Wie mache ich ein autonomes Pflanzenbewässerungssystem?

In den letzten Jahren hat sich die Technologie im Bereich der Bewässerung in angemessenem Tempo weiterentwickelt. Das Bewässerungssystem ist definiert als ein System, bei dem Wasser durch ein elektrisches Magnetventil langsam auf die Wurzeln von Pflanzen tropfen kann. Auf dem Markt erhältliche Bewässerungssysteme sind für eine geringe Flächendeckung teuer. Die Leute machen Ausflüge und sind manchmal auf Geschäftsreise, daher leiden die Pflanzen in ihrer Abwesenheit stark. Pflanzen benötigen ungefähr 15 verschiedene Mineralien im Boden für ihr richtiges Wachstum. Unter diesen Mineralien sind Kalium, Magnesium, Kalzium usw. die häufigsten. Wenn wir zu Hause ein automatisches Bewässerungssystem entwickeln, müssen die Pflanzen nicht überwacht werden, und sie wachsen auch gesund. Daher wird im Folgenden eine Methode vorgeschlagen, um a kostengünstiges und effektives Bewässerungssystem zu Hause durch Verwendung einiger grundlegender elektronischer Komponenten.

Pflanzenbewässerungssystem

Wie verwende ich den 555-Timer im Schaltungsdesign?

Nachdem wir nun die Grundidee unseres Projekts haben, wollen wir die Komponenten sammeln, die Schaltung auf Software zum Testen entwerfen und sie schließlich auf Hardware zusammenbauen. Wir machen diese Schaltung auf einer Leiterplatte und platzieren sie dann im Garten oder an einem anderen geeigneten Ort, an dem sich die Pflanzen befinden.

Schritt 1: Verwendete Komponenten

Schritt 2: Erforderliche Komponenten (Software)

  • Proteus 8 Professional (Kann von heruntergeladen werden Hier)

Entwerfen Sie nach dem Herunterladen des Proteus 8 Professional die Schaltung darauf. Ich habe hier Software-Simulationen eingefügt, damit Anfänger die Schaltung bequem entwerfen und entsprechende Verbindungen auf der Hardware herstellen können.

Schritt 3: Studieren der Komponenten

Jetzt haben wir eine Liste aller Komponenten erstellt, die wir in diesem Projekt verwenden werden. Lassen Sie uns noch einen Schritt weiter gehen und eine kurze Untersuchung aller wichtigen Hardwarekomponenten durchführen.

HEX Inverter IC-7404: Dieser IC funktioniert seltsam. Es gibt einen entgegengesetzten / komplementierten Ausgang für einen bestimmten Eingang oder Laien können sagen, dass wenn die Spannung auf der Eingangsseite LOW ist, die Spannung auf der Ausgangsseite HIGH ist. Dieser IC umfasst sechs unabhängige Wechselrichter und die Betriebsspannung dieses IC liegt zwischen 4 V und 5 V. Die maximale Spannung, die dieser IC tragen kann, beträgt 5,5 V. Dieser Wechselrichter-IC ist das Rückgrat einiger elektronischer Projekte. Multiplexer und Zustandsautomaten können diesen IC verwenden. Die Pin-Konfiguration des Wechselrichters ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

HEX Inverter IC

555-Timer-IC: Dieser IC hat eine Vielzahl von Anwendungen wie das Bereitstellen von Zeitverzögerungen, als Oszillator usw. Es gibt drei Hauptkonfigurationen des 555-Timer-IC. Astabiler Multivibrator, monostabiler Multivibrator und bistabiler Multivibrator. In diesem Projekt werden wir es als Astable-Multivibrator verwenden. In diesem Modus wirkt der IC als Oszillator, der einen Rechteckimpuls erzeugt. Die Frequenz der Schaltung kann durch Einstellen der Schaltung eingestellt werden. dh durch Variieren der Werte von Kondensatoren und Widerständen, die in der Schaltung verwendet werden. Der IC erzeugt eine Frequenz, wenn ein hoher Rechteckimpuls an den RESET-Pin angelegt wird.

555 Timer IC

Elektrisches Magnetventil: Das elektrische Ventil wird verwendet, um den Gas- oder Wasserfluss in einem Rohr zu mischen. Es arbeitet gemäß dem Stromkreis, an den es angeschlossen ist. Dieses Ventil hat zwei Anschlüsse, die als Einlass und Auslass bezeichnet werden, und zwei offene und geschlossene Positionen.

