Принципиальная схема управления теплицей

Контрольная работа: Автоматическое управление микроклиматом теплицы по нескольким параметрам с помощью установки ОРМ-1

1. Принципиальная схема автоматического управления микроклиматом теплицы по нескольким параметрам

2. Функциональная схема автоматического управления микроклиматом теплицы по нескольким параметрам

3. Функционально-технологическая схема автоматического управления микроклиматом теплицы

4. Выбор типа технологического оборудования и расчет технических средств автоматики

Список использованных источников

Комплексная механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов является главным направлением развития современного сельского хозяйства.

Внедрение систем автоматизации в сельскохозяйственном производстве позволит завершить комплексную автоматизацию трудоемких процессов в животноводстве и птицеводстве, повысить производительность труда, сократить численность работников, улучшить качество продукции и снизить затраты на ее производство.

В данной курсовой работе рассматривается система автоматического управления микроклиматом по нескольким параметрам на примере установки ОРМ-1, предназначенной для автоматического управления микроклиматом (температурой и влажностью) в теплицах.

Защищенный грунт (теплицы, парники, утепленный грунт) широко используются для выращивания овощей и разнообразного посадочного материала. Достаточно отметить, что большинство овощных культур выращивают из рассады, приготовленной в парниках.

Автоматизация технологических операций в защищенном грунте дает несомненный эффект: увеличивается производительность и улучшаются условия труда, экономится топливо и электроэнергия, снижается заболевание посадочного материала, повышается урожайность и снижаются сроки созревания растений, овощей и других культур.

Автоматическое управление микроклиматом широко используется и в животноводстве, особенно при выращивании молодняка, который наиболее чувствителен к изменениям условий окружающей среды.

1. Принципиальная схема автоматического управления микроклиматом теплицы по нескольким параметрам

В следяще-управляющую систему входят пять электроконтактных термометров ТК-6, двухпозиционный камерный влагорегулятор ВДК, электроконтактный флюгер и шкаф управления. Электроконтактные термометры используются в качестве датчиков температуры: два работаю днем, два – ночью, пятый предназначен для подачи светового и звукового аварийного сигнала при снижении температуры до минимального предельного значения. Датчики температуры и влажности размещены в шкафчике, который устанавливают в центре теплицы на высоте 1,5 – 2 м от почвы. Микропереключатель флюгера, размещенного на крыше, в зависимости от направления ветра выдает импульс на включение вентиляции левой или правой подветренной стороны верхних фрамуг теплицы.

Исполнительные устройства управления температурой содержат два калорифера, установленных у торцевых стен теплицы, два электромагнитных вентиля, открывающих доступ теплоносителю в калориферы, и узел вентиляции теплиц с приводом для фрамуг.

В устройства управления влажностью входят электромагнитные вентили с трубопроводами, сточные желоба, водогрейный бойлер, насосная станция и распылители. Элементы управления электрооборудованием размещены в шкафах.

Продолжительность дневного и ночного режимов теплицы устанавливаются посредством программного реле времени, которое своим контактом КТ1 (рис. 1.) переключает через реле KV1 термометры SK1 и SK3 на термометры SK2 и SK4 (и наоборот, работающие соответственно днем или ночью). Термометры SK1 и SK2 настраивают на верхний, а термометры SK3 и SK4 – на нижний предел управления температурой. Когда температура станет ниже допустимой, размыкаются контакты SK3 или SK4 и отключают реле KV3, в результате чего срабатывает реле KV7 и включает пускатель KM6. В работу вводятся электродвигатели M4 и М5 вентиляторов калориферов и открываются электромагнитные вентили YA2 и YA4. Вентили ставятся на механические защелки и пропускают теплоноситель в калориферы. По достижении заданной температуры контакты SK3 или SK4 замыкаются, остальные элементы возвращаются в исходное положение. Вентили снимаются с защелок с помощью электромагнитов YA3 и YA5 и закрываются.

Когда температура достигает максимального допустимого значения, замыкаются контакты SK1 или SK2 и включается реле KV2. В результате в зависимости от положения контактов флюгера SA2 срабатывают реле KV5 или KV6 и включают пускатели KM3 или KM5 двигателей М2 или М3 лебедок, связанных тросами с фрамугами правой или левой стороны теплицы. Степень открытия форточек определяется положением концевых выключателей SQ1 и SQ2, которые в определенный момент размыкают цепь тока и останавливают двигатели.

Если температура снизилась до заданной, то реле KV2 отключается и обесточивает реле KV5 или KV6. При этом включаются магнитные пускатели KM2 или KM5 реверса электродвигателей M2 или M3 и форточки закрываются, а двигатели отключаются концевыми выключателями SQ1 или SQ2.

Автоматическое управление влажностным режимом происходит следующим образом. Контакт KT2 программного реле времени выдает в дневное время через определенный интервал импульсы заданной длительности на включение системы увлажнения. Дождевание произойдет, если влажность в теплице ниже установленной, при которой замыкаются контакты датчика влажности Sf, и срабатывает реле KV4. Реле KV4 подает питание на магнитный пускатель KM1 электродвигателя M1 водонасосной станции и электромагнитный вентиль YA1, открывающий доступ воды к распылителям. Дождевание прекращается при размыкании контактов KV2, и схема возвращается в исходное положение. О работе каждого реле сигнализируют соответствующие лампы HL1…HL8. Термометр SK5 аварийной сигнализации через реле KV8 включает звонок HA и лампу HL8, когда температура станет недопустимо низкой.

