Данная статья – не просто список инструкций по повторению моего умного парника, я постарался сделать настоящую презентацию автоматики для теплиц, чтобы вдохновить вас.
Я хотел сделать своими руками такую умную теплицу на микроконтроллере, в которой растения не высохли бы без присмотра в течении нескольких дней. Два главных фактора жизнедеятельности растений в теплице – вода и температура, поэтому упор в схеме контроля был сделан на эти факторы.
Краткое описание системы:
Дождевая вода собирается с крыши и хранится в баках. В одном дождевом баке установлен погружной насос. Он перекачивает воду в подпиточный бак в теплице. В подпиточном баке установлены 7 насосов, осуществляющих непосредственный полив растений.
Все растения посажены в горшки, каждый из семи насосов соединен с четырьмя горшками. В каждой группе из четырех горшков в одном расположен датчик влажности почвы, передающий данные на модуль Arduino. В приложении на своем телефоне я могу установить значение уровня влажности, при котором будет производиться автоматический полив этих четырех горшков.
В теплице установлены два температурных датчика. Если становится слишком жарко, включается вентилятор, подающий прохладный воздух снаружи в теплицу (в крыше теплицы также имеются форточки автоматического проветривания). Если температура опускается слишком низко, начинает работать небольшой обогреватель внутри теплицы, который не дает растениям замерзнуть.
В следующих пунктах я объясню основные моменты работы разных частей системы.
Шаг 1: Дождевые баки
У меня есть два бака для сбора дождевой воды, подсоединенные к водостоку. В баках установлена автоматическая защита от перелива, требующая выставления уровня наполненности. Баки соединены между собой шлангом, таким образом, между ними осуществляется сифонный водосброс, чтобы достичь одинакового уровня воды в обоих баках.
В баке, ближайшем к теплице, установлен погружной насос и ультразвуковой датчик, измеряющий расстояние до поверхности воды. Они соединены с модулем Arduino, находящимся в теплице, и отправляющим данные на мой телефон. Измерение расстояния до поверхности также не даст насос включиться, если уровень воды ниже водозаборника.
Шаг 2: Подпиточный бак
Насос подает воду из дождевого бака в подпиточный, находящийся в теплице. В нем установлены семь насосов от дешевых стеклоомывателей. Ультразвуковой датчик контролирует уровень наполненности бака, я задал границы 50% и 75% для автоматического режима. Наполнение происходит из бака с дождевой водой.
Насосы 1-4 соединены с группами из четырех горшков, насосы 5 и 6 запасные, а насос 7 соединяется с насадкой увлажнителя. Последнее я сделал в порядке эксперимента, преследуя следующие цели: первая — охлаждение воздуха, и вторая — повышение влажности, что очень нравится огурцам.
Шаг 3: Датчики влажности почвы в горшках
Датчики влажности почвы собирают и отправляют данные каждые полчаса. Заданное значение и данные с датчиков отражаются на экране телефона, с телефона я также могу менять настройки.
Шаг 4: Турбулентная стойка в горшке
Шланги идут от насоса к турбулентным стойкам в четырех горшках.
Шаг 5: Вентилятор
Работа вентилятора зависит от заданной величины в телефоне и контролируется ШИМом (Широтно-Импульсным Модулятором), в зависимости от того, насколько выше актуальная температура, чем заданные значения.
Шаг 6: Датчики температуры
Для измерения температуры я установил два однопроволочных датчика DS18B20, один наверху, другой внизу. Данные с них передаются каждые десять минут. В зависимости от показаний, я включаю вентилятор или обогреватель.
Шаг 7: Увлажнитель
Распыляющая насадка для повышения влажности воздуха и охлаждения, если вентилятор не справляется.
Шаг 8: Система контроля Arduino
Сейчас я не буду давать управляющую программу для Arduino, пока прикладываю фото соединения платы с различными реле и иже с ними. Такая путаница в проводах вызвана изменениями, которые я вносил после каждого испытания.
Шаг 9: Интерфейс Blynk
Прилагаю картинки интерфейса для автоматизации теплицы. Он сделан с помощью приложения Blynk.
Первая картинка: показана индикация низкого уровня воды в баках или ошибка сигнала. В обоих случаях я останавливаю насосы. А также график истории данных об уровнях воды в обоих баках.
