Автоматическая теплица 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, как может быть подготовлена и собрана умная теплица на Ардуино своими руками будет рассказано далее. Сделать это вполне по силам и относительно разбирающемуся в электронике человеку.

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.

Если для вас данный функционал слишком большой, то можно собрать автоматический полив в теплице своими руками, тогда вам не придется сильно углубляться в программирование и разработку.

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.

Где купить

Приобрести оборудование для умных теплиц можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

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.

Скачать скетч

Управление

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

Скачать скетч

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.

Советуем прочитать: переходите по ссылке, если хотите узнать как подключить датчик влажности почвы к Arduino.

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

Искусственная среда для выращивания растений способствует круглогодичному снятию урожая. При создании микроклимата частным образом используются готовые проекты умной теплицы и самоделки. Среди систем автоматизации тепличных комплексов лидирует аппаратно-программное обеспечение Arduino, которое позволяет роботизировать домашнее хозяйство даже людям, малосведущим в электронике.

Необходимость автоматизации теплицы

Жизнедеятельность растений напрямую связана с температурным режимом, влажностью, освещенностью и другими факторами. Малейшие отклонения в окружающей среде негативно сказываются на темпах роста и урожайности. Соблюдение строгих тепличных условий – кропотливый и трудоемкий процесс, который нуждается в постоянном контроле. Умная теплица своими руками сводит к минимуму человеческое участие, освобождает время и позволяет управлять ростом овощных и фруктовых культур на расстоянии.

Решаемые задачи

Автоматизация создания и поддержания необходимых условий окружающей среды подразумевает управление:

• температурным режимом;
• поливом и орошением;
• освещением;
• подогревом почвы;
• подкормкой CO₂.

Особая роль отводится мониторингу процессов, автономности и оперативной реакции на малейшие отклонения.

Возможности и оборудование

Считывание данных и изменение состояния окружающей среды производится с помощью датчиков и исполнительных устройств. Главенствующую роль играет контроллер, который сопряжен с системой дистанционного управления. Каждое устройство, входящее в робототехнический комплекс, выполняет определенные функции. Оборудование умной теплицы состоит из систем:

• поддержания оптимального температурного режима. Для понижения температуры применяются актуаторы. С помощью этих приспособлений регулируется воздухообмен между помещением и внешней средой. Получая сигнал извне, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит форточку в необходимое положение. Соответствующие сигналы генерируются датчиками температуры и ветра;
• подогрева почвы. Оптимальная температура в теплице достигается с помощью терморегуляторов, ТЭНов, электрокабеля или других нагревательных приборов, интенсивность работы которых зависит от команд температурных датчиков;
• освещения. Система включает лампы и датчик освещенности, главной деталью которого является фоторезистор. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в зависимости от интенсивности светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать автоматические шторы;
• контроля уровня CO₂. Соответствующий датчик связан с вентиляторами, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Подкормка растений двуокисью углерода повышает урожайность на 30%;
• полива. Автоматизация полива обеспечивается сенсорами влажности (гигрометрами). Из экономических соображений система оборудуется датчиками расхода воды. Простейшие устройства представлены таймерами, которые включают и выключают орошение в заданные промежутки времени.

Расход воды – важный фактор, который напрямую связан с площадью тепличного помещения и особенностями выращивания конкретных растений. При оптимально заданных временных интервалах полива, датчики влажности выполняют функции аварийных сигнализаторов.

Преимущества перед обычной

В таблице №1 представлены преимущества и недостатки обыкновенной и умной теплиц.

Таб. №1

Недостатки с автономностью умной теплицы решаются с помощью аккумуляторов, генераторов и емкостей с водою.

Проекты и схемы умных теплиц

Среди почитателей роботизации дома и приусадебного хозяйства, наибольшим уважением пользуется умная теплица на ардуино. Главным компонентом платы-контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Используемые для умных теплиц схемы отличаются марками процессоров и функционалом.

Одна из простейших схем-проектов автоматической теплицы на Arduino Uno (мини) изображена на рисунке 1.

Освещенность оценивается фоторезистором. Температурный режим определяется датчиком TMP36. Интенсивность полива регулируется на основании данных с модуля влажности и датчика DHT11.

Расширенный вариант управления микроклиматом в теплице предполагает плата Arduino Mega. Схема-проект интеллектуального «овощевода» представлена на рисунке 2.

Сердцем аппаратной платформы является микроконтроллер ATmega1280. Для считывания/передачи цифровой информации используется 8 выходов. Для обработки аналоговых данных используется 10 портов.

Еще один вариант теплицы с Арудино изображен на рисунке 3.

В качестве универсального таймера-контроллера умной теплицы также можно использовать GyverControl (Рисунок 3).

Интеллектуальное устройство оборудовано семью логическими выходами с напряжением 5В. Для управления серво- и линейными приводами предусмотрены 3 отдельных канала.

Вышеуказанные схемы не являются окончательным решением роботизации теплицы. Появление новых, более совершенных контроллеров, расширяет возможности автоматики и придает ей большую эффективность.

Возможности удаленного контроля и регулирования

Помимо местного управления, умная теплица на Ардуино предоставляет возможность дистанционного контроля оборудования и обмена данными посредством пульта, мобильных гаджетов и персональных компьютеров. В качестве интерфейса может использоваться USB, Bluetooth, Wi-Fi, GSM и интернет. Посредниками в данном процессе служат соответствующие модули и приложения, которые представлены:

• RemoteXY;
• Blynk;
• Virtuino;
• Bluino Loader;
• Arduino Bluetooth Control и пр.

Особого внимания заслуживает софт BT Voice Control for Arduino, которое обеспечивает управление тепличным оборудованием с помощью голосовых команд. При синхронизации с «Алисой» это приложение предполагает массу удобств.

Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц

При кажущейся простоте, выбор оборудования для автоматизации тепличного хозяйства затрудняет даже специалистов. Идеальным условием считается подбор автоматики одного производителя. Поскольку данный критерий труднодоступен, перед тем, как автоматизировать теплицу необходимо:

• определиться с ее площадью и назначением (выращиваемые культуры);
• высчитать количество датчиков и исполнительных устройств;
• в зависимости от предыдущего пункта подобрать контроллер или использовать конструктор;
• решить вопрос с управлением и контролем.

С развитием научно-технического прогресса, готовые проекты умных теплиц быстро устаревают. Поэтому при выборе автоматики для искусственного выращивания овощей и фруктов необходимо опираться на новейшие технологии и оборудование.

Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2020 году являются:

• Контроллер для умной теплицы серии «iТеплица -малый контроллер». Гарантирует комплексный контроль микроклимата в помещении с ограниченной площадью. Обеспечивает поддержание температуры, проветривание, подкормку и полив растений. Предполагает управление вспомогательными механизмами. Рассчитан на длительное хранение данных обо всех изменениях окружающей среды. Оснащен продвинутой системой визуализации SCADA. Комплектуется датчиками влажности, освещенности и программным обеспечением. Цена от 17 тыс. рублей.

• SMART STANDARD VENT «УМНАЯ ТЕПЛИЦА» — набор для автоматизации теплицы. Обладает богатым функционалом, охватывающим практически все сегменты поддержания заданного микроклимата. Для контроля и обмена данными используются гаджеты, связанные с интернетом. Цена от 47,9 тыс. рублей.

• «Умница lite» – бюджетный вариант умной теплицы. Помимо блока управления комплектуется картой памяти micro SD, USB-адаптером, датчиками температуры, влажности, освещенности, уровня воды и пр. Цена от 9,9 тыс. рублей.

• Смарт-теплица на базе контроллера Терраформ. Обеспечивает контроль пяти параметров микроклимата. Комплектуется датчиками температуры, влажности, освещенности, температуры почвы. Предполагает подключение сенсоров CO₂ и pH.

Пошаговая инструкция создания умной теплицы

Наделить «интеллектом» можно практически каждую теплицу, которая отвечает стандартам выращивания овощей, фруктов и цветов в искусственных условиях. Для этого необходимо:

1. Приобрести готовый комплект автоматики или подобрать оборудование, которые соответствуют созданию необходимого микроклимата и площади помещения.
2. Оптимально разместить датчики и исполнительные устройства.
3. Соединить все элементы с контроллером.
4. Установить необходимое программное обеспечение.
5. Предусмотреть дистанционное управление.
6. Организовать автономное питание.

Один из вариантов создания умной теплицы представлен в видео:

Рекомендации для начинающих садоводов

• При расположении теплицы учитывается назначение, схема ветровой активности и географическая широта участка.
• Фрамуги для проветривания располагаются как можно выше.
• В темное время суток сохранение температуры обеспечивается аккумуляторами тепла (бочка с нагретой за день водой).
• Никакая автоматика не обеспечит урожайность без кропотливого ухода за почвой.

Проекты и готовые фото-примеры

Найти ближайшие магазины для сада и ремонта на карте

Автор: admin

Загрузка…

В качестве проекта по электронике, я решил сделать умную теплицу на Ардуино своими руками. Моей целью была регулировка температцры в теплицы с помощью лампы и сервопривода, который открывает окошко и вентилятора. Я хотел достичь практически неизменного уровня влажности при помощи насоса, а также хотел получать данные о температуре, влажности почвы и освещенности. В конце я решил запустить вебсайт, на котором эти данные отображались бы.

Проект автоматизации теплицы был сделан для курса электроники и я хотел использовать в нём Распберри Пи и Ардуино.

Шаг 1: Презентация

В автоматике умной теплицы располагаются разные датчики, измеряющие температуру внутри и снаружи, влажность почвы и освещенность.

Внутренний датчик температуры позволяет запускать вентилятор и сервопривод, открывающий окно, когда внутренняя температура поднимается выше заданной точки. И наоборот, если температура опускается ниже заданной точки, то окно закрывается. А вентилятор останавливается, и даже более того, чтобы согреть растение запускается лампа. Когда земля слишком пересыхает, датчик уровня влажности почвы позволяет запустить насос и электромагнитный клапан системы орошения.

Плата Ардуино подключается к Распберри пи 3 при помощи кабеля USB. Это соединение позволяет нам сохранять замеры и состояния приводов, а все данные отправлять в базу данных mysql. Скрипт на языке python позволяет управлять Ардуино Уно (связь ведущий / ведомый) и сохранить данные в базу, либо прочитать данные из базы и отправить новые данные на Врдуино.

Далее, установленный на Распберри Пи сервер Apache поддерживает вебсайт. При помощи PHP мы создаём мост между БД mysql и вебсайтом.

На сайте мы можем задать температуру и уровень влажности. Также через сайт можно управлять каждым приводом и узнать их положение.

Шаг 2: Список компонентов

В проекте мы хотели использовать как можно больше компонентов, извлечённых при переработке других вещей.

Шаг 3: Код

В этой части инструкции я дам вам разные программы и код, который я создал для этого проекта.

Программа для Ардуино:
В новой версии я исправили ошибки, при которых не открывалось окно и т.д.

Распберри:
Мы установили сервер MySQL и привязали к нему Python. Для вебсервера мы установили Apache 2.

Вебсайт:
Файлы .CSS доступны в архиве.

Скрипт для Распберри:
Для скрипта мы использовали библиотеку MySQLdb. Используется Python версии 2.7. Скрипт – это мост между Аржуино и Распберри Пи. Он позволяет сохранять данные сАрдуино в базу данных и отсылать невыет контрольные данные, установленные пользователем, в программу Ардуино.

