Controlador de Irrigação Inteligente com Arduino – Rega Automática com Sensores de Clima e Luz

Componentes e Materiais

Arduino Nano R3 – 1 unidade
Expansor de I/O – 1 unidade
Kit Expansor de I/O – 1 unidade

Aplicativos e Serviços Online

Arduino IDE

Sobre o Projeto

Crie um Controlador de Irrigação Inteligente com Arduino

Irrigue seu jardim de forma inteligente com ciclos de rega dinâmicos. Pare a rega se estiver chovendo ou se choveu desde a última rega. Use o sensor de luz para detectar o nascer do sol e ajustar automaticamente os horários de início. Pare a rega se estiver muito frio.

Lista de Recursos

Sensor de temperatura externa
Sensor de chuva externo
Sensor de luz externo
Relógio em tempo real (RTC) com backup de bateria para agendamento semanal
Armazenamento não volátil – nunca perca uma rega por falta de energia
Detecção de nascer do sol
Rega inteligente economiza na conta de água
Rega antes do nascer do sol para melhor absorção
Para rega quando está muito frio
Reduz crescimento de fungos
Controle de agendamento fácil

Controlador de Irrigação Inteligente com Arduino – Rega Automática com Sensores de Clima e Luz

Peças Necessárias para Construir o Controlador

Expansor de I/O
2x Conversor 1-Wire para I2C
Junção 1-Wire
Conector Óptico
Divisor
Arduino Nano
Módulo Relé 4 Canais 5V DC
Sensor de Luz TSL2561
Sensor de Temperatura à Prova d'Água DS18B20
Sensor de Nível de Água Infravermelho Óptico
RTC DS3231 AT24C32 IIC de Precisão
Display OLED I2C SSD1306 128x64
Caixa Plástica à Prova d'Água 200x120x75mm
Caixa Plástica à Prova d'Água 100x68x50mm
Prensa-cabo IP68 PG7 de Nylon
Prensa-cabo IP68 PG11 de Nylon
Jack Keystone RJ11 de Parafuso
Fio RJ11 4C4P 50ft
Fio RJ11 4C4P 6ft
Fio Header 2.54mm
2x Chave Micro Push Button SPST Momentânea 2 Pinos
Fonte de Alimentação 12VDC 1A

Diagrama de Fiação

Display OLED

Pressione o botão Menu para exibir o menu e continue pressionando para percorrer as opções. O menu some automaticamente após 30 segundos de inatividade. Pressione o botão Select para executar a função desejada.

Por Que Usar o Expansor de I/O?

Design mais simples
Componentes prontos (off-the-shelf)
Sem necessidade de escrever driver 1-Wire
Sem driver DS3231 RTC
Sem driver EEPROM
Sem driver de display OLED
Sem fontes para display ocupando espaço no Arduino
Sem driver de sensor de temperatura
Sem driver de sensor de chuva óptico
Economiza espaço de código no Arduino; apenas 12710 bytes (39%)
Código escrito em apenas três dias
Fácil fiação com cabo telefônico RJ11 padrão
Sem problemas de comprimento de cabo do sensor
Mais barato que sistemas comerciais similares
Fácil adaptar a requisitos individuais
Fonte de alimentação única

Construa o Sistema

Conecte o Arduino Nano ao Expansor de I/O e programe com o código abaixo. O header de 6 pinos é a porta serial de depuração e não é necessário na instalação final.

Certifique-se de alterar os endereços ONEWIRE_TO_I2C_ROM1 e ONEWIRE_TO_I2C_ROM2 para corresponder aos endereços dos seus conversores 1-Wire para I2C.

Código Principal

/* Sketch do Expansor de I/O otimizado
 * Sistema de Irrigação v1.1
 */
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <util/crc16.h>
#include <avr/wdt.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include "IOExpander.h"

#define FAHRENHEIT
#define INIT_BOARD "g5w1;g11w1;g11d0,75;g12w1;g12d0,75;rsf"
#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM1 "i4scc"
#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM2 "i6s8f"
#define ONEWIRE_TEMPERATURE "t6s0300"
#define RTC_SENSOR "s4te"
#define I2C_EEPROM "s4tf"
#define I2C_OLED "s4t10"
#define I2C_LIGHT "s3t9;sc0"
#define OPTICAL_SENSOR "g5a"
#define BUTTON1 "g11d"
#define BUTTON2 "g12d"

#define WATER_TIME_BEFORE_SUNRISE 60
#define SUNRISE_LUX 100
#define RAIN_DETECT_LEVEL 4.0
#define DO_NOT_WATER_TEMP 4.4444 // 40°F

#define MAX_ZONES 4
#define HOUR_IN_DAY 24L
#define MIN_IN_HOUR 60L
#define SEC_IN_MIN 60L
#define SEC_IN_HOUR (MIN_IN_HOUR * SEC_IN_MIN)
#define SEC_IN_DAY (HOUR_IN_DAY * SEC_IN_HOUR)
#define DAYS_IN_WEEK 7
#define SEC_IN_WEEK (SEC_IN_DAY * DAYS_IN_WEEK)