Вторая картинка: данные мониторинга температуры, также с графиком истории данных. Здесь видны заданные значения максимума и минимума температуры в теплицы. Показаны средние показатели температур вместе с процентами мощности работы вентилятора, когда температурные показатели превышают заданные значения. Также можно увидеть, работает ли обогреватель.
Третья картинка: данные датчиков влажности почвы и заданное значение начала полива. Отсчет времени до следующего измерения, интервал 30 мин. График истории измерений с полученными показаниями.
Четвертая картинка: возможность управлять работой насосов напрямую с телефона, в основном, в целях отладки. Также здесь я могу переводить части системы в автоматический режим. И устанавливать длительность сеансов полива.
Pumps Auto: насос дождевого бака и насосы подпиточного бака переходят в автоматический режим, то есть вода наполняет подпиточный бак, растения поливаются.
Watering 13:00 (полив 13:00): в автоматическом режиме растения поливаются раз в день, в 13:00.
Cooling Auto (автоматическое охлаждение): вентилятор находится в автоматическом режиме и начнет работать, когда температура поднимется выше заданного значения. Чем выше будет подниматься температура, тем выше мощность работы вентилятора.
Heater Auto (автоматический обогрев): обогреватель находится в автоматическом режиме и начнет работать, как только температура опустится ниже заданного значения. Гистерезис составляет 1°, то есть обогреватель отключится, как только температура превысит заданное значение на 1 градус.
Многие приверженцы огородного хозяйства, занимаясь возделыванием различных культур, начинают с постройки обыкновенного парника. После высадки семян и начинаются различные хлопоты по обслуживанию и сохранению посевов. Если теплица небольшая, то и беспокойства особого она не доставит. Но как быть тем, у кого на участке построено массивное сооружение, требующее чуть ли не постоянного присмотра? Наш материал расскажет об особенностях «умных теплиц», которые позволяют существенно облегчить труд огородников.
Что это такое?
Многие выращивают тепличные овощи ради самого процесса, ведь приятно ощущать, что эти продукты практически созданы своими руками. Некоторые владельцы дачных участков с превеликим удовольствием взялись бы за подобное дело еще более серьезно, но вот только ни сил, ни времени для этого нет. Автоматизированная система, контролирующая полив, вентиляцию, подачу удобрений до сих пор является пределом мечтаний некоторых дачников. На самом деле все мечты уже успешно работают в реальной жизни.
Благодаря тому, что прогресс безостановочно развивается, «умная теплица» существует в реальности. Развитие строительного рынка и сопутствующих технологий привело к тому, что управлять всеми процессами сегодня может автомат.
Собственно, к чему теплице автоматизация? Достаточно взять за пример обыкновенный парник и рассмотреть, какие процессы там происходят. Учитывая то, что контроль над климатом там ведётся должным образом, но делается это, скорее, по возможности, хотя и ежедневно.
С появлением первых лучей солнца температура в теплице начинает резко возрастать. Это очень благоприятное время для растений. Вот только дело в том, что одновременно с этим растёт температурный перепад между почвой и воздухом. В связи с этим корни, оставаясь холодными, не могут в полной мере снабдить ростки влагой. Это явление не очень благотворно влияет на рост завязи.
С вентиляцией ещё хуже. Обычно проветривать теплицу владелец идет, когда температура внутри превышает показатель в 40°С. С открыванием дверей и форточек сквозняк вместе с тёплым воздухом уносит остатки влаги, образовывая, по сути, пустынный климат. Таким образом, создаётся идеальная среда для размножения вредителей и болезней.
К вечеру, когда температура восстановит свой баланс, растения придут в норму. Но если сравнить итоги урожая, то овощей из автоматизированной теплицы будет больше, и выглядеть они будут намного симпатичнее. Выходит, что основной задачей «умной» теплицы является обеспечение комфортного микроклимата для растений.
Особенности
Это произведение «огородного» искусства появилось достаточно давно и на протяжении многих лет пользуется заслуженной популярностью. Проводить всё время на дачном участке могут позволить себе лишь пенсионеры. Остальные категории людей в меру своей занятости могут посещать свои огороды только периодически.
Автоматическая теплица является уникальной конструкцией, предназначенной для максимального облегчения труда огородников. Причем сделать «умной» можно любую теплицу. Всё зависит от сообразительности садовода и применения современных технологий.