Файлы

• Script_Arduino_BDD_1.0.py
• Website.rar
• Basilic_V2.1.ino

Шаг 4: Установка

Показать еще 3 изображения

Шаг 6: Вебсайт и база данных

Наш вебсайт состоит из трёх страниц.
Первая страница – главная, на ней пользователь может узнать состояние устройств и показания датчиков.
Вторая страница – Команды и параметры, где пользователь может легко поменять режим устройств и включитьвыключить их. На этой странице также можно задать контрольные числа для температуры и влажности.
На последней странице вы можете прочитать о создателях проекта.

База данных состоит из трёх таблиц. Таблица «measures» хранит в себе накопленные данные. Таблица «types» содержит параметры каждого измерения, а таблица «commandes» позволяет оправлять устройствами и знать их состояние.

Шаг 7: Время сберечь ваше время и ваши растения

Все готово. У вас есть все инструменты для создания автоматизированной теплицы! Посмотрите видео и увидите умный парник в действии.

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.

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.

Гидроцилиндр для теплицы

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

1. Контроллер Arduino Mega — цена на aliexpress 10 долларов
2. Блок реле на 8 каналов — цена на aliexpress 10 долларов
3. Датчики Температур DHT — цена на aliexpress 1 доллара
4. Датчики Температур DS1820 — цена на aliexpress 1 доллара
5. Модуль отображения данных LCD I2C — цена на aliexpress 3 доллара
6. Датчики влажности почвы — цена на aliexpress 1 доллар
7. Датчик освещенности — цена на aliexpress 1 доллар
8. Электро магнитные клапана для капельного полива — 150 рублей за штуку в автомагазине
9. Блок бесперебойного питания на 12воль без батареи — 700 рублей, с батареей 2000 рублей.
10. Электро привод замка дверей для авто (для форточки) — 250 рублей в автомагазине
11. 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 включатьвыключать насос, электромагнитные краны. Если использовать сервопривода или электро привод замка дверей для авто, можно открыватьзакрывать форточки.

Параметры окружающей среды

Параметры окружающей среды считываются в теплице с помощью датчиков температуры и влажности. Эти данные можно использовать для проветривания.

Управление освещением

Так же нужен фоторезистор, который будет включать освещение.

Автополив

Датчик влажности нужен для своевременного полива, если земля будет подсыхать. Но автополив должен регулироваться несколькими датчиками, т.к. грядки обычно длинные, и датчик не сможет показать точные данные для всей площади.

Таймер

Для дополнительных схем автоматики, следует обзавестись платой часов для ардуины. Для полива, стоит использовать таймер совместно с датчиком влажности воздуха. По таймеру можно много что сделать, а если еще использовать календарь, то можно увеличивать или уменьшать интервал освещенности в зависимости от требований у растений разных культур

Доступ к теплице через интернет

Если не хотите ограничивать себя только офлайн версией автоматической теплицы, можно купить за 10 баксов на том же алиекспресс специальный сетевой шилд, чтобы можно было управлять теплицей через интернет. Так же мы можем использовать сеть для подключения видеокамер. Можно следить за нашими растениями через интернет.

Аварийное оповещение по SMS

Не хочу забегать вперед, вот мысль в голову пришла. Например, если в бак не закачивается вода, засорился насос, или форточка заклинила и температура в помещении поднимается выше 80 градусов, это все может привести к гибели растений. Если мы живем на даче, то можно раз в день заглянуть в теплицу, чтобы посмотреть все ли в порядке с растениями. Но что делать если мы в другом городе? Я считаю надо делать алгоритм безопаности для проверки пограничных параметров теплицы. Если один из параметров приближается к критической отметке, можно отправить SMS с помощью GSM шилда для ардуионо, стоит около 50 баксов на алиекспресс. Мы всегда будем в курсе, если нашим растениями некомфортно, и можем позвонить соседу, чтобы он проверил все ли в порядке с теплицей.

Проветривание

Поддерживать оптимальную температуру можно несколькими способами. Для теплиц, оптимальная температура +22 градуса, максимальная +30 градусов и минимальная +16 градусов. Для начала мы будем использоваться масляный термопривод, цену не знаю, т.к. специализированный стоит от 1500 рублей, но можно сделать самому из старого амортизатора автомобильного и дополнительной емкости для лучшего расширения. Вообщем идея такая, при повышении температуры в теплице, масло в цилиндре термопривода расширяется и толкает поршень, который связан с форточкой, тем самым открывает. И наоборот, как температура падает, термопривод закрывает форточку. Если все правильно рассчитать, то электронные устройства для поддержания температуры не нужны, но мы будем делать полностью автоматизированную теплицу, на случай сильной жары. И добавим еще вентиляторы, которые будут включаться, если не будет хватать масляных термоприводов.

Полив

Мы уже много начитались про выращивания растений в теплице, поетому полив делаем тоже динамический, а может быть и подстраивающийся под определенные растения. Основные данные для полива мы получаем с датчиков влажности, но бывает что надо специально сделать особенный полив по таймеру в момент созревания или роста. Для этого мы напишем сценарий под определенный тип растений, но в основной будем использовать датчик влажности. Для полива используется большая бочка, лучше темного цвета, чтобы вода нагревалась в ней, холодной водой поливать нельзя. Бочка ставится на высоту, чтобы было небольшое давление. К бочке подключается клапан, который пускает воду в систему капельниц. Для полного контроля, можно разделить на секции с клапанами, чтобы не переливались или недоливались в разноудаленных местах, а на каждую секцию использовать свой датчик влажности. В бак надо врезать два датчика уровня воды (минимум и максимум). По этим датчикам насос будет наполнять бочку, если там мало воды и выключать, если воды в бочке полно.

Оживляем все это с помощью программы

Как мы придумаем точную схему автоматики, можно приступать к программированию скетчей. Написание программы основано на языке программирования C++. В интернете можно найти много примеров, которые надо будет просто подстроить под свои задачи и поменять цифры. Первое время надо будет подгонять параметры и почти вручную все настроить, и отлаживать в процессе, поэтому придется постоянно мониторить и подстраивать. Это обычно занимает пару дней, один для настройки второй для проверки, но лучше бы первое время постоянно быть в курсе, что происходит в теплице, а то может датчик не там стоит, и плохо реагировать на изменения. Но зато потом, когда все будет отлажено, можно будет не беспокоится за микроклимат в теплице, и просто собирать свежие овощи и ягоды с грядок. Программирование на ардуино не сложное, в интернете много примеров. Это занятие можно назвать конструктором для взрослых, весело и полезно. Единственное, что хотел бы всем этим сказать, ардуино может решить все, но для использования в промышленных масштабах или для высокой надежности, под вопросом. Для надежности, лучше использовать готовые устройства, хотя у меня ардуино работает уже несколько лет без проблем.

Искусственная среда для выращивания растений способствует круглогодичному снятию урожая. При создании микроклимата частным образом используются готовые проекты умной теплицы и самоделки. Среди систем автоматизации тепличных комплексов лидирует аппаратно-программное обеспечение Arduino, которое позволяет роботизировать домашнее хозяйство даже людям, малосведущим в электронике.

Необходимость автоматизации теплицы

Жизнедеятельность растений напрямую связана с температурным режимом, влажностью, освещенностью и другими факторами. Малейшие отклонения в окружающей среде негативно сказываются на темпах роста и урожайности. Соблюдение строгих тепличных условий – кропотливый и трудоемкий процесс, который нуждается в постоянном контроле. Умная теплица своими руками сводит к минимуму человеческое участие, освобождает время и позволяет управлять ростом овощных и фруктовых культур на расстоянии.

Решаемые задачи

Автоматизация создания и поддержания необходимых условий окружающей среды подразумевает управление:

• температурным режимом;
• поливом и орошением;
• освещением;
• подогревом почвы;
• подкормкой CO₂.

Особая роль отводится мониторингу процессов, автономности и оперативной реакции на малейшие отклонения.

Возможности и оборудование

Считывание данных и изменение состояния окружающей среды производится с помощью датчиков и исполнительных устройств. Главенствующую роль играет контроллер, который сопряжен с системой дистанционного управления. Каждое устройство, входящее в робототехнический комплекс, выполняет определенные функции. Оборудование умной теплицы состоит из систем:

• поддержания оптимального температурного режима. Для понижения температуры применяются актуаторы. С помощью этих приспособлений регулируется воздухообмен между помещением и внешней средой. Получая сигнал извне, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит форточку в необходимое положение. Соответствующие сигналы генерируются датчиками температуры и ветра;
• подогрева почвы. Оптимальная температура в теплице достигается с помощью терморегуляторов, ТЭНов, электрокабеля или других нагревательных приборов, интенсивность работы которых зависит от команд температурных датчиков;
• освещения. Система включает лампы и датчик освещенности, главной деталью которого является фоторезистор. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в зависимости от интенсивности светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать автоматические шторы;
• контроля уровня CO₂. Соответствующий датчик связан с вентиляторами, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Подкормка растений двуокисью углерода повышает урожайность на 30%;
• полива. Автоматизация полива обеспечивается сенсорами влажности (гигрометрами). Из экономических соображений система оборудуется датчиками расхода воды. Простейшие устройства представлены таймерами, которые включают и выключают орошение в заданные промежутки времени.

Расход воды – важный фактор, который напрямую связан с площадью тепличного помещения и особенностями выращивания конкретных растений. При оптимально заданных временных интервалах полива, датчики влажности выполняют функции аварийных сигнализаторов.

Преимущества перед обычной

В таблице №1 представлены преимущества и недостатки обыкновенной и умной теплиц.

Таб. №1

Недостатки с автономностью умной теплицы решаются с помощью аккумуляторов, генераторов и емкостей с водою.

Проекты и схемы умных теплиц

Среди почитателей роботизации дома и приусадебного хозяйства, наибольшим уважением пользуется умная теплица на ардуино. Главным компонентом платы-контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Используемые для умных теплиц схемы отличаются марками процессоров и функционалом.

Одна из простейших схем-проектов автоматической теплицы на Arduino Uno (мини) изображена на рисунке 1.

Рис. 1

Освещенность оценивается фоторезистором. Температурный режим определяется датчиком TMP36. Интенсивность полива регулируется на основании данных с модуля влажности и датчика DHT11.

Расширенный вариант управления микроклиматом в теплице предполагает плата Arduino Mega. Схема-проект интеллектуального «овощевода» представлена на рисунке 2.

Рис. 2

Сердцем аппаратной платформы является микроконтроллер ATmega1280. Для считывания/передачи цифровой информации используется 8 выходов. Для обработки аналоговых данных используется 10 портов.

Еще один вариант теплицы с Арудино изображен на рисунке 3.

Рис. 3

В качестве универсального таймера-контроллера умной теплицы также можно использовать GyverControl (Рисунок 3).

Рис. 4

Интеллектуальное устройство оборудовано семью логическими выходами с напряжением 5В. Для управления серво- и линейными приводами предусмотрены 3 отдельных канала.

Вышеуказанные схемы не являются окончательным решением роботизации теплицы. Появление новых, более совершенных контроллеров, расширяет возможности автоматики и придает ей большую эффективность.

Возможности удаленного контроля и регулирования

Помимо местного управления, умная теплица на Ардуино предоставляет возможность дистанционного контроля оборудования и обмена данными посредством пульта, мобильных гаджетов и персональных компьютеров. В качестве интерфейса может использоваться USB, Bluetooth, Wi-Fi, GSM и интернет. Посредниками в данном процессе служат соответствующие модули и приложения, которые представлены:

• RemoteXY;
• Blynk;
• Virtuino;
• Bluino Loader;
• Arduino Bluetooth Control и пр.

Особого внимания заслуживает софт BT Voice Control for Arduino, которое обеспечивает управление тепличным оборудованием с помощью голосовых команд. При синхронизации с «Алисой» это приложение предполагает массу удобств.

Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц

При кажущейся простоте, выбор оборудования для автоматизации тепличного хозяйства затрудняет даже специалистов. Идеальным условием считается подбор автоматики одного производителя. Поскольку данный критерий труднодоступен, перед тем, как автоматизировать теплицу необходимо:

• определиться с ее площадью и назначением (выращиваемые культуры);
• высчитать количество датчиков и исполнительных устройств;
• в зависимости от предыдущего пункта подобрать контроллер или использовать конструктор;
• решить вопрос с управлением и контролем.

С развитием научно-технического прогресса, готовые проекты умных теплиц быстро устаревают. Поэтому при выборе автоматики для искусственного выращивания овощей и фруктов необходимо опираться на новейшие технологии и оборудование.

Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2020 году являются:

• Контроллер для умной теплицы серии «iТеплица -малый контроллер». Гарантирует комплексный контроль микроклимата в помещении с ограниченной площадью. Обеспечивает поддержание температуры, проветривание, подкормку и полив растений. Предполагает управление вспомогательными механизмами. Рассчитан на длительное хранение данных обо всех изменениях окружающей среды. Оснащен продвинутой системой визуализации SCADA. Комплектуется датчиками влажности, освещенности и программным обеспечением. Цена от 17 тыс. рублей.

• SMART STANDARD VENT «УМНАЯ ТЕПЛИЦА» — набор для автоматизации теплицы. Обладает богатым функционалом, охватывающим практически все сегменты поддержания заданного микроклимата. Для контроля и обмена данными используются гаджеты, связанные с интернетом. Цена от 47,9 тыс. рублей.

• «Умница lite» – бюджетный вариант умной теплицы. Помимо блока управления комплектуется картой памяти micro SD, USB-адаптером, датчиками температуры, влажности, освещенности, уровня воды и пр. Цена от 9,9 тыс. рублей.

• Смарт-теплица на базе контроллера Терраформ. Обеспечивает контроль пяти параметров микроклимата. Комплектуется датчиками температуры, влажности, освещенности, температуры почвы. Предполагает подключение сенсоров CO₂ и pH.

Пошаговая инструкция создания умной теплицы

Наделить «интеллектом» можно практически каждую теплицу, которая отвечает стандартам выращивания овощей, фруктов и цветов в искусственных условиях. Для этого необходимо:

1. Приобрести готовый комплект автоматики или подобрать оборудование, которые соответствуют созданию необходимого микроклимата и площади помещения.
2. Оптимально разместить датчики и исполнительные устройства.
3. Соединить все элементы с контроллером.
4. Установить необходимое программное обеспечение.
5. Предусмотреть дистанционное управление.
6. Организовать автономное питание.

Один из вариантов создания умной теплицы представлен в видео:

Умная теплица своими руками. Как автоматизировать выращивание овощей //FORUMHOUSE

Рекомендации для начинающих садоводов

При расположении теплицы учитывается назначение, схема ветровой активности и географическая широта участка.

Фрамуги для проветривания располагаются как можно выше.

В темное время суток сохранение температуры обеспечивается аккумуляторами тепла (бочка с нагретой за день водой).

Никикая автоматика не обеспечит урожайность без кропотливого ухода за почвой.

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

1. Контроллер Arduino Mega — цена на aliexpress 10 долларов
2. Блок реле на 8 каналов — цена на aliexpress 10 долларов
3. Датчики Температур DHT — цена на aliexpress 1 доллара
4. Датчики Температур DS1820 — цена на aliexpress 1 доллара
5. Модуль отображения данных LCD I2C — цена на aliexpress 3 доллара
6. Датчики влажности почвы — цена на aliexpress 1 доллар
7. Датчик освещенности — цена на aliexpress 1 доллар
8. Электро магнитные клапана для капельного полива — 150 рублей за штуку в автомагазине
9. Блок бесперебойного питания на 12воль без батареи — 700 рублей, с батареей 2000 рублей.
10. Электро привод замка дверей для авто (для форточки) — 250 рублей в автомагазине
11. 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 включатьвыключать насос, электромагнитные краны. Если использовать сервопривода или электро привод замка дверей для авто, можно открыватьзакрывать форточки.

Параметры окружающей среды

Параметры окружающей среды считываются в теплице с помощью датчиков температуры и влажности. Эти данные можно использовать для проветривания.

Управление освещением

Так же нужен фоторезистор, который будет включать освещение.

Автополив

Датчик влажности нужен для своевременного полива, если земля будет подсыхать. Но автополив должен регулироваться несколькими датчиками, т.к. грядки обычно длинные, и датчик не сможет показать точные данные для всей площади.

Таймер

Для дополнительных схем автоматики, следует обзавестись платой часов для ардуины. Для полива, стоит использовать таймер совместно с датчиком влажности воздуха. По таймеру можно много что сделать, а если еще использовать календарь, то можно увеличивать или уменьшать интервал освещенности в зависимости от требований у растений разных культур

Доступ к теплице через интернет

Если не хотите ограничивать себя только офлайн версией автоматической теплицы, можно купить за 10 баксов на том же алиекспресс специальный сетевой шилд, чтобы можно было управлять теплицей через интернет. Так же мы можем использовать сеть для подключения видеокамер. Можно следить за нашими растениями через интернет.

Аварийное оповещение по SMS

Не хочу забегать вперед, вот мысль в голову пришла. Например, если в бак не закачивается вода, засорился насос, или форточка заклинила и температура в помещении поднимается выше 80 градусов, это все может привести к гибели растений. Если мы живем на даче, то можно раз в день заглянуть в теплицу, чтобы посмотреть все ли в порядке с растениями. Но что делать если мы в другом городе? Я считаю надо делать алгоритм безопаности для проверки пограничных параметров теплицы. Если один из параметров приближается к критической отметке, можно отправить SMS с помощью GSM шилда для ардуионо, стоит около 50 баксов на алиекспресс. Мы всегда будем в курсе, если нашим растениями некомфортно, и можем позвонить соседу, чтобы он проверил все ли в порядке с теплицей.

Проветривание

Поддерживать оптимальную температуру можно несколькими способами. Для теплиц, оптимальная температура +22 градуса, максимальная +30 градусов и минимальная +16 градусов. Для начала мы будем использоваться масляный термопривод, цену не знаю, т.к. специализированный стоит от 1500 рублей, но можно сделать самому из старого амортизатора автомобильного и дополнительной емкости для лучшего расширения. Вообщем идея такая, при повышении температуры в теплице, масло в цилиндре термопривода расширяется и толкает поршень, который связан с форточкой, тем самым открывает. И наоборот, как температура падает, термопривод закрывает форточку. Если все правильно рассчитать, то электронные устройства для поддержания температуры не нужны, но мы будем делать полностью автоматизированную теплицу, на случай сильной жары. И добавим еще вентиляторы, которые будут включаться, если не будет хватать масляных термоприводов.

Полив

Мы уже много начитались про выращивания растений в теплице, поетому полив делаем тоже динамический, а может быть и подстраивающийся под определенные растения. Основные данные для полива мы получаем с датчиков влажности, но бывает что надо специально сделать особенный полив по таймеру в момент созревания или роста. Для этого мы напишем сценарий под определенный тип растений, но в основной будем использовать датчик влажности. Для полива используется большая бочка, лучше темного цвета, чтобы вода нагревалась в ней, холодной водой поливать нельзя. Бочка ставится на высоту, чтобы было небольшое давление. К бочке подключается клапан, который пускает воду в систему капельниц. Для полного контроля, можно разделить на секции с клапанами, чтобы не переливались или недоливались в разноудаленных местах, а на каждую секцию использовать свой датчик влажности. В бак надо врезать два датчика уровня воды (минимум и максимум). По этим датчикам насос будет наполнять бочку, если там мало воды и выключать, если воды в бочке полно.

Оживляем все это с помощью программы

Как мы придумаем точную схему автоматики, можно приступать к программированию скетчей. Написание программы основано на языке программирования C++. В интернете можно найти много примеров, которые надо будет просто подстроить под свои задачи и поменять цифры. Первое время надо будет подгонять параметры и почти вручную все настроить, и отлаживать в процессе, поэтому придется постоянно мониторить и подстраивать. Это обычно занимает пару дней, один для настройки второй для проверки, но лучше бы первое время постоянно быть в курсе, что происходит в теплице, а то может датчик не там стоит, и плохо реагировать на изменения. Но зато потом, когда все будет отлажено, можно будет не беспокоится за микроклимат в теплице, и просто собирать свежие овощи и ягоды с грядок. Программирование на ардуино не сложное, в интернете много примеров. Это занятие можно назвать конструктором для взрослых, весело и полезно. Единственное, что хотел бы всем этим сказать, ардуино может решить все, но для использования в промышленных масштабах или для высокой надежности, под вопросом. Для надежности, лучше использовать готовые устройства, хотя у меня ардуино работает уже несколько лет без проблем.

Уважаемые коллеги!
Хотелось бы немного дополнить уже имеющиеся на форуме публикации небольшой статьёй, дополняющей серию доступной автоматизации для дачных участков. STM32 как серия микропроцессоров вполне может дополнить группу устройств автоматики, построенных на Ардуино.
Немного истории — почему вообще родилась такая сист ема. Совсем недавно я стал счастливым обладателем 140 кустов ремонтантной малины, и конечно же, сделал посадку. Несмотря на то, что убыли приложены старания — результат оказался плачевным. Посадка была с мульчирующим покрытием и оборудована капельным поливом — но более половины кустов к осени оказались нежизнеспособными. Причём что удивительно — ни вредителей, ни болезней замечено не было. Именно это и оказалось толчком для начала работ.
В первую очередь, был проведён анализ воды — и оказалось, что вода имеет состав, который не очень хорошо воспринимается малиной. Грустная новость — это говорит о том, что без специальной системы подготовки применить воду, имеющуюся просто в избытке на участке, нельзя. Конечно, интернет мне в помощь — и результаты просто шокирующие… Цена на готовую систему превышает 270 тыс рублей, и просто так её не купить — изготавливается индивидуально, и для моих объёмов сони имеют слишком большую производительность. Стало обидно за державу — и вот, после года(!) работ, появилась на свет система, которая с успехом прошла испытания и в этом году будет управлять поливом и подкормкой моих посадок. Причём не только малины.
Собственно, вы справедливо заметите — это же открытые посадки, а тут обсуждается закрытый грунт. Да — дело в том, что мой коллега, у которого имеется 3 теплицы, заинтересовался проектом. И вот уже для него сделаны малой серией контроллеры, фото которых вы видите ниже

Немного технических подробностей — в качестве основной платы используется отладочная плата с установленным stm32f103c8t6. Питание 220В переменного тока, имеется гальванически изолированная шина стандарта RS485 и также гальванически изолированная шина стандарта 1-wire. Контроллер является свободно программируемым — по командам полностью совместим с контроллером FX2N Mitsubishi.
Поддерживает протокол обмена Modbus RTU как мастер, так и слейв. Также имеет 2-й порт обмена последовательными данными — но поддержка только слейв modbus RTU.
Благодаря наличию шины 1-wire, легко работает с распространёнными датчиками температуры DS18B20. Причём поддерживает до 128 штук.
Также в данную публикацию хотелось бы добавить видео работы системы из 4-х контроллеров, работающих по шине модбус.

Почему я решил провести такую публикацию? Да очень просто — ведь не каждый может взять в руки паяльник и собрать то, что ему необходимо. Этот контроллер даёт возможность реализовать любую идею или задумку фермера без особых знаний.
Немного сумбурно описал систему — уж извините. Если будут вопросы — милости прошу, отвечу по возможности на все. Также, если этот пост пропустят, буду публиковать материалы о том, как эта система будет устанавливаться в теплице. Надеюсь, этот опыт будет полезным.

