Previous Entry Поделиться Next Entry
Перевод статьи про датчик для растений Chirp
mr_welk
Перевод с сайта  https://wemakethings.net/chirp/



Что это?
Chirp - это простой сигнализатор полива для растений. Вы помещаете его в почву рядом с растением, и он испускает крошечный чирик, когда почва сухая, напоминая вам о том, что вам надо полить растение. Чирп использует емкостой принцип измерения влажности а не резистивноый, это означает, что он не создает электрический контакт с почвой, избегая коррозии электродов и электролиза почвы и обеспечивая лучшую точность и более длительный срок службы батареи.
С особой осторожностью он разрабатывался, чтобы не стать еще одним источником раздражения. Чирп будет молчать, когда станет темно, и будет ограничивать себя от чрезмерного шума.
Уровень срабатывания может быть установлен для каждого растения индивидуально. В процессе, пока вода потребляется растением, Чирп обнаруживает низкий уровень влажности и начнет излучать редкие короткие сигналы. По мере того, как больше воды расходуется, Chirp увеличит уровень тревоги. Chirp определяет также, время суток, измеряя количество окружающего света и не будет шуметь, когда темно.
Chirp - это оборудование с открытым исходным кодом, доступное в соответствии с лицензией на оборудование CERN v.1.1. Устройство доступно для продажи непосредственно у автора за 15 $.
https://www.tindie.com/products/miceuz/chirp-plant-watering-alarm/?ref=offsite_badges


Как этим пользоваться?

Chirp (дословно - чирикалка) был разработан, чтобы питаться запахом пчелиного члена, но, увы, пчел трудно поймать и содержать, поэтому мы сделали его питание на 3V CR2032 литиевой батарее. Батарея должна работать до одного года, в зависимости от того, насколько хорошо вы помните, о поливе вашего растения. Большая часть энергии потребляется при испускании звука и измерении уровня освещённости - это происходит, когда растение слишком сухое.
2012.11.27-plant_watering_alarm-avers.jp
Когда вы вставите батарею, Chirp издаст один короткий чирик, кратковременно мигнет светодиодом и еще один короткий чирик после завершения измерения. Это означает, что устройство работает правильно. Он мгновенно измеряет уровень влажности на сенсоре и сохраняет его как «сухую точку» - уровень срабатывания датчика по влажности.
2012.11.27-plant_watering_alarm-revers.j
Кнопка на верхней стороне устройства сбрасывает «сухую точку». После того, как вы нажмете её, устройство выдает короткий чирик и мигает светодиодом. Вы можете играть с ним, закрыв сенсорную панель мокрым пальцем, нажав кнопку и удалив палец после того, как вы услышите второй звук. Чирп подумает, что он вставлен в сухую почву и действует так, как будто растение слишком сухое.
Установка
Чтобы начать использовать Chirp:
- Подождите, пока ваше растение нужно будет полить, Вы сможете сказать Chirp, какая влажность слишком маленькая.
- Установите аккумулятор (соблюдайте полярность!)
- Осторожно вставьте устройство в грунт до линии, показанной на устройстве.
- Аккуратно утрамбуйте почву вокруг чирпа, чтобы между датчиком и почвой не было зазоров.
- Нажмите кнопку. Старайтесь не слишком сильно шевелить устройство при этом.
- Не прикасайтесь к устройству, растению или горшку в течение 5 секунд после нажатия кнопки. Чирпу нужно некоторое время, чтобы измерить уровень влажности в состоянии покоя.
- Полейте растение. Старайтесь не попадать на датчик.
Когда уровень влажности в почве упадет, Чирп проинформирует вас об этом.
Если растение уже слишком сухое, а чирп молчит, осторожно нажмите кнопку без шевеления устройства, подождите 5 секунд и полейте растение. Таким образом, Chirp установлен на новый «слишком сухой» уровень.
Если Chirp начинает звучать, когда растение все еще слишком мокрое, вытащите устройство из почвы немного - 1 см (1/2 дюйма), нажмите кнопку и верните Chirp обратно. Уплотните почву вокруг устройства.
Полностью открытый для изменений
Я сделал это устройство изменяемым и открытым. Он основан на микроконтроллере ATTINY44A, код доступен на Github (см. Ниже). Для программирования и для связи по последовательному порту на плате доступен стандартный AVR 6-контактный разъем программирования ISP.
Устройство работает как клиент I2C, заголовок может использоваться для считывания уровней влажности и освещенности. Другой микроконтроллер или плата, такая как Arduino, может использоваться в качестве ведущего устройства I2C для чтения этих уровней.
2012.11.27-plant_watering_alarm-pinout.j