#define SUN 0x01
#define MON 0x02
#define TUE 0x04
#define WED 0x08
#define THR 0x10
#define FRI 0x20
#define SAT 0x40
#define EVERYDAY (SUN | MON | TUE | WED | THR | FRI | SAT)
#define SUNRISE 0x80

#define MENU_OPTIONS 9
#define MENU_TIME 30
#define OFF 0
#define ON 1
#define STATE_ON_OFF 0x01

//#define SERIAL_DEBUG

#ifdef SERIAL_DEBUG
SoftwareSerial swSerial(8,7);
#endif

char weekday[][4] = {"SUN","MON","TUE","WED","THU","FRI","SAT"};
char menu[][13] = {"Next","Water","Reset","Clock Min +","Clock Min -","Clock Hour +","Clock Hour -","Sunrise","ON/OFF"};

enum { MENU_NEXT, MENU_WATER, MENU_RESET, MENU_CLOCK_MIN_PLUS, MENU_CLOCK_MIN_MINUS, MENU_CLOCK_HOUR_PLUS, MENU_CLOCK_HOUR_MINUS, MENU_SUNRISE, MENU_ON_OFF };

typedef struct { char description[16]; uint8_t relay; } ZONE;
typedef struct { uint8_t zone; uint8_t days; int8_t hour; int8_t min; uint8_t duration; } SCHEDULE;
typedef struct { time_t sunrise_time; time_t last_water_time; uint8_t water_schedule; uint8_t water_duration; uint8_t rain[MAX_ZONES]; uint8_t state; uint8_t crc; } NVRAM;

enum { ZONE1, ZONE2, ZONE3, ZONE4 };
enum { RELAY1 = 1, RELAY2, RELAY3, RELAY4 };

ZONE zone[] = {
  {"Front Right", RELAY1},
  {"Front Left", RELAY2},
  {"Bushes", RELAY3},
  {"Left Side", RELAY4},
};

SCHEDULE schedule[] = {
  {ZONE1, SUNRISE | EVERYDAY, -1, 0, 4},
  {ZONE2, EVERYDAY, 6, 15, 5},
  {ZONE3, EVERYDAY, 6, 0, 10},
  {ZONE4, EVERYDAY, 6, 10, 6},
};

NVRAM nvram;
bool update_nvram = false;

uint8_t crc8(uint8_t* data, uint16_t length) {
  uint8_t crc = 0;
  while (length--) crc = _crc8_ccitt_update(crc, *data++);
  return crc;
}

int led = 13;
bool init_oled = true;
bool update_oled = true;
bool init_board = true;

#ifdef FAHRENHEIT
#define C2F(temp) CelsiusToFahrenheit(temp)
float CelsiusToFahrenheit(float celsius) { return ((celsius * 9) / 5) + 32; }
#else
#define C2F(temp) (temp)
#endif

void SerialPrint(const char* str, float decimal, char error) {
  Serial.print(str);
  if (error) Serial.print(F("NA")); else Serial.print(decimal, 1);
}

time_t NextScheduleTime(time_t last_time, uint8_t* next_schedule) {
  time_t next_time = -1, clk_time;
  uint8_t i; tm clk; uint8_t wday;
  for (i = 0; i < sizeof(schedule)/sizeof(SCHEDULE); i++) {
    if (schedule[i].days & SUNRISE) {
      clk_time = nvram.sunrise_time + schedule[i].hour * SEC_IN_HOUR + schedule[i].min * SEC_IN_MIN;
      localtime_r(&clk_time, &clk);
    } else {
      localtime_r(&last_time, &clk);
      clk.tm_hour = schedule[i].hour; clk.tm_min = schedule[i].min; clk.tm_sec = 0;
      clk_time = mktime(&clk);
    }
    wday = clk.tm_wday;
    while (clk_time <= last_time || !(schedule[i].days & (1 << wday))) {
      clk_time += SEC_IN_DAY;
      if (++wday > 6) wday = 0;
      if (wday == clk.tm_wday) break;
    }
    if (clk_time < next_time) { next_time = clk_time; *next_schedule = i; }
  }
  return next_time;
}

void StartScheduleTime(time_t start_time, uint8_t start_schedule) {
  uint8_t i;
  nvram.last_water_time = start_time;
  nvram.water_schedule = start_schedule;
  nvram.water_duration = schedule[start_schedule].duration + 1;
  update_nvram = true;
  i = schedule[start_schedule].zone;
  if (i < MAX_ZONES && nvram.rain[i] > 0) {
    if (nvram.rain[i] > nvram.water_duration) nvram.water_duration = 0;
    else nvram.water_duration -= nvram.rain[i];
    nvram.rain[i] = 0;
  }
}