Выращивание культур в условиях защищенного грунта предполагает организацию определенного микроклимата внутри помещения. Иначе парник становится не только мало полезным, но и может нанести непоправимый вред рассаде. Обеспечить растениям необходимые условия можно и своими силами. Но, более удобной и действенной будет автоматизация процессов, влияющих на климат внутри парника. Как можно автоматизировать теплицу при помощи готовых и самодельных устройств – читайте в статье.

Современные устройства по автоматизации теплиц и парников позволяют автономно работать системам полива, отопления и вентилирования. На сегодня, существует несколько способов автоматизации процессов, от которых зависит . Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Автоматика в теплицах различается по принципу действия (способу приведения механизмов в действие) на:

1. Электрическую
   . Такая автоматика отличается простотой монтажа, возможностью точной настройки. К недостаткам электрических систем можно отнести их дороговизну, сравнительно с другими типами автоматизированных систем, и зависимость от источника электроэнергии.
2. Гидравлическую
   . Такие технологии надежные и абсолютно безопасные: в их основе лежит принцип расширения жидкостей при перегреве. Недостатки конструкций – медленное реагирование на понижение температуры.
3. Биметаллическую
   . В основе биметаллических устройств лежит способность различных металлов к расширению. Такие системы идеальны для автоматизации системы вентилирования. Минусом биметаллической автоматики является то, что она не способны приводить в действие тяжелое оборудование.

Вышеперечисленные автоматические системы можно установить на любое оборудование, которое нуждается в автономной работе. Выбор автоматизированных конструкций зависит от бюджета садовода, наличия рядом с участком сети электропередач, габаритов теплицы.

Больше об автоматике для теплиц в нашем материале:

Автоматика для теплицы на микроконтроллере

Автоматизация теплицы возможна благодаря точным датчикам, считывающим температуру, уровень влажности и освещения внутри и снаружи теплицы, таймерам, которые передают сведения на специальный контроллер. После чего система управления, на основе встроенных в программу алгоритмов, оценивает показания с датчиков и принимает решения на включение или выключение исполнительных устройств теплицы.

Именно программный регулятор приводит в действие насос системы орошения, вентилятор и доводчик форточки, осветительные и отопительные приборы. На сегодня, существует множество контроллеров, главная задача которых – регулирование микроклимата в теплице. Цена на контроллер зависит от количества аналоговых входов и памяти устройства. Наиболее доступным является контроллер Атмега на платформе Ардуино.

Больше информации об умной теплице на основе чипа Ардуино можно прочитать по ссылке:

Программа автоматики для теплицы на микроконтроллере ориентирована, в первую очередь, на такие процессы как:

1. Установка заданной температуры и влажности воздуха.
2. Включение, выключение осветительных приборов в зависимости от времени суток и года.
3. Управление системой аэрации (открытие и закрытие форточек, запуск вентиляторов при перегреве воздуха в теплице).
4. Управление системой полива в зависимости от этапов развития растений.

Подобная автоматика позволяет добиться максимальных результатов при выращивании даже самых прихотливых культур, но отличается высокой стоимостью, поэтому может быть рентабельной только на больших и промышленных сельскохозяйственных объектах.

Система зашторивания теплиц

В значительных по площади промышленных теплицах, для нормализации микроклимата, применяют и системы зашторивания парников. В бытовом хозяйстве такие системы показывают не менее высокую результативность.

Система зашторивания обеспечивает затенение теплицы, снижая вероятность перегрева парника из-за солнечной радиации в летний период.

Различают боковые и верхние экраны систем зашторивания. Вместе с тем, существует несколько типов полотен, которые выполняют различные функции: полное или частичное затемнение, сбережение тепловой энергии, удерживание искусственного света внутри парника.

Зачастую, для контроля над системой зашторивания, используют централизованное управление от единой системы автоматического регулирования микроклимата в теплице.

При необходимости Экран приводит в действие переключатель на шкафчике автоматики. Кроме того, систему можно включить в программу общего контроллера по управлению климатом внутри теплицы.

Самодельная автоматическая теплица

Во избежание финансовых затрат, автоматизированные системы можно полностью или частично сделать своими руками. Конечно же, для того, чтобы создать автоматику на контроллере понадобятся термостаты, циклические и суточные таймеры, схема готовой платы, каналы связи с оборудованием. Гораздо проще будет организовать автоматику для каждого отдельного процесса.

Чаще всего, отдельно автоматизируют систему полива в теплице. Организация системы зависит от габаритов паника. Так, для небольших бытовых теплиц, зачастую, применяется самодельная капельная система полива.

Организация капельного полива имеет такие этапы:

1. Разработка схемы полива с учетом индивидуальных размеров теплицы.
2. Подготовка материалов (капельных шлангов, бака для воды, фильтров, кранов, соединительных штуцеров, магистральной трубы).
3. Установку бака на высоте в 0,1-0,2 см, монтаж фильтров для очистки воды.
4. Разводку магистрального водопровода и веток линий.
5. Монтаж перекрывающих кранов на каждую ветку.
6. Соединение всех составляющие водопровода при помощи соединительных штуцеров.
7. Установка капельниц.
8. Наполнение бака водой.

К полуавтоматической системе полива относится орошение методом солнечной дистилляции, при котором вода, испаряясь из резервуара, конденсируется на колпаке, и по специальным желобам стекает вниз к растениям.

Установка автомата в теплицу: термовент для проветривания

Наиболее простой способ контроля температуры в теплице из поликарбоната – установка автоматических форточек для проветривания. Чаще всего, автоматическая форточка комплектуется термоприводом, который приводит устройство в действие при изменении температуры внутри парника.

Принцип работы термовента основывается на способности расширения масел при нагревании. Кроме того, на термоприводе можно настроить нужную температуру для автоматического проветривания теплицы. Выбрать автоматический открыватель форточек помогут советы специалистов:

Автоматический механизм монтируется на окна или фрамуг не имеющей большой парусности. Открыватель устанавливается внутри теплицы, в верхней части открываемой конструкции. Для его монтажа необходимо иметь лишь шуруповерт и саморезы. Термопривод может монтироваться и на дверях теплицы.

Оборудование: автоматика для теплиц (видео)

Автоматизация теплицы – это современный, удобный способ повышения урожайности в парнике. Все процессы в автоматизированных теплицах происходят без участия человека, что является неоспоримым преимуществом для огородников, чей садовый участок находится вдали от постоянного места проживания. Оборудовав теплицу автоматикой, вы перестанете заботиться о том как бы не забыть открыть форточку, включить осветительные и отопительные приборы в теплице: “умная” система сделает все за вас, создав наиболее оптимальные условия для роста и плодоношения культуры!

Как я уже писал в прошлой части, изначально настройка параметров теплицы с кнопочек с отображение на дисплее не планировалась, поэтому я предусмотрел кнопки и переключатели в ящике.

Все это можно было тоже реализовать программно, но раз уже сделал, то они сохранили свою функциональность:

Переключатель обогрева почвы (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),
— переключатель обогрева водуха (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),
— трехпозиционный переключатель открывания окон (автоматика отключена, окна открыты / автоматическое управление окнами / автоматика отключена, окна закрыты),
— кнопка набора воды в бак,
— кнопка полива,
— переключатель режимов полива (один раз в день / два раза в день)
— кнопка включения подсветки дисплея, установленная сверху ящика. Включает подсветку на 30с.

Сразу понятно, что все это для случаев, если вдруг что-то пойдет не так с автоматикой.
Теперь о настройках, которые можно установить с кнопок на панели. Этой зимой, постаравшись максимально сымитировать теплицу, работал над написанием кода для лежащего на столе ящика.

Итак, основное меню состоит из 3-х пунктов:
1. Меню настроек.
2. Установка даты-времени.
3. Тестовая программа для концевиков и моторов открывания окон.

С установкой даты и времени все понятно. Тестовая программа — чтобы подключить окна, погонять их с помощью кнопочек, проверить как закрываются, правильно ли подключил, настроить сработку концевиков и т.д.

В меню настроек можно установить следующие параметры:

1. Время полива.
2. Время второго полива (если включен режим полива 2 раза в день)
3. Время набора воды.
4. Температура открытия окон.
5. Температура закрытия окон.
6. Температура включения обогрева почвы.
7. Температура отключения обогрева почвы.
8. Температура включения обогрева воздуха.
9. Температура отключения обогрева воздуха.

Жена сказала, что поскольку нет никакого резервирования и защиты, если концевики не сработают, нужно еще установить предельное для работы насоса и моторов окон. Это было правильное и справедливое замечание, поэтому пришлось ввести и такие настройки:

10. Предельное время работы мотора открывания окна 1.
11. Предельное время работы мотора открывания окна 2.
12. Предельное время работы мотора закрывания окна 1.
13. Предельное время работы мотора закрывания окна 2.
14. Предельное время работы насоса.
15. Время работы насоса для запуска полива.

Теперь для иллюстрации работы меню предлагаю посмотреть небольшое видео:,/p>

Несмотря на то, что снег еще у нас в середине апреля еще лежал, я установил блок управления в теплицу и подключил обогрев почвы (теплый пол) пока без автоматики и обогрев воздуха обогревателем с автоматическим управлением. По прошествии недели, что почва прогрелась до 30 градусов, на момент осмотра обогреватель отключен, температура воздуха 22 градуса — солнце уже работает как надо.
Кроме того, 15 апреля я включил автопроветривание, чтобы понаблюдать за его работой. Как работает автопроветривание можно также посмотреть на видео:

Попробовал следующие настройки:

Открывание окон 25 градусов;
— закрывание окон 21 градус;
— включение обогревателя 18 градусов;
— выключение обогревателя 20 градусов.

Настройки оказались неоптимальными. То есть на улице температура 8 градусов и ветер. Примерно каждые 20 минут температура в теплице достигала 25 градусов, окна открывались, теплица быстро проветривалась, окна при 21 градусе начинали закрываться, пока закрывались, температура падала еще ниже, поэтому сразу после закрытия окон на 5 мин. включался обогреватель.

Изменил настройки:

Открывание окон 28 градусов;
— закрывание окон 22 градус;
— включение обогревателя 16 градусов;
— выключение обогревателя 19 градусов.

Все устаканилось, теплица перестала хлопать окнами. Возможно надо установить еще датчик температуры на улице и коррелировать как-то управление температурой в теплице, основываясь на его показаниях.

В течение двух недель в теплице не только тестировалась система автоматического поддержания температуры, но и в 20-х числах апреля были высажены огурцы. Теперь расскажу об автоматическом поливе. Его конструкция в моей теплице выглядит примерно так:>

Из большого бака раз в день в определенное время (настраивается с помощью меню) вода наливается в бак, расположенный в теплице, с помощью насоса. В моем случае в 10-00. Количество воды определяется срабатыванием поплавкового датчика. На всякий случай через меню можно настроить предельное время работы насоса (защита от несработки датчика. Итак, вода налилась:

После этого вода в баке весь день греется в теплице, в которой тепло. А вечером, у меня настроено в 19-00, насос включается на 40 секунд, вода переливается и уже самотеком, по закону сообщающихся сосудов, выливается на грядку:

Как я настраивал автоматический полив, тоже можно увидеть на видео:

В начале мая температура несколько ночей опускалась до -8С. Обогреватель работал, в теплице температура была не ниже +12С, температура почвы +20С. Работа в таком режиме выявила недостаток китайских реле. Несмотря на то, что в характеристиках заявлено 10А 250В, а обогреватель 1кВт, реле, отвечающее за включение обогревателя воздуха, стало греться и «залипать.» Пришлось поставить последовательно реле помощнее. В настоящее время автополив включен и работает. На следующей неделе надеюсь вывести теплицу в «онлайн», чтобы наблюдать ее параметры на своем сайте.
В настоящее время скетч для Ардуино выглядит так: https://ideone.com/GvHs7u Прошу не критиковать код — программист я начинающий, однако код рабочий, что доказано, хоть и недолгой пока, эксплуатацией.