«Умная» теплица для обладания своим «разумным» званием обязательно должна соответствовать следующим характеристикам:
- регулировка температуры внутри парника должна происходить автоматически при помощи датчика воздуха;
- обязательное наличие капельной системы орошения;
- грунт в теплице должен восстанавливаться без помощи человека.
Нет большой необходимости в том, чтобы автоматизированная оранжерея была сверху донизу напичкана новинками современных систем производства. Оснащение теплицы может быть произведено с минимальными затратами. Основным аспектом является согласованная функциональность всех установленных систем. Этим обеспечивается достижение максимальной эффективности.
Виды и конструкции
Все преимущества от собственного парника можно увидеть в тот момент, когда свежие и вкусные овощи появляются на столе. Причём это происходит ежедневно, а не только в тёплые летние дни. Нет необходимости для консервирования и заморозки впрок. Теплица даёт всё свежее, натуральное и своё.
Чтобы выбрать качественную конструкцию, нужно учесть параметры местности и, конечно же, определиться с выбором выращиваемой культуры. Сложно не растеряться в разнообразии предлагаемых вариантов, ведь сегодня на рынке представлен большой ассортимент моделей, причём одна лучше другой. А современные дачные умельцы предлагают свои собственные изобретения, намного более совершенные, чем некоторые заводские разработки. Так на чём же остановить свой выбор?
Для начала необходимо определиться с тем, для чего нужна теплица:
- что в ней будет расти и в каких объёмах;
- конструкция будет использоваться только летом или круглый год;
- размеры конструкции;
- количество выращиваемых овощей (для личных нужд или еще и на продажу);
- степень автоматизации теплицы и т. д.
В основном на рынке представлены стеклянные теплицы на металлическом каркасе в виде домика, а также интересные арочные конструкции из поликарбоната. Лист из этого материала проще согнуть в виде арки, чем резать, кроме того, здесь важен фактор герметичности сооружения. Перед тем как сделать выбор, необходимо рассмотреть все недостатки и преимущества этих теплиц.
В форме арки
- малая плоскость отражения, поэтому солнечного света попадает больше;
- большое количество свободного места – растениям есть, куда расти в длину;
- конструкция имеет симпатичный внешний вид;
- простота сооружения и лёгкость транспортировки;
- возможность добавления новых сегментов для расширения посевной площади.
Минусы конструкции:
- с такой теплицы снег практически не скатывается, и есть вероятность того, что конструкция может прогнуться и сломаться;
- при неправильной сборке можно нарушить герметичность и, кроме воды, в теплицу могут попасть вредные насекомые;
- при недостаточно надёжном креплении к фундаменту, конструкцию может снести ветром.
Теплица-домик
Преимущества:
- такое сооружение легко сделать своими руками;
- снег на крыше не задерживается, поэтому не стоит волноваться по поводу прогибов;
- в теплице такого типа проще установить различные системы автоматизации;
- выбор материалов для строительства достаточно разнообразен;
- имеется возможность дополнительного улучшения внешнего вида.
Недостатки:
- теплица имеет сильную степень отражения из-за ровной поверхности, поэтому солнечного тепла растениям может быть недостаточно;
- в дальнейшем, если потребуется расширение площади, сделать это будет затруднительно;
- большое количество составных частей, требующих постоянного контроля;
- крыша у таких теплиц достаточно тяжела, поэтому при возведении сооружения необходим мощный и прочный фундамент.
Кроме традиционных форм, можно рассмотреть и другие типы теплиц. Всё зависит от удобства работы и требований, которые предъявляют сами растения. К примеру, огурцам требуется широкое пространство, а помидорам необходима высота.
Широким спросом у дачников сегодня пользуется парник под названием «Умница». Благодаря тому, что конструкция этой теплицы очень удобна и прочна, служить она будет очень долго. Но самое главное, чем отличается эта теплица от других это то, что она обладает открывающейся крышей.
Сгруппировать все преимущества «Умницы» можно следующим образом:
- надёжность и простота конструкции;
- практичный тип кровли;
- несложная регулировка параметров влажности и температуры.
Для управления крышей служит специальный подъёмник на роликах, использование которого не требует специальных навыков. На зимний период теплицу можно оставлять незакрытой. Благодаря этому, будет происходить насыщение почвы влагой, предотвращение вымерзания грунта и возможной деформации крыши.
Кроме того, этот «умный» парник способен самостоятельно создавать необходимый микроклимат внутри. Само название теплицы говорит о том, что качество здесь на высоте. Ну а неоспоримым преимуществом является низкая стоимость, которая позволит окупить затраты за короткий срок.