void WaterScheduleTime() {
  uint8_t i;
  nvram.water_duration--;
  update_nvram = true;
  i = schedule[nvram.water_schedule].zone;
  if (i < MAX_ZONES) {
    Serial.print("r"); Serial.print(zone[i].relay);
    if (nvram.water_duration > 0) Serial.println("o"); else Serial.println("f");
    SerialReadUntilDone();
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
#ifdef SERIAL_DEBUG
  swSerial.begin(115200);
#endif
  pinMode(led, OUTPUT);
  wdt_enable(WDTO_8S);
}

void loop() {
  static tm rtc; tm clk, sunrise_clk; time_t rtc_time, clk_time;
  static time_t next_time; static uint8_t last_sec, last_min;
  bool error_rtc, error_light, error_temp;
  static long lux = 0; static float temp, rain;
  static uint8_t sunrise_counter = MIN_IN_HOUR; static bool check_sunrise = false;
  uint8_t i; static bool read_nvram = true; static time_t water_time; static uint8_t water_schedule;
  uint8_t sz, wday; long n; bool button1, button2;
  static int8_t menu_select = -1; static time_t menu_time = 0;

  Serial.println();
  if (SerialReadUntilDone()) {
    if (init_board) { SerialCmdDone(INIT_BOARD); init_board = false; }
    if (init_oled) {
      if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM1)) { SerialCmdDone(I2C_OLED ";si;sc;sd"); init_oled = false; }
    }
    if (SerialCmdDone(RTC_SENSOR)) {
      error_rtc = !SerialReadTime(&rtc);
      if (!error_rtc) { clk = rtc; rtc_time = mktime(&clk); localtime_r(&rtc_time, &rtc); }
      if (read_nvram) {
        if (SerialCmdNoError(I2C_EEPROM)) {
          SerialReadEEPROM((uint8_t*)&nvram, 0, sizeof(nvram));
          if (nvram.crc != crc8((uint8_t*)&nvram, sizeof(nvram)-sizeof(uint8_t))) {
            memset(&nvram, 0, sizeof(nvram));
            clk = rtc; clk.tm_hour = 6; clk.tm_min = 0; clk.tm_sec = 0;
            nvram.sunrise_time = mktime(&clk);
            if (nvram.sunrise_time < rtc_time) nvram.sunrise_time += SEC_IN_DAY;
            update_nvram = true;
          }
          if (rtc_time - nvram.last_water_time > SEC_IN_WEEK) nvram.last_water_time = rtc_time - SEC_IN_WEEK;
          if (rtc_time > nvram.sunrise_time) {
            localtime_r(&nvram.sunrise_time, &sunrise_clk);
            clk = rtc; clk.tm_hour = sunrise_clk.tm_hour; clk.tm_min = sunrise_clk.tm_min; clk.tm_sec = sunrise_clk.tm_sec;
            nvram.sunrise_time = mktime(&clk);
            if (nvram.sunrise_time < rtc_time) nvram.sunrise_time += SEC_IN_DAY;
          }
          if (nvram.water_duration) { nvram.water_duration++; water_time = nvram.last_water_time; }
          else { clk_time = nvram.last_water_time ? nvram.last_water_time : rtc_time; water_time = NextScheduleTime(clk_time, &water_schedule); }
          read_nvram = false;
        }
      }
    }

    if (rtc.tm_min != last_min) {
      error_temp = !SerialCmdNoError(ONEWIRE_TEMPERATURE); if (!error_temp) SerialCmdDone("tt");
      error_light = !SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM2 ";oo0");
      if (!error_light) { SerialCmdDone(I2C_LIGHT); SerialCmd("sr"); SerialReadInt(&lux); SerialReadUntilDone(); }
      if (SerialCmd(OPTICAL_SENSOR)) { SerialReadFloat(&rain); SerialReadUntilDone(); }
      error_temp = !SerialCmdNoError(ONEWIRE_TEMPERATURE);
      if (!error_temp) { SerialCmd("tr"); SerialReadFloat(&temp); SerialReadUntilDone(); }

      if (lux < SUNRISE_LUX) { if (sunrise_counter > 0) sunrise_counter--; else check_sunrise = true; }
      else { if (sunrise_counter < MIN_IN_HOUR) { sunrise_counter++; if (check_sunrise && sunrise_counter == MIN_IN_HOUR) { nvram.sunrise_time = rtc_time + (SEC_IN_DAY - SEC_IN_HOUR); check_sunrise = false; update_nvram = true; } } }