Теплицы предназначены для обеспечения оптимального микроклимата для роста и развития растений. Это могут быть и большие промышленные сооружения и небольшое место на подоконнике для выращивания любимого цветка. Но даже за самой крохотной теплицей на подоконнике нужен уход: осуществление полива, поддержание нужной температуры, уровня освещенности и т.п.

Многие с удовольствием занялись подобным хозяйством, вот только ни сил, ни времени для этого нет. И только мечта подсказывает: вот бы такую конструкцию, которая бы настолько умной, что делала бы все сама. Такая теплица окажется востребованной теми, кто не хочет тратить много времени на уход за растениями, а также может не иметь для этого возможности в случае длительного отсутствия — командировок, отпуска и т.п.
Мы и приступим к созданию подобной теплицы, назовем ее умной. А поможет нам создавать умную теплицу контроллер Arduino
. Какие же функции будет выполнять умная теплица?
Во-первых, необходимо оперативно получать всю необходимую информацию об климатических параметрах нашей теплицы: температура и влажность воздуха, температура и увлажненность почвы, освещенность теплицы. Т.е. осуществлять мониторинг климатических параметров теплицы.

Какую проблему клиента решит функция мониторинга?
Прежде всего — устранит беспокойство насчет того, все ли в порядке c растениями во время его отсутствия: есть ли вода в системе, не выключалось ли электричество, может ли системе вентиляции обеспечить нужную температуру, если в помещении стало слишком жарко и т.п.

Выводить данные мониторинга можно на дисплей, или с помощью светодиодов оповещать о критических значениях климатических параметров, или получать данные через интернет или на планшет.
Далее, необходимо реализовать возможность управления теплицей – осуществлять полив, обогрев, вентиляцию растений, регулировать освещенность растений. Управление можно с помощью автоматики, или удаленно (через интернет или через телефон (планшет)).

Следующий этап – функция автономности теплицы. При снижении уровня увлажненности почвы ниже определенного значения, необходимо включить полив, при снижении температуры в теплице необходимо включить обогрев, освещенность теплицы необходимо производить по определенному циклу.

Рисунок 1. Схематическое изображение умной теплицы

В наших уроках мы рассмотрим практическую реализацию проекта умной теплицы. Создадим проект умной теплицы –
«Домашний цветок». И начнем с реализации функции мониторинга параметров теплицы. Для мониторинга нам необходимо получать следующие данные о окружаещей среде нашего цветка:

1. температура воздуха;
2. влажность воздуха;
3. увлажненность почвы;
4. освещенность цветка.

Для реализации функции мониторинга нам понадобятся следующие детали:

1. Arduino Uno;
2. Кабель USB;
3. Плата прототипирования;
4. Провода «папа-папа» – 15 шт;
5. Фоторезистор – 1 шт;
6. Резистор 10 кОм – 1 шт;
7. Датчик температуры TMP36 – 1 шт;
8. Модуль температуры и влажности воздуха DHT11 – 1 шт
9. Модуль влажности почвы – 1 шт.

Позиции 1-6 имеются в наборах серии «Дерзай» («Базовый», « » и «Умный дом»), датчик температуры TMP36 имеется в наборах «Базовый» и «Изучаем Arduino». Ссылки на позиции 8 и 9 будут даны в конце статьи.
Сначала познакомимся с датчиками, которые будем использовать для функции мониторинга параметров нашего проекта.
C помощью фоторезистора (рисунок 2) осуществляют измерение освещенности. Дело в том, что в темноте сопротивление фоторезистора весьма велико, но когда на него попадает свет, это сопротивление падает пропорционально освещенности.

Рисунок 2. Фоторезистор

Аналоговый датчик температуры TMP36 (рисунок 2) позволяет легко преобразовать выходной уровень напряжения в показания температуры в градусах Цельсия. Каждые 10 мВ соответствуют 1 0С, Вы можете написать формулу для преобразования выходного напряжения в температуру.

0C = [ (Vout в мВ) — 500] / 10

Смещение -500 для работы с температурами ниже 0 0C.

Рисунок 3. Аналоговый датчик температуры TMP36

Датчик DHT11 состоят из емкостного датчика влажности и термистора. Кроме того датчик содержит в себе простенький АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры. Будем использовать датчик в варианте модуля для Arduino (рисунок 4).

Рисунок 4. Модуль DHT11

Модуль влажности почвы (рисунок 5) предназначен для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволяет узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних или садовых растений. Модуль состоит из двух частей: контактного щупа YL-28 и датчика YL-38, щуп YL-28 соединен с датчиком YL-38 по двум проводам. Между двумя электродами щупа YL-28 создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная — сопротивление меньше, ток — чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности.

Рисунок 5. Модуль влажности почвы

Теперь соберем на макетной плате схему, представленную на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема соединения для мониторинга параметров для «Домашний цветок «.

Приступим к написанию скетча. Фоторезистор, датчик температуры TMP36 и модуль влажности почвы – обычные аналоговые датчики. Для датчика TMP36 мы можем преобразовать аналоговые значения в показания температуры в градусах Цельсия. Для работы с модулем DHT11 будем использовать Arduino библиотеку DHT (Скачать). Данные будем измерять с интервалом 5 секунд и значения выводить пока в последовательный порт Arduino.
Создадим в Arduino IDE новый скетч, занесем в него код из листинга 1 и загрузим скетч на на плату Arduino. Напоминаем, что в настройках Arduino IDE необходимо выбрать тип платы (Arduino UNO) и порт подключения платы.

Листинг 1.

// подключение библиотеки DHT
#include «DHT.h»
// тип датчика DHT
#define DHTTYPE DHT11
// контакт подключения входа данных модуля DHT11
int pinDHT11=9;
// контакт подключения аналогового выхода модуля влажности почвы
int pinSoilMoisture=A0;
// контакт подключения аналогового выхода датчика температуры TMP36
int pinTMP36=A1;
// контакт подключения аналогового выхода фоторезистора
int pinPhotoresistor=A2;
// создание экземпляра объекта DHT
DHT dht(pinDHT11, DHTTYPE);
void setup()
{
// запуск последовательного порта
Serial.begin(9600);
dht.begin();
}
void loop()
{
// получение данных с DHT11
float h = dht.readHumidity();
if (isnan(h))
{
Serial.println(«Failed to read from DHT»);
}
else
{
Serial.print(«HumidityDHT11= «); Serial.print(h);Serial.println(» %»);
}
// получение значения с аналогового вывода модуля влажности почвы
int val0=analogRead(pinSoilMoisture);
Serial.print(«SoilMoisture= «); Serial.println(val0);
// получение значения с аналогового вывода датчика температуры TMP36
int val1=analogRead(pinTMP36);
// перевод в мВ
int mV=val1*1000/1024;
// перевод в градусы цельсия
int t=(mV-500)/10;
Serial.print(«TempTMP36= «); Serial.print(h);Serial.println(» C»);
// получение значения с аналогового вывода фоторезистора
int val2=analogRead(pinPhotoresistor);
Serial.print(«Light= «); Serial.println(val2);
// пауза 5 секунд
Serial.println();
delay(5000);
}

После загрузки скетча на плату, открываем монитор последовательного порта и наблюдаем вывод значений с показаниями наших датчиков (рисунок 7).

Рисунок 7. Вывод значений с показаниями наших датчиков в монитор последовательного порта Arduino.

А вот и наш выращиваемый цветок (рисунок 8).

Рисунок 8. Проект «Домашний цветок»

Смотреть показания датчиков через последовательный порт не совсем удобно, в следующем уроке рассмотрим более

Теплицы предназначены для обеспечения оптимального микроклимата для роста и развития растений. Это могут быть и большие промышленные сооружения и небольшое место на подоконнике для выращивания любимого цветка. Но даже за самой крохотной теплицей на подоконнике нужен уход: осуществление полива, поддержание нужной температуры, уровня освещенности и т.п.

Многие с удовольствием занялись подобным хозяйством, вот только ни сил, ни времени для этого нет. И только мечта подсказывает: вот бы такую конструкцию, которая бы настолько умной, что делала бы все сама. Такая теплица окажется востребованной теми, кто не хочет тратить много времени на уход за растениями, а также может не иметь для этого возможности в случае длительного отсутствия — командировок, отпуска и т.п.
Мы и приступим к созданию подобной теплицы, назовем ее умной. А поможет нам создавать умную теплицу контроллер Arduino
. Какие же функции будет выполнять умная теплица?
Во-первых, необходимо оперативно получать всю необходимую информацию об климатических параметрах нашей теплицы: температура и влажность воздуха, температура и увлажненность почвы, освещенность теплицы. Т.е. осуществлять мониторинг климатических параметров теплицы.

Какую проблему клиента решит функция мониторинга?
Прежде всего — устранит беспокойство насчет того, все ли в порядке c растениями во время его отсутствия: есть ли вода в системе, не выключалось ли электричество, может ли системе вентиляции обеспечить нужную температуру, если в помещении стало слишком жарко и т.п.

Выводить данные мониторинга можно на дисплей, или с помощью светодиодов оповещать о критических значениях климатических параметров, или получать данные через интернет или на планшет.
Далее, необходимо реализовать возможность управления теплицей – осуществлять полив, обогрев, вентиляцию растений, регулировать освещенность растений. Управление можно с помощью автоматики, или удаленно (через интернет или через телефон (планшет)).

Следующий этап – функция автономности теплицы. При снижении уровня увлажненности почвы ниже определенного значения, необходимо включить полив, при снижении температуры в теплице необходимо включить обогрев, освещенность теплицы необходимо производить по определенному циклу.

Рисунок 1. Схематическое изображение умной теплицы

В наших уроках мы рассмотрим практическую реализацию проекта умной теплицы. Создадим проект умной теплицы –
«Домашний цветок». И начнем с реализации функции мониторинга параметров теплицы. Для мониторинга нам необходимо получать следующие данные о окружаещей среде нашего цветка:

1. температура воздуха;
2. влажность воздуха;
3. увлажненность почвы;
4. освещенность цветка.

Для реализации функции мониторинга нам понадобятся следующие детали:

1. Arduino Uno;
2. Кабель USB;
3. Плата прототипирования;
4. Провода «папа-папа» – 15 шт;
5. Фоторезистор – 1 шт;
6. Резистор 10 кОм – 1 шт;
7. Датчик температуры TMP36 – 1 шт;
8. Модуль температуры и влажности воздуха DHT11 – 1 шт
9. Модуль влажности почвы – 1 шт.

Позиции 1-6 имеются в наборах серии «Дерзай» («Базовый», « » и «Умный дом»), датчик температуры TMP36 имеется в наборах «Базовый» и «Изучаем Arduino». Ссылки на позиции 8 и 9 будут даны в конце статьи.
Сначала познакомимся с датчиками, которые будем использовать для функции мониторинга параметров нашего проекта.
C помощью фоторезистора (рисунок 2) осуществляют измерение освещенности. Дело в том, что в темноте сопротивление фоторезистора весьма велико, но когда на него попадает свет, это сопротивление падает пропорционально освещенности.

Рисунок 2. Фоторезистор

Аналоговый датчик температуры TMP36 (рисунок 2) позволяет легко преобразовать выходной уровень напряжения в показания температуры в градусах Цельсия. Каждые 10 мВ соответствуют 1 0С, Вы можете написать формулу для преобразования выходного напряжения в температуру.

