Контроллер для теплицы на Arduino - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Купил самые дешёвые мышку и клавиатуру для дачного сервера. Ещё проводов аудио 30 м.
Пришли датчики HTU-21D, тут могу лохануться, на Али написано что это датчики влажности и температуры, а на самих модулях только Humidity. Эти дешевле, но я посчитал что это из-за того, что они не содержат преобразователя на 5В, датчики покупал под контроллеры на ESP, работающие от 3,3В. Ладно, пусть валяются, сейчас проверять не буду.
Ещё уроды вложили гребёнки на 6 контактов, а на модулях - 4, хорошо что не наоборот
В теплице днём уже 30, прикидывал как добавить к циркуляционному вентилятору наружный. Забыл забрать контроллер домой, чтобы дописать управление наружным вентилятором и тепловой пушкой. В ближайшее время обещают похолодание, так что пушка нужнее.

 

Я семь штук таких подключил через мультиплексор TCA9548A I2C прямо к SDA+SCL пинам ардуины. В качестве кабеля - витая пара, на тестовой длине в метр каждый датчик всё работает. Для удобной коммутации датчиков рядом с ардуиной расположил патч-панель на 12 розеток за $11, точнее всё к этой патчпанели и планирую прискотчить в будущем. Так же купил проходные разъёмы, чтобы соединять два кабеля между собой (коробочка мама-мама). В итоге планирую:
1. Развесить датчики куда потребуется, припаянные к метровому куску витой пары.
2. Отрезать и обжать нужной длины витую пару и воткнуть одним концом в патч-панель, другим в разъём метрового куска.

Быстро, легко таскать и никакого огорода с радиоканалами.

PS Другим концом у меня ардуина воткнута в малину, на которой крутится home assistant

 

Спасибо, может возьму на вооружение. Но пока мне не совсем ясно зачем надо несколько датчиков влажности. По моим представлениям водяных паров в воздухе очень мало, поэтому пар быстро расходится по замкнутому пространству равномерно благодаря разности парциальных давлений. Если так, то в теплице достаточно одного датчика влажности. Не исключаю что я ошибаюсь, хотя есть ещё 2 контроллера с датчиками Si7021, можно захватить на дачу, померять и сравнить.
Я покупал датчики t/w из расчёта использования по одному в каждом контроллере именно из-за влажности, а для измерения температуры в разных точках пространства теплицы, в земле на разной глубине и на улице удобнее (ИМХО) использовать DS18B20. Обжимки у меня нет, но для DS18B20 вроде и ни к чему.
По поводу проходных разъемов - это как, у них 3 выхода? А что за марка?
Вот малина - это круто, сам бы купил, если бы старого компа не было. А можно подробнее о конфигурации системы в целом? Какие функции будет выполнять?

 

Какой длинны планируете линии? Сейчас я так понимаю сенсоры припаяны к кабелю метровой длинны. А максимально на какое расстояние планируете выносить?

 

Они нужны для соединения двух кусков витой пары. Что б подключить кусок, к которому припаян датчик, к основной линии. https://ru.aliexpress.com/item/Vce-5-RJ45-CAT6-keystone-jack-RJ45-UTP-CAT6-keystone/32841614710.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.274233edrlAcHx
У меня на каждый датчик идут отдельные SDA+SCL+VIN+GND, то есть отдельный кабель.

Зачем мне семь датчиков температуры и влажности я пока и сам не знаю, раскидаю куда-нибудь.

Я думаю 20 метров мне хватит до самой дальней точки. С одной стороны I2C протокол для коротких расстояний, буквально внутриплатных, с другой прекрасно работает на кабелях в метр с коммутациями от ардуины до мультиплексора, до патч-панели и до датчиков (испытывал на 5 метрах) на стандартной частоте в 100 Кбит/с. Если вдруг длинные линии работать начнут со сбоями, то буду понижать частоту, сто килогерц для температуры и влажности ни к чему.

Схема обвязки мультиплексора на картинке. От ардуины сигнал приходит на SDA и SCL, а 8 пар SDx, SCx плюс питание и земля подключены к 8 разъёмам на патчпанели. По факту обвязка получилась менее габаритной, так как подтягивающие резисторы и между макеткой и платой мультиплексора пропустил, ещё и навесной сопле-монтаж применил. На фото это уместилось между колодками патчпанели, откуда пучки проводов (4+8*4=36шт., сойдёт для сельской местности) торчат.

 

Важна емкость кабеля, как пишут 400pF это предел. Иногда удается добиться стабильной работы уменьшив подтяжку с 5кОм на меньшую.
Я решил не рисковать поставил P82B715. Но тут другая беда, запитал 3.3 вольтами. На сами сенсоры через 20 метров кабеля КСПП приходит 2.9 вольта. В частности TLS2561 работать отказался.
Решил так. Питание сделал 5 вольт, на стороне сенсоров поставил стабилизатор 5->3.3 работает стабильно. Преобразователь уровней такой вот сделал.

