Système d'irrigation intelligent - Schéma de circuit et code

Système d'irrigation intelligent basé sur Arduino

L'Inde est un pays où 70 % de la population dépend de l'agriculture pour sa subsistance. De nos jours, chaque travail peut être effectué de la manière la plus simple par l'utilisation de machines. Sans aucun doute, l'automatisation augmente la productivité et permet d'économiser beaucoup de temps et d'efforts. L'irrigation est la partie la plus importante de l'agriculture pour tirer le maximum de profit de votre investissement dans le champ. Cependant, il existe plusieurs machines qui peuvent être utilisées dans le domaine agricole par les agriculteurs pour faciliter leur travail. Malheureusement, ces machines ne sont pas abordables pour les agriculteurs en raison de leur coût élevé. Tout ce dont ils ont besoin, c'est d'une machine simple et peu coûteuse pouvant être utilisée facilement à des fins agricoles.

Dans cet article, nous discuterons d'un système d'irrigation intelligent et simple conçu à l'aide de matériaux peu coûteux. Le but de ce système d'irrigation est de détecter la teneur en humidité du sol et de faire fonctionner automatiquement la motopompe.

Outre le domaine de l'agriculture, nous avons également besoin d'un système d'irrigation automatisé des plantes à notre domicile pour prendre soin de nos plantes en notre absence. À travers cet article, nous discuterons du processus de conception d'un projet de système d'irrigation intelligent qui peut être utilisé pour arroser les plantes automatiquement pendant que vous êtes assis dans le confort de votre maison. Vous pouvez personnaliser les programmes d'arrosage et le temps d'exécution à l'aide de ce dispositif de système d'irrigation intelligent.

Environ 50 % des pertes d'eau sont dues à l'inefficacité des systèmes d'irrigation traditionnels qui provoquent un arrosage excessif. Pour surmonter ce problème, nous allons concevoir un système d'irrigation intelligent qui vérifie le niveau d'humidité dans le sol et fournit automatiquement de l'eau aux plantes. Lorsque le circuit trouve suffisamment d'humidité dans le sol, la motopompe s'arrête.

De plus, nous avons utilisé le module GSM pour vous informer régulièrement de l'état de l'humidité dans le sol et de la pompe à eau. Ce projet est très fiable et utile pour éliminer le besoin de main-d'œuvre du processus d'irrigation dans les champs.

Comme indiqué ci-dessus, nous avons utilisé un capteur d'humidité du sol pour détecter l'humidité dans le sol. Avant de commencer le projet, examinons les principaux composants utilisés dans le circuit pour vous aider à comprendre clairement le fonctionnement du circuit.

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Capteur d'humidité du sol

Il y a deux sondes dans le capteur d'humidité du sol qui est utilisé pour mesurer la teneur volumétrique de l'eau dans le sol. Ces deux sondes permettent au courant de passer à travers le sol, puis il obtient la valeur d'humidité présente dans le sol.

Lorsqu'il y a de l'eau dans le sol, il y aura moins de résistance et donc le sol conduira l'électricité. En conséquence, le niveau d'humidité détecté par le capteur sera plus élevé. Un sol sec est un mauvais conducteur d'électricité. Quand il y a moins d'eau dans le sol, il conduira moins d'électricité et donc la résistance sera plus importante. C'est la raison pour laquelle le niveau d'humidité sera plus bas.

Spécifications techniques :

• Tension d'entrée : 3,3-5 V
• Tension de sortie : 0 - 4,2 V
• Courant d'entrée :35 mA
• Tension de sortie - Analogique/Numérique

Broches du capteur d'humidité du sol :

• Vcc- Alimentation électrique
• A0- Sortie analogique
• D0- Sortie numérique
• GND – Terre

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Comme indiqué ci-dessus, le capteur d'humidité du sol se compose de deux plaques conductrices qui fonctionnent comme une sonde. En tant que capteur d'humidité du sol, il agit simplement comme deux plaques conductrices. La première plaque est connectée à l'alimentation + 5v. La deuxième plaque est reliée directement au sol. La sortie est prise directement à partir de la première borne de la broche du capteur d'humidité du sol.

Le capteur d'humidité du sol fonctionne sur le principe du circuit ouvert et fermé. Lorsque le sol est sec, aucun courant ne le traverse et il fonctionne comme un circuit ouvert. Lorsque le sol est humide, le courant commencera à circuler d'une borne à l'autre, fonctionnant en circuit fermé. Nous avons interfacé le capteur d'humidité avec la carte Arduino UNO. Nous discuterons de l'interfaçage et du code de simulation du circuit dans une partie ultérieure de cet article.

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Applications du capteur d'humidité du sol :

Cet appareil peut être utilisé dans les jardins familiaux et les pelouses pour éliminer le besoin de processus d'arrosage manuel des plantes. Il peut être utilisé pour les plantes d'intérieur afin de fournir de l'eau régulièrement pour l'irrigation.

La deuxième partie la plus importante de ce projet est le module GSM qui est utilisé avec le microcontrôleur Arduino pour la communication.

Module GSM TTL SIM800 :

Nous avons utilisé le module GSM SIM800 dans notre projet de système d'irrigation et interfacé avec l'Arduino pour envoyer et recevoir des messages. Un module GSM est essentiellement un modem GSM. Cet appareil est connecté au PCB pour prendre différents types de sorties de la carte. Dans notre projet, nous avons interface le module GSM avec Arduino et la sortie TTL est prise. Ce module GSM quadribande fonctionne sur des fréquences allant de GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz et PCS 1900MHz. Les modules GSM sont hautement compatibles avec Arduino et les microcontrôleurs. Le module GSM TTL SIM800 est assemblé en taille 24 * 24 * 3 mm pour s'adapter à presque tous les appareils, qu'il s'agisse d'un smartphone, d'un PDA, etc.

En Asie, la plupart des opérateurs de téléphonie mobile opèrent dans la bande 900 MHZ. Les modules GSM sont fabriqués en connectant un seul modem GSM au PCB. Ensuite, une sortie RS232 est fournie. Assurez-vous de bien vérifier les besoins en alimentation GSM de votre projet avant de choisir le module GSM adapté à votre appareil. De plus, choisissez toujours les broches de sortie compatibles TTL pour l'interfacer directement avec Arduino sans aucun inconvénient.

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Spécifications techniques :

• Basé sur le quadri-bande
• Tension requise -9VDC-12 VDC
• Alimentation - basé sur un régulateur à découpage
• Alimentation requise :1 MA
• Température de fonctionnement – 40 TO + 85 degrés Celsius

Caractéristiques du module GSM 800 :

• Schéma de codage - CS-1, CS-2, CS-3, CS-4 Tx power
• Il consomme peu d'énergie
• Équipé de canaux audio comprenant une entrée microphone et une sortie récepteur

Vous avez maintenant une bonne connaissance du fonctionnement des deux appareils, à savoir le capteur d'humidité du sol et le module GSM. Ensuite, vous devez interfacer les deux composants avec le microcontrôleur Arduino.

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Carte Arduino UNO

Avant de découvrir les détails de la carte Arduino UNO, laissez-nous vous faire savoir qu'il existe différentes versions de cartes Arduino présentes sur le marché, à savoir Arduino mega, Arduino Due etc. Nous avons utilisé Arduino UNO dans notre projet car c'est le microcontrôleur le moins cher et le plus facile à interfacer. Ce microcontrôleur se compose de 14 broches d'E/S numériques et de 6 broches analogiques. Le microcontrôleur Arduino UNO prend également en charge la communication série à l'aide des broches TX et Rx. Le plus grand avantage de l'utilisation d'Arduino est que vous pouvez optimiser et modifier le logiciel et la carte Arduino en fonction de vos besoins.

Interfaçage du capteur d'humidité du sol et du module GSM avec Arduino

L'interfaçage de ce circuit est simple. Il vous suffit de suivre le schéma du circuit.

Tout d'abord, connectez la broche analogique du capteur d'humidité du sol à la broche analogique 1 d'Arduino. Maintenant, connectez le VCC et GND du capteur au 5V et GND d'Arduino.

Ensuite, insérez une carte SIM dans le module. Maintenant, vous devez connecter le module GSM à une alimentation électrique. Nous utilisons un module de 12V si vous avez un module de 5V, vous pouvez l'alimenter directement avec le 5V d'Arduino. Connectez une source 12 V comme indiqué sur le schéma de circuit. Maintenant, connectez la broche GND du module avec le GND d'Arduino. Connectez la broche ST du module avec la broche numérique 9 de l'Arduino et la broche SR du module avec la broche numérique 10 de l'Arduino. Nous avons également connecté un écran LCD pour afficher le niveau d'humidité détecté. Connectez l'écran LCD comme indiqué sur le schéma de circuit et connectez également un potentiomètre pour manipuler le contraste de l'écran LCD.

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Connectez le relais et le transistor à l'aide du schéma du pilote de relais.

Rassemblez maintenant les composants ci-dessous mentionnés dans la liste et connectez le circuit comme indiqué dans le schéma de circuit :

• Carte Arduino UNO
• Module GSM
• Fils de connexion
• Transistors
• Écran LCD 16×2
• Alimentation
• Relais
• Pompe
• Capteur d'humidité du sol
• Résistances
• Connecteur de borne
• Régulateur de tension

Explication du code de programmation

La partie programmation de ce projet est très simple. Tout d'abord, nous devons définir la bibliothèque pour l'écran LCD et pour le capteur d'humidité. Dans la ligne suivante, nous avons défini les broches de l'émetteur et du récepteur du capteur qui sont connectées respectivement aux broches numériques 9 et 10 :

#include 
#include
SoftwareSerial mySerial(9,10);

Maintenant, nous avons défini certaines variables pour les utiliser au lieu d'utiliser les numéros de broches :

int M_Sensor = A0;
int W_led = 7;
int P_led = 13;

Dans la ligne suivante, nous avons défini les broches LCD connectées à Arduino :

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

Dans la fonction de configuration, nous avons d'abord initialisé l'écran LCD avec la fonction lcd.begin() et le capteur d'humidité en utilisant la fonction mySerial.begin(). Nous avons dépassé 16,2 car l'écran LCD a 16 colonnes et 2 lignes, ce qui indique que nous utiliserons tout l'écran LCD. Ensuite, nous avons initialisé et défini le mode de broche de la broche numérique 13 en tant que sortie connectée à la LED d'état de la pompe et au relais et la broche 7 en tant que broche d'entrée connectée à la LED de niveau d'eau.

void setup()
 {
    lcd.begin(16, 2);
    mySerial.begin(9600);
    pinMode(7,INPUT);
    pinMode(13,OUTPUT);
}

Maintenant, venez à la fonction de boucle. Dans la première ligne, nous avons effacé l'écran LCD de sorte que s'il y a une sortie précédente qui s'efface. Dans la ligne suivante, nous récupérons la valeur du capteur d'humidité et la stockons dans une variable nommée "Moist" :

lcd.clear();
int Moist = analogRead(M_Sensor); 

Dans les lignes suivantes, nous avons introduit les conditions pour les sols secs, humides et détrempés :

if (Moist> 700)   // for dry soil
  { 
        lcd.setCursor(11,0);
        lcd.print("DRY");
        lcd.setCursor(11,1);
        lcd.print("SOIL");
       if (digitalRead(W_led)==1) //test the availability of water in storage
       {
         digitalWrite(13, HIGH);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:ON");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:ON”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
       else
       {
         digitalWrite(13, LOW);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
    }
 
     if (Moist>= 300 && Moist<=700) //for Moist Soil
    { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("MOIST");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);    
  }
 
  if (Moist < 300)  // For Soggy soil
  { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("SOGGY");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
     mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“PUMP:OFF”);
     delay(100);
     mySerial.println((char)26);
     delay(1000);
  }
 delay(1000);    
} 

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Fonctionnement du système d'irrigation automatique

Le fonctionnement du système d'irrigation automatique est très simple et facile à comprendre. Dans ce projet, Arduino est utilisé pour contrôler l'ensemble du fonctionnement du circuit. Tout d'abord, lorsqu'il n'y a pas d'humidité présente dans le sol, il y aura conduction entre deux sondes du capteur de sol. En conséquence, le transistor restera à l'état ON. De plus, la broche 13 d'Arduino restera basse. Après cela, Arduino enverra un message à l'utilisateur car l'humidité du sol est normale. Moteur éteint ». Dans cette situation, la motopompe restera à l'état "OFF".

Lorsqu'il n'y a pas d'humidité dans le sol, le transistor Q2 devient OFF. De plus, la broche D7 devient haute. Par conséquent, l'envoi Arduino démarre la pompe à eau et envoie le message à l'utilisateur en tant que faible humidité détectée. Le moteur est allumé. Encore une fois, la motopompe s'éteindra automatiquement lorsqu'il y aura suffisamment d'humidité dans le sol détectée par le capteur d'humidité du sol.

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Caractéristiques du système d'irrigation intelligent

Ce système d'irrigation intelligent remplit tous les critères d'un système d'irrigation idéal. Certaines des fonctionnalités rentables sont :

• Ce système d'irrigation intelligent s'adapte facilement aux conditions météorologiques et détecte l'humidité en conséquence pour faire fonctionner la pompe à eau
• Le capteur d'humidité du sol détecte facilement le débit d'eau élevé en détectant l'humidité présente dans le sol et s'arrête donc et démarre automatiquement
• Grâce au système d'irrigation intelligent, vous pouvez gérer le débit d'eau à distance sans vous rendre sur le terrain
• L'écran LCD connecté au circuit affiche régulièrement les données d'humidité du sol qui peuvent être utilisées pour enregistrer l'humidité à différents moments

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Conclusion

Système d'irrigation intelligent est également d'une grande utilité en termes de productivité et de fiabilité. De plus, ce dispositif est facile à concevoir et peut être assemblé à l'aide de composants électroniques facilement disponibles. Le microcontrôleur Arduino utilisé dans le logiciel est très populaire et peut être facilement interfacé sans aucun inconvénient. Nous avons utilisé le capteur d'humidité du sol pour détecter l'humidité dans le sol.

Le module GSM est utilisé dans ce projet pour informer les utilisateurs en envoyant des messages sur leur téléphone portable. Nous avons également décrit la méthode de travail et d'interface de tous les composants avec Arduino. Nous espérons que vous serez désormais en mesure de concevoir ce système d'irrigation intelligent à faible coût pour économiser l'eau dans votre vie de tous les jours.

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