Гидропонный горшок Arduino с Wi-Fi и программным обеспече...

Обзор системы

Мозг системы — ArduinoUNO, постоянно считывающий уровень воды в резервуаре с помощью ультразвукового датчика (HC‑SR04) и влажность субстрата (или почвы в гибридном режиме) с помощью емкостного датчика влажности. Эти показания отображаются в режиме реального времени на компактном OLED-экране, обеспечивая мгновенную информацию о состоянии системы.

UNO также управляет водяным насосом через модуль реле, включая и выключая его на основе настраиваемых циклов полива или ру��ных команд. Настоящее волшебство происходит с ESP8266, который подключается к домашнему Wi-Fi, получает данные датчиков от UNO и предоставляет все данные через простой веб-сервер.

Настольное приложение, созданное на Python с Tkinter, завершает настройку и предлагает интуитивно понятный графический интерфейс. Из этого приложения вы можете:

Контролируйте уровень воды и влажность почвы в режиме реального времени.
Управляйте насосом и просматривайте активные циклы полива.
Установите пользовательские графики (продолжительность работы помпы и интервал между запусками).
Вручную включите или выключите насос.
Ведите небольшую локальную базу данных о ваших растениях, включая названия, дату посадки, тип удобрения и предпочтительный цикл полива.
Экспорт/импорт базы данных в формате CSV.

Этот гидропонный горшок — это не просто автоматизированная система полива — это полноценная платформа для обучения и экспериментов, которая делает гидропонное садоводство доступным, эффективным и увлекательным.

Руководство по сборке и настройке

Вот как установить и настроить гидропонный горшок Smart Wi‑Fi.

Необходимые компоненты
Arduino UNO (или ��лата, совместимая с ATmega328P)
Модуль ESP8266 (например, NodeMCU, Wemos D1 Mini)
Ультразвуковой датчик уровня воды (HC‑SR04)
Емкостный датчик влажности почвы (аналоговый)
1-канальный релейный модуль 5 В
SSD1306 128×64 I²C OLED-дисплей
Низковольтный водяной насос (5 В или 12 В, в зависимости от реле и источника питания)
Отдельный источник питания для насоса (при необходимости)
Перемычки (папа-папа, папа-мама), в идеале 24AWG.
Макетная плата (опционально, для прототипирования)
Горшок или контейнер для гидропонной системы
Водяные трубки
Паяльник и припой (опционально, для постоянных соединений)
Маленькая отвертка
Этап 1. Подготовка программного обеспечения и сценариев

Ардуино УНО:

Откройте IDE Ардуино.
В меню «Файл» > «Настройки» убедитесь, что добавлен URL-адрес платы ESP8266, если вы планируете программировать ESP8266 через IDE.
Установите эти библиотеки через Sketch > Include Library > Manage Libraries:
Адафрут GFX
Адафрут SSD1306
NewPing (от Тима Экеля)
Откройте Codice per Arduino uno.txt, скопируйте его в новый скетч.
Отрегулируйте константы калибровки: DISTANCE_EMPTY_CM, DISTANCE_FULL_CM, MOISTURE_DRY_ADC, MOISTURE_WET_ADC после размещения датчиков.
Подключите UNO через USB, выберите правильную плату/порт и загрузите эскиз.

ЭСП8266:

В IDE (если она используется) установите: ESP8266WiFi, ESP8266WebServer, ArduinoJson.
Откройте код ESP.txt, вставьте в новый эскиз.
Обновите учетные данные Wi-Fi (замените образец SSID/пароля на свой).

Подключите ESP8266 (вам может понадобиться USB-драйвер CH340 или CP210x), выберите плату (например, NodeMCU 1.0), затем загрузите.

Совет: Отключите RX/TX между UNO/ESP во время загрузки или используйте отдельный адаптер USB-последовательный порт.

Python (приложение с графическим интерфейсом):

Убедитесь, что Python установлен.
С терминала: запросы на установку pip (обычно включен Tkinter).
Сохраните Python.txt как Hydroponics_gui.py (пока не запускайте).
Этап 2: Сборка оборудования

Используйте провод 24AWG для жесткой окончательной проводки или перемычки для прототипирования. Всегда отключайте питание перед внесением изменений.

Последовательный канал (UNO ↔ ESP8266):

ESP TX → UNO RX (D0)
ESP RX → UNO TX (D1)
ESP GND → UNO GND
⚠ Использование D0/D1 отключает последовательный монитор в UNO после подключения ESP.

OLED (SSD1306 I²C) → Arduino:

VCC → 3,3 В или 5 В (проверьте характеристики модуля)
Земля → Земля
ПДД → А4
СКЛ → А5

Датчик HC‑SR04 → Arduino:

ВКК → 5В
ТРИГ → D9
ЭХО → Д10
Земля → Земля

Датчик влажности почвы → Arduino:

VCC → 5 В (или 3,3 В)
СИГ/АВЫХ → A0
Земля → Земля

Релейный модуль + насос → Arduino:

Реле VCC → 5В Arduino
Реле ВХ → D8
Реле GND → GND Arduino
Плюсовой провод насоса → Реле COM → Реле ВЫКЛ → Электропитание +
Минус насоса → Электропитание -
Общее заземление между выделенной линией и источником питания насоса имеет решающее значение.

Примечание. Если реле срабатывает при низком входе