадобится 2-х контактное реле, а кроме того, оба источника будут постоянно находиться под напряжением.
Ну что-же, облом. Собственно, хотел сделать это не только ради предельного упрощения конструкции, а просто из-за того, что конструкция чуть-чуть не влезает в имеющуюся коробку. В общем, зря провозился.

 

Вчера вставил контроллер домашнего увлажнителя в корпус, а датчик Si7021 вывел на заднюю стенку:

Вначале показания были адекватными и совпадали с показаниями расположенного рядом стеклянного термометра. Но уже через 20 мин. работы увлажнителя результаты стали весьма странными - температура поднялась до 35 гр., влажность, вместо повышения, упала до 23%.
Объяснения вчера не нашёл, но сегодня понял в чём дело. - Датчик установлен на поверхности корпуса, внутри которого при включенном увлажнителе работают 3 источника питания, выделяющих тепло. В результате корпус нагревается, а относительная влажность воздуха возле поверхности корпуса резко снижается.
Вывод: нужно удалить датчик от корпуса, правильнее всего - в сторону, подальше от восходящих тёплых потоков воздуха.

 

Вставил датчик температуры/влажности в кожух из под датчика АМ2301. Контроллер стал показывать более реальную температуру и влажность, хотя всё равно завышенную:
t - 29-30 гр.
w - 34-32%
Проложил между корпусом и датчиком теплоизоляционную прокладку, показания снизились примерно на градус:

Насверлю дырок в корпусе и наклею ножки для просвета под корпусом контроллера, после этого, полагаю, можно будет закрепить кожух на корпус контроллера через теплоизоляционную прокладку.

 

Интересно что редис, посаженный 20 октября, растёт, хоть и медленно:

Кабы посадил его в начале октября, наверное удалось бы вкусить плодов, но всё равно интересно понаблюдать. Подключать обогрев не буду, получить редис таким путём можно, но только в убыток.