      if (rain <= RAIN_DETECT_LEVEL) { for (i=0;i= MENU_OPTIONS) menu_select = 0; } menu_time = rtc_time; update_oled = true; }
    if (menu_select >= 0) {
      button2 = SerialReadButton(BUTTON2);
      if (button2) {
        clk_time = rtc_time;
        switch(menu_select) {
          case MENU_NEXT: case MENU_RESET:
            if (nvram.water_duration) { nvram.water_duration = 1; WaterScheduleTime(); }
            water_time = NextScheduleTime((menu_select == MENU_NEXT) ? water_time : rtc_time, &water_schedule); break;
          case MENU_WATER: StartScheduleTime(water_time, water_schedule); WaterScheduleTime(); break;
          case MENU_CLOCK_MIN_PLUS: clk_time += SEC_IN_MIN; break;
          case MENU_CLOCK_MIN_MINUS: clk_time -= SEC_IN_MIN; break;
          case MENU_CLOCK_HOUR_PLUS: clk_time += SEC_IN_HOUR; break;
          case MENU_CLOCK_HOUR_MINUS: clk_time -= SEC_IN_HOUR; break;
          case MENU_ON_OFF: nvram.state ^= STATE_ON_OFF; update_nvram = true; break;
        }
        if (clk_time != rtc_time) { if (SerialCmdDone(RTC_SENSOR)) { localtime_r(&clk_time, &clk); SerialWriteTime(&clk); rtc_time = clk_time; } }
        menu_time = rtc_time; update_oled = true;
      }
    }
    if (menu_select >= 0 && rtc_time - menu_time > MENU_TIME) { menu_select = -1; update_oled = true; }

    if (update_oled) {
      if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM1)) {
        Serial.print("st10;so1;sc;sf0;sa0;sd0,0,\"");
        if (nvram.water_duration) Serial.print(nvram.water_duration);
        else { if ((nvram.state & STATE_ON_OFF) == OFF) Serial.print("OFF"); else if (rain <= RAIN_DETECT_LEVEL) Serial.print("Rain"); else if (temp <= DO_NOT_WATER_TEMP) Serial.print("Cold"); else Serial.print("v1.1"); }
        Serial.print("\";sf2;sa1;sd75,0,\"");
        if (menu_select == 7) { clk_time = nvram.sunrise_time; localtime_r(&clk_time, &clk); } else clk = rtc;
        Serial.print(clk.tm_hour - ((clk.tm_hour>12)?12:0)); Serial.print(":"); if (clk.tm_min < 10) Serial.print("0"); Serial.print(clk.tm_min); Serial.println("\""); SerialReadUntilDone();
        Serial.print("sf1;sa0;sd79,8,\""); Serial.print((clk.tm_hour>12)?"PM":"AM"); Serial.print("\";sf0;sa1;sd127,1,\""); Serial.print(weekday[clk.tm_wday]); Serial.print("\";sd127,13,\""); Serial.print(clk.tm_mon+1); Serial.print("/"); Serial.print(clk.tm_mday); Serial.println("\""); SerialReadUntilDone();
        Serial.print("sf0;sa0;sd1,36,\""); i = schedule[water_schedule].zone; if (i < MAX_ZONES) Serial.print(zone[i].description); localtime_r(&water_time, &clk);
        if (water_time - rtc_time > SEC_IN_DAY) { Serial.print("\";sa1;sd126,36,\""); Serial.print(clk.tm_mon+1); Serial.print("/"); Serial.print(clk.tm_mday); Serial.print(" "); Serial.print(clk.tm_hour-((clk.tm_hour>12)?12:0)); Serial.print(":"); if (clk.tm_min<10) Serial.print("0"); Serial.print(clk.tm_min); Serial.print(" "); }
        else { Serial.print("\";sf1;sa1;sd111,30,\""); Serial.print(clk.tm_hour-((clk.tm_hour>12)?12:0)); Serial.print(":"); if (clk.tm_min<10) Serial.print("0"); Serial.print(clk.tm_min); Serial.print("\";sf0;sd126,36,\""); }
        Serial.print((clk.tm_hour>12)?"PM":"AM"); if (nvram.water_duration) Serial.print("\";so2;sc0,29,128,19\""); Serial.println(); SerialReadUntilDone();
        if (menu_select == -1) { SerialPrint("\";so1;sa2;sd63,52,\"", C2F(temp), error_temp); if (!error_temp) Serial.print("\",248,\"" #ifdef FAHRENHEIT "F" #else "C" #endif ); Serial.print(" / "); Serial.print(lux); }
        else { Serial.print("\";so0;sc0,51,128,14;sf0;sa2;sd63,52,\""); if (menu_select == MENU_ON_OFF) Serial.print((nvram.state & STATE_ON_OFF) ? "OFF" : "ON"); else Serial.print(menu[menu_select]); }
        Serial.println("\";sd\""); SerialReadUntilDone(); update_oled = false;
      } else init_oled = true;
    }
    if (update_nvram) { if (SerialCmdNoError(I2C_EEPROM)) { nvram.crc = crc8((uint8_t*)&nvram, sizeof(nvram)-sizeof(uint8_t)); SerialWriteEEPROM((uint8_t*)&nvram, 0, sizeof(nvram)); update_nvram = false; } }
    delay(50);
  } else { digitalWrite(led, HIGH); delay(500); digitalWrite(led, LOW); delay(500); init_board = true; init_oled = true; }
  wdt_reset();
}

Nota: Se usar a porta USB para programar o Arduino Nano, desconecte-o do Expansor de I/O, pois ambos usam a mesma porta serial. Para depuração, use a porta ICSP para programar o ATmega328P. Para habilitar a porta de depuração de software, descomente SERIAL_DEBUG.

