Arduino Uno - Raspberry PI - Поплавковые датчики - Водяные насосы

Я экспериментирую с аквапоникой, и поскольку я являюсь разработчиком программного обеспечения, мне показалось "умным" использовать arduino/raspberry для управления потоком воды, а не просто использовать водяной насос с механическими средствами.

Преимущество в том, что я могу легче расширять систему. Недостатком является то, что я еще не достиг той надежности, которую хотел бы иметь. Я инженер-программист с базовыми знаниями в области аппаратного обеспечения. Вот почему я решил начать с Малины.

Сначала я сделал настройку с помощью одного Raspberry PI нескольких поплавковых датчиков, подобных этому: https://www.hellasdigital.gr/electronics/sensors/humidity-sensor/tank-pool-water-level-liquid-sensor-float-switch/

и реле вроде этого: https://wiki.52pi.com/index.php/DockerPi_4_Channel_Relay_SKU:_EP-0099

Я видел, что иногда система зависала с открытыми реле! Это имело побочный эффект для рыхлой воды. Это самое ценное в аквапонике!

Таким образом, я думал о создании кластера. Таким образом, я сделал кластер из трех Распберри. У обоих были реле, и только у одного ПИ были датчики. Чтобы открыть водяной насос, оба ПИС должны были дать зеленый свет. Это сработало лучше, и когда один из ПИСАЮЩИХ повис, мы не потеряли воду.

Но опять же я думаю, что это было неприемлемо, что система зависала так часто (по крайней мере, несколько раз в неделю). Поэтому я подумал, что, может быть, если я использую для этой цели Arduino, то это будет лучше.

Вот что я сделал. Я создал простую программу (без кластера и одного Arduino). К сожалению, это имело даже худшие результаты!!!

Для Arduino я использовал обычные 5-вольтовые реле, такие как это: https://www.nettop.gr/index.php/hlektronika/relay/8-channel-5v-relay-module-with-light-coupling-5v.html и те же поплавковые датчики.

Я не верю, что это связано с программным обеспечением, но это должно быть аппаратное обеспечение. Проблема в том, что мои знания в области аппаратного обеспечения ограничены! Что я должен сделать, чтобы предотвратить это? Как вы думаете, это связано с водяными насосами и реле ?

Одно и то же ошибочное поведение происходит и на Raspberry, и на Arduino, я имею в виду, что реле остается открытым, а вода переполняется. По Малине я могу сказать, что система перестает реагировать, я в этом уверен. Но для Arduino я не могу точно сказать, была ли вся система заморожена или вход только для поплавка не работал.

Я вставляю ссылку на быстрый и грязный код Arduino также для вашей справки. Температура, при которой работали системы, могла быть довольно горячей (30 ~ 48 градусов по Цельсию) в течение нескольких часов.

Вот код для Arduino:

#define POT_1_FLOAT_SENSOR  2 
#define POT_1_RELAY_1       11     

#define PIPE_1_FLOAT_SENSOR  5 
#define PIPE_1_RELAY_1       9     

#define PIPE_2_FLOAT_SENSOR       3     
#define PIPE_2_RELAY_2      10     

#define PIPE_3_RELAY_3       12    
#define PIPE_3_FLOAT_SENSOR       4     

// pot 1
const unsigned long POT_1_MAX_WATERING_PERIOD = 120000;
const unsigned long POT_1_DRAIN_PERIOD = 70000;

unsigned long pot1StartMillis = 0;
unsigned long pot1DelayStartMillis = 0;

// Pipe 2
const unsigned long PIPE_2_MAX_WATERING_PERIOD = 300000;
const unsigned long PIPE_2_DRAIN_PERIOD = 300000;

unsigned long pipe2DelayStartMillis = 0;
unsigned long pipe2StartMillis = 0;

// Pipe 3
const unsigned long PIPE_3_MAX_WATERING_PERIOD = 760000;
const unsigned long PIPE_3_DRAIN_PERIOD = 300000;
unsigned long pipe3DelayStartMillis = 0;
unsigned long pipe3StartMillis = 0;

