Розетка с таймером arduino

Записки программиста

Собираем крафтовую розетку с таймером на базе Arduino

22 декабря 2017

Розетка с таймером (ее же иногда называют «реле времени») — это устройство, функционал и назначение которого должно быть очевидно из названия. Вы подключаете какую-нибудь лампу в розетку через это устройство, в результате чего получаете возможность запрограммировать лампу. Например, лампа может автоматически включаться каждый день в 9 утра и выключаться в 10 вечера. Зачем это может быть нужно — уход за растениями, создание эффекта присутствия людей в доме с целью отпугивания воров, и так далее. Розетку с таймером в наше время легко купить готовую за небольшие деньги. Однако в этой заметке я расскажу, как сделать такое устройство своими руками.

Важно! Работа с переменным током высокого напряжения смертельно опасна. Если вы решите повторять действия, описанные далее, будьте предельно осторожны.

Примечание: Пользуясь случаем, я хотел бы поблагодарить пользователей форума EasyElectronics.ru с никами STT, BusMaster и Кот495 за то, что проконсультировали меня о некоторых нюансах работы с переменным током.

Спрашивается, зачем делать свое устройство, если можно просто купить готовое?

Ну, во-первых, это весело (если, конечно, вы находите веселым подобные вещи). Во-вторых, розетки с таймером обычно имеют маленькие экранчики без подсветки, на которых очень трудно что-то разобрать, а также неудобные элементы управления. Наше самодельное устройство будет лишено этого недостатка. В-третьих, самодельное устройство может быть запрограммированно сколь угодно сложно, тогда как готовые ограничены лишь парой-тройкой заданных наперед режимов. Наконец, в-четвертых, самодельное устройство может быть с легкостью модифицировано как нам вздумается (взять хотя бы банальное изменение цвета корпуса) и без труда ремонтируется, поскольку мы знаем точно, как оно работает.

Свою розетку с таймером я собрал из следующих компонентов:

• Клон Arduino Nano с разъемом Micro USB (2.82$);
• Китайский экранчик 1602 с I2C адаптером (1.75$);
• Роторный энкодер (0.52$);
• Реле с двумя контактными наборами RT424005 (3.07$);
• Две пары разъемов XT60 (0.66$);
• Ненужное зарядное устройство с USB-выходом (0.00$);
• Повербанк, полученный бесплатно на конференции (0.00$);
• Некоторое количество проводов, термоусадок, двустороннего скотча, болтов и гаек M3, кусок макетки, и прочая мелочь (0.00$);

Вместо зарядного устройства для телефона можно было воспользоваться нормальным AC/DC преобразователем на 5 В, припаиваемым на плату. Но стоят AC/DC преобразователи сравнительно дорого, а лишних зарядных устройств у меня накопилось достаточно много. Так что я предпочел использовать валяющуюся без дела зарядку.

Повербанк тоже валялся без дела. Если лишнего повербанка у вас нет, вместо него можно воспользоваться Li-Ion аккумулятором форм-фактора 18650 в сочетании с платой на базе чипа TP4056 и каким-нибудь повышающим DC/DC преобразователем на ваш выбор. Как использовать эти компоненты ранее было подробно рассказано в заметке Паяем крафтовый повербанк с солнечной панелью. Вообще-то говоря, не всякий повербанк способен заряжаться от сети и одновременно заряжать подключенное к нему устройство. Поэтому в общем случае использовать аккумулятор, TP4056 и повышающий преобразователь DC/DC будет более правильно.

Отмечу также, что повербанк нужен исключительно для того, чтобы часы на устройстве не сбрасывались при отключении электричества в доме. Если для вас это не является проблемой (например, есть ИБП), то можно обойтись и без повербанка.

Названные компоненты были помещены в корпус и соединены таким образом:

Корпус я спроектировал во FreeCAD и распечатал на 3D-принтере RepRap Prusa i3 пластиком PLA. Высчитывать с точностью до миллиметра, где должны находится отверстия для крепления экранчика, мне было лень. Поэтому эти отверстия я просверлил дрелью уже после того, как корпус был напечатан. Разъемы XT60 были закреплены с помощью термоклея.