 

Подытожим:
1. Мультиплексор TCA 9548F
2. Патч-панель и подтягивающие резисторы
3. Сопряжение P82B715 на каждую ветку SDA и SCL
4. Преобразователь напряжения на каждую ветку + подтягивающие резисторы
5. Проходные разъёмы
6. Коробки под каждый модуль датчиков и крепления
Но это уже до хрена всего получается, ненамного проще радио датчиков, работающих от батареек.
Если всё в одном помещении, то судить о средней влажности можно по градиенту температур: если температурное поле равномерное, то и влажность будет равномерной и достаточно одного датчика влажности. Для выравнивания ставим циркуляционный вентилятор, а для контроля температурного поля - цепь ds18b20,с которым вообще никаких проблем.

 

В 2007 году я увлекся "умной дачей" aga, основанной на на сети 1-WIRE. Исходные данные я черпал на сайте Бенукс. Успел сделать только мониторинг температуры и давления в разных уголках, а также управление насосами. Поработала неделю. Но для ее работы нужен был постоянно работающий комп. Поэтому ...забросил.
Что полезного оттуда: соединения по иерархической сети были сделаны телефонным кабелем на разьемах типа RG45 и RG12 (для DS18B20). И эти соединения сейчас использую даже для аналоговых видеокамер. Смысл виден на фото (то что нашел в хламе дома). Корпуса соединительных коробочек делал из короба. Разьемы RG на платку и - в корпус.

Обжимал отверткой - сейчас есть клещи.

 

Температуры и влажности может быть? Не представляю, для чего давление измерять?

 

Давление атмосферное -тензодатчиком. У меня были разные датчики, как раз о влажности я тогда не думал. Только температура и давление. Была такая фирма "Элин", которая в те годы собирала и продавала модули из разных датчиков фирмы MAXIM. Все они DS...
В частности домофонные ключи они "втолкнули" в Россию. А Бенукс создавал сети из этих датчиков, но не ссылался на Элин. Сегодня это неактуально, когда есть дешевые микроконтроллеры но датчики MAXIM самыми точными. А их разнообразие неимоверно - были бы деньги.
мой проект

 

Понятно что не внутричерепное, но сдаётся мне что на даче знание оного нужно как собаке пятая нога.
Как говорил дедушка Маркс, философы до сих пор только объясняли мир, а наша задача в том, чтобы изменить его. С этой точки зрения и температура, и влажность и любой другой параметр - все они бесполезны, если на выходе не будет исполнительных механизмов, способных изменять параметры объекта в нужном направлении.
Так что сперва hardware и software, а затем актуаторы и эксперименты. Вернее, software - всегда. Вчера снял контроллер (благо, конструкция получилась такой, что снимать действительно легко) для изменения soft-а - добавлю управление ещё 2-мя ИМ. Наблюдал за температурой на выходе труб. Сразу после включения на входе было 20 гр. (на данный момент так настроил - включение теплообменника при 20 гр), на выходе - 8,8 гр. Часа через 4 на входе было 25, на выходе 10,3 гр. Через 20 мин после отключения температура на выходе упала на 3 гр.
О чём говорят эти данные? Однозначно можно утверждать только одно - есть дельта, значит энергия воздуха передаётся земле, наверное дельты достаточно чтобы подсчитать количество переданной энергии, но я этого делать не буду. Интереснее другое - прямое сравнение температур подогреваемой и не подогреваемой грядок на разных глубинах, а это уже 2 датчика и длинные провода.
Далее, понятно что тепло будет очень быстро отдаваться трубе уже на первом метре, так что прогрев будет крайне неравномерный, а значит одним датчиком не обойдёшься, нужно как минимум два - в начале и в конце грядки.
Причём датчики контрольной грядки нет надобности включать в систему управления, они могут быть совершенно автономными и работать от своего контроллера. Более того, достаточно одного всего и без проводов - замерил в одной точке - вытащил - воткнул в другом месте. У меня есть для этого контроллер, размеры которого определяются размерами модуля LCD1602, но можно сделать и меньше, заменив дисплей на ЖКИ 1,44", получится со спичечный коробок. Его можно также использовать для оперативного контроля температуры грунта по всему участку.

 

Я и не писал, что мне нужно было измерять давление. Но из любопытства, и имея полный доступ к разным "неведомым" ранее датчикам, я их втыкал в сеть и смотрел что получится. В то время в голове не было мыслей об "умной" грядке.
У меня уже был автоматический полив грядок и газонов, управление котлом, поворот антенны на халявные спутники и все это обычная дискретная автоматика... no smart. Датчики температуры мне понадобились при поиске решения по утеплению дома - хотел получить (и получил) мониторинг изменения. Это оказалось несложно и интересно - на экране монитора рисовались кривые от каждого DS18B20. Сеть I-Wire - это всего три жилки (даже не витая пара) телефонного провода 30м. Я мог втыкать новый датчик в любое место по длине.
Неудобства были в том, что нужно было покупать у Бенукс адрес для каждого подключаемого устройства. И сама программа обработки тоже была платная. Еще адаптер USB-Wire стоил 700р.
У меня еще остались DS2406 в корпусе ТО92 - очень интересная штука: если этот чип активировать, указав его сетевой адрес, то он выдаст "1" на включение-выключение чего угодно.
Задумываюсь связать с ардуино.