Elektrisches Magnetventil

Schritt 4: Blockdiagramm

Das Blockdiagramm muss überprüft werden, bevor das Arbeitsprinzip verstanden wird:

Blockdiagramm

Schritt 5: Das Arbeitsprinzip verstehen

Die Schaltung ist leicht zu verstehen. Unser Hauptanliegen ist der Boden der Pflanzen, denn wenn der Boden trocken ist, hat er eine hohe Beständigkeit und wenn er nass ist, hat er eine geringe Beständigkeit. Wir werden zwei leitende Drähte in den Boden einführen, die für die Aktivierung des Stromkreises verantwortlich sind. Diese Drähte leiten, wenn der Boden nass ist, und sie leiten nicht, wenn der Boden trocken ist. Die Leitfähigkeit wird vom HEX-Wechselrichter erfasst, der den Zustand als hoch anzeigt, wenn der Eingang niedrig ist, und umgekehrt. Wenn der Zustand des HEX-Wechselrichters hoch ist, wird der links in der Schaltung angeschlossene 555-Timer-IC ausgelöst, und der an den Ausgang des ersten IC in der Schaltung angeschlossene 555-Timer-IC wird ebenfalls ausgelöst. Der Pluspol des Ventils ist mit dem Ausgangspin des 555-Timers ic verbunden. Wenn dieser IC ausgelöst hat, wird der Stromkreis aktiviert und das elektrische Ventil eingeschaltet. Infolgedessen beginnt das Wasser durch das Rohr im Boden zu fließen. Wenn der Boden bewässert wird, beginnt der Widerstand abzunehmen und die Sonden, die für die Leitfähigkeit verantwortlich sind, machen den Ausgang des HEX-Wechselrichters niedrig, wodurch sich der Zustand des 555-Timers von HOCH auf NIEDRIG ändert, daher ist die Leitfähigkeit beendet und der Stromkreis ist ausgeschaltet.

Schritt 6: Arbeiten der Schaltung

Die Drähte, die in den Boden eingeführt werden, leiten nur, wenn der Boden trocken ist, und sie hören auf zu leiten, wenn der Boden nass wird. Die Stromquelle der Schaltung ist die 9-V-Batterie. Wenn der Boden trocken ist, ist er aufgrund des hohen Widerstands für einen enormen Spannungsabfall verantwortlich. Dies wird vom 7404-Hex-Wechselrichter erkannt und löst den ersten NE555-Takt aus, der mit Hilfe eines elektrischen Signals als monostabiler Multivibrator arbeitet. In der Schaltung sind zwei 555-Timer-ICs installiert. Der Ausgang eines IC ist der Eingang des anderen IC. Wenn also der erste links ausgelöst wird, wird auch der zweite ausgelöst, und das Relais, das an den zweiten IC angeschlossen ist, ist für das Einschalten der 6 V verantwortlich Relais. Das Relais ist über einen SK100-Transistor mit dem elektrischen Ventil verbunden. Sobald das Relais eingeschaltet ist, beginnt das Wasser durch das Rohr zu fließen und wenn sich das Wasser weiter im Boden bewegt, verringert sich sein Widerstand und der Wechselrichter hört auf, den 555-Timer-IC auszulösen, was zu einer Unterbrechung des Stromkreises führt.

Schritt 7: Simulation der Schaltung

Vor dem Erstellen der Schaltung ist es besser, alle Messwerte einer Software zu simulieren und zu untersuchen. Die Software, die wir verwenden werden, ist die Proteus Design Suite. Proteus ist eine Software, mit der elektronische Schaltkreise simuliert werden:

  1. Öffnen Sie die Proteus-Software, nachdem Sie sie heruntergeladen und installiert haben. Öffnen Sie einen neuen Schaltplan, indem Sie im Menü auf das ISIS-Symbol klicken.ISIS
  2. Wenn der neue Schaltplan angezeigt wird, klicken Sie im Seitenmenü auf das P-Symbol. Dies öffnet ein Feld, in dem Sie alle Komponenten auswählen können, die verwendet werden sollen.Neues Schema
  3. Geben Sie nun den Namen der Komponenten ein, aus denen die Schaltung hergestellt werden soll. Die Komponente wird in einer Liste auf der rechten Seite angezeigt.Komponenten auswählen
  4. Durchsuchen Sie auf die gleiche Weise wie oben alle Komponenten. Sie werden in der Geräteliste angezeigt.Komponentenliste

Schritt 8: Schaltplan

Nach dem Zusammenbau und der Verkabelung der Komponenten ist der Schaltplan wie folgt dargestellt:

Schaltplan

Schritt 9: Erstellen eines Leiterplattenlayouts

Da wir die Hardwareschaltung auf einer Leiterplatte erstellen, müssen wir zuerst ein Leiterplattenlayout für diese Schaltung erstellen.