  • pin 1 - MISO

  • pin 2 - VCC

  • pin 3 - SCK / SCL – I2C clock

  • pin 4 - MOSI / SDA – I2C data

  • pin 5 - RESET

  • pin 6 - GND

После сброса Chirp считывает уровень емкости и уровня освещенности. Это может занять от 1 до 9 секунд, если темно. Если в течение этого времени будет получено сообщение по шине I2C, Chirp переключится в режим датчика - он не будет чирикать, просто отвечать на запросы по шине I2C. По умолчанию, адрес Chirp равен 0x20.

Дальше идут примеры кода для Ардуино

Автономный датчик специально разработан для работы в качестве датчика, поэтому он может считывать быстрее (чем по шине)

Измерение влажности:
Чирп использует емкостной способ для измерения влажности. 1 МГц квадратная волна (меандр) (для генерирования используются системные часы) поступает из микросхемы через резистор на большую контактную площадку, которая вместе с окружающим контуром заземления образует паразитный конденсатор. Резистор и конденсатор образуют фильтр нижних частот, частота среза которого изменяется с изменением емкости. Почва вокруг датчика действует как электролит, диэлектрическая проницаемость которого изменяется в зависимости от количества влаги в нем, поэтому и емкость нашего самодельного конденсатора изменяется. Отфильтрованная прямоугольная волна подается в импульсный детектор, созданный из диода и конденсатора - диод пропускает положительные импульсы, а конденсатор сохраняет максимальное напряжение этих импульсов. Это напряжение измеряется АЦП в микроконтроллере. Некоторое время назад я написал длинную запись об этой технике: https://wemakethings.net/2012/09/26/capacitance_measurement/
Там есть картинки в той статье:
2012.09.26-capacitance_measurement_idea.

2012.09.26-triangular_wave_plot.png

Сенсор освещённости
В качестве светового датчика используется простой светодиод. Используются емкостные свойства светодиода. На светодиод подается прямое смещение в течение некоторого времени, затем подается обратное смещение для зарядки внутренней емкости. Время, необходимое для разрядки этой внутренней емкости диода, зависит от количества света, попадающего в диод. Таймер микроконтроллера используется для измерения этого времени и оценки количества окружающего света.
Открытый исходный код
Чирп - это оборудование с открытым исходным кодом, доступное под лицензией CERN Open Hardware v.1.1.
Все схемы и код доступны на странице https://github.com/Miceuz/PlantWateringAlarm.
Вот схема оттуда:
schematics.png?raw=true


История
Чирп начался как шутка - я был уверен, что забуду поливать растения, поэтому я собрал простой прототип, созданный на операционных усилителях, который работал нормально, но не был практичным. После этого я решил создать проект с низким потреблением, основанный на емкостной сенсорной идее.
Сначала я пошел прямым путем - просто заряжать емкость и подсчитывать время, необходимое для ее разрядки. Этот подход работает для создания измерителей ёмкости, но имеет существенный недостаток - для получения разумного разрешения мне пришлось запускать микроконтроллер на высокой частоте и использовать довольно большой резистор при разрядке емкости датчика. Этот резистор с высоким значением является проблемой, поскольку сенсорная дорожка действует как довольно хорошая антенна и стремится забрать любой шум, который там есть.
Затем я перешел на подход, который используется в текущем проекте - фильтровать квадратную волну и выпрямлять ее полупериод чтобы получить оценку емкости. Этот подход позволяет мне использовать гораздо более низкое сопротивление (10k вместо 510k) и избавиться от проблем с шумом.
Тогда возник вопрос: какая форма электродов даст мне самый широкий динамический диапазон? Я решил этот вопрос экспериментально, сделав несколько сенсорных прокладок и тестируя их отдельно.
... и куча прототипов впоследствии это то, что у меня есть ...

контакты
Если по какой-либо причине вы хотите связаться со мной, вы можете написать мне на mic собака wemakethings.net или в twitter twitter.com/miceuz

?

Log in