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Intelligentes Bewässerungssystem – Schaltplan und Code

Arduino-basiertes intelligentes Bewässerungssystem

Indien ist ein Land, in dem 70 % der Bevölkerung von der Landwirtschaft für ihren Lebensunterhalt abhängig sind. Heutzutage kann jede Arbeit auf einfachste Weise durch den Einsatz von Maschinen erledigt werden. Ohne Zweifel erhöht die Automatisierung die Produktivität und spart viel Zeit und Mühe. Die Bewässerung ist der wichtigste Teil der Landwirtschaft, um den maximalen Gewinn aus Ihrer Investition auf dem Feld zu erzielen. Es gibt jedoch mehrere Maschinen, die von Landwirten in der Landwirtschaft eingesetzt werden können, um ihre Arbeit zu erleichtern. Leider sind solche Maschinen aufgrund der hohen Kosten für Landwirte nicht erschwinglich. Alles, was sie brauchen, ist eine einfache und kostengünstige Maschine, die problemlos für landwirtschaftliche Zwecke eingesetzt werden kann.

In diesem Beitrag werden wir ein intelligentes und einfaches Bewässerungssystem diskutieren, das aus kostengünstigen Materialien entwickelt wurde. Das Ziel dieses Bewässerungssystems ist es, den Feuchtigkeitsgehalt im Boden zu erkennen und die Motorpumpe automatisch zu betreiben.

Neben der Landwirtschaft brauchen wir auch ein automatisches Pflanzenbewässerungssystem bei uns zu Hause, um unsere Pflanzen in unserer Abwesenheit zu pflegen. In diesem Artikel werden wir den Designprozess eines intelligenten Bewässerungssystemprojekts besprechen, mit dem die Pflanzen automatisch bewässert werden können, während Sie bequem zu Hause sitzen. Mit diesem intelligenten Bewässerungssystem können Sie die Bewässerungspläne und die Laufzeit anpassen.

Etwa 50 % der Wasserverluste werden durch die Ineffizienz herkömmlicher Bewässerungssysteme verursacht, die zu einer Überwässerung führen. Um dieses Problem zu lösen, werden wir ein intelligentes Bewässerungssystem entwickeln, das den Feuchtigkeitsgehalt im Boden überprüft und die Pflanzen automatisch mit Wasser versorgt. Wenn der Kreislauf genügend Feuchtigkeit im Boden findet, schaltet sich die Motorpumpe aus.

Außerdem haben wir ein GSM-Modul verwendet, um Sie regelmäßig über den Feuchtigkeitszustand der Boden- und Wasserpumpe zu informieren. Dieses Projekt ist äußerst zuverlässig und nützlich, um den Bedarf an Arbeitskräften für den Bewässerungsprozess auf den Feldern zu eliminieren.

Wie oben besprochen haben wir einen Bodenfeuchtigkeitssensor verwendet, um die Feuchtigkeit im Boden zu messen. Bevor wir mit dem Projekt beginnen, werfen wir einen Blick auf die Hauptkomponenten, die in der Schaltung verwendet werden, damit Sie die Funktionsweise der Schaltung besser verstehen.

Bodenfeuchtesensor

Es gibt zwei Sonden im Bodenfeuchtesensor, der verwendet wird, um den volumetrischen Wassergehalt im Boden zu messen. Diese beiden Sonden lassen den Strom durch den Boden fließen und erhalten dann den im Boden vorhandenen Feuchtigkeitswert.

Wenn Wasser im Boden vorhanden ist, gibt es weniger Widerstand und daher leitet der Boden Elektrizität. Infolgedessen wird der vom Sensor erfasste Feuchtigkeitsgehalt höher sein. Trockener Boden ist ein schlechter elektrischer Leiter. Wenn weniger Wasser im Boden ist, leitet er weniger Strom und daher ist der Widerstand größer. Aus diesem Grund wird der Feuchtigkeitsgehalt niedriger sein.

Technische Daten:

Pinbelegung des Bodenfeuchtesensors:

Zugehöriges Projekt: Regenalarmschaltung – Schnee-, Wasser- und Regenmelderprojekt

Wie oben erwähnt, besteht der Bodenfeuchtesensor aus zwei leitenden Platten, die als Sonde fungieren. Als Bodenfeuchtesensor fungiert er einfach als zwei leitende Platten. Die erste Platte ist mit der +5-V-Stromversorgung verbunden. Die zweite Platte ist direkt mit der Erde verbunden. Der Ausgang wird direkt vom ersten Anschluss des Bodenfeuchtesensorstifts abgenommen.

Bodenfeuchtesensor arbeitet nach dem Prinzip des offenen und geschlossenen Kreislaufs. Wenn der Boden getrocknet ist, fließt kein Strom durch ihn und es funktioniert wie ein offener Stromkreis. Wenn der Boden feucht ist, beginnt der Strom von einem Anschluss zum anderen zu fließen und funktioniert als geschlossener Stromkreis. Wir haben den Feuchtigkeitssensor mit dem Arduino UNO-Board verbunden. Wir werden den Schnittstellen- und Simulationscode der Schaltung in einem späteren Teil dieses Artikels besprechen.

