植物浇水自动化开源分享

描述

介绍

也许这发生在你身上，但在过去的几年里，当我离开家去度假或忘记给它们浇水时，我杀死了很多植物。因此，我考虑将任务自动化以挽救未来的植物生命。本文描述了生成的项目。

我将 Arduino Uno 与 Infineon 的TLE94112 多半桥一起使用，为我的家庭植物创建了一个自动水泵。

有关这些部分的介绍以及如何熟悉相应的库，请参阅这篇 hackster 文章。我还假设您对 Arduino 和 C++ 编程有一些基本知识。

硬件

Arduino 和 TLE94112 像任何其他 Arduino 盾牌一样组合在一起。

棘手的部分是泵与TLE94112的连接，因为我们需要几个半桥来为泵提供足够的电流。就我而言，总共有 8 个，4 个高侧和 4 个低侧半桥，为泵提供高达 3.6A 的电流。问题是，这是我的泵产品页面中列出的电流的两倍多，因为大多数制造商只包括他们产品的平均电流负载，但对我们来说，开关期间的峰值电流是有限的，因为TLE94112如果超过每半桥 0.9A 的限制，将进入紧急关断状态。

这就是为什么我从三个螺丝端子中焊接了一个从 2 x 4 到 2 根电线的适配器：

泵上的连接取决于您选择的泵。就我而言，它带有预连接的电线。

关于直流泵的另一个注意事项：在我的例子中，泵中的电机以相同的方向旋转，而不管连接的极性如何。对于这个项目，这不是问题，但如果您想适应其他应用程序，请记住这一点。

最后，将软管连接到泵上，并将一端放在水箱（例如喷壶）中，另一端放在植物的花盆中：

现在，我使用我的实验室工作台电源作为整个设置的电源。根据您的泵选择合适的来源（可以是电池供电的）。请记住，TLE94112 将您的电源连接到泵。

软件

由于我使这个项目相当可扩展，因此代码被分成了几个文件，但别担心，它非常简单，我们将详细介绍所有细节。

该项目可以在任何与 arduino 兼容的 IDE 中设置，我们将使用默认的Arduino IDE ，但例如 Platformio 也可以。

前两个文件，helpers.cpp仅helpers.hpp包含一些包装器，用于启用和关闭可切换到串行终端的日志记录。

使用此处提供的功能，您可以简单地使用

logger.log("hello world");

代替

Serial.print("hello world");

该类Logger 包装 Serial.print等，并且仅logger.logging在设置为时打印/记录true。需要创建该类的一个实例，然后您可以像通常的Serial类一样使用它：

Logger logger(500, true); //logger wraps Serial.print in order to disable logging with one variable, here it is enabled.

logger.logln("Init ready");

第一个变量设置应将 TLE94112的错误消息提取并记录到串行终端的时间段（以毫秒为单位）（请参阅本文，第 5 节以了解有关板的错误消息的说明）。第二个完全启用/禁用日志记录。

第二组文件是包含植物类的基本功能定义的文件plant.cpp，plant.hpp以支持通过同一设置浇灌多个植物。

class Plant {
private:
  /* data */
  uint32_t pump_duration; //pump powered time in millis
  uint8_t pump_interval_days; //nr of days between pumping
  Tle94112Motor *pump_motor;
  

public:

  void pump(); //function to pump water for pump_time length

  Plant(Tle94112Motor* pump_motor_p, uint32_t pump_duration_p, uint8_t pump_interval_days_p); //constructor
  
  void setPump_duration(uint32_t t_milli);
  uint32_t getPump_duration();
  
  void setPump_interval_days(uint8_t interval);
  uint8_t getPump_interval_days();
};

标题是不言自明的。

每株植物都有一个泵（Tle94112Motor *pump_motor;），应该uint32_t pump_duration;每隔几天激活一次（）一段时间（ uint8_t pump_interval_days;）