Заметьте, что реле впаяно в макетку. Так сделано по той причине, что ножки у реле очень хрупкие, и если припаяться к ним напрямую, они быстро отломаются (я проверял!). Если вы решите использовать другое реле, убедитесь, что оно рассчитано на достаточно большой ток, хотя бы 8 А. Проверьте также, что выбранное вами реле является моностабильным. То есть, при пропадании питания на катушке реле должно автоматически разрывать цепь.

Наконец, примите во внимание, что из соображений безопасности следует разрывать фазу и ноль одновременно, а не лишь один из контактов, как рисует в своих туториалах та же Амперка. Дело в том, что втыкаемая в розетку вилка не знает, где у нее ноль, а где фаза, и разрывая лишь один из контактов вы повышаете вероятность поражения пользователя электрическим током при случайном касании, казалось бы, отключенной нагрузки. Таким образом, следует использовать реле с двумя группами контактов.

Софтверная часть не представляет очень уж большого интереса, тем более, что я не сильно заморачивался с качеством кода. Использование экранчиков 1602 с I2C интерфейсом ранее подробно рассматривалось в заметке Об использовании экранчиков 1602 с I2C-адаптером. Что же касается части кода, отвечающей за время, она в существенной части была позаимствована из проекта часов на микроконтроллере ATmega328P. Действительно новым для нас здесь является разве что работа с роторным энкодером, поэтому ее и рассмотрим.

Энкодер обычно имеет пять контактов. Из них два контакта, расположенные с одной стороны, представляют собой обыкновенную кнопку, и потому сейчас нам не интересны. Из трех оставшихся контактов на другой стороне средний подключается к земле, а два оставшихся — ко входам микроконтроллера с активированными подтягивающими резисторами. При вращении ручки энкодера в микроконтроллер будут приходит следующие сигналы:

Как видите, сигнал достаточно просто декодировать. Если по фронту сигнала с контакта A на контакте B сигнал высокий или по спаду сигнала с контакта A на контакте B сигнал низкий, значит пользователь вращает ручку по часовой стрелке. Если же наоборот, по фронту сигнала с контакта A на контакте B сигнал низкий, а по спаду — высокий, значит ручка вращается против часовой стрелки.

Как это часто бывает в мире Arduino, декодирование сигнала от энкодера уже реализовано в библиотеке Rotary. Пример ее использования:

Rotary rot ( 3 , 2 ) ;

// rotory interrupt
PCICR | = ( 1 PCIE2 ) ;
PCMSK2 | = ( 1 PCINT18 ) | ( 1 PCINT19 ) ;
sei ( ) ;
>

ISR ( PCINT2_vect ) <
unsigned char result = rot. process ( ) ;
if ( result == DIR_NONE ) <
// do nothing
> else if ( result == DIR_CW ) <
/* do something . */
> else if ( result == DIR_CCW ) <
/* do something else . */
>
>

В окончательном виде получившееся устройство выглядит так:

Конечно же, на ум приходит множество возможных улучшений. Например, можно добавить функцию управления по Bluetooth или же при помощи SMS. Не помешало бы также вывести на корпус индикацию процесса зарядки и текущего состояния аккумулятора. Где-нибудь сбоку стоило бы добавить кнопку полного отключения, например, на случай длительной транспортировки устройства. Возможность отключения подсветки экранчика была бы не лишней, так как подсветка довольно яркая и может, помимо прочего, мешать спать. Часы на кварцевом резонаторе не слишком точны, раз в пару месяцев их приходится подводить. В связи с этим стоит рассмотреть использование внешних часов реального времени. Ну и в целом получившаяся конструкция довольно громоздка, уродлива и сложна для повторения, не говоря уже о том, что микроконтроллер подошел бы и более простой, например, ATtiny2313. Так что, не лишено смысла сделать нормальную плату.

Как обычно, исходники прошивки и STL-файлы корпуса вы найдете на GitHub.

А что вы думаете об описанном проекте и какие идеи по его улучшению есть у вас?

Часы, будильник, таймер на Arduino. v1.0

Спецификация набора

То, что у вас уже есть, вы можете удалить в корзине.