O divisor deve ser configurado para isolar a linha de dados do sensor infravermelho óptico da linha do sensor remoto 1-Wire. Solde um resistor zero ohm 0603 em R2.

Fure um orifício de 7/16" na caixa pequena e 11/16" na maior no lado direito para os prensa-cabos PG7 e PG11. Use uma ferramenta rotativa para alargar até ajustar. O PG7 alimenta os sensores remotos e o PG11 os fios de 12VDC, 24VAC, manifold e cabo RJ11.

Conecte as chaves micro push button SPST ao terminal de parafuso RJ11. Use tubo termorretrátil para isolar os contatos.

Conecte todos os fios e monte tudo na caixa grande. O cabo RJ11 de 50ft para sensores remotos deve passar pelo prensa-cabo PG11 sem necessidade de corte.

Fure um orifício de 9/16" no topo da caixa pequena para o sensor de água infravermelho óptico. A caixa pequena é apertada, mas se os componentes forem dispostos na orientação recomendada, cabem. Encurtar os fios RJ11 ajuda. Após montar, adicione cola marítima na arruela do prensa-cabo antes de apertar a porca para melhor vedação.

Instale a caixa de sensores remotos do lado externo, elevada no lado leste da casa, com o sensor óptico de água e sensor de luz apontados para o céu sem obstruções.

Fure orifícios de 1/4" no topo, meio e base da caixa grande para os botões. Use ferramenta rotativa para ajustar.

Teste o sistema e verifique se tudo funciona. Para testar relés e sensores, desconecte o Arduino do Expansor e conecte diretamente ao computador para controle manual. Após verificar, monte tudo na caixa usando fita dupla face e espuma de embalagem para fixar as placas, e aproveite os benefícios e economia do seu Controlador de Irrigação Inteligente.

Vídeo em Operação

Atualização 12/09/2019

Lançada v1.1 que corrigiu problema de inicialização se o sistema ficasse sem energia por vários dias.

Atualização 02/10/2019

Ao conectar o 1-Wire para I2C ao DS3231 e depois ao OLED SSD1306, haverá três pull-ups diferentes nas linhas SDA e SCL (conforme imagem abaixo circulado). Isso resulta em pull-up efetivo de 4.7k / 3 = 1.56k, muito forte, causando corrupções aleatórias na tela.

Como o DS3231 usa um resistor pack compartilhado, remova os outros pull-ups:

1-Wire para I2C: R3 e R4.
OLED SSD1306: R6 e R7.

Código

Controlador de Irrigação Inteligente

Controlador de Irrigação Inteligente C/C++

Use seu Arduino para irrigar seu jardim ou quintal de forma inteligente.