«Умную» теплицу можно создать и своими руками. Автоматизацию парника поможет осуществить контролирующая система Arduino, благодаря которой возможен постоянный мониторинг основных процессов. Автоматика Arduino уведомляет владельца о работе системы вентиляции, влажности, перебоях электроснабжения и других функций. Данные могут выводиться на дисплей компьютера или планшета либо оповещение может проводиться при помощи световой сигнализации.
Автономная работа самодельной теплицы достигается установкой комплекта, куда входят электросхемы, закрыватели с термодатчиками и модули различного назначения.
Базовый проект самодельной «умной» теплицы позволяет автоматически выполнять следующие функции:
- контроль и регулировка температуры внутри теплицы;
- мониторинг влажности воздуха;
- увлажнение грунта;
- освещение растений.
Лучшие варианты
В большинстве случаев дачники отдают предпочтение зарубежным образцам производства, полагая, что иностранные производители выпускают более качественную продукцию. На самом деле отечественные аналоги в качестве и функциональности ни в чем им не уступают.
«Умная» теплица по Курдюмову из поликарбоната предусматривает использование системы капельного орошения и автоматической вентиляции без применения электричества. Она оборудуется системой автоматического проветривания для обеспечения комфортного климата, способствующего росту посевов.
Принцип действия механизма достаточно прост:
- на фрамугу устанавливается гидроцилиндр с жидкостью, который, по сути, можно назвать термодатчиком;
- при нагревании воздуха в теплице жидкость расширяется, толкает поршень и происходит открытие окна;
- когда температура падает, то происходит обратный процесс.
Поршень способен развить усилие до 100 кг, что даёт возможность двигать окно площадью до 2 кв. м. Срок службы такого устройства достигает нескольких лет, так что цену можно считать вполне приемлемой. Форточки обычно располагаются таким образом, чтобы не вызвать излишней парусности, иначе при сильных порывах ветра парник может быть разрушен.
Капельный полив – это способ подачи влаги , при котором вода небольшими порциями доставляется прямо к корневой системе растения. Для этого применяется несложный набор трубок, шлангов и распылителей. Благодаря этому, в почве всегда сохраняется необходимый уровень влажности. Кроме того, вода успевает прогреться до температуры окружающего воздуха, что хорошо влияет на рост саженцев.
В статье описана аппаратная реализация системы управления микроклиматом в теплице. Данная система является частью реального приусадебного хозяйства. С её помощью процесс выращивания растений стал частично автоматизированным, не требующим постоянного присутствия человека.
Конкретный экземпляр данной системы отрабатывается на каркасностеклянной теплице, длиной 6 метров, шириной 3 метра, высотой 2 метра. В теплице имеется одна дверь и 2 форточки, проведены электричество и водопровод. Нагрев воды происходит в емкости объемом 70 литров. Давление в емкости составляет порядка двух атмосфер. В теплице выращивается около 35 растений.
Система имеет следующий вид:
Рисунок 1. Схема системы управления микроклиматом в теплице
Центральное место в системе занимает плата Arduino Mega (на рис. 1 -1):
Рисунок 2. Arduino Mega
Arduino является полностью открытой платформой, состоящей из платы и среды разработки, в которой реализована переработанная версия языка Processing/Wiring.
Используемая аппаратная платформа построена на микроконтроллере ATmega1280.
В данной системе задействованы 8 цифровых входов/выходов (всего на платформе их 54) и 10 аналоговых (всего их 16). Плата получает питание от внешнего блока питания.
Плата имеет следующие характеристики:
- рабочее напряжение: 5В;
- рекомендуемое входное напряжение: 7-12 В;
- предельное входное напряжение: 6-20 В;
- 54 цифровых портов ввода/вывода;
- 16 аналоговых входов;
- ток потребления на одном выводе: до 40 мА;
- ток потребления вывода 3.3В: 50 мА;
- память Flash Memory: 128 KB, из которых 4KB используются загрузчиком;
- ОЗУ: 8 KB;
- энергонезависимая память: 4 KB;
- тактовая частота: 16 МГц;
- размер: 75x54x15 мм;
- вес: 45 г;
К Arduino Mega подключены необходимые датчики и модули.
Включение/выключение полива зависит от ряда параметров:
- влажность почвы;
- температура воды;
- время суток.
