CN212520307U - 一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统，包括Arduino开发板、土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路，所述土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路同时与Arduino开发板连接；所述WiFi模块电路与智能终端无线通信；本实用新型的远程可控自动浇花系统采用的控制核心为Arduino开发板，选取土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路作为土壤湿度和环境温湿度的数据采集，根据土壤湿度和环境温湿度判断是否需要控制水泵实现浇水功能，选用WiFi模块电路去实现远程控制，实现了系统可远程可自动的浇花功能。
Description
技术领域
本实用新型属于智能家居技术领域，具体涉及一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统。
背景技术
随着国家的繁荣昌盛，人们生活的质量水平也逐渐提高，伴随而来的是许多行业逐渐的兴起，家庭园艺就是其中之一。有发展就会有需求，养花护花的最大问题就是浇水，如何实现智能化管理花卉成为了一个研究课题。
21世纪的今天，我们的生活方式是快节奏且忙碌的。人们整天忙于工作，当节假日来的时候，人们也是选择外出游玩，根本就不能抽出时间来照顾植物，因此植物很容易死亡。造成植物死亡的原因常常是缺水，为了解决这一问题，智能浇花系统就应运而生了。
如何提供一种可以自动浇水、远程控制的智能浇花系统是目前急需解决的问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统。本基于Arduino的远程可控自动浇花系统采用的控制核心为Arduino开发板，选取土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路作为土壤湿度和环境温湿度的数据采集，根据土壤湿度和环境温湿度判断是否需要控制水泵实现浇水功能，选用WiFi模块电路去实现远程控制，实现了系统可远程可自动的浇花功能。
为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统，包括Arduino开发板、土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路，所述土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路同时与Arduino开发板连接；所述WiFi模块电路与智能终端无线通信；
其中水泵电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C6、电容C8、电容C9、三极管Q2、二极管D2、继电器J1、水泵M1和二极管D3，所述电阻R9的一端连接Arduino开发板的引脚19，所述电阻R9的另一端同时连接电容C9的一端、电阻R10的一端和三极管Q2的基极，所述电容C9和电阻R10的另一端均连接地线，三极管Q2的集电极通过电阻R11连接地线，三极管Q2的发射极同时连接二极管D2的正极和继电器J1的线圈一端，二极管D2的负极和继电器J1的线圈另一端均连接5V电源，该5V电源通过电容C8连接地线，继电器J1的公共端连接5V电源且通过电容C6连接地线，继电器J1的常开端同时连接水泵M1的一端和二极管D3的负极，水泵M1的另一端和二极管D3的正极均通过电阻R12连接地线。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述Arduino开发板的型号为ArduinoUNO。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述WiFi模块电路采用ESP8266-12芯片， ESP8266-12芯片的TXD0引脚与Arduino开发板的引脚15连接，ESP8266-12芯片的RXD0引脚与Arduino开发板的引脚16连接；ESP8266-12芯片的VDD引脚连接3.3V电源；ESP8266-12芯片的GND引脚连接地线。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述土壤湿度检测电路采用YL-69土壤湿度传感器，所述YL-69土壤湿度传感器的VCC引脚连接5V电源，GND引脚连接地线，A0引脚连接Arduino开发板的引脚9。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述环境温湿度检测电路采用DHT11温湿度传感器，所述DHT11温湿度传感器的VCC引脚连接5V电源，GND引脚连接地线，Dout引脚连接Arduino开发板的引脚18。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述报警电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4、电容C5、三极管Q1、二极管D1和蜂鸣器BEEP1，所述电阻R6的一端连接Arduino开发板的引脚20，电阻R6的另一端同时连接电容C5的一端、电阻R7的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极通过电阻R8连接地线，三极管Q1的发射极同时连接二极管D1的正极和蜂鸣器的一端，所述蜂鸣器的另一端和二极管D1的正极均连接5V电源且该5V电源通过电容C4连接地线。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述智能终端采用手机APP。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的自动浇花系统电路简单，造价低廉，操作简单，具有很好的发展前景。系统工作稳定、可靠，土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路能够准确的采集数据并通过手机APP显示，Arduino开发板通过数据处理后可精确控制水泵和蜂鸣器工作，同时数据可通过云端上传到手机APP，实现远程监控功能。且通过手机APP也可远程控制水泵和蜂鸣器工作。