/* IO Expander sketch optimized * Irrigation System v1.1 * */
#include <math.h> #include <time.h> #include <util/crc16.h> #include <avr/wdt.h> #include <SoftwareSerial.h> #include "IOExpander.h"
#define FAHRENHEIT
#define INIT_BOARD "g5w1;g11w1;g11d0,75;g12w1;g12d0,75;rsf"
#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM1 "i4scc"
#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM2 "i6s8f"
#define ONEWIRE_TEMPERATURE "t6s0300"
#define RTC_SENSOR "s4te"
#define I2C_EEPROM "s4tf"
#define I2C_OLED "s4t10"
#define I2C_LIGHT "s3t9;sc0"
#define OPTICAL_SENSOR "g5a"
#define BUTTON1 "g11d"
#define BUTTON2 "g12d"
#define WATER_TIME_BEFORE_SUNRISE 60
#define SUNRISE_LUX 100
#define RAIN_DETECT_LEVEL 4.0
#define DO_NOT_WATER_TEMP 4.4444 // 40F
#define MAX_ZONES 4
#define HOUR_IN_DAY 24L
#define MIN_IN_HOUR 60L
#define SEC_IN_MIN 60L
#define SEC_IN_HOUR (MIN_IN_HOUR * SEC_IN_MIN)
#define SEC_IN_DAY (HOUR_IN_DAY * SEC_IN_HOUR)
#define DAYS_IN_WEEK 7
#define SEC_IN_WEEK (SEC_IN_DAY * DAYS_IN_WEEK)
#define SUN 0x01
#define MON 0x02
#define TUE 0x04
#define WED 0x08
#define THR 0x10
#define FRI 0x20
#define SAT 0x40
#define EVERYDAY (SUN | MON | TUE | WED | THR | FRI | SAT)
#define SUNRISE 0x80
#define MENU_OPTIONS 9
#define MENU_TIME 30
#define OFF 0
#define ON 1
#define STATE_ON_OFF 0x01
//#define SERIAL_DEBUG
#ifdef SERIAL_DEBUG
SoftwareSerial swSerial(8,7);
#endif
char weekday[][4] = {"SUN","MON","TUE","WED","THU","FRI","SAT"};
char menu[][13] = {"Next","Water","Reset","Clock Min +","Clock Min -","Clock Hour +","Clock Hour -","Sunrise","ON/OFF"};
enum { MENU_NEXT, MENU_WATER, MENU_RESET, MENU_CLOCK_MIN_PLUS, MENU_CLOCK_MIN_MINUS, MENU_CLOCK_HOUR_PLUS, MENU_CLOCK_HOUR_MINUS, MENU_SUNRISE, MENU_ON_OFF };
typedef struct { char description[16]; uint8_t relay; } ZONE;
typedef struct { uint8_t zone; uint8_t days; int8_t hour; int8_t min; uint8_t duration; } SCHEDULE;
typedef struct { time_t sunrise_time; time_t last_water_time; uint8_t water_schedule; uint8_t water_duration; uint8_t rain[MAX_ZONES]; uint8_t state; uint8_t crc; } NVRAM;
enum { ZONE1, ZONE2, ZONE3, ZONE4 };
enum { RELAY1 = 1, RELAY2, RELAY3, RELAY4 };
ZONE zone[] = { {"Front Right", RELAY1}, {"Front Left", RELAY2}, {"Bushes", RELAY3}, {"Left Side", RELAY4} };
SCHEDULE schedule[] = { {ZONE1, SUNRISE | EVERYDAY, -1, 0, 4}, {ZONE2, EVERYDAY, 6, 15, 5}, {ZONE3, EVERYDAY, 6, 0, 10}, {ZONE4, EVERYDAY, 6, 10, 6} };
NVRAM nvram; bool update_nvram = false;
uint8_t crc8(uint8_t* data, uint16_t length) { uint8_t crc = 0; while (length--) crc = _crc8_ccitt_update(crc, *data++); return crc; }
int led = 13; bool init_oled = true; bool update_oled = true; bool init_board = true;
#ifdef FAHRENHEIT
#define C2F(temp) CelsiusToFahrenheit(temp)
float CelsiusToFahrenheit(float celsius) { return ((celsius * 9) / 5) + 32; }
#else
#define C2F(temp) (temp)
#endif
void SerialPrint(const char* str, float decimal, char error) { Serial.print(str); if (error) Serial.print(F("NA")); else Serial.print(decimal, 1); }
time_t NextScheduleTime(time_t last_time, uint8_t* next_schedule) { time_t next_time = -1, clk_time; uint8_t i; tm clk; uint8_t wday; for (i = 0; i < sizeof(schedule)/sizeof(SCHEDULE); i++) { if (schedule[i].days & SUNRISE) { clk_time = nvram.sunrise_time + schedule[i].hour * SEC_IN_HOUR + schedule[i].min * SEC_IN_MIN; localtime_r(&clk_time, &clk); } else { localtime_r(&last_time, &clk); clk.tm_hour = schedule[i].hour; clk.tm_min = schedule[i].min; clk.tm_sec = 0; clk_time = mktime(&clk); } wday = clk.tm_wday; while (clk_time <= last_time || !(schedule[i].days & (1 << wday))) { clk_time += SEC_IN_DAY; if (++wday > 6) wday = 0; if (wday == clk.tm_wday) break; } if (clk_time < next_time) { next_time = clk_time; *next_schedule = i; } } return next_time; }
void StartScheduleTime(time_t start_time, uint8_t start_schedule) { uint8_t i; nvram.last_water_time = start_time; nvram.water_schedule = start_schedule; nvram.water_duration = schedule[start_schedule].duration+1; update_nvram = true; i = schedule[start_schedule].zone; if (i < MAX_ZONES && nvram.rain[i] > 0) { if (nvram.rain[i] > nvram.water_duration) nvram.water_duration = 0; else nvram.water_duration -= nvram.rain[i]; nvram.rain[i] = 0; } }