В данной системе задействовано 4 датчика влажности почвы (на рис. 1 — 2).
Для измерения влажности почвы используется самодельный датчик, представляющий собой два гвоздя и резистор. Принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления почвы от ее влажности.
Гвозди, введенные в почву на некотором расстоянии друг от друга, выступают в качестве щупов, между которыми проверяется сопротивление. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности.
Схема датчика представлена на рисунке:
Для измерения температуры воды используется LM335Z -аналоговый термодатчик (термостабилитрон, на рисунке 1 — 3):
Рисунок 4. Аналоговый термодатчик LM335Z
Используемый датчик имеет следующие характеристики:
- диапазон: -40…+100;
- точность: 1°С;
- зависимость: 10мВ/оС.
Для подключения датчика к плате требуется резистор, сопротивлением 2.2 кОм. Задавая ток через датчик в диапазоне от 0.45 мА до 5 мА (резистором R1), получаем напряжение на датчике, которое в десятках мВ представляет абсолютную температуру в градусах Кельвина.
Схема подключения имеет следующий вид:
Для того, чтобы полив включался только в темное время суток, используются 2 датчика света Light Sensor-BH1750 (на рис. 1 — 4):
Данный датчик служит для измерения освещённости в пределах от 1 до 65535 люкс.
Он имеет следующие характеристики:
Напряжение питания: 3-5В;
Разрешение: 16 бит;
Габариты: 19х14х3 мм;
Погрешность: ± 20%.
Подключение датчика производится следующим образом:
Рисунок 7. Подключение датчика света Light Sensor-BH1750
Когда полученные с датчиков показания удовлетворяют определенным условиям (она различаются для каждого вида растений), включается полив. Для регулирования полива используется электромагнитный клапан. Он подключается к плате с помощью реле (на рис. 1 — 5). А именно используется релейный модуль для Arduino проектов Relay Module 2 DFR0017. Он использует высококачественное реле Omron G5LA. Состояние выхода реле отображается с помощью светодиода. Этот модуль управляется с помощью цифрового порта ввода-вывода. Время переключения контакта составляет 10 мс. Как и датчики для измерения температуры и влажности почвы, релейный модуль подключается в управляющей электронике через три провода:
Рисунок 9. DHT11 Temperature Humidity Sensor
Помимо полива данная система контролирует и температуру воздуха в теплице.
Для одновременного измерения температуры и влажности воздуха используется датчик DHT11 Temperature Humidity Sensor (нарис. 1 — 6).
Он подключаются к управляющей электронике через три провода: питание (Vсс), земля GND) и сигнальный.
На плате кроме датчика расположен микроконтроллер, в памяти которого записаны калибровочные поправки для датчиков. Сигнал с устройства передается по шине в цифровом виде. Это позволяет передавать данные на расстояние до 20 м.
Данный датчик имеет следующие характеристики:
- напряжение питания: 5 В;
- диапазон температур: 0-50 ° С, погрешность ±2 ° С;
- влажность: 20-90%, погрешность ±5%.
Для регулировки температуры воздуха в теплице используется два режима: пассивное и активное проветривания. Пассивное проветривание представляет собой открытие/закрытие форточек, а активное -включение/выключение вентилятора.
Открытие форточек производится с помощью двух (по одному на форточку) сервоприводов Futaba Т306 MG995 (на рисунке 1 — 7):
Рисунок 10. Сервопривод Futaba Т306 MG995
Используемые сервопривод имеет следующие характеристики:
- скорость работы: 0.17 с / 60 градусов (4,8 В без нагрузки);
- момент: 13 кг-см при 4,8 В;
- момент: 15 кг-см при 6 В;
- рабочее напряжение: 4,8 — 7.2 В;
- длина провода: 300 мм;
- размеры: 40мм х 19мм х 43 мм;
- вес: 55 г.
Полученные с датчиков данные записываются на карту памяти SD (на рисунке 1 - 8). В дальнейшем они обрабатываются, анализируются и на их основе строятся графики различных показаний. Для этого используется модуль SD-карт DFRobot:
Рисунок 11. Модуль SD-карт
Подключение вентилятора производится таким же способом, как и подключение клапана (через релейный модуль).