Описание

Сегодня соберем часы с использованием модуля реального времени. А чтобы усложнить задачу сделаем из них будильник и прикрутим релейный модуль ну, например, для включения света в ванной или чайника. А если ты начинающий техноманьяк , то не лишним будет датчик температуры и влажности. Получится некая метеостанция управляющая чайником или таймер который пригодится если нужно автоматически кормить рыбок, переворачивать яйца в инкубаторе или зажигать ёлку на новый год.

В качестве железа будем использовать Амперкины тройки, искру и дюймовый OLED дисплей.

Дисплей

0.96inch OLED (A) — это встраиваемый двухцветный (желтый/синий) OLED дисплей с интерфейсом I2C/SPI. Разрешение экрана 128х64 пикселей, а угол обзора более 160 градусов.
Размеры платы 29мм х 33 мм.

Контроллер

Iskra Mini — полноценная Arduino-платформа, только маленькая: всего 33×20 мм.

Обратите внимание, что на плате нет собственного USB-порта.
Поэтому для её прошивки понадобится посредник!
Им может быть другой контроллер Arduino

Характеристики Iskra Mini

• Микроконтроллер: ATmega328
• Тактовая частота: 16 МГц
• Флеш-память: 32 КБ (2 КБ используются загрузчиком)
• Оперативная память SRAM: 2 КБ
• Энергонезависимая память EEPROM: 1 КБ
• Рабочее напряжение: 5 В
• Входное напряжение: 5,3–12 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 20
• Портов с поддержкой ШИМ: 6
• Портов, подключённых к АЦП: 8 (4 из них на нераспаянных выводах)
• Разрядность АЦП: 10 бит
• Аппаратные интерфейсы: UART, SPI, I²C (на нераспаянных выводах)
• Максимальный ток одного вывода: 40 мА
• Максимальный ток с пина +5V: 150 мА

Цифровой датчик температуры и влажности

Troyka-Temperature Humidity Sensor DHT11.
Данные температуры и влажности датчик отдаёт по одному проводу в виде цифрового сигнала. Это позволяет передавать данные на расстояние до нескольких десятков метров.
В сердце модуля — популярная среди любителей сенсорная сборка DHT11. Он работает по собственному протоколу. На борту модуля — популярная среди любителей сенсорная сборка DHT11.

• Напряжение питания: 3–5 В
• Потребляемый ток при запросе данных: 2,5 мА
• Потребляемый ток в ожидании: 100 мкА
• Диапазон температур: 0–50 °С
• Погрешность температуры: ±2 °С
• Диапазон влажности: 20–90%
• Погрешность влажности: ±5%
• Габариты: 25×25 мм

3D-джойстик

3D Joystick — сделает управление нашим устройством быстрым и удобным.
Модуль-джойстик схож с «грибочком» на манипуляторах PlayStation и XBox. Он комбинирует в себе двухосный джойстик и тактовую кнопку. В нейтральном положении аналоговый сигнал соответствует половине напряжения питания. При перемещении джойстика в одну сторону напряжение будет нарастать, а при движении джойстика в другую сторону — падать. Таким образом, можно получать точное положение ручки джойстика и реагировать на угол наклона, а не только на сам факт наклона ручки. Хотя в этом проекте мы используем только факт наклона.

• Напряжение питания: 3–5 В
• Интерфейс по осям X, Y: аналоговый, линейный
• Интерфейс кнопки: цифровой, бинарный
• Габариты: 25×25 мм

Управление джойстиком

Нажатие влево — вход в меню настроек
изменяемое значение подсвечивается
нажатие вверх — изменение значения
нажатие вправо — переход к следующему значению
при настройки будильника слева появляется значок «а»
нажатие влево — выход из меню с сохранением изменений
время будильника сохраняется в энергонезависимой памяти

Нажатие вниз — вкл/откл будильника

Когда сработал будильник
первое нажатие на кнопку — отключение пищалки
второе нажатие на кнопку — отключение реле

Пьезодинамик

В нашем проекте нужно пищать. Воспользуемся модулем Buzzer.