 

Бог мой! Ребята, все эти варианты безумно устарели. В результате вы получаете кучи кишок в теплице, да ещё знатно платите за это. Давайте посчитаем во что обойдётся секция такой связи. Пусть от секции до секции буде 2 м:
1. TCA9548A I2C - 210 руб.
2. Сквозной соединитель патч-корд - 76 руб.
3. P82B715 - 52 руб.
4. 2 м сетевого кабеля "витая пара" - 19 рубх2=38 руб.
Итого - 376 руб. на 2 м длины. Если сделаете 3 таких точки, то вот уже и тысяча, да ещё возможные хлопоты из-за конденсата. При этом патч-панель за 11$, подтягивающие резисторы, преобразователь напряжения, коробки, крепления и геморрой с установкой всего этого хозяйства и всякими отказами - не считал.
А главное, зачем, когда есть дешёвое решение и безо всяких проводов? Вот пример в этой статье:
Ардуино: радиомодуль nRF24L01.
Один приёмо-передатчик за 50 руб. на все устройства на участке и по одному в каждой точке. Ну да, потребуется ещё ардуино нано ставить за 133 руб. и батарейку с преобразователем на 3,3 В, но всё равно, в конечном итоге, будет не дороже, зато безо всяких проводов и связь легко пробивает весь участок.
Что касается программы - так их великое множество уже готовых для этих модулей.

 

Както грустно ты все считаешь

У меня правда несколько иная конфигурация сенсоров, я не понимаю зачем 10 сенсоров температуры влажности. Может для кокой другой задачи чем у меня, но точно не для теплицы. Да и патчкорды с разъемами RJ45 и RJ12 ставить в теплице и курятнике не хочу.

На улице TLS2561 + BME280 к ним P82B715
Витая пара не лучший провод для I2C, я использую КСПВ4 стоит 8,6 рубля метр.
Внутри использую SI7021 или сейчас прикупил SHТ31 может их буду ставить ну и тут к ней P82B715 тоже надо.
Снаружи точка одна, внутри одна, провода суммарно метров 6 не больше.
Так же 4 штуки DS18B20, тоже на КСПВ4 проводе. (применять буду для измерения температуры воды в баке, земли грядки или воздуха в разных точках)
Из сенсоров это все.

Итого купил 20 метров КСПВ4 +172р
P82B715 3 шт +156р
Разъемы KF396 9шт +81р
Ну деталек по мелочи резисторы там подтягивающие, LDO 3,3 и тд + 50р
Итого 459 руб, может и забыл что.

Если nRF24L01 на 6 точек
nRF24L01 7 шт 350р
nano на точки 6 шт 798р
Дальше думаю считать бесполезно. А там все на так дешево, Батарейки, если литий типа 18650, то он холодов не любит, если NiCa то им повышайка нужна что тоже деньги.

У меня тоже лежит десяток nRF24L01, но пока даже не подключал. Модули интересные, читал про них, настроек всяких полезных много, типа гарантированной доставки пакета и тп. Но нареканий тоже хватает, много подделок которые не совсем работают, разное управление у разных партий модулей и тд. Поэтому пока не рассматривал, руки дойдут буду тестить. Идея была сделать связь между разными контроллерами (теплица, курятник, сигнализация) чтобы отправка данных через GPRS была единая с одного главного модуля, чтоб не плодить симки и не платить за них. Но это пока фантастика для меня

 

Так я считал себестоимость точки I2C из расчёта что их несколько, тогда без расширителя не обойтись - минус 210 руб. Если I2C всего два и МК позволяет, то да, расширитель не нужен, поэтому ты его не посчитал.
Если сравнивать радио и проводную связь по I2C корректно, то считать надо себестоимость одной точки. На 6 точек понадобилось бы не 3 P82B715, а 6 - плюс 156 руб. По 1-Wire ясно что дешевле.
Итак, услуги расширителя - 210/6=35руб/гнездо, P82B715-52руб., 2 разъёма - 18 руб., 2 м провода КСПВ4 - 17 руб., прочие детали - 50 руб./6=8руб. Итого - 130 руб. на 1 секцию.
Но на самом деле это не сравнимые вещи, потому что у I2C самое неприятное даже не вожжи проводов, а невозможность утянуть датчик далеко.
Лично я, если руки дойдут, вместо нано поставлю самые дешёвые чипы за сущие копейки.
Но скорей всего с RF вообще связываться не буду - зачем, если всё можно сделать на ESP12? - Он тебе и контроллер и приёмо-передатчик, и всего за 113 руб./шт.
Тогда себестоимость точки получается всего 50+113=163 руб. Преобразователь, кстати, стоит всего 22 руб./шт. Короче, точка обойдётся за 200 руб. - явно не разорительная сумма, зато комфорт, никаких проводов и связь с любой точкой участка.