0C = [ (Vout в мВ) — 500] / 10

Смещение -500 для работы с температурами ниже 0 0C.

Рисунок 3. Аналоговый датчик температуры TMP36

Датчик DHT11 состоят из емкостного датчика влажности и термистора. Кроме того датчик содержит в себе простенький АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры. Будем использовать датчик в варианте модуля для Arduino (рисунок 4).

Рисунок 4. Модуль DHT11

Модуль влажности почвы (рисунок 5) предназначен для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволяет узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних или садовых растений. Модуль состоит из двух частей: контактного щупа YL-28 и датчика YL-38, щуп YL-28 соединен с датчиком YL-38 по двум проводам. Между двумя электродами щупа YL-28 создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная — сопротивление меньше, ток — чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности.

Рисунок 5. Модуль влажности почвы

Теперь соберем на макетной плате схему, представленную на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема соединения для мониторинга параметров для «Домашний цветок «.

Приступим к написанию скетча. Фоторезистор, датчик температуры TMP36 и модуль влажности почвы – обычные аналоговые датчики. Для датчика TMP36 мы можем преобразовать аналоговые значения в показания температуры в градусах Цельсия. Для работы с модулем DHT11 будем использовать Arduino библиотеку DHT (Скачать). Данные будем измерять с интервалом 5 секунд и значения выводить пока в последовательный порт Arduino.
Создадим в Arduino IDE новый скетч, занесем в него код из листинга 1 и загрузим скетч на на плату Arduino. Напоминаем, что в настройках Arduino IDE необходимо выбрать тип платы (Arduino UNO) и порт подключения платы.

Листинг 1.

// подключение библиотеки DHT
#include «DHT.h»
// тип датчика DHT
#define DHTTYPE DHT11
// контакт подключения входа данных модуля DHT11
int pinDHT11=9;
// контакт подключения аналогового выхода модуля влажности почвы
int pinSoilMoisture=A0;
// контакт подключения аналогового выхода датчика температуры TMP36
int pinTMP36=A1;
// контакт подключения аналогового выхода фоторезистора
int pinPhotoresistor=A2;
// создание экземпляра объекта DHT
DHT dht(pinDHT11, DHTTYPE);
void setup()
{
// запуск последовательного порта
Serial.begin(9600);
dht.begin();
}
void loop()
{
// получение данных с DHT11
float h = dht.readHumidity();
if (isnan(h))
{
Serial.println(«Failed to read from DHT»);
}
else
{
Serial.print(«HumidityDHT11= «); Serial.print(h);Serial.println(» %»);
}
// получение значения с аналогового вывода модуля влажности почвы
int val0=analogRead(pinSoilMoisture);
Serial.print(«SoilMoisture= «); Serial.println(val0);
// получение значения с аналогового вывода датчика температуры TMP36
int val1=analogRead(pinTMP36);
// перевод в мВ
int mV=val1*1000/1024;
// перевод в градусы цельсия
int t=(mV-500)/10;
Serial.print(«TempTMP36= «); Serial.print(h);Serial.println(» C»);
// получение значения с аналогового вывода фоторезистора
int val2=analogRead(pinPhotoresistor);
Serial.print(«Light= «); Serial.println(val2);
// пауза 5 секунд
Serial.println();
delay(5000);
}

После загрузки скетча на плату, открываем монитор последовательного порта и наблюдаем вывод значений с показаниями наших датчиков (рисунок 7).

Рисунок 7. Вывод значений с показаниями наших датчиков в монитор последовательного порта Arduino.

А вот и наш выращиваемый цветок (рисунок 8).

Рисунок 8. Проект «Домашний цветок»

Смотреть показания датчиков через последовательный порт не совсем удобно, в следующем уроке рассмотрим более

Виталий

Контроллер для теплицы на Arduino

В этом году я построил теплицу площадью 30 кв. м. под томаты. Первоначально я планировал покрыть её поликарбонатом, однако, взвесив все за и против, решил использовать сополимерную этиленвинилацетатную плёнку. Ну что же, теперь, когда сезон заканчивается, я могу уже сказать что выбор я сделал правильный и теплица порадовала вполне приличным урожаем (ориентировочно, где-то полтора центнера). Размеры теплицы — 3,8*8, т. е., примерно 30 кв. м. полной площади, из них примерно 24 кв. м. полезной. Проветривание осуществлялось естественным образом через открытые двери и форточки, расположенные в торцах теплицы. Максимальная температура в теплице при открытых дверях и форточках не превышала на пике наружную температуру более чем на 5 градусов, хотя на боковых поверхностях теплицы никаких форточек нет вообще. Если бы я для покрытия теплицы использовал СПК (сотовый поликарбонат), температура в отсутствие форточек в крыше поднималась бы за сорок. Кроме того, прозрачность использованной плёнки, как и у монолитного ПК, высокая — 92%, что и обеспечило то, что помидоры очень хорошо плодоносили и находились чётко в генеративном режиме благодаря изобилию света. У СПК хотя прозрачность каждого слоя примерно такая же, но процент проходящего в теплицу света существенно меньше — 92%*92%=84%, плюс часть теряется на перегородках, что и даёт, в конечном итоге, прозрачность не выше 82%. В результате, света растения получают существенно меньше и переходят в более вегетативный режим, образуя больше листовой массы и меньше помидор. А кроме того, приходится постоянно заниматься формированием листовой массы, которой избыток вследствие конкуренции растений из-за недостатка освещённости.
В моей теплице, вследствие обилия света, мне вообще не приходилось заниматься обрывом листьев, только обламывал пасынки, листьев на растениях было мало, а плодов — очень много. Правда, возникла другая проблема — световой ожог листьев и плодов. На листьях это проявлялось в желтизне молодых листьев, которые образовались незадолго перед наступлением жары, а на плодах — в появлении белых боков на плодах со стороны, обращённой к солнечному свету. Этот фактор очень негативно повлиял на урожай, который мог бы быть ещё намного большим, да ещё привёл к тому, что кусты к осени не сохранили полноценного вида, да ещё фитофтора постаралась. Тогда я ещё ничего не знал о фитофторе — как она возникает, что способствует её распространению. Потом узнал, что для помидор не столько страшен холод, сколько «баня» — когда растения долгое время пребывают днём как в парилке, которая возникает если солнце уже на небе, а теплица полностью закрыта. Всё лето теплицу я не закрывал вообще, ни днём ни ночью, невзирая ни на какие изменения погоды, постоянно были открыты и двери и форточки. Однако ближе к осени, когда из-за холодных ночей теплицу необходимо на ночь закрывать, когда как раз грибковые заболевания начинают свирепствовать, а перепады температур ночью и днём, а следовательно, и конденсат резко возрастают, не открытые вовремя форточки могут помочь Вам за один раз закончить сезон. Именно это у меня и произошло — весь день почти помидоры «мокли» при температуре 20-30 гр. и все заболели фитофторой из-за того что какая-либо автоматизация вентиляции на данный момент у меня отсутствовала, а я не мог приезжать на теплицу каждый день. В результате, мне пришлось выбросить 7 ведер помидор преимущественно почти красных и розовой спелости.
Что интересно, несмотря на тотальное заболевание фитофторой, как только я устранил причины заболевания и своевременно стал следить за открытием-закрытием форточек, кусты стали продолжать расти и наращивать более-менее здоровые плоды, так что в сентябре я, практически, то и снял почти весь урожай. За октябрь удалось снять ещё дополнительно примерно 8 ведер плодов и сейчас ещё там зреет около сотни.
В дальнейшем я продолжу описание того, как я пришёл к выводу о необходимости использования автоматической системы регулирования температуры и влажности и почему систему регулирования лучше сделать на основе контроллера. Затем уже думаю перейти непосредственно к проекту. Вообще, эта тема не о том что уже сделано, а о том что я только собираюсь сделать — тема о дальнейшем совершенствовании теплицы, а разработать и внедрить систему я решил твёрдо. Если Вы захотите поучаствовать в обсуждении этой тематики, милости просим, для этого вовсе не обязательно ждать когда я закончу изложение данной прелюдии, тем более что она, в общем то, и не обязательна.

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:

5.837

Благодарности:
6.261

Виталий

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:
5.837

Благодарности:
6.261
Адрес:
Брянск

Вернулся домой, продолжаю. Внизу можете посмотреть несколько фото строительства теплицы и созревания урожая. Рассада в этом году у меня была никакая — высокорослых сортов хватило только на крайние грядки, и то не полностью, остальное засадили низкорослыми. Причём, половину высокорослых и все низкорослые заморозили на окне и они задержались в развитии почти на 2 месяца. Садили рассаду на постоянное место поздно — 1 и 2 июня, а укрыл я теплицу только 21 июля, и то потому только, что погода на улице в это время совершенно испортилась, было холодно, беспрерывно дождь шёл, так что и накрывать пришлось при сильном ветре и, только набросили плёнку — дождь пошёл. А буквально на второй день после укрытия погода резко изменилась и наступила жара. Помидоры перенесли такой резкий переход не очень легко, учитывая что вечером, когда укрывал теплицу, я не успел сделать окна и двери и теплица простояла на следующий день до 12 часов укрытая полностью, пока приехал доделывать её.
Буквально через 2-3 дня я понял что с температурой за 30 при жаре мне не справится, хотя бы потому что на улице было временами до 33-х. Я долго думал над тем как разрешить проблему, уж больно мне не хотелось укрывать теплицу от солнца, ведь снижение освещённости на 1% равносильно снижению урожая на 1%, а в весеннее время ещё больше — урожай теряется на 1,5 %. Один из вариантов заключался в том, чтобы установить распылители на крыше теплицы, которые срабатывали бы при повышении температуры в теплице выше 30 гр., другой — сделать по 3 двери с каждой стороны, возможность чего была заложена ещё на стадии разработки конструкции. Причём, двери предполагалось делать как проёмы, в которые можно было бы вставлять рамы, затянутые анти москитной сеткой или рамы, затянутые плёнкой, если холодно, но я решил этого не делать на стадии изготовления.
Не сразу я узнал о том, что существует очень эффективный путь быстрого понижения температуры в теплице с помощью туманообразователей, позволяющий заодно корректировать влажность в теплице. Сейчас я решил включить в систему климат-контроля фоггеры — туманообразователи, а к затенению вернуться если этой меры окажется почему-то недостаточно для удержания температуры на уровне 25-30 гр. и исключения образование белых бочков на помидорах из-за сочетания сильной освещённости и высокой температуры, хотя думаю всё будет нормально.
Дальше расскажу о своих выводах о том, какой температурный режим нужно обеспечить томатам в течение суток для их нормального роста и развития, как это можно обеспечить и почему для этих целей совершенно не пригодны проветриватели на основе гидроцилиндров.
А вот некоторые фото:

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

Температурный режим

Исходя из начального опыта эксплуатации теплицы, полученной в этом году, я заключил для себя, что нет более важной задачи в процессе выращивания растений в ней, чем задача регулирования температуры. Это одинаково важно для теплицы с любым покрытием, хоть плёночным, хоть СПК, хоть профилированным поликарбонатом. Конечно, есть покрытия в которых этот вопрос практически не актуален — это не прозрачные покрытия, а покрытия белого цвета и сетчатые теплицы, но эти варианты мы здесь рассматривать не будем. Мало того, в этой теме я решил ограничиться рассмотрением регулирования параметров теплицы, сделанной исключительно под помидоры.
Дело в том, что каждое растение имеет свой любимый диапазон температур, влажности и прочих параметров. Чтобы не растекаться мыслью по древу, откуда я взял эти конкретные уровни температур, требуемые помидорам, которые я приведу ниже, предоставляю Вам самим, если возникнет потребность, проверить их и уточнить. Я же даже не стану вспоминать это снова, а просто скопирую то, что я уже сказал недавно вот в этой теме:

А что, собственно, требуется для создания хоть какого-то самого примитивного климат-контроля в теплице? Для томатов, например?
Нужно всего то следить за температурой на улице и открыть форточки как можно ранее утром, когда температура на улице поднимется выше примерно 12-ти градусов, чтобы просушить листья и плоды от конденсата, нужно открыть форточки и двери когда температура в теплице повысится выше 25 гр. и включить фоггеры, когда температура поднимется выше 30, да включить обогрев теплицы, когда температура в ней опустится ниже 12-ти.
Вот, пожалуй, и всё. Если Вы будете добавлять ещё какую-то автоматику, боюсь, это не лучше будет, а хуже. Для любительских теплиц на данном уровне этот минимум, пожалуй, оптимальный, позволяющий получать достойный урожай здоровой продукции, а не те крохи, которые имеют сейчас большинство.