Виталий
Контроллер для теплицы на Arduino
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261
Виталий
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261 Адрес: Брянск
Вложения:
Последнее редактирование: 20.10.15
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261
Виталий
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261 Адрес: Брянск
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261
Виталий
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261 Адрес: Брянск
Последнее редактирование: 21.10.15
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261
Виталий
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261 Адрес: Брянск
Регистрация: 03.11.13 Сообщения: 651 Благодарности: 766
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261
Виталий
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261 Адрес: Брянск
Последнее редактирование: 21.10.15
Регистрация: 20.10.11 Сообщения: 1.177 Благодарности: 570
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261
Виталий
Регистрация: 23.06.13 Сообщения: 5.837 Благодарности: 6.261 Адрес: Брянск
Идея сделать автоматическую теплицу у меня появилась давно. Дошло дело до реализации и я начал изучать тепличное хозяйство и устройство автоматики для теплиц. Оказывается интеллектуальная теплица - это не так просто, очень много тонкостей, которые придется учитывать. Начну наверное с главного - как происходит рост и созревание разных культур и какие параметры окружающей среды надо в эти периоды поддерживать.
Температура воздуха
Если в теплице будет расти помидоры и огурцы, то параметры окружающей среды для этих культур схожи. Помидоры хорошо себя чувствуют при температуре воздуха от +18 до +25°С днем и не ниже +16°С ночью. Температура почвы от +10°С и выше. Для цветения и плодоношения температуру можно немного увеличить, чтобы плоды созревали быстрее и были больше.
В ночное время вещества из листьев уходят к плодам. Если температуру увеличить то плод будет активнее наливаться. Если температура в нижних пределах, то это способствует росту побегов и корней - для продолжительного плодоношения.
Для поддержания нужной температуры в теплице надо учесть сезонные колебания температуры в той местности, где находится теплица. Если это южная часть России, то можно сосредоточится на автоматическом понижении температуры, а если северная часть России то придется позаботится еще и о нагревателях.
Итак начну о способах понижения температуры в теплице. Самое простой способ понизить температуру в теплице это создать проветривание. Для проветривания используются "актуаторы", которые открывают форточки при повышении температуры.
Существуют автономные "масляные проветриватели" - суть их работы простая, при повышении температуры воздуха гидравлическое масло расширяется и толкает шток, тем самым форточка открывается. При понижении температуры закрывается без какой либо автоматики. Но есть и проблемы с ними, первая проблема - если температура воздуха повышена и внезапно пролетает циклон с повышением ветра, форточка может просто не успеть закрыться и ее может оторвать сильными потоками ветра. Ну и вторая проблема - это протекание цилиндров, но это можно вовремя заметить.
Актуаторы для теплиц
Я все же решил сделать проветривание более интеллектуальным. В магазинах продаются линейные актуаторы, которыми можно открывать и закрыть форточки по заданным условиям. Т.к. автоматика всегда работает, то проветриваени можно подключить к общей системе, т.к. актуатор стоит не дороже гидроцилиндра а возможностей намного больше. В сочетании с датчиком ветра , датчик атмосферного давления и датчик температуры можно расширить возможности своей теплицы. К примеру датчик атмосферного давления может следить за перепадами давления, ведь давно уже известно при быстром падении атмосферного давления с больше вероятность может пройти сильный ветер, а уже датчик скорости ветра точно покажет что надо бы закрыть все форточки.
Влажность воздуха
Это такой же важный параметр в теплице как и температура, она не должна опускаться ниже 60%. Для разных культур этот параметр может отличаться от 60% до 90%. И мало того, параметр влажности воздуха меняется в зависимости от стадии роста, цветения и плодоношения. Поетому в автоматике для теплиц должна быть предусмотрена возможность менять условия или выбирать уже заложенные программы для разных культур и стадий роста.
Способы увлажнения теплиц
Для увлажнения воздуха в теплице используют увлажнители и датчики влажности , это могут быть ультразвуковые увлажнители или распылители высокого давления. Для ультразвуковых увлажнителей надо использовать фильтры обратного осмоса, т.к. пьезоэлемент быстро придет в негодность от солней и других налетов. Но и форсунки распылителя высокого давления так же засоряются, поетому нужен фильтр тонкой очистки.
Для ультразвукового увлажнения стоит учесть один факт, при ультразвуковом увлажнении температура пара почти 40 градусов, т.е. при увлажнении немного поднимется общая температура в теплице. Но ультразвуковые увлажнители это эконом вариант, лучше конечно использовать насос высокого давления и сппециальные распыляющие форсунки.
