Gießen war gestern: Smartes Bewässerungssystem

Zum Einstieg

• • Der Arduino UNO: Eine Einführung
  • Die Programmierlogik der Arduino ID
  • Temperatur- und Feuchtigkeitssensor: Wir messen Umweltdaten
  • Peristaltikpumpe programmieren: Wasser auf Knopfdruck transportieren

• Nehmt euch den Arduino Uno und ein Grove Shield zur Hand.
• Steckt das Grove Shield auf den Arduino, sodass alle Pins verbunden sind.
• Das Grove Shield erleichtert euch das Anschließen weiterer Sensoren und Aktoren durch vorgegebene Steckplätze.

• Schnappt euch den Bodenfeuchtigkeitssensor mit Grove-Verbindungskabel.
• Schließt den Bodenfeuchtigkeitssensor mit dem mitgelieferten Grove-Verbindungskabel am analogen Port A0 des Grove Shields Welcher das ist, steht auf dem Grove Shield selbst.

Für das „Herz“ eures smarten Bewässerungssystems braucht ihr eine Relaiskarte, DC Kupplung, Netzteil, Krokodilklemmen und eine Peristaltikpumpe mit Grove-Verbindungskabel. So bringt ihr alles zum Laufen:

• Verbindet die Peristaltikpumpe mit der Relaiskarte und schließt sie danach mit dem Grove-Verbindungskabel an den digitalen Port D2 des Grove Shields
  • Klemmt die schwarze Krokodilklemme an einen der Pole der Peristaltikpumpe und steckt das andere Ende des Kabels in den Minus-Anschluss der DC-Kupplung.
  • Die rote Krokodilklemme kommt an den anderen Pol der Peristaltikpumpe und wird dann mit der Relaiskarte
  • Schließt ein weiteres rotes Kabel an den freien Steckplatz der Relaiskarte Das andere Ende des roten Kabels kommt in die DC-Kupplung (Plus).
  • Verbindet das Grove-Verbindungskabel mit der Relaiskarte. Das andere Ende kommt in den D2 Steckplatz auf dem Grove Shield.
  • Schließt das Netzkabel an die DC-Kupplung

• Befestigt die Schläuche an der Peristaltikumpe und platziert einen Schlauch im Wasserbehälter und den anderen im Blumentopf. Fixiert die Schläuche dort mit Klebeband. Falls ihr euch unsicher seid, auf welcher Seite die Peristaltikumpe das Wasser einzieht und auf welcher Sie es ausgibt, testet die Peristaltikumpe erst und klebt die Schläuche im Anschluss fest.
• Steckt zum Schluss das Netzteil der Peristaltikumpe in die Steckdose. Dann ist sie einsatzbereit.

• Verbindet den Arduino Uno über das USB-Kabel mit eurem Computer. So wird der Arduino mit Strom versorgt und ihr könnt ihn gleichzeitig programmieren.
• Wenn euer Bewässerungssystem fertig programmiert ist, könnt ihr statt des Laptops eine Powerbank als Stromquelle nutzen.

• Ladet die Arduino IDE von Arduino Webseite herunter und installiert sie auf eurem Computer.
• Öffnet nun das Programm Arduino IDE und erstellt einen neuen “Sketch” über File —> „New Sketch“.

• Verbindet den Arduino Uno mit Hilfe eines USB-Kabels mit eurem Computer.
• Öffnet nun die Arduino IDE und wählt in der oberen grünen Menüleiste unter “Select Board” den Arduino Uno
• Wählt in der oberen Menüleiste unter “Select Port” den USBModem Port aus, bei dem Arduino Uno darübersteht, zum Beispiel: Arduino Uno cu.usbmodem.

Kopiert den untenstehenden Code und fügt ihn in die Arduino IDE ein.

int sensorPin = A0; // Definiert Sensorsteckplatz
int Feuchtigkeit = 0; // Definiert die Variable zur Anzeige des Sensorwertes
int Pumpe = 2; // Definiert den Pumpensteckplatz D2

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(Feuchtigkeit, INPUT); // Definiert Feuchtigkeitssensor als Input
    pinMode(Pumpe, OUTPUT); // Definiert Pumpe als Output
}
void loop() {
    Feuchtigkeit = analogRead(sensorPin); // Liest den Sensorwert aus und schreibt die Zahl in die Feuchtigkeits Variable
    Serial.print("Moisture = " ); // Serieller Monitor Beschriftung 
    Serial.println(Feuchtigkeit); // Serieller Monitor Wert

    if (Feuchtigkeit < 100) { // if-else Schleife - Bedingung, wenn Variable Feuchtigkeit kleiner als 100, dann passiert der nächste Abschnitt
      digitalWrite (Pumpe, HIGH); // Schalte die Pumpe an
      Serial.println("Pumpe an"); // Serieller Monitor Beschriftung
    }
    else { // Ansonsten (wenn Variable Feuchtigkeit nicht kleiner als 100, oder anders gesagt, wenn Variable Feuchtigkeit größer oder gleich 100) dann schalte die Pumpe aus
      digitalWrite (Pumpe, LOW); // Schaltet Pumpe aus
      Serial.println("Pumpe aus"); // Serieller Monitor Beschriftung 
    }
    delay(5000); // Pause: Arduino wartet 5 Sekunden bevor die Schleife nochmal durchlaufen wird.
}

• Fügt den Code in den neuen „Sketch“
• Klickt auf den Pfeil-Button, um den Code in der Arduino IDE auf den Arduino Uno zu laden.

Der Serielle Monitor ist ein kleines Nachrichtenfenster in der Arduino IDE, das euch mitteilt was er gerade tut, zum Beispiel: „Ich habe Wasser gemessen“ oder „Ich schalte jetzt die Pumpe ein“. So könnt ihr überprüfen, ob Bodenfeuchtigkeitssensor und Peristaltikumpe richtig arbeiten:

• Damit die Anzeige funktioniert, muss im Code print() stehen. Das ist der Befehl in der Arduino IDE, der bestimmt, was und wann etwas auf dem Monitor angezeigt wird.
• Achtet darauf, dass die Baudgeschwindigkeit (z. B. 9600) im Seriellen Monitor mit begin(9600) im Code übereinstimmt.

• Stellt sicher, dass alle Verbindungskabel fest sitzen und der Bodenfeuchtigkeitssensor korrekt in der Erde steckt.
• Achtet darauf, dass die Peristaltikumpe richtig ausgerichtet ist, damit das Wasser aus dem Behälter in den Blumentopf gepumpt wird.
• Prüft, ob die Steckplatznummern von dem Bodenfeuchtigkeitssensor und der Peristaltikumpe am Board dieselben sind, wie in der Programmierung angegeben (A0 und D2).

• Öffnet den Seriellen Monitor in der Arduino IDE. Ihr findet den Seriellen Monitor hinter diesen Knopf.
• Beobachtet die Feuchtigkeitswerte und kontrolliert, ob die Peristaltikumpe bei Bedarf aktiviert wird.

• Wenn die Peristaltikumpe zu früh oder zu spät startet, könnt ihr den Schwellenwert im Code der Arduino IDE (die Zahl „100“ in if (Feuchtigkeit < 100)) anpassen, um die Bewässerung genauer zu steuern.
• Nach jeder Änderung müsst ihr den Code erneut über das Pfeilsymbol auf den Arduino laden.
• Genauso könnt ihr auch die Pause oder den Steckplatz der Bauteile auf dem Grove Shield anpassen.

• Stellt sicher, dass die Schläuche richtig positioniert sind und das Wasser effizient zur Pflanze transportiert wird.