И ещё фрагмент:
Вопрос насколько это востребовано?

Ни насколько, к сожалению. Для того чтобы что-то было востребовано, нужно, по крайней мере, осознание необходимости этого. А на каком уровне многие рассуждают тут у нас, можно судить по довольно типичному высказыванию: У меня огурцы растут в одной тепличке с помидорами и прекрасно плодоносят. Ну, и что Вы можете объяснить человеку не знакомому с азами агротехники? А поскольку у него нулевое понимание необходимости поддерживать в теплице какой-то климат, то у оного, естественно, отсутствует спрос на системы, его поддерживающие. он прочитает это и скажет, что-нибудь, эмфемистическое, типа: «Золотые будут помидорчики», а может выразится яснее и грубее, типа: «Коту нечего делать… ну и т. д.
Многие предпочитают просто строить целые саркофаги для растений со сложными подземными системами запасания тепла и выкладывая за них 200 тыс. и более (не в обиду им будет сказано, они это делают не из меркантильных соображений), вместо того чтобы установить хотя бы простейшую систему терморегуляции, да ещё и утверждают что никакого другого пути нет (а вот это уже в обиду ).
А теперь посмотрим с другой стороны. Есть люди прекрасно разбирающиеся в электронике и программировании и они легко могут сделать весьма недорогую систему регулирования, только я не вижу чтобы хотя бы кто-нибудь из них сказал: Для помидор надо обеспечить то-то, то-то и то-то. И тогда их разработка могла бы стать очень ценной для многих, во всяком случае для тех, сознание которых не зашорено необходимостью строить саркофаги- такие же динозавры с точки зрения автоматического регулирования, как и обыкновенный плёночный туннель, хотя бы его и называли претенциозно, скажем, «Солнечный вегетарий Иванова».
Да, о том что нужен специальный терморегулятор. Если Вы будете использовать для регулирования каждого отдельного параметра отдельное устройство, не получится ни просто, ни надёжно. Боюсь, для реализации указанного мною минимума, без контроллера уже не обойтись.

Да, скажете Вы, сделаем устройство в минималистской форме, а потом окажется что ещё за кучей всего нужно следить, начнутся переделки, удорожание. К счастью, автоматизация на базе программных устройств отличается от схем жёсткой автоматики тем, что изменять параметры регулирования и вводить новые функции не составляет никакого труда, а затраты увеличиваются, в основном, только на дополнительные датчики и исполнительные механизмы, а в самой системе изменяется только программа. Поэтому вполне разумно, на первых этапах, максимально ограничить количество выполняемых функций регулированием только температуры и влажности, чтобы не тратить лишние силы и средства.
Влажность в теплице — такой же важный параметр, как и температура, но эти параметры сильно связаны, поэтому, регулируя температуру, мы, в то же время, будем изменять и влажность, причём важна не абсолютная, а относительная влажность. В целях простоты, не стоит пока особо забивать её голову, лучше сосредоточиться только на регулировании температуры, но об этом в следующий раз, где я попытаюсь перечислить всё необходимое оборудование для создания минимальной системы регулирования и примерно оценить во что это обойдётся.

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:

5.837

Благодарности:
6.261

Виталий

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:
5.837

Благодарности:
6.261
Адрес:
Брянск

Ещё о температуре

Я тут подумал, нужно наверное несколько подробнее описать причины, почему температура в теплице должна регулироваться именно в тех пределах, которые я описал выше.
Дело в том что рост южных растений при температуре ниже 12 гр. вообще останавливается, а если ещё ниже — они начинают хиреть и цеплять разные болезни, поэтому открывать теплицу когда наружная температура ниже 12 нельзя. С другой стороны, утром в теплице собирается обильный конденсат на листьях и плодах. Если Вы допустите «баню», когда кусты мокрые, а температура поднимется до 20 и выше — для фитофторы это рай — лучше не надо. Так можно угробить очень быстро весь урожай. Поэтому открыть форточки нужно как можно раньше. Летом в средней полосе это проще всего просто не закрывать форточки и двери вообще, но где-то в августе, по погоде, нужно всё переводить на автомат.
Оптимальная температура для помидоров — 25 гр. Если она поднимается выше, нужно просто открыть форточки проветривания. Если же температура поднимется выше 30 — это чревато поражением листьев от перегрева, стерилизацией пыльцы, солнечным ожогом и другими неприятностями, поэтому при достижении 30 гр. должны срабатывать фоггеры — туманообразователи, эффективно понижающие температуру на несколько градусов.
Если же температура в теплице падает ниже 12 гр., то это, думаю, понятно уже — выше описал — должен включаться обогреватель любого типа. Осенью, когда нужно просто обеспечить доращивание завязавшихся плодов думаю, можно понизить этот порог градусов до 6-10 в целях экономии энергии. Кстати и нагрев днём до 40 градусов не так страшен, поскольку помидоры уже находятся на стадии доращивания и стерилизация соцветий не страшна. Если у Вас томаты уже оказались заражены, то такой высокотемпературный прогрев позволит убить фитофтору, поэтому, в целях дезинфекции, можно намеренно оставить теплицу полностью закрытой на несколько часов в солнечный день специально, только чтобы температура в теплице поднялась, при этом, выше 30 гр. После этого теплицу необходимо тщательно проветрить. Собственно, я именно так и сделал и может быть именно поэтому помидоры у меня в теплице до сих пор живы.
Ну и, пожалуй, всё. Даже если это только реализовать, растения будут находиться в намного более комфортных условиях и дадут намного больший урожай, чем в теплице, в которой температура прыгает с 35 гр. днём до 5 гр. ночью. Во всяком случае, такой алгоритм вполне сгодиться в качестве надёжной основы, а там уж вопрос по дальнейшей оптимизации прояснится сам собой в ходе практической эксплуатации.

А теперь — о минимальном наборе оборудования, которое понадобится для системы регулирования.

Набор оборудования для контроллера

1. Контроллер — 1
2. Блок индикации (экран) для контроллера — 1
3. Блок питания 12 V для контроллера — 1
4. Датчик наружной температуры — 1
5. Датчик внутренней температуры — 1
6. Тепловая пушка — 1
7. Электроприводы дверей (актуаторы) — 2
8. Электроприводы фрамуг (актуаторы) — как минимум, 2, для теплиц из СПК — больше
9. Фоггеры (туманообразователи) — на теплицу длиной 8 м примерно 8
10. Шкаф для размещения оборудования — 1
11. Устройство защитного отключения — 1
Ну и для обеспечения автономности, в случае отключения сетевого напряжения, солнечная панель — и аккумуляторная батарея — 1. И, по ходу, там разные ещё мелочи, типа труб для электропроводки, сами провода и т. п.
Стоимость каждой единицы оборудования сейчас не привожу — просто как бы лень и несколько некогда, всё равно это будет постепенно уточняться, будут подбираться оптимальные варианты, поставщики, модели, поэтому, надеюсь, заинтересованные участники помогут определиться в этом вопросе.

Последнее редактирование: 21.10.15

Виталий, не понятно к кому обращается Ваше столь очень подробное выступление. Судя по тому, что Вы подробно разжевываете азы, скорее всего, к новичкам, потому как всем остальным, вроде бы, вышеприведенное должно быть знакомо. Тема автоматизации теплиц, поднятая Вами, несомненна нужна и важна, но вызывает некоторый скептицизм, выбранный Вами путь.
Я не претендую на истину в последней инстанции, но как мне видится, обычно проект начинается несколько иначе. Вначале обсуждаются и ставятся цели и задачи, составляется ТЗ, подбираются соответствующие способы решения. Иногда даже один небольшой пункт ТЗ вычеркивает применение каких либо способов решения, сужая области доступного инструментария. Как то вкратце так. Вы уже сразу выбрали платформу Arduino. Тогда поясните почему именно ее, а не, например, raspberry PI или что то иное. Arduino очень
элементарная платформа. Выбирая ее, приходится вешать на нее очень ограниченный набор задач, сильно сужая свои хотелки. До сих пор на ней делали ну очень элементарные поделки. Встречались сожаления энтузиастов, работающих на ней, что она «не тянет» многие задачи. Так же, вроде бы, набор датчиков к ней, очень ограничен. Я не против автоматизации и обсуждения, но, лично у меня, построение системы на Ардуино не вызывает практического интереса. Так полюбопытствую, может быть, зайду, почитаю и все.
Не сужайте тему только одной платформой, не отбрасывайте возможности энтузиастов других платформ. Тогда в теме, возможно, будет многолюднее и полезные решения будут появляться чаще.

P. S. Если эта тема создана только для описания Ваших экспериментов с Ардуино, то заранее приношу свои извинения, что влез с советами не к месту. Я уже о том, что хочется иметь в теплице, так сказать минимальный ТЗ, видимый мной.

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:

5.837

Благодарности:
6.261

Виталий

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:
5.837

Благодарности:
6.261
Адрес:
Брянск

Виталий, не понятно к кому обращается Ваше столь очень подробное выступление.
…как мне видится, обычно проект начинается несколько иначе. …Вы уже сразу выбрали платформу Arduino. Тогда поясните почему именно ее, а не, например, raspberry PI или что то иное. Arduino очень
элементарная платформа. Выбирая ее, приходится вешать на нее очень ограниченный набор задач… До сих пор на ней делали ну очень элементарные поделки. Встречались сожаления энтузиастов, работающих на ней, что она «не тянет» многие задачи. Так же, вроде бы, набор датчиков к ней, очень ограничен. …лично у меня, построение системы на Ардуино не вызывает практического интереса. …Не сужайте тему только одной платформой, не отбрасывайте возможности энтузиастов других платформ. Тогда в теме, возможно, будет многолюднее и полезные решения будут появляться чаще.
…Я уже о том, что хочется иметь в теплице, так сказать минимальный ТЗ…

Вообще то на каждого активного участника форума, пишущего комменты, приходится, если судить по статистике, 200-300 просто читающих. Вот к кому мы их отнесём? Они новички? Или среди них немало продвинутых, которые просто не желают вступать в обсуждение, которое кажется мелким для них, или у них элементарно не хватает времени чтобы участвовать в дискуссиях? С другой стороны, если и есть группа, которым азы разжёвывать не надо, то разработки их в этой области мы не видим. Такие обсуждения на данном форуме возникали не раз, но результата что-то не заметно. Я знаю всего 3 примера, пожалуй, успешной автоматизации теплиц. Первый пример — я привёл ссылку выше, второй вот: не помню, правда, действительно ли у него на микроконтроллере реализация, да ещё у SergeiL теплица работает под управлением контроллера на базе Samsung.