// Pipe 1
const unsigned long PIPE_1_MAX_WATERING_PERIOD = 180000;
const unsigned long PIPE_1_DRAIN_PERIOD = 300000;
unsigned long pipe1DelayStartMillis = 0;
unsigned long pipe1StartMillis = 0;



bool pot1RedFlag = false;
bool pot1SetStartTime = false;

bool pipe1RedFlag = false;
bool pipe1SetStartTime = false;

bool pipe2RedFlag = false;
bool pipe2SetStartTime = false;

bool pipe3RedFlag = false;
bool pipe3SetStartTime = false;



void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(POT_1_FLOAT_SENSOR, INPUT_PULLUP);
  pinMode(POT_1_RELAY_1, OUTPUT);
  digitalWrite(POT_1_RELAY_1, LOW);

  pinMode(PIPE_1_FLOAT_SENSOR, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIPE_1_RELAY_1, OUTPUT);
  digitalWrite(PIPE_1_RELAY_1, LOW);

  pinMode(PIPE_2_FLOAT_SENSOR, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIPE_2_RELAY_2, OUTPUT);
  digitalWrite(PIPE_2_RELAY_2, LOW);

  pinMode(PIPE_3_FLOAT_SENSOR, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIPE_3_RELAY_3, OUTPUT);
  digitalWrite(PIPE_3_RELAY_3, LOW);
  
  pot1StartMillis = millis();
  pipe1StartMillis = millis();
  pipe2StartMillis = millis();
  pipe3StartMillis = millis();
}

void loop() 
{
  checkAbstractWateringTimer(pot1SetStartTime, pot1RedFlag, pot1DelayStartMillis, 
                                POT_1_DRAIN_PERIOD, POT_1_MAX_WATERING_PERIOD,
                                pot1StartMillis, POT_1_FLOAT_SENSOR, POT_1_RELAY_1);

  checkAbstractWateringTimer(pipe1SetStartTime, pipe1RedFlag, pipe1DelayStartMillis, 
                                PIPE_1_DRAIN_PERIOD, PIPE_1_MAX_WATERING_PERIOD,
                                pipe1StartMillis, PIPE_1_FLOAT_SENSOR, PIPE_1_RELAY_1);

  checkAbstractWateringTimer(pipe2SetStartTime, pipe2RedFlag, pipe2DelayStartMillis, 
                                PIPE_2_DRAIN_PERIOD, PIPE_2_MAX_WATERING_PERIOD,
                                pipe2StartMillis, PIPE_2_FLOAT_SENSOR, PIPE_2_RELAY_2);

   checkAbstractWateringTimer(pipe3SetStartTime, pipe3RedFlag, pipe3DelayStartMillis, 
                                PIPE_3_DRAIN_PERIOD, PIPE_3_MAX_WATERING_PERIOD,
                                pipe3StartMillis, PIPE_3_FLOAT_SENSOR, PIPE_3_RELAY_3);

  delay(200);
}

void checkAbstractWateringTimer(bool &abstractSetStartTime, bool &abstractRedFlag, unsigned long &abstractDelayStartMillis, 
                                unsigned long abstractDrainPeriod, unsigned long abstractMaxWateringPeriod,
                                unsigned long &abstractStartMillis, int abstractFloatSensor, int abstractRelay) {
  if (!abstractSetStartTime || (abstractSetStartTime && millis() - abstractDelayStartMillis >= abstractDrainPeriod)) {
    
    if(digitalRead(abstractFloatSensor) == LOW && !abstractRedFlag) // Need one more condition in order to emulate the delay...
    {    
      digitalWrite(abstractRelay, LOW);
      Serial.println("Pot 1 pump is open");
  
      // Set it only once at the beginning
      if (pot1SetStartTime) {
        abstractStartMillis = millis();
        abstractSetStartTime = false;
      }
      
      Serial.print("duration ");
      Serial.println(millis() - abstractStartMillis);
  
      if (millis() - abstractStartMillis >= abstractMaxWateringPeriod)  //test whether the MAX watering period has elapsed
      {
        // Close pump and do not oopen it again. Red Flag...      
        Serial.println("Pot 1 pump is closed and the red flag is ON");
        digitalWrite(abstractRelay, HIGH);
        abstractRedFlag = true;
      }
    } 
    else 
    {
      Serial.println("Pot 1 Pump is closed");
      digitalWrite(abstractRelay, HIGH);
      abstractSetStartTime = true;
      abstractDelayStartMillis = millis();
    }    
  }  
}

Пожалуйста, любые идеи, предложения или тесты, которые я мог бы сделать, более чем приветствуются для того, чтобы создать надежную систему.

-- ОБНОВЛЕНИЕ -- И когда я использовал Raspberry, и Arduino, я не включал никаких резисторов между контактами поплавкового датчика и землей. Есть ли вероятность, что это связано с нестабильностью, которую я испытал?

Может быть, мне следует добавить резистор (10K) между выводом поплавкового датчика и землей?

Спасибо