• Номинальная частота: 4 кГц
• Интенсивность: 80 дБ
• Номинальное рабочее напряжение: 5 В
• Габариты: 25,4×25,4 мм

Релейный модуль

Модуль Relay это просто механический рубильник, которым можно управлять при помощи микроконтроллера, такого как Arduino. С помощью реле можно включать и выключать электроприборы, которые подключены к бытовой электросети 220 В. На модуле расположен светодиод, который всегда подскажет — замкнуто реле или нет.
У этого реле есть есть не только нормально разомкнутый (NO) контакт, но и нормально замкнутый (NC). Это удобно.

• Номинальное напряжение питания: 5 В
• Номинальное напряжение сигнала: 3–5 В
• Максимальный ток коммутации: 16 А
• Коммутируемое переменное напряжение (пиковое): 250 В
• Потребляемый ток: 87 мА
• Рабочая температура: −40…+85 °C
• Магнитная система катушки: моностабильная
• Рекомендованная частота переключения: до 1 Гц
• Электрическая износостойкость (NO) контакта: 30×10³ переключений
• Электрическая износостойкость (NC) контакта: 10×10³ переключений
• Габариты: 50,8×25,4 мм

Часы реального времени

Модуль RTC — сделан на основе популярного чипа DS1307. Он общается с управляющей электроникой по протоколу I²C / TWI.
Слот предназначен для часовой батарейки размера CR1225 на 3В. Без неё модуль не работает даже с внешним питанием.

• Напряжение внешнего питания: 4,5–5,5 В
• Напряжение питания батарейки: 2–3,5 В
• Потребляемый ток: 500 нА (≈6 месяцев на батарейке)
• Выходной интерфейс: I²C
• Габариты: 25,4×25,4 мм

Элемент питания

CR1225 – литиевая батарейка

• Напряжение: 3В
• Типоразмер cr1225

Радиоконструктор RA285. Цифровой таймер-счётчик

• Описание

Печатная плата с компонентами и инструкцией в упаковке.
Данный конструктор позволяет собрать цифровой таймер-счётчик, работающий в режимах таймера, счётчика и ручного счётчика, имеющий звуковой сигнализатор окончания времени таймера и вывод для подключения внешнего реле.

Основу схемы составляет микроконтроллер Atmega8. Времязадающие узлы основаны на встроенном восьмибитном таймере-счётчике. Индикация режима работы и состояния схемы осуществляется на четырёхразрядном семисегментном индикаторе D1. Управление схемой осуществляется при помощи тактовых кнопок SW1 . SW3. Для стабилизации питающего напряжения используется стабилизатор U1 (78L05).
После подачи питания схема работает в режиме таймера. Индикация этого режима сигнализируется выводом на индикатор буквы «t» в течении 2 сек. После выводится время работы таймера в формате «мм.сс». Для изменения времени необходимо поочередно нажимать кнопку SW3 («minus/next»), выбирая разряд времени, и SW2 («Plus»), увеличивая значение разряда на «1». Для запуска таймера необходимо кратковременно нажать SW1 («Mode/Start/Stop»). Перед стартом таймера осуществляется запись его значения во встроенный EEPROM, что позволяет многократно использовать одни и те же установки и воспроизводить их после отключения питания. За 10 секунд до окончания временного интервала схема будет ежесекундно генерировать короткий импульс, засвечивая сигнализирующий светодиод D2 и включая акустический генератор SP1. При окончании установленного времени засветится D2 и включится SP1, а также откроется транзистор Q5, к коллектору которого можно через P3 подключить 5-ти вольтовое реле или другую нагрузку. Изъяв джампер с разъёма P2, можно отключить SP1.
Для сброса таймера и отключения нагрузки необходимо кратковременно нажать SW1. Нажатие SW1 после запуска таймера остановит его, а повторное нажатие — сбросит к исходному значению.
Для перехода в режим программного счётчика необходимо нажать и удерживать SW1 в течении 2 сек — на индикаторе отобразится «Sh_1». Запуск, остановка и сброс счётчика в «0» выполняется кратковременным нажатием SW1.
Длительное нажатие SW1 переведёт схему в режим ручного счётчика, — на индикаторе отобразится «Sh_2». Кнопка SW2 инкрементирует значение счётчика на «1», а SW2 — дикрементирует. Кратковременное нажатие SW1 сбрасывает счётчик, а длительное — переводит схему в режим таймера.