附图说明
图1为本实用新型电路原理框图。
图2为本实用新型电路原理示意图。
具体实施方式
下面根据附图1-2对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：
本实施例提供一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统，如图1所示，包括Arduino开发板、土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路，所述土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路同时与Arduino开发板连接；所述WiFi模块电路与智能终端无线通信；所述智能终端采用手机APP。
其中Arduino开发板的型号为Arduino UNO。
如图2所示，所述土壤湿度检测电路采用YL-69土壤湿度传感器，所述YL-69土壤湿度传感器的VCC引脚连接5V电源，GND引脚连接地线，A0引脚连接Arduino开发板的引脚9。YL-69土壤湿度传感器内部电路包括电容C1-C2、电阻R1-R5、LM393芯片、电源指示灯和土壤湿度传感器。
土壤湿度传感器YL-69获取湿度方式有两种，一是从D0引脚传出电信号，当检测的土壤湿度大于某一个阈值时，D0引脚输出低电平，否则输出高电平。二是从土壤湿度传感器的A0引脚获取模拟量，这样获取的数据更加精确，土壤湿度越大，获取的模拟量值越大。由于Arduino开发板自带10位的A/D转换，因此通过土壤湿度传感器YL-69的A0引脚与Arduino开发板的模拟端口A0 直接相连来实时获取精确的数据，然后A/D转换把模拟量变成数字量传输给控制中心Arduino开发板进行数据处理，通过和设定的湿度范围对比来实现控制水泵和蜂鸣器的工作。这里值得注意的是，环境温湿度也好满足条件水泵和蜂鸣器才能工作，如果只满足土壤湿度或者环境温湿度，水泵和蜂鸣器是不会工作的。
如图2所示，其中所述环境温湿度检测电路采用DHT11温湿度传感器，所述DHT11温湿度传感器的VCC引脚连接5V电源，GND引脚连接地线，Dout引脚连接Arduino开发板的引脚18（D3）来实现数据的传输，其数据格式采用单总线，一次传输40bit，优先出高位。其具体输出的数据格式为一个40位的二进制数值：0-7位是检测的环境湿度的整数数据部分，8-15位是检测的环境湿度小数数据部分，16-23位是检测的环境温度整数数据部分，24-31是检测的环境温度小数数据部分，32-40位是校验位。
给DTH11传感器上电后，它要有1S的等待时间间隔，这种情况是用来越过其不稳定的状态和有可能带来的不好的影响，这样可以保证DHT11在接下里的过程中不会出错，在这个一秒的时间内，DHT11内部是没有程序运行的，然后Arduino开发板会向DHT11发送一次开始的信号指令 ，DHT11就将进入高速模式等待主机开始信号结束后，DHT11发出相应的信号并送出40位的数据。总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低发送起始信号等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18ms，保证DHT11能检测到起始信号。Arduino开发板给DHT11发送开始信号命令之后，DHT11会一直等待到这个信号结束，然后就会发出80μs的低电平去响应Arduino开发板的信号，这时Arduino开发板发送结束信号命令经过一个延时（2O～40μs）后，就会一直处于等待读取DHT11响应信号的状态。主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。DHT11发出响应信号后，再把总线拉高80μs，准备发送数据。
如图2所示，其中所述WiFi模块电路采用ESP8266-12芯片， ESP8266-12芯片的TXD0引脚与Arduino开发板的引脚15连接，ESP8266-12芯片的RXD0引脚与Arduino开发板的引脚16连接；ESP8266-12芯片的VDD引脚连接3.3V电源；ESP8266-12芯片的GND引脚连接地线。
如图2所示，其中所述报警电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4、电容C5、三极管Q1、二极管D1和蜂鸣器BEEP1，所述电阻R6的一端连接Arduino开发板的引脚20，电阻R6的另一端同时连接电容C5的一端、电阻R7的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极通过电阻R8连接地线，三极管Q1的发射极同时连接二极管D1的正极和蜂鸣器的一端，所述蜂鸣器的另一端和二极管D1的正极均连接5V电源且该5V电源通过电容C4连接地线。
三极管Q1的基极通过一个1K的电阻R6连接Arduino开发板的D5端口，发射极接连到GND端，集电极连接到蜂鸣器负极端，蜂鸣器正极端和5V端相连，用一个1N4148二极管D1反向并联在蜂鸣器正负极端。三极管Q1的作用为驱动；1K电阻R6的作用为使基极限流；蜂鸣器内有电感线圈，当电压为0V时，会产生一个反向电动势，如果不并联一个反向的1N4148二极管D1，就会损坏蜂鸣器；C4的作用为滤波。
如图2所示，其中水泵电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C6、电容C8、电容C9、三极管Q2、二极管D2、继电器J1、水泵M1和二极管D3，所述电阻R9的一端连接Arduino开发板的引脚19，所述电阻R9的另一端同时连接电容C9的一端、电阻R10的一端和三极管Q2的基极，所述电容C9和电阻R10的另一端均连接地线，三极管Q2的集电极通过电阻R11连接地线，三极管Q2的发射极同时连接二极管D2的正极和继电器J1的线圈一端，二极管D2的负极和继电器J1的线圈另一端均连接5V电源，该5V电源通过电容C8连接地线，继电器J1的公共端连接5V电源且通过电容C6连接地线，继电器J1的常开端同时连接水泵M1的一端和二极管D3的负极，水泵M1的另一端和二极管D3的正极均通过电阻R12连接地线。
本系统继电器J1采用SRD-05VDC-SL-C五脚继电器当开关来控制水泵M1工作状态（水泵M1用于将水输送到土壤内，实现浇花功能），而系统提供的电流很小，不能满足继电器J1线圈需要的电流（50mA左右），只有电流满足继电器J1需求时，继电器J1才能吸合，才有开关的作用。因此选用的是NPN型的三极管Q2进行驱动。三极管Q2的基极通过一个1K的电阻R9连接Arduino开发板的D4端口，发射极接连到GND端，两个电磁脚4和5分别连接到5V电源端和集电极端，用一个1N4148二极管D2反向并联电磁脚4和5之间，公共脚6连接到5V端，常开脚3连接到水泵M1正极，水泵M1负极接地。三极管Q2的作用为驱动，1K电阻R9的作用为使基极限流，1N4148二极管D2提供反向电动势，防止损坏三极管Q2。C6和C8作用为滤波。
本系统主要工作流程为：给系统上电进行初始化，首先土壤湿度传感器YL-69和DHT11对数据进行采集，接下来将数据通过Arduino开发板处理后上传到手机APP控制端，当手机APP接收到数据后，我们就可以下达命令去调节土壤湿度限值和环境温湿度限值，然后通过屏幕显示出来；若手机APP端没接收到数据，则程序返回继续接受数据；接下来判断系统是否为自动模式，如果不是的话，可通过APP下达命令直接控制水泵开关，实现浇水功能；通过采集到的实时数据分别与设定的土壤湿度限值和环境温湿度限值对比，来判断是否启动水泵和蜂鸣器工作，否则返回到数据采集的步骤；在水泵工作的过程中，判断土壤实时湿度值是否大于设定的限值，如果大于设定的限值，则停止水泵和蜂鸣器工作，否则返回到判断土壤湿度值是否大于上限值步骤。
如果是自动模式，Arduino开发板将预先设定的土壤湿度和环境温湿度上下限值与采集的实时数据进行对比，来判断是否启动水泵和蜂鸣器工作。在水泵工作的过程中，Arduino开发板判断土壤实时湿度值是否大于设定的限值，如果大于设定的限值，则停止水泵和蜂鸣器工作。
本实施例的自动浇花系统造价低廉，操作简单，具有很好的发展前景。本实施例所设计出的系统工作稳定、可靠，传感器能够准确的采集数据并通过手机APP显示，Arduino开发板通过数据处理后可精确控制水泵和蜂鸣器工作，同时数据可通过云端上传到手机APP，实现远程监控。
本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：包括Arduino开发板、土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路，所述土壤湿度检测电路、环境温湿度检测电路、WiFi模块电路、报警电路和水泵电路同时与Arduino开发板连接；所述WiFi模块电路与智能终端无线通信；
其中水泵电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C6、电容C8、电容C9、三极管Q2、二极管D2、继电器J1、水泵M1和二极管D3，所述电阻R9的一端连接Arduino开发板的引脚19，所述电阻R9的另一端同时连接电容C9的一端、电阻R10的一端和三极管Q2的基极，所述电容C9和电阻R10的另一端均连接地线，三极管Q2的集电极通过电阻R11连接地线，三极管Q2的发射极同时连接二极管D2的正极和继电器J1的线圈一端，二极管D2的负极和继电器J1的线圈另一端均连接5V电源，该5V电源通过电容C8连接地线，继电器J1的公共端连接5V电源且通过电容C6连接地线，继电器J1的常开端同时连接水泵M1的一端和二极管D3的负极，水泵M1的另一端和二极管D3的正极均通过电阻R12连接地线。
2.根据权利要求1所述的基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：所述Arduino开发板的型号为Arduino UNO。
3.根据权利要求2所述的基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：所述WiFi模块电路采用ESP8266-12芯片， ESP8266-12芯片的TXD0引脚与Arduino开发板的引脚15连接，ESP8266-12芯片的RXD0引脚与Arduino开发板的引脚16连接；ESP8266-12芯片的VDD引脚连接3.3V电源；ESP8266-12芯片的GND引脚连接地线。
4.根据权利要求3所述的基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：所述土壤湿度检测电路采用YL-69土壤湿度传感器，所述YL-69土壤湿度传感器的VCC引脚连接5V电源，GND引脚连接地线，A0引脚连接Arduino开发板的引脚9。
5.根据权利要求4所述的基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：所述环境温湿度检测电路采用DHT11温湿度传感器，所述DHT11温湿度传感器的VCC引脚连接5V电源，GND引脚连接地线，Dout引脚连接Arduino开发板的引脚18。
6.根据权利要求5所述的基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：所述报警电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4、电容C5、三极管Q1、二极管D1和蜂鸣器BEEP1，所述电阻R6的一端连接Arduino开发板的引脚20，电阻R6的另一端同时连接电容C5的一端、电阻R7的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极通过电阻R8连接地线，三极管Q1的发射极同时连接二极管D1的正极和蜂鸣器的一端，所述蜂鸣器的另一端和二极管D1的正极均连接5V电源且该5V电源通过电容C4连接地线。
7.根据权利要求1所述的基于Arduino的远程可控自动浇花系统，其特征在于：所述智能终端采用手机APP。
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