这些函数是这两个变量的 getter 和 setter，以及激活泵送的函数。

我要特别注意void pump();.cpp文件中函数的函数定义：

void Plant::pump(){

    pump_motor->rampSpeed(255, pump_duration);
    delay(pump_duration);
    pump_motor->coast();//coast the motor to save power (as opposed to forced holding)
}

如您所见，泵电机并未立即完全启动，但泵送速度在泵持续时间内上升至全速。这种“软开关”是必要的，因为同时打开电机会消耗比TLE94112能够处理的更多的电流。这通常也超过了电机/泵的电流消耗标签。

现在我们已经来到了plant_watering.ino文件，代码的核心。

前几行只是库包含和串行波特率的定义。

#include 
#include 
#include 
#include 

#include "plant.hpp"
#include "helpers.hpp" //Logger

#define BAUD 115200

接下来是为 TLE94112、记录器和工厂创建所有类对象。在此示例中，我只使用一种植物，但您可以以相同的方式添加其他植物：

// Tle94112 Object on Shield 1
Tle94112Ino controller = Tle94112Ino();

// Tle94112Motor Objects on controller
Tle94112Motor motor_0(controller);

Logger logger(500, true); //logger wraps Serial.print in order to disable logging with one variable, here it is enabled.

Plant p1(&motor_0, 2000, 1); //attach the motor, the watering time and the days between watering

const uint8_t plant_nr = 1;

Plant* plants[plant_nr] = { //array of all plants, for iteration purposes
  &p1
};

所有植物都必须保存到一个plantssize 的数组中plant_nr。

接下来是一些有助于安排浇水任务的变量。这被排除在工厂类之外，以便轻松切换到不同的计时方案，例如实时时钟。但是，在这种情况下，我们将使用该millis();函数。

//Timing:
uint32_t millis_in_day = (uint32_t)1000*60*60*24; //calculate the milliseconds in a day, for timekeeping
// uint32_t millis_in_day = (uint32_t)1000*5; //this is the testing version to see immediate results
uint32_t last_pumped[plant_nr] = {0}; //this is not a plant::variable since timing method is independent of plant class

出于测试目的，您可以通过减少一天中的毫秒数来模拟更快的时间流逝。

该setup()函数初始化之前创建的所有对象。每个电机的半桥数量也在此处设置。在我的情况下，我必须使用最多四个，但根据您的泵，您可能可以使用更少。我建议您查看这篇文章以了解错误代码和调试TLE94112 。

void setup()
{
  // Switch on communications
  Serial.begin(BAUD);
  while (!Serial){};

  // Enable MotorController on all Shields and Motors
  controller.begin();

  // IMPORTANT connect PWM to Lowside as higside is active Free wheeling
  motor_0.initConnector(motor_0.HIGHSIDE, controller.TLE_NOPWM, controller.TLE_HB1, controller.TLE_HB2, controller.TLE_HB7, controller.TLE_HB8);
  motor_0.initConnector(motor_0.LOWSIDE,  controller.TLE_PWM1,  controller.TLE_HB3, controller.TLE_HB4, controller.TLE_HB5, controller.TLE_HB6);

  // start the motor controller
  motor_0.begin();
  motor_0.coast();

  // end the setup function
  logger.logln("Init ready");
}

反复检查阵列中的loop()所有植物，最后一次浇水的时间，以及该时间是否超过所需的浇水间隔（以天为单位）。如果是这样，则给植物浇水。最后的延迟减少了这些检查之间的时间。

void loop()
{
  uint32_t ct = millis();
  for(int i = 0; i < plant_nr; i++){
    if((ct - last_pumped[i]) >= (plants[i]->getPump_interval_days()) * millis_in_day){
      logger.log("Pumping Pump ");
      logger.log(i);
      logger.log(" at ");
      logger.logln(ct);

      plants[i]->pump();
      last_pumped[i] = ct;
    }
  }
  logger.error_status(controller);
  delay((uint32_t)1000); //this can be increased even more
}

这就是这个项目的全部内容。随意在您自己的设置中使用代码并通过例如使用 RT-Clock 或包括多个泵来扩展它。

在这里你可以看到我的设置：