2. Функциональная схема автоматического управления микроклиматом теплицы по нескольким параметрам

Название: Автоматическое управление микроклиматом теплицы по нескольким параметрам с помощью установки ОРМ-1 Раздел: Промышленность, производство Тип: контрольная работа Добавлен 10:56:41 23 апреля 2010 Похожие работы Просмотров: 1336 Комментариев: 16 Оценило: 5 человек Средний балл: 3.8 Оценка: неизвестно Скачать

На функциональной схеме (рис. 2) объектом управления ОУ является теплица, ВО1 и ВО2 – воспринимающие органы датчиков температуры SK1…SK4, СО1 и СО2 – сравнивающие органы этих же датчиков, настроенные на максимальную и минимальную температуры, ВО3 и СО3 – воспринимающий и сравнивающий органы датчика влажности Sf, ПО1 и ПО2 – программные органы, реле времени КТ1 и КТ2; усилительные органы: УО1 – реле KV2, УО2 – реле KV3, УО3 – реле KV1, УО4 – реле KV4, УО5 – реле KV5, УО6 – реле KV6, УО7 – магнитные пускатели КМ3 и КМ5, УО8 – реле KV7, УО9 – магнитный пускатель КМ6, УО10 – магнитный пускатель КМ1; ИО1 – исполнительный орган, электродвигатели лебедок М2 и М3; ИО2 – электродвигатели вентиляторов и калориферов М4 и М5; ИО3 – электродвигатель М1 водонасосной станции.

3. Функционально–технологическая схема автоматического управления микроклиматом теплицы

Рис. 3. Функционально-технологическая схема управления микроклиматом теплицы

Элементы функционально-технологической схемы (рис. 3.):

1–1 – первичный измерительный преобразователь для измерения влажности, (датчик влажности Sf) установленный по месту;

1–2 – прибор, задающий программу продолжительности дождевания (реле времени КТ2);

1–3 – пусковая аппаратура для управления электродвигателем водонасосной станции (магнитный пускатель КМ1);

1–4 – электродвигатель водонасосной станции М1;

1–5 – закрывающий регулирующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала (электромагнитный вентиль YA1);

2–1, 2–2 – приборы для измерения температуры, бесшкальные с контактным устройством (электроконтактные термометры SK1 и SK2);

2–3 – прибор, задающий дневной или ночной режим (реле времени КТ1);

2–4 – пусковая аппаратура для управления электродвигателями вентиляторов (магнитный пускатель КМ6);

2–5 – электродвигатели вентиляторов калориферов (М4 и М5);

2–6 – закрывающий регулирующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала (электромагнитный вентиль YA2 и YA4);

4. Выбор типа технологического оборудования и расчет технических средств автоматики

Для привода водяного насоса используется электродвигатель М1 серии 4A112M493 номинальной мощностью Р_Н =5,5 кВт [1].

Номинальный ток электродвигателя

А

Для приводов лебедок используются электродвигатели М2 и М3 серии 4A80B4 номинальной мощностью Р_Н =1,5 кВт [1].

Номинальный ток электродвигателей:

Для приводов вентиляторов используются электродвигатели М4 и М5 серии 4A71B493 номинальной мощностью Р_Н =0,75 кВт [1].

Номинальный ток электродвигателей:

1) автоматический выключатель QF1 серии АЕ-2040 I_H =25А I_TP =12,5 А [2]

2) магнитный пускатель КМ1 серии ПМЛ222 I_H = 25 А [2]

3) автоматические выключатели QF2 и QF3 серии АЕ-2040 I_H =10А I_TP =4А [2];

4) магнитные пускатели КМ1…4 серии ПМЛ122 I_H = 10 А [2]

5) автоматический выключатель QF6 серии АЕ-2040 I_H =10А I_TP =4 А [2]

6) магнитный пускатель КМ6 серии ПМЛ022 I_H = 25 А [2]

7) диоды VD1…VD12 серии Д237Б [2]

8) трансформатор напряжения TV серии ОСОВ 0,25 220/24 В [3]

9) электроконтактные термометры SK1…SK5 серии ТК6 [3]

10) датчик влажности Sf серии ДРОВ-3 [3]

11) реле KV1…KV8 серии РПУ-1 [2]

12) программное реле времени КТ1 и КТ2 серии ВС-10 [2]

13) электромагнитные вентили YA1…YA5 серии ЭВ-2, Р = 30 Вт [2]

Список использованных источников

1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник – М.: Энергоатомиздат, 1982 –529 с.

2. Элементы и устройства сельскохозяйственной автоматики, справочное пособие. Под ред. Н.И. Бохана – Мн.:Ураджай, 1989 – 315 с.

3. Елистратов А.В. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий: Справочник, – Мн.: Ураджай, 1986 – 328 с.

4. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. Под ред. В.С. Чистякова – М: Энергоатомиздат, 1990 – 286 с.

5. Методические указания к выполнению функционально-технологических схем автоматизации технологических процессов сельскохозяйственного производства. – Кострома: издательство Костромской государственной сельскохозяйственной академии, 2000 – 24 с.

6. Рожнов А.В., Симонов А.В. Принципиальные электрические схемы автоматизированных технологических процессов сельскохозяйственного производства. – Кострома: КГСХА, 2001 – 55 с.

7. Автоматика и автоматизация производственных процессов / И.И. Мартыненко, Б.Л. Головинский, Р.Д. Проценко, Т.Ф. Резниченко, – М.: Агропромиздат, 1985. – 335 с.

Источник статьи: http://www.bestreferat.ru/referat-103610.html

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