Влажность почвы и полив
Еще важный параметр для теплиц - влажность почвы. В разные стадии роста и созревания этот параметр меняется. Самая большая потребность растений во влаге в рассадный период - до 90-95%, а также в фазу плодообразования и плодоношения.
Системы автополива
Автополив в теплице устроен по разному, но в итоге все приходят к дозирующему поливу. Датчики влажности почвы можно использовать но с тащтельной доработкой. Китайские датчики влажности из печатных плат могут показывать точные данные не больше месяца, после чего металлическая поверхность контактов расзрушается и окисляется. Если использовать этот датчик, то в конце концов придет момент, когда вы зайдете в теплицу а у вас там бассейн, все залито а ваши растения вероятно всего погибнут. Поетому датчики влажности можно использовать совместно с датчиком потока воды (счетчиком воды). Надо замерить количество потребляемой воды в сутки и задать этот параметр. Датчик влажности почвы можно использовать но с доработкой, контакты должны быть из такого материала, который проводит электрический ток и как можно меньше окисляется. Это может быть медь, но и она окисляется ос временем, но это уже хорошо, т.к. можно раз в год чистить контакты и опять использовать. Но лучше попробовать графитовые стержни, графит проводит электрический ток и не окисляется. Я пока не пробовал, но вот хоче сделать для теста такой датчик. Вообщем за основу надо взять показатели счетчика воды, а датчиком влажности можно отключать полив, если он покажет максимальные значения. Например в дождливую погоду, расход воды уменьшается в разы, и установленного количества воды для датчика потока можнт быть черезчур много. Так что контроль для полива лучше сделать комбинированным.
Полив включается с помощью реле по сигналу от датчика или по времени. Емкость для полива должна находиться на высоте и полив лучше делать "самотеком" просто открывая или закрывая электроклапан. Таким образом можно сделать более автономную систему, т.к. для питания контроллера и клапанов хватит обычного аккумулятор и солнечной батареи. Такой принцип работы полива будет уместен в местах, где часто отключают электричество на длительное время.
Температура почвы
Температура почвы - так же важно регулировать, т.к. поддержание температуры почвы в определенных пределах поможет расширить возможности вашей теплице. Например, таким способом можно увеличить время использования теплицы от ранней весны до поздней осени, и вырастить некоторые экзотические растения. Регулировка температуры в автоматической теплице можнро сделать с помощью нагревательных тенов. В магазинах продается нагревательные провода, которые укладываются на дно грядок. Управление нагревом происходит через контроллер, который постоянно считывает данные с датчика температуры, который должен находится в грунте. Т.е. датчик температуры должен быть влагозащищенный. При понижении темперутары, контроллер подаст сигнал реле на включение питания для подогрева. Как только температура почвы достигнет заданных пределов, контроллер отключит питания от нагревателя. Чтобы нагревательный элемент не вышел из строя от частого включения и отключения, лучше использовать специальные диммеры, которые будут постепенно подавать нагрузку на нагреватель.
Теплица на ардуино
Оборудование для теплицы
- Контроллер Arduino Mega - цена на aliexpress 10 долларов
- Блок реле на 8 каналов - цена на aliexpress 10 долларов
- Датчики Температур DHT - цена на aliexpress 1 доллара
- Датчики Температур DS1820 - цена на aliexpress 1 доллара
- Модуль отображения данных LCD I2C - цена на aliexpress 3 доллара
- Датчики влажности почвы - цена на aliexpress 1 доллар
- Датчик освещенности - цена на aliexpress 1 доллар
- Электро магнитные клапана для капельного полива - 150 рублей за штуку в автомагазине
- Блок бесперебойного питания на 12воль без батареи - 700 рублей, с батареей 2000 рублей.
- Электро привод замка дверей для авто (для форточки) - 250 рублей в автомагазине
- Поплавковые датчики уровня воды - 200 рублей
Управление электронагрузками
Для управления электрооборудованием подойдёт плата Relay Shield, количество реле должно соответствовать количеству устройств + запас на будущее, всегда можно добавить. На картинке 4 канальная плата. Мы будем включать\выключать насос, электромагнитные краны. Если использовать сервопривода или электро привод замка дверей для авто, можно открывать\закрывать форточки.
Параметры окружающей среды
Параметры окружающей среды считываются в теплице с помощью датчиков температуры и влажности. Эти данные можно использовать для проветривания.