  1. Um das PCB-Layout auf Proteus zu erstellen, müssen wir zuerst die PCB-Pakete jeder Komponente im Schaltplan zuweisen. Um Pakete zuzuweisen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Komponente, der Sie das Paket zuweisen möchten, und wählen Sie Packaging Tool.
  2. Klicken Sie im oberen Menü auf die Option ARIES, um einen PCB-Schaltplan zu öffnen.ARIES Design
  3. Platzieren Sie in der Komponentenliste alle Komponenten auf dem Bildschirm in einem Design, wie Ihre Schaltung aussehen soll.
  4. Klicken Sie auf den Track-Modus und verbinden Sie alle Pins, zu deren Verbindung Sie von der Software aufgefordert werden, indem Sie auf einen Pfeil zeigen.

Schritt 10: Zusammenbau der Hardware

Da wir jetzt die Schaltung auf Software simuliert haben und es einwandfrei funktioniert. Lassen Sie uns nun fortfahren und die Komponenten auf der Leiterplatte platzieren. Eine Leiterplatte ist eine Leiterplatte. Es ist eine Platte, die auf einer Seite vollständig mit Kupfer beschichtet und auf der anderen Seite vollständig isoliert ist. Das Herstellen der Schaltung auf der Leiterplatte ist vergleichsweise langwierig. Nachdem die Schaltung in der Software simuliert und das PCB-Layout erstellt wurde, wird das Schaltungslayout auf Butterpapier gedruckt. Bevor Sie das Butterpapier auf die Leiterplatte legen, reiben Sie die Leiterplatte mit dem Leiterplattenschaber so ab, dass die Kupferschicht auf der Leiterplatte von der Oberseite der Leiterplatte abfällt.

Entfernen der Kupferschicht

Dann wird das Butterpapier auf die Leiterplatte gelegt und gebügelt, bis die Schaltung auf der Leiterplatte gedruckt ist (es dauert ungefähr fünf Minuten).

Bügeln der Leiterplatte

Wenn die Schaltung auf die Platine gedruckt wird, wird sie in die FeCl3-Lösung von heißem Wasser getaucht, um zusätzliches Kupfer von der Platine zu entfernen. Nur das Kupfer unter der gedruckten Schaltung bleibt zurück.

PCB-Ätzen

Reiben Sie danach die Leiterplatte mit dem Scrapper ab, damit die Verkabelung hervorsteht. Bohren Sie nun die Löcher an den entsprechenden Stellen und platzieren Sie die Komponenten auf der Leiterplatte.

Bohren von Löchern in Leiterplatten

Löten Sie die Komponenten auf der Platine. Überprüfen Sie abschließend den Durchgang des Stromkreises. Wenn an einer Stelle eine Unterbrechung auftritt, entlöten Sie die Komponenten und schließen Sie sie erneut an. Tragen Sie eine Heißklebepistole auf die Anschlussklemmen auf, damit sich die Batterie bei Druck nicht löst.

Überprüfen des Durchgangs des Stromkreises

Schritt 11: Testen der Schaltung

Jetzt ist unsere Hardware vollständig bereit. Installieren Sie die Hardware an einem geeigneten Ort im Garten. Wenn der Platz offen ist, isolieren Sie den Kreislauf, damit er nicht durch Regen usw. abbläst. Wenn die Pflanzen trocken sind, schaltet sich der Kreislauf automatisch ein und beginnt mit dem Gießen der Pflanzen. Das ist es! Jetzt müssen Sie die Pflanzen nicht mehr jeden Morgen manuell gießen. Wenn die Pflanzen trocken sind, werden sie automatisch gewässert.

Anwendungen

  1. Es kann in Gärten für den Hausgebrauch installiert werden.
  2. Es kann auch kommerziell verwendet werden. ZB In Parks, in denen es reichlich Pflanzen gibt.
  3. Es kann in Baumschulen installiert werden.

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