void WaterScheduleTime() { uint8_t i; nvram.water_duration--; update_nvram = true; i = schedule[nvram.water_schedule].zone; if (i < MAX_ZONES) { Serial.print("r"); Serial.print(zone[i].relay); if (nvram.water_duration > 0) Serial.println("o"); else Serial.println("f"); SerialReadUntilDone(); } }
void setup() { Serial.begin(115200); #ifdef SERIAL_DEBUG swSerial.begin(115200); #endif pinMode(led, OUTPUT); wdt_enable(WDTO_8S); }
void loop() { static tm rtc; tm clk, sunrise_clk; time_t rtc_time, clk_time; static time_t next_time; static uint8_t last_sec, last_min; bool error_rtc, error_light, error_temp; static long lux = 0; static float temp, rain; static uint8_t sunrise_counter = MIN_IN_HOUR; static bool check_sunrise = false; uint8_t i; static bool read_nvram = true; static time_t water_time; static uint8_t water_schedule; uint8_t sz, wday; long n; bool button1, button2; static int8_t menu_select = -1; static time_t menu_time = 0; Serial.println(); if (SerialReadUntilDone()) { if (init_board) { SerialCmdDone(INIT_BOARD); init_board = false; } if (init_oled) { if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM1)) { SerialCmdDone(I2C_OLED ";si;sc;sd"); init_oled = false; } } if (SerialCmdDone(RTC_SENSOR)) { error_rtc = !SerialReadTime(&rtc); if (!error_rtc) { clk = rtc; rtc_time = mktime(&clk); localtime_r(&rtc_time, &rtc); } if (read_nvram) { if (SerialCmdNoError(I2C_EEPROM)) { SerialReadEEPROM((uint8_t*)&nvram, 0, sizeof(nvram)); if (nvram.crc != crc8((uint8_t*)&nvram, sizeof(nvram)-sizeof(uint8_t))) { memset(&nvram, 0, sizeof(nvram)); clk = rtc; clk.tm_hour = 6; clk.tm_min = 0; clk.tm_sec = 0; nvram.sunrise_time = mktime(&clk); if (nvram.sunrise_time < rtc_time) nvram.sunrise_time += SEC_IN_DAY; update_nvram = true; } if (rtc_time - nvram.last_water_time > SEC_IN_WEEK) nvram.last_water_time = rtc_time - SEC_IN_WEEK; if (rtc_time > nvram.sunrise_time) { localtime_r(&nvram.sunrise_time, &sunrise_clk); clk = rtc; clk.tm_hour = sunrise_clk.tm_hour; clk.tm_min = sunrise_clk.tm_min; clk.tm_sec = sunrise_clk.tm_sec; nvram.sunrise_time = mktime(&clk); if (nvram.sunrise_time < rtc_time) nvram.sunrise_time += SEC_IN_DAY; } if (nvram.water_duration) { nvram.water_duration++; water_time = nvram.last_water_time; } else { clk_time = nvram.last_water_time ? nvram.last_water_time : rtc_time; water_time = NextScheduleTime(clk_time, &water_schedule); } read_nvram = false; } } } if (rtc.tm_min != last_min) { error_temp = !SerialCmdNoError(ONEWIRE_TEMPERATURE); if (!error_temp) SerialCmdDone("tt"); error_light = !SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM2 ";oo0"); if (!error_light) { SerialCmdDone(I2C_LIGHT); SerialCmd("sr"); SerialReadInt(&lux); SerialReadUntilDone(); } if (SerialCmd(OPTICAL_SENSOR)) { SerialReadFloat(&rain); SerialReadUntilDone(); } error_temp = !SerialCmdNoError(ONEWIRE_TEMPERATURE); if (!error_temp) { SerialCmd("tr"); SerialReadFloat(&temp); SerialReadUntilDone(); } if (lux < SUNRISE_LUX) { if (sunrise_counter > 0) sunrise_counter--; else check_sunrise = true; } else { if (sunrise_counter < MIN_IN_HOUR) { sunrise_counter++; if (check_sunrise && sunrise_counter == MIN_IN_HOUR) { nvram.sunrise_time = rtc_time + (SEC_IN_DAY - SEC_IN_HOUR); check_sunrise = false; update_nvram = true; } } } if (rain <= RAIN_DETECT_LEVEL) { for (i = 0; i < MAX_ZONES; i++) if (nvram.rain[i] < 255) nvram.rain[i]++; update_nvram = true; } if (menu_select == -1 && !nvram.water_duration) { while (water_time + (schedule[water_schedule].duration * SEC_IN_MIN) < rtc_time) water_time = NextScheduleTime(water_time, &water_schedule); if (water_time <= rtc_time) { StartScheduleTime(water_time, water_schedule); if (temp <= DO_NOT_WATER_TEMP || (nvram.state & STATE_ON_OFF) == OFF) nvram.water_duration = 0; } } if (nvram.water_duration) { WaterScheduleTime(); if (!nvram.water_duration) water_time = NextScheduleTime(water_time, &water_schedule); } last_min = rtc.tm_min; update_oled = true; } button1 = SerialReadButton(BUTTON1); if (button1) { if (menu_select == -1) menu_select = 0; else { if (++menu_select >= MENU_OPTIONS) menu_select = 0; } menu_time = rtc_time; update_oled = true; } if (menu_select >= 0) { button2 = SerialReadButton(BUTTON2); if (button2) { clk_time = rtc_time; switch(menu_select) { case MENU_NEXT: case MENU_RESET: if (nvram.water_duration) { nvram.water_duration = 1; WaterScheduleTime(); } water_time = NextScheduleTime((menu_select == MENU_NEXT) ? water_time : rtc_time, &water_schedule); break; case MENU_WATER: StartScheduleTime(water_time, water_schedule); WaterScheduleTime(); break; case MENU_CLOCK_MIN_PLUS: clk_time += SEC_IN_MIN; break; case MENU_CLOCK_MIN_MINUS: clk_time -= SEC_IN_MIN; break; case MENU_CLOCK_HOUR_PLUS: clk_time += SEC_IN_HOUR; break; case MENU_CLOCK_HOUR_MINUS: clk_time -= SEC_IN_HOUR; break; case MENU_ON_OFF: nvram.state ^= STATE_ON_OFF; update_nvram = true; break; } if (clk_time != rtc_time) { if (SerialCmdDone(RTC_SENSOR)) { localtime_r(&clk_time, &clk); SerialWriteTime(&clk); rtc_time = clk_time; } } menu_time = rtc_time; update_oled = true; } } if (menu_select >= 0 && rtc_time - menu_time > MENU_TIME) { menu_select = -1; update_oled = true; } if (update_oled) { if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM1)) { Serial.print("st10;so1;sc;sf0;sa0;sd0,0,\""); if (nvram.water_duration) Serial.print(nvram.water_duration); else { if ((nvram.state & STATE_ON_OFF) == OFF) Serial.print("OFF"); else if (rain <= RAIN_DETECT_LEVEL) Serial.print("Rain"); else if (temp <= DO_NOT_WATER_TEMP) Serial.print("Cold"); else Serial.print("v1.1"); } Serial.print("\";sf2;sa1;sd75,0,\""); if (menu_select == 7) { clk_time = nvram.sunrise_time; localtime_r(&clk_time, &clk); } else clk = rtc; Serial.print(clk.tm_hour-((clk.tm_hour>12)?12:0)); Serial.print(":"); if (clk.tm_min < 10) Serial.print("0"); Serial.print(clk.tm_min); Serial.println("\""); SerialReadUntilDone(); Serial.print("sf1;sa0;sd79,8,\""); Serial.print((clk.tm_hour>12)?"PM":"AM"); Serial.print("\";sf0;sa1;sd127,1,\""); Serial.print(weekday[clk.tm_wday]); Serial.print("\";sd127,13,\""); Serial.print(clk.tm_mon+1); Serial.print("/"); Serial.print(clk.tm_mday); Serial.println("\""); SerialReadUntilDone(); Serial.print("sf0;sa0;sd1,36,\""); i = schedule[water_schedule].zone; if (i < MAX_ZONES) Serial.print(zone[i].description); localtime_r(&water_time, &clk); if (water_time - rtc_time > SEC_IN_DAY) { Serial.print("\";sa1;sd126,36,\""); Serial.print(clk.tm_mon+1); Serial.print("/"); Serial.print(clk.tm_mday); Serial.print(" "); Serial.print(clk.tm_hour-((clk.tm_hour>12)?12:0)); Serial.print(":"); if (clk.tm_min < 10) Serial.print("0"); Serial.print(clk.tm_min); Serial.print(" "); } else { Serial.print("\";sf1;sa1;sd111,30,\""); Serial.print(clk.tm_hour-((clk.tm_hour>12)?12:0)); Serial.print(":"); if (clk.tm_min < 10) Serial.print("0"); Serial.print(clk.tm_min); Serial.print("\";sf0;sd126,36,\""); } Serial.print((clk.tm_hour>12)?"PM":"AM"); if (nvram.water_duration) Serial.print("\";so2;sc0,29,128,19\""); Serial.println(); SerialReadUntilDone(); if (menu_select == -1) { SerialPrint("\";so1;sa2;sd63,52,\"", C2F(temp), error_temp); if (!error_temp) Serial.print("\",248,\"" #ifdef FAHRENHEIT "F" #else "C" #endif ); Serial.print(" / "); Serial.print(lux); } else { Serial.print("\";so0;sc0,51,128,14;sf0;sa2;sd63,52,\""); if (menu_select == MENU_ON_OFF) Serial.print((nvram.state & STATE_ON_OFF) ? "OFF" : "ON"); else Serial.print(menu[menu_select]); } Serial.println("\";sd\""); SerialReadUntilDone(); update_oled = false; } else init_oled = true; } if (update_nvram) { if (SerialCmdNoError(I2C_EEPROM)) { nvram.crc = crc8((uint8_t*)&nvram, sizeof(nvram)-sizeof(uint8_t)); SerialWriteEEPROM((uint8_t*)&nvram, 0, sizeof(nvram)); update_nvram = false; } } delay(50); } else { digitalWrite(led, HIGH); delay(500); digitalWrite(led, LOW); delay(500); init_board = true; init_oled = true; } wdt_reset(); }

Esquemático

Irrigue seu quintal ou jardim de forma inteligente.

Medição Precisa de Temperatura, Pressão e Altitude com BMP280 e Arduino UNO Jogo Whack-a-Mole com LEDs e Arduino Uno – Projeto Interativo com Joystick

Processo de manufatura

impressao 3D

Sistema de controle de automação

Tecnologia industrial