Anwendungen des Bodenfeuchtesensors:

Dieses Gerät kann in Hausgärten und Rasenflächen verwendet werden, um die Notwendigkeit einer manuellen Pflanzenbewässerung zu beseitigen. Es kann für Innenpflanzen verwendet werden, um regelmäßig Wasser zur Bewässerung zu liefern.

Der zweitwichtigste Teil dieses Projekts ist das GSM-Modul, das zusammen mit dem Arduino-Mikrocontroller für die Kommunikation verwendet wird.

TTL SIM800 GSM-Modul:

Wir haben das SIM800-GSM-Modul in unserem Bewässerungssystemprojekt verwendet und mit dem Arduino verbunden, um Nachrichten zu senden und zu empfangen. Ein GSM-Modul ist im Grunde ein GSM-Modem. Dieses Gerät ist mit einer Platine verbunden, um verschiedene Arten von Ausgängen von der Platine zu nehmen. In unserem Projekt haben wir das GSM-Modul mit Arduino und TTL-Ausgang verbunden. Dieses Quadband-GSM-Modul arbeitet auf Frequenzen von GSM 850 MHz, EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz und PCS 1900 MHz. GSM-Module sind hochkompatibel mit Arduino und Mikrocontrollern. Das TTL SIM800 GSM-Modul ist in einer Größe von 24 * 24 * 3 mm zusammengebaut, um auf fast jedes Gerät zu passen, sei es Smartphone, PDA usw.

In Asien arbeiten die meisten Mobilfunkanbieter im 900-MHz-Band. GSM-Module werden hergestellt, indem ein einzelnes GSM-Modem mit einer Leiterplatte verbunden wird. Dann wird ein RS232-Ausgang bereitgestellt. Überprüfen Sie unbedingt den GSM-Leistungsbedarf in Ihrem Projekt, bevor Sie das geeignete GSM-Modul für Ihr Gerät auswählen. Wählen Sie außerdem immer die TTL-fähigen Ausgangspins, um sie ohne Unannehmlichkeiten direkt mit Arduino zu verbinden.

Technische Daten:

Merkmale des GSM 800-Moduls:

Jetzt haben Sie gute Kenntnisse über die Funktionsweise beider Geräte, nämlich des Bodenfeuchtesensors und des GSM-Moduls. Als nächstes müssen Sie beide Komponenten mit dem Arduino-Mikrocontroller verbinden.

Arduino-UNO-Board

Bevor wir die Details des Arduino UNO-Boards aufdecken, möchten wir Sie darauf hinweisen, dass es verschiedene Versionen von Arduino-Boards auf dem Markt gibt, nämlich Arduino Mega, Arduino Due usw., die wir verwendet haben Arduino UNO in unserem Projekt, da es der billigste und am einfachsten zu verbindende Mikrocontroller ist. Dieser Mikrocontroller besteht aus 14 digitalen I/O-Pins und 6 analogen Pins. Der Arduino UNO-Mikrocontroller unterstützt auch die serielle Kommunikation über die TX- und Rx-Pins. Der größte Vorteil bei der Verwendung von Arduino ist, dass Sie die Software und das Arduino-Board entsprechend Ihren Anforderungen optimieren und modifizieren können.

Verbindung von Bodenfeuchtesensor und GSM-Modul mit Arduino

Die Schnittstelle dieser Schaltung ist einfach. Sie müssen nur dem Schaltplan folgen.

Verbinden Sie zuerst den analogen Pin des Bodenfeuchtesensors mit dem analogen Pin 1 von Arduino. Verbinden Sie nun VCC und GND des Sensors mit 5V und GND von Arduino.

Legen Sie als Nächstes eine SIM-Karte in das Modul ein. Nun müssen Sie das GSM-Modul mit einer Stromversorgung verbinden. Wir verwenden ein Modul mit 12 V, wenn Sie ein Modul mit 5 V haben, können Sie es direkt mit Arduinos 5 V versorgen. Schließen Sie eine 12-V-Quelle wie im Schaltplan gezeigt an. Verbinden Sie nun den GND-Pin des Moduls mit dem GND von Arduino. Verbinden Sie den ST-Pin des Moduls mit dem digitalen Pin 9 des Arduino und den SR-Pin des Moduls mit dem digitalen Pin 10 des Arduino. Wir haben auch ein LCD angeschlossen, um den gemessenen Feuchtigkeitsgehalt anzuzeigen. Schließen Sie das LCD wie im Schaltplan gezeigt an und schließen Sie ein Poti an, um den Kontrast des LCD zu manipulieren.

Verbinden Sie das Relais und den Transistor mithilfe des Relaistreiberdiagramms.