Платформу же Arduino я, естественно, выбрал для себя и, если в процессе реализации системы на ней я встречу трудности — мне же, как говорится, за это и отвечать. Но я сразу оговорил что не намерен как-то ограничивать свободу обсуждения в этой теме и готов обсудить любые аспекты, кроме, естественно, простого забалтывания вопроса. Так что пожалуйста, обсуждайте любую платформу, если найдёте корреспондента. Я же уже принял решение на чём остановиться, поскольку если среди обсуждающих не найдётся ни одного определившегося, то и, соответственно, результата, в конечном итоге, не будет.

А насчёт того что Arduino — очень элементарная платформа, хотелось бы прояснить что Вы под этим имеете в виду? Мнение энтузиастов? Давайте смотреть конкретно что это за энтузиасты и что они пробовали сделать на Arduino, прежде чем пришли к такому выводу? Arduino — это же просто язык, ориентированный на схемотехнику, что делает его понятным людям, разбирающимся в электронике. Это открытая платформа, поэтому в ней очень много готовых решений, она предназначена для того, чтобы даже неспециалисты могли начать что-то делать для себя с помощью программной техники, что и обусловило появление множества таких энтузиастов. Да, она позволяет, однако не исключает необходимость серьёзного образования, а вот этого то, как раз, энтузиастам часто и не хватает, поэтому они и начинают переваливать с больной головы на здоровую. И поэтому, прежде чем ставить крест на технологии Arduino, хотелось бы узнать, какое принципиальное ограничение возможностей этого языка Вы можете привести? Он много весит? Система команд не обладает функциональной полнотой? Быстродействие мало? Крайне неудобна в программировании? Что конкретно?
Открою Вам небольшой секрет. Всё дело в том, что ничего особенного по разработке схемотехники или программировании для автоматизации теплицы Вам делать и не придётся. Это уже давно сделано до нас и теплицы давно работают
, и не у одного человека. Можно просто тупо всё повторить, ничего не выдумывая, если Вам этого достаточно и не хочется добавить что-нибудь своё. Познакомьтесь с материалом, возможно Вы и измените своё мнение об Arduino.

Регистрация:
03.11.13
Сообщения:

651

Благодарности:
766

Понял, вмешиваться в обсуждение не буду. У меня хотелки от автоматизации чуть больше, потому меня Ардуино и не устроила, хотя, повторюсь, мое знание о ней — поверхностное, вынесенное из чтения форумов по этой платформе, может быть недостаточным.

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:

5.837

Благодарности:
6.261

Виталий

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:
5.837

Благодарности:
6.261
Адрес:
Брянск

Arduino очень
элементарная платформа. Выбирая ее, приходится вешать на нее очень ограниченный набор задач, сильно сужая свои хотелки. До сих пор на ней делали ну очень элементарные поделки. Встречались сожаления энтузиастов, работающих на ней, что она «не тянет» многие задачи.

Вот эта тема Вам в помощь, чтобы профиксить своё отношение к Arduino. Насколько я, не программист, понял из спора двух программистов, претензии к Arduino лежат не в слабости платформы. Претензии были связаны, насколько я понял, с её недостаточно, по мнению оппонента, высоком уровне. Однако низкий уровень, согласитесь, повышает мощность и скорость языка — это же вам любой системный программист скажет. А то что низкий уровень осложняет написание программы, как утверждает он, так это смотря кому. Ведь Arduino — язык, заточенный под электронщиков, поэтому для них он будет, как язык специализированный, гораздо удобнее, чем универсальный. Другое дело для программистов, которые разбираются в электронике слабовато, а на языках высокого уровня собаку съели — их мнение поэтому можно понять.

Последнее редактирование: 21.10.15

Регистрация:
20.10.11
Сообщения:

1.177

Благодарности:
570

По-моему, прежде чем спорить, на чем строить автоматику, надо определиться с ТЗ, а то вы сейчас промышленную ЧПУ в теплицу запихнете, чтоб пару форточек по температуре открывать. Хотя опять же, если кому-то удобно работать с тем или иным контроллером и есть возможность использовать его, то почему бы и нет, даже если он будет избыточен. В любом случае надо начинать с ТЗ и постройки алгоритма управления. Пока что из выше написанного следует, что: ниже 12 включить нагрев, выше 25 открыть форточку, выше 30 включить фоггеры. Пока схема очень простая, можно даже без контроллера обойтись.

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:

5.837

Благодарности:
6.261

Виталий

Регистрация:
23.06.13
Сообщения:
5.837

Благодарности:
6.261
Адрес:
Брянск

…В любом случае надо начинать с ТЗ и постройки алгоритма управления. Пока что из выше написанного следует, что: ниже 12 включить нагрев, выше 25 открыть форточку, выше 30 включить фоггеры. Пока схема очень простая, можно даже без контроллера обойтись.

Ну что же, попробуйте. Не уверен что у вас получится даже с такими простым алгоритмом обойтись без контроллера. Но Вы уже упростили предложенный мной алгоритм, ведь я писал что датчика 2: один — в теплице, другой — на улице, просто я предложил в обоих случаях одинаковый порог — 12 гр.

А вы считаете что реализовать даже с виду такой очень простой алгоритм в таком инерционном объекте, как теплица, будет просто? Можно уже сейчас предположить что на пути его реализации возникнет множество препятствий. Например, фоггеры моментально сбивают температуру вверху теплицы, а внизу сохраняется перегрев, значит потребуется интенсивное перемешивание воздуха и дополнительные датчики с усложнением, естественно, управляющей программы. Влажность же тоже нельзя повышать бесконтрольно — это уже начнёт наносить вред культуре, да и эффективное снижение температуры станет невозможным. Следовательно, предполагается что в дальнейшем алгоритм и вся система будут усложняться, придётся вводить вентиляторы для перемешивания воздуха и для вытяжной вентиляции с целью снижения влажности.
Просто на данном этапе многое нельзя предусмотреть, тем более что я, например, раньше ничего подобного не делал. Поэтому и предложил именно минимально сложный вариант, который уже всё равно нельзя сделать более простыми средствами, например, с помощью терморегулятора. Смысл такого подхода в том, что усложнить устройство в дальнейшем не представляет никакого труда. Поэтому сейчас я бы уже хотел заняться схемотехнической частью — попробовать нарисовать схему ядра устройства. Редактор для рисования эл. схем я видел в теме , которую я уже приводил выше. Я уже скачал её себе, правда ещё не представляю, как в ней работать. Одному двигаться трудно и долго, особенно когда многого не знаешь, поэтому дальше всё пойдёт очень медленно. Сегодня я весь день занимался выбором устройств в интернете — всего того, что надо купить, рассмотрел много вариантов и, возможно, сделал далеко не лучший выбор, но процесс понемногу пошёл.
Редактор можно взять вот здесь: sPlan
— может кто-то знаком с ним или может посоветовать лучший, но пока попробую пользоваться этим.

Принципиальная схема и пример установки в

теплице терморегулятора на микроконтроллере ATmega8.

Один из способов обогрева теплиц — это использование электроэнергии. При хорошей и умной автоматике можно обеспечить высокий коэффициент полезного действия системы обогрева, а также простоту обслуживания и автоматизацию в поддержании заданной температуры. Эффективность теплицы можно заметно повысить, если сделать подогрев почвы и поддержание температуры воздуха. При разработке данного устройства был применен самодельный электрокотел 5 кв. Два ТЭНа 2+3 кв. Можно в работе использовать по одному ТЭНу, сейчас тепло на улице, так что и один ТЭН вполне справляется с поставленной задачей. Обогревает тепличку 11 на 5 метров, высота по центру — 3 м, двойная пленка, теплица углублена в землю на один метр. Блок управления отслеживает пять точек и управляет тремя контурами. Две — теплая грядка, температура помещения. В меню прибора можно установить для каждого контура свою температуру и гистерезис. Отдельно для каждого контура устанавливается дневная и ночная температуры.

Терморегулятор предусматривает также контроль температуры теплоносителя для аварийного отключения котла при перегреве, а также возможность подключения датчика температуры для наблюдения за дополнительным параметром (например, температура наружного воздуха). Время перехода с дневного режима на ночной и наоборот устанавливается в меню и является общим для всех контуров. Работа насоса управляется блоком автоматики. Если температура вышла на заданные параметры и котел отключился — насос ещё проработает установленное время и выключится. Насос применен один общий, на тёплые грядки и на помещение. Тёплые грядки и температура воздуха, управляются электроклапанами, на 12 вольт. Принципиальная схема терморегулятора:

Так выглядит фото спаянной платы со стороны дорожек:

1.Инструкция работы автоматики

Микроконтроллер терморегулятора работает с 5-ю датчиками DS18B20. Датчики подключены на одну шину. Возможно, надо будет уменьшить R1. МК различает датчики по их серийному номеру. При изготовлении первый раз придется методом тыка определить, какой датчик за что отвечает и установить их соответствующим образом.

Данные отображаются в формате целых чисел, десятые отбрасываются, незначащие нули гасятся. Диапазон температур от -9 до +99 градусов. При выходе температуры за пределы или при ошибке датчика на дисплее — вместо показаний соответствующего датчика.

При первом подключении при успешной инициализации всех 5-и датчиков их серийные номера запишутся в EEPROM. Это позволит в дальнейшем корректно работать в случае, если некоторые датчики демонтированы или неисправны. В случае замены датчиков необходимо стереть EEPROM и включить устройство. Стереть EEPROM пока возможно только в программаторе. Потом может придумаю как это сделать через меню. МК будет работать без кварца 8 МГц. Должны быть соответствующим образом установлены FUSE. Индикатор на базе процессора HD44780.

2.Работа с терморегулятором

1.Кнопка «MENU» по кругу листает страницы меню.

2.В меню настроек (Установка) параметр, доступный для установки, мигает.

3.Установка кнопками PLUS/MINUS как обычно.

4.Часы на DS1307. Время выводится в формате чч:мм:сс. Формат отображения 24-х часовый. Доступ к часам через меню. На странице доступны установки времени – по очереди: секунды (кнопки PLUS/MINUS обнуляют значение секунд), минуты, часы. Выставляется время включения дневного режима – день и ночного – ночь. Для режимов формат вывода чч:мм. Настройки часов заносятся в память DS1307.

5.Переход от одного параметра к другому кнопками UP/DOWN. Кнопки работают по одиночному нажатию, независящему от длительности.

6.Через 10 секунд от последнего нажатия настройки запишутся в память. Дисплей перейдет в основной режим.

7.При нажатии на любую кнопку, а также при подаче питания включается подсветка. Подсветка отключится через 30 сек от последнего нажатия на кнопки.

3. Алгоритм управления котлом

1.При подаче питания на устройство контроллер опрашивает датчики, считывает информацию с часов реального времени. Контроллер сравнивает текущее время с заданными для дневного и ночного режимов и выбирает соответствующие настройки для работы терморегуляторов.

2.Примерно через 5 сек устройство активируется и начинает управлять котлом.

3.Если температура с датчиков Пол-1, Пол-2 или Офис становится ниже заданной, то включается в работу насос, нагреватель и подается напряжение на соответствующий исполнительный механизм подачи теплоносителя в данный контур. Когда температура повысится выше заданной на величину гистерезиса, то нагреватель отключается, насос остается в работе на время 30 сек для обеспечения охлаждения нагревательного элемента до безопасной температуры. Для обеспечения протока воды через контур котла подача теплоносителя остается открытой в данный контур на время работы насоса. Если работа котла необходима для другого контура, то теплоноситель перекрывается на уже ненужный контур сразу.

4. Аварийный режим

1.Если температура теплоносителя превысила заданную для параметра Котел, независимо от состояния датчиков включается насос, нагреватель отключается, а для обеспечения протока воды через котел открывается контур Офис.

2.При неисправности датчика какого-либо контура данный контур считается отключенным, