Электроника для теплицы своими руками

Автоматизация теплиц или как сделать «умную» теплицу

Урожайность теплицы зависит от обеспечения максимально комфортных условий внутри нее для растений. Микроклимат должен быть сбалансированным по всем параметрам, включая такие, как влажность, состав воздуха, температура.

Для того, чтобы удовлетворить все требуемые параметры применяется автоматизация теплиц. Это позволяет максимально освободить дачника от привязанности к собственному огороду. В большинстве случаев придется лишь контролировать такие параметры, как уровень жидкости в питающей емкости или наличие электричества в сети.

Автоматизация процессов

Создавая системы, которые самостоятельно смогут выполнять необходимые функции в течение длительного времени без вмешательства человека, существенно упрощается уход за культурными растениями. К таким удобным способам относятся:

• автоматический полив теплицы;
• установки принудительной и естественной вентиляции;
• обогрев воздуха и грунта;
• искусственное и естественное освещение.

Все эти процессы можно проводить без вмешательства владельца или с минимальным вмешательством и контролем. Для этого требуются небольшие вложения или использование недорогих подручных средств.

Способы автоматизации

Сделать автоматические теплицы на своем участке можно при помощи нескольких способов. Главную роль при выборе играют следующие факторы:

• параметры конструкции;
• необходимые условия для эффективного роста и высокой урожайности растений;
• наличие электричества на участке;
• доступные финансовые возможности.

Популярными являются три способа установки автоматики для теплиц своими руками:

• гидравлический;
• электрический;
• биметаллический.

В каждом случае есть свои плюсы и минусы. Умная теплица с электрическим подключением требует правильной и безопасной разводки. Если применяется аккумулятор, то его нужно периодически заряжать. Вариант требует более дорогостоящих деталей, которые не получится изготовить самостоятельно. Положительным качеством является высокая точность обработки и возможность глубокой степени автономности. Например, автоматический капельный полив легче настроить на нужную скорость и объем подачи.

ВИДЕО: Какой должна быть умная теплица

За счет гидравлического способа удастся наладить хорошую вентиляцию и систему автоматического капельного полива. При этом нет необходимости иметь электрическое подключение к сети. В работе такой системы участвуют изменения давления или температурных показателей. Благодаря этому срабатывает автополив теплицы.

Третий тип востребован для монтажа автономного проветривания. С его помощью удается наладить работу автоматических форточек для теплиц. В основе схемы заложена биметаллическая пластина. Она изготовлена из двух материалов с разной степенью температурного расширения.

В тех случаях, когда воздух прогревается больше нужного показателя, происходит деформация плитки, за счет которой форточка или дверь открывается. Когда температура начинает падать, то автоматические форточки для теплицы из поликарбоната возвращаются в свое первоначальное закрытое положение.

Использование электромагнитного клапана

Есть несколько наиболее распространенных вариантов организации орошения без участия человека. Они проверены на практике и получили много положительных отзывов.

Система автоматического полива в теплице нуждается в следующих составных элементах:

• компактный бочковой насос;
• мощные разбрызгиватели;
• система разводки (жесткий или мягкий шланг);
• крупная герметичная емкость для воды.

Габариты емкости подбираем из расчета параметров теплицы. Достаточным считается 20-30 л жидкости на 1 квадрат в сутки. Соответственно для площади примерно 10 кв.м понадобится бочка не менее 200-300 л на сутки. Чтобы вода лилась неделю, нужна кубовая емкость.

Укладка шланга системы капельного полива для теплицы проводится в междурядье. С помощью переходника подсоединяем разбрызгиватель. Подача воды из емкости лимитируется электромагнитным клапаном, получаемым электропитание от сети через заданные промежутки времени.

Всегда контролируйте уровень воды в бочке. Поддерживать его удобно периодической подкачкой, которую также можно автоматизировать при помощи поплавочной схемы, такой же, как в туалетном бачке.

ВИДЕО: Как своими руками автоматизировать процессы в теплице

Простой капельный полив

Дачники используют систему капельного полива Капля, хотя применение обычных медицинских капельниц существенно удешевит процесс. Она имеет максимальную эффективность в этой системе.

Достаточно иметь бутыль воды в 20-30 литров и несколько шланг с капельницами. Свою эффективность система демонстрирует при небольшом количестве растений в парнике или теплице.

Применение саморезов

Если нет возможности купить достаточное количество капельниц, то подойдет метод с самосрезами. В шланг напротив каждого растения вкручиваем саморез так, чтобы не проткнуть вторую сторону трубы.

Запускаем в самодельный водопровод орошение. Регулируем подачу под каждое растение с помощью вкручивания/выкручивания по резьбе метизов. Требуется длительное время настройки, но стоимость достаточно невысокая.

Как правильно проверить влажность

Увеличенная влажность способна нанести большой вред растениям. От нее культуры могут болеть и загнивать. Есть определенные пороговые значения, которые не стоит превышать. Также и недостаток влаги способствует пересыханию почвы и самих растений.

На отечественном рынке есть специальная техника, регулирующая оба параметра в закрытом помещении. При недостатке влаги в воздухе осуществляется ее подача в грунт, а при повышении – параметр снижается вплоть до полного прекращения увлажнения.

Оптимальным значением влажности для теплиц и парников с отечественными растениями принято считать показатель 65-75%. Этого достаточно для подавляющего большинства культур.

Датчик влажности можно связать с автоматическим поливом и обеспечивать нормализацию значения, включая или отключая кран подачи воды.

Конечно, полностью исключить присутствие человека в теплице невозможно, равно как и заменить его современной аппаратурой. Нужна проверка работоспособности техники, а также наличие всех первоначальных условий ее работы, например, электричества, достаточного количества воды в емкости и т.д. Тем не менее, подобные системы существенно облегчают труд в теплице или парнике, при этом качественно повышают уровень и объем урожая.

ВИДЕО: Как еще проще сделать автоматический полив в теплице

Источник статьи: http://www.portalteplic.ru/avtopoliv-v-teplice/avtomatizaciya-teplic/

Делаем умную теплицу на Ардуино своими руками

Автоматизация вездесуща. Различные механизмы создают комфортные температурные условия, помогают при готовке пищи, ухаживают за одеждой, включают и гасят свет, а также поддерживают чистоту помещения. Но использование их не ограничивается бытом человека. Вообще во всем окружении, на улице или производстве, при перевозках чего-либо, в магазинах или сельском хозяйстве — везде работают незримые помощники.

С развитием технологической базы вырастает и уровень автоматизации. Сейчас роботы или механизмы выполняют не просто последовательность заложенных действий. Их устройство теперь позволяет осуществлять своеобразный «выбор», в зависимости от изменившихся внешних условий. Самый простой пример — стиральная машина. Ее внутренняя начинка определяет температуру воды и при необходимости подогревает ее, следит за временем стирки и правильностью текущих циклов выполнения.

Кроме уже описанного, в нашу жизнь вошли «умные» дома, города, кварталы или улицы. Главное отличие их от обычных — присутствие взаимосвязанных между собой систем управления. Каждая из которых контролирует одно устройство из присутствующих в комплексе. Но, работу всех их определяет общая система, отправляя сведения необходимые для функционирования или указывающие команды.

Одной из относительно редко использующихся схем интеллектуального управления можно назвать применение его в сельском хозяйстве, а конкретно для полной автоматизации парников или аппаратуры ухода за растениями. Собственно, подготовить и собрать умную теплицу на Ардуино своими руками вполне по силам и относительно разбирающемуся в электронике человеку. О чем и будет рассказано далее.

Общие сведения об управляющих системах

Интеллектуальность современного оборудования обеспечивается микроконтроллерами. Это небольшие и ограниченные по ресурсам полноформатные компьютеры, зачастую размещенные на одной плате или микросхеме. Несмотря на свои маленькие размеры их мощности вполне достаточно для того, чтобы управлять различным оборудованием. Информацию, необходимую для выполнения своих функций, такие микрокомпьютеры получают посредством различных специализированных датчиков. Общее нахождение устройств в единой сети обеспечивается посредством дополнительных присоединяемых к микроконтроллеру модулей.

Выполняя свою программу, интеллектуальные устройства, выдают управляющие импульсы на исполняющие цепи включающие двигатели, насосы, нагреватели или любые другие устройства для управления которыми и создается вся система.

Основой многих из подобных комплексов составляют контроллеры серии Arduino, STM, Ti MSP430, Netduino, Teensy, Particle Photon, ESP8266 или иных распространенных плат такого типа в мире. Кроме того, некоторые специалисты создают свои варианты микро — компьютеров, управляющих оборудованием — на основе устаревших ПК или каких-либо 8 разрядных процессоров, к примеру, Z80.

Чего бы хотелось

Наибольшее желание любого огородника — получать максимальный урожай при минимальных затратах труда. Одним из вариантов решения этой проблемы становятся теплицы. Но и в таком случае хочется, чтобы в ней самостоятельно грядки поливались, освещались, и обогревались, когда нужно. Ну и конечно, была организована автоматическая система вентиляции, для минимизации усилий по открыванию и закрыванию форточек.

Мониторинг и настройка

Конечно, в первую очередь, требуется система управления всем этим высокоинтеллектуальным хозяйством. Кроме того, желательно получение информации о текущем состоянии напрямую или на домашний компьютер, или на смартфон. С этой целью будет использоваться контроллер для теплицы на Arduino.

Управление

В соответствии с желаниями, необходимо организовать автоматическое управление отоплением пола (как основы подогрева посадок), открытия форточек, увлажнением почвы. Хороша будет система контроля освещения, которая зажигает его, если на улице темно.

Реализация в «железе»

Ничего сложного в реализации проекта нет. Достаточно применить плату Arduino, в комплексе с несколькими датчиками (влажности, температуры, освещенности, наполнения бака полива и концевых контактов окон проветривания), а также парой двигателей для вентиляции и смонтировать систему «теплый пол».

Но сначала требуется сделать саму теплицу. Для основы была создана такая модель:

Вот ее перенос в реальность:

Мониторинг и настройка

Визуализация информации, а также пункты меню настройки выводятся на LCD1602 дисплей, с конвертором в IIC/I2C UC-146 для подключения его к Arduino.

Для выбора параметров используются 4 клавиши. Все это вместе желательно разместить в общем контрольном ящике.

Кроме визуального, для удаленного контроля будет использоваться модуль WIFI связи ESP8266 LoLin NodeMCU2, с помощью которого информация с использованием UDP протокола будет передаваться на домашний компьютер с настроенным web-сервером и базой данных. Которые впоследствии, можно будет получить на любом устройстве в общей сети — смартфоне, цифровом телевизоре или планшете.

Подключаться модуль к ардуино уно будет через серийный порт (RX/TX). Причем электрический контакт производится напрямую TX(модема)-TX(Arduino) и RX аналогично. Почему это важно — зачастую рекомендуют делать соединение перекрестным RX-TX. В прилагаемой схеме это не нужно.

Полив

Система полива работает на основе физических принципов и насоса, который функционирует определенное время. Периодом и началом которого управляет Ардуино. С утра бак наполняется водой, что ограничивается временем в управляющем скетче и датчиком на прилагаемом чертеже. В течение дня она прогревается воздухом в теплице. Вечером происходит кратковременное включение насоса, который слегка переполнив емкость запускает полив самотеком.

Так он выглядит в реальности (вместе с системой подачи воды на грядки):

Его схема работы:

Ночью бачок стоит пустым, чтобы в случае отключения обогрева и падения температуры воздуха ниже нуля его не сломало замерзшей водой.

Отопление

Подогрев земли сделан предварительной укладкой «теплого» пола под будущие грядки. Включение происходит через специальное реле на 30 А, так как мощности выдаваемой ардуино никогда в жизни бы не хватило для питания такого потребителя.

Кроме него используется обычный бытовой нагнетатель теплого воздуха, который позволяет нагреть внутреннее пространство теплицы. Он также подсоединяется к микроконтроллеру.

Вентиляция

Для обеспечения движения воздуха предусмотрены два поворотных окна, процесс открытия и закрытия которых выполняется двигателями от автомобильных дворников. В свою очередь, подключённых к Arduino.

Освещение

Чтобы обеспечить растения постоянным притоком света, используются китайские светодиодные ленты, которые включаются в зависимости от таймера и уровня освещенности.

На приведенной ниже схеме оно подключается к выводам резерв (освещение).

Управляющая электрическая схема

Ну и конечно самая главная часть — принципиальная схема «мозгов» всей этой конструкции.

Маленькое примечание: мощности для обогревателей (воздуха и почвы) у реле Arduino не хватает. Дополнительно к ним используются в качестве посредников токовые, высокоамперные варианты, подключаемые уже непосредственно к потребителям.

Программная часть

С оборудованием все понятно. Осталось разобраться с программами, которые им управляют и контролируют состояние всей системы. Так как в комплексе есть два высокоинтеллектуальных устройства — ESS8266 и сам Arduino. Соответственно для обоих нужны свои программы. Помещение их в память устройств, в обоих случаях производится через Arduino IDE.

Мониторинг

Скетч, который необходимо выгрузить в ESP8266 LoLin NodeMCU, для обеспечения его связи с Arduino и WIFI роутером.

Управление

Ну и в финале, большой скетч управления самой теплицей, который выгружается в Arduino.

Замечания по конструкции

Датчик DN11 желательно заменить на DN22, который хоть и стоит дороже, но более точен и функционирует без проблем свойственных своему младшему тезке. Для питания контуров управления можно использовать компьютерный блок питания, желательно форм-фактора AT.

Заключение

Как видно из всего выше сказанного создать у себя на участке умную теплицу не так уж и сложно. Какие-то элементы можно убрать, что-то можно добавить, но после проделанной работы важно одно — вы получите у себя на участке функциональную теплицу, которая будет вас радовать урожаем и сама за собой следить, вам останется только провести посадку и ждать урожая.

Видео по теме

Источник статьи: http://vashumnyidom.ru/komfort/uxod/umnaya-teplica-na-arduino-svoimi-rukami.html