Sammeln Sie nun die unten in der Liste aufgeführten Komponenten und schließen Sie die Schaltung wie im Schaltplan gezeigt an:

Erklärung des Programmiercodes

Der Programmierteil für dieses Projekt ist sehr einfach. Zuerst müssen wir die Bibliothek für LCD und für den Feuchtigkeitssensor definieren. In der nächsten Zeile haben wir die Sender- und Empfängerpins des Sensors definiert, die mit dem digitalen Pin 9 bzw. 10 verbunden sind:

#include 
#include
SoftwareSerial mySerial(9,10);

Jetzt haben wir einige Variablen definiert, um sie anstelle der Pin-Nummern zu verwenden:

int M_Sensor = A0;
int W_led = 7;
int P_led = 13;

In der nächsten Zeile haben wir die mit Arduino verbundenen LCD-Pins definiert:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

In der Setup-Funktion haben wir zuerst das LCD mit der Funktion lcd.begin() und den Feuchtigkeitssensor mit der Funktion mySerial.begin() initialisiert. Wir haben 16,2 überschritten, weil das LCD 16 Spalten und 2 Zeilen hat und dies anzeigt, dass wir das gesamte LCD verwenden werden. Als nächstes haben wir den Pin-Modus des digitalen Pins 13 als Ausgang initialisiert und definiert, der mit der Pumpenstatus-LED und dem Relais verbunden ist, und Pin 7 als Eingangspin, der mit der Wasserstands-LED verbunden ist.

void setup()
 {
    lcd.begin(16, 2);
    mySerial.begin(9600);
    pinMode(7,INPUT);
    pinMode(13,OUTPUT);
}

Nun kommen Sie zur Schleifenfunktion. In der ersten Zeile haben wir das LCD gelöscht, damit alle vorherigen Ausgaben gelöscht werden. In der nächsten Zeile holen wir den Feuchtigkeitssensorwert und speichern ihn in einer Variablen namens „Moist“:

lcd.clear();
int Moist = analogRead(M_Sensor);

In den nächsten Zeilen haben wir die Bedingungen für trockene, nasse und feuchte Böden eingeführt:

if (Moist> 700)   // for dry soil
  { 
        lcd.setCursor(11,0);
        lcd.print("DRY");
        lcd.setCursor(11,1);
        lcd.print("SOIL");
       if (digitalRead(W_led)==1) //test the availability of water in storage
       {
         digitalWrite(13, HIGH);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:ON");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:ON”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
       else
       {
         digitalWrite(13, LOW);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
    }
 
     if (Moist>= 300 && Moist<=700) //for Moist Soil
    { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("MOIST");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);    
  }
 
  if (Moist < 300)  // For Soggy soil
  { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("SOGGY");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
     mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“PUMP:OFF”);
     delay(100);
     mySerial.println((char)26);
     delay(1000);
  }
 delay(1000);    
}

Funktion des automatischen Bewässerungssystems

Die Funktionsweise des automatischen Bewässerungssystems ist sehr einfach und leicht verständlich. In diesem Projekt wird Arduino zur Steuerung der gesamten Funktionsweise der Schaltung verwendet. Zunächst einmal, wenn keine Feuchtigkeit im Boden vorhanden ist, wird es eine Leitung zwischen zwei Sonden des Bodensensors geben. Als Ergebnis bleibt der Transistor im EIN-Zustand. Außerdem bleibt der Pin13 von Arduino niedrig. Danach sendet Arduino dem Benutzer eine Nachricht, da die Bodenfeuchtigkeit normal ist. Motor ausgeschaltet“. In dieser Situation bleibt die Motorpumpe im „AUS“-Zustand.

Wenn keine Feuchtigkeit im Boden vorhanden ist, wird der Transistor Q2 ausgeschaltet. Außerdem wird Pin D7 hoch. Folglich startet der Arduino-Sendevorgang die Wasserpumpe und sendet die Nachricht an den Benutzer als Niedrige Feuchtigkeit erkannt. Motor ist eingeschaltet. Auch hier wird die Motorpumpe automatisch ausgeschaltet, wenn genügend Feuchtigkeit im Boden vorhanden ist, die vom Bodenfeuchtesensor erkannt wird.

Merkmale des intelligenten Bewässerungssystems

Dieses smarte Bewässerungssystem erfüllt alle Kriterien eines idealen Bewässerungssystems. Einige der profitablen Funktionen sind:

Verwandtes Projekt: Automatische Türklingel mit Objekterkennung von Arduino

Unterm Strich

Intelligentes Bewässerungssystem ist auch in Bezug auf Produktivität und Zuverlässigkeit von großem Nutzen. Außerdem ist diese Vorrichtung einfach zu entwerfen und kann unter Verwendung leicht verfügbarer elektronischer Komponenten zusammengebaut werden. Der in der Software verwendete Arduino-Mikrocontroller ist sehr beliebt und kann einfach und ohne Unannehmlichkeiten angeschlossen werden. Wir haben den Bodenfeuchtesensor verwendet, um die Feuchtigkeit im Boden zu messen.

Das GSM-Modul wird in diesem Projekt verwendet, um die Benutzer durch das Senden von Nachrichten auf ihrem Mobiltelefon zu informieren. Wir haben auch die Arbeits- und Schnittstellenmethode aller Komponenten mit Arduino beschrieben. Wir hoffen, dass Sie jetzt in der Lage sein werden, dieses kostengünstige intelligente Bewässerungssystem zu entwerfen, um in Ihrem täglichen Leben Wasser zu sparen.

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