Характеристики:
• Напряжение питания: 7. 20 В;
• Ток потребления (без нагрузки): 60 мА;
• Количество режимов работы: 3 шт.

Комплект поставки:
• Плата печатная;
• Набор радиодеталей;
• Инструкция по эксплуатации.

Примечание:
• Рабочий ток подключаемого реле или нагрузки к разъёму P3 не должен превышать 40 мА. Для подключения нагрузки с большим током потребления необходимо заменить стабилизатор U1 на LM7805 с рабочим током >1А.

Помогите реализовать проект

Задача реализовать управление капельного полива. Нужно чтоб нассос включался в определенное время и выключался через несколько секунд. Например включился 15.00.00 в 15.00.30 выкл., 17.00.00 вкл. 17.00.40 выкл. Мож есть готовое управление или как это сделать на Ардуино. Заранее спасибо.

Комментарии 65

У меня есть скетч, полив в определенное время суток, контроль влажности почвы и управление уф лампой, 3 в 1. Напиши мне я тебе скину

delay_ms (); для Ардуино, розетка с таймером готовое решение…

Я пользуюсь Gardena, решение не дешево, но зато готовое и хорошего качества. Есть куча одноканальных таймеров на любой вкус. К одноканальному таймеру мной куплен 6-ти канальный барабан-переключатель, можно поливать соот-но от 2 до 6 контуров. Время задается до 1 минуты. Конструктор капельного полива — лего для взрослых, можно на месяц залипнуть 🙂 В эксплуатации 5-й год, все норм.

uawest.com/timer_kg316t.html
Вам проще использовать недельный таймер. У нас он стоит от 500р, ардуино + периферия+питание+ прошивка выйдет много дороже

Розетка от ксяоми, можно через смарт, настраивать, как угодно…

Купи розетку с таймером в оби

GPS ещё нужно.
Для точной синхронизации.
А для управления — инженерник Январь. Там каналы форсунок позволяют оперировать миллисекундами.
Если серьёзно и хочется творчества — Ардуино минимальная + RTC (хотя зачем там время — это ж полив, просто периоды — час спит, проснулась — побрызгала, сколько нужно — и дальше спать…) + силовая часть (за клапан вместо насоса, дешевле и надёжнее).

Знакомый спаял схему для автополива с датчиком влажности. Схему вроде в инете нашел. Датчком влажности выступает протравленная медная пластина, два широких контакта на ней сделано и все это хозяйство зарыто в землю. Все норм работает)

да-да, нормально. Пока дождь не пройдет и соли не растворит в почве, или пока удобрения минеральные не внесешь.
Все эти датчики основанные на изменении проводимости почвы к общему знаменателю не приводятся. никак. Перенес датчик на метр в сторону и заново всю систему перекалибровывать…
Ни один производитель систем для полива не использует такие датчики. И это не спроста:)

Ну дождей в теплице не бывает) а на счет удобрений эт да. Согласен

У этого реле, шаг 1 секунда

Ставил на подобное 2 реле времени, на первом выставлял интервал, на втором время работы. При включении первое реле замыкало контакты через час, а второе размыкало питание первого реле и обнуляло всю систему. А нелавно за 250 рублей купил таймер на фото. 24 часа, хоть каждые 15 минут включать выключать можно. Один минус, минимальный интервал-15 минут.

нужен ещё датчик влажности почвы. Нафига поливать огород, если ливень льёт? или это не огород?

а так, цифровая розетка-таймер даст срабатывание по расписанию, ну а импульс заданной длительности можно сформировать отдельно. Или вааще останавливать полив по достижению влажности почвы.

датчик влажности еще никто сделать не смог:)
Даже промышленных за адекватные деньги нет.
Все ставят датчик дождя. Этого более чем достаточно.

хм. датчиков влажности в продаже — как говна за баней.

вы гарантируете их работу? на протяжении нескольких лет?
я нет, и никто не гарантирует:
кто в теме, тот понимает о чем речь:)
нет датчиков влажности почвы. За адекватные деньги, скажем до до 500 баксов за датчик. Но нет их… Увы:(

датчик влажности еще никто сделать не смог:)
Даже промышленных за адекватные деньги нет.
Все ставят датчик дождя. Этого более чем достаточно.

Если на Али датчик влажности почвы, с вилкой для почвы

эти датчики для изучения ардуино или еще каких контроллеров.
Применять его для реальной долговременной работы никто и не планировал. Окисление поверхности приводит к утеканию его показателей, при долговременной работе. Более того, сопротивление почвы меняется не линейно и не стабильно. А если еще и разные грунты, как у меня супруга использует для разных растений:) То вообще затибидохаешься калибровать каждую систему. Вот для опытов — самое оно:)

В принципе в природе существуют нормальные датчики влажности почвы. Под определенные приборы и алгоритмы определения влажности.
Из известных мне датчиков, по крайней мере то что я нашел готового в продаже, это промышленные датчики со стоимостью от 10тыс руб за штуку, но они работают каждый со своим прибором или комплексом.
Там достаточно не тривиальные методы измерений, что бы можно было калибровать и работать на разных почвах.
В общем для обычного газонного, садового или тепличного полива это излишнее. Поэтому все обходятся без них.

Есть готовый код под Вашу задачу.
делал себе прошлым летом перед отпуском.
управляет релюшкой, а релюшка в свою очередь всем, чем угодно.
(я использовал насос от струйного принтера)
используется:
ардуино нано
модуль DS3231
дисплей 1620
модуль реле

Настройки:
Время срабатывания,
длительность срабатывания (в минутах)
периодичность срабатывания (каждый день, через день, через 2 дня и т.д)

Да интересно было бы если поделишься

У меня как раз на таком железе проект. Почти под такие же задачи. www.zvonok.dp.ua

Ну у Вас то красота…
У меня «колхозный» вариант, собранный за два часа на коленке.
На следующий день уезжать, и я тут вспомнил,
что куча цветов, а поливать их некому.
Поэтому пришлось из «г…на и палок» в буквальном смысле собирать на фанерке.
Раздербанив старый струйный принтер и вытащив из него насос.
В результате всё работало.
Но кнопки не выводил и всё настройки выставлялись разово в прошивке
т.к мне динамические настройки и не нужны были.

У Вас реально круто и быстро получилось! У меня это автоматы звонков для школ, что б много времени на пайку и монтаж не тратить напилил и модулей. Ну и цена готового устройства смешная получается.

Цена готового устройства всегда достаточно низкая.
Но при единичном изготовлении или мелкой партии,
желательно учитывать стоимость разработки.
Разработка (в том числе и программирование МК),
это ведь тоже труд,
причём дорогостоящий и стоящий в отдельной категории.

Потом разработка раскидывается на тысячи или десятки тысяч штук устройств,
и конечная цена не сильно изменяется.
А когда это 1-2-5-10 штук, то прибавив стоимость разработки
цена уже получается ощутимо выше.
По этой причине заказчики зачастую недоумевают,
типа как так, ну почти такое же устройство в Китае стоит ххх руб,
а у Вас хххх руб. Как так?
Во первых в Китае просто выпускают готовое устройство,
давно кем-то разработанное и зачастую даже не ими.
Во вторых, выпускают огромными партиями.
Когда есть гарантированный заказчик на 100 000 единиц товара,
то можно в принципе и по 1-5 $ накрутить сверху и быть довольным.
В третьих, заказчику нужен эксклюзив, под конкретно их задачи и запросы.
В чётвёртых, некоторым важно исключительно т.н импортозамещение,
т.е разработка и изготовление на месте.
Вот и выходит цена, за эксклюзив, запросы и импортозамещение
и при этом не большая партия 2-10 шт.
А они хотят получить устройство под свои запросы но по Китайской цене,
для партии в китайских масштабах 10 тыс — 100 тыс штук.

DigitalMind

Есть готовый код под Вашу задачу.
делал себе прошлым летом перед отпуском.
управляет релюшкой, а релюшка в свою очередь всем, чем угодно.
(я использовал насос от струйного принтера)
используется:
ардуино нано
модуль DS3231
дисплей 1620
модуль реле

Настройки:
Время срабатывания,
длительность срабатывания (в минутах)
периодичность срабатывания (каждый день, через день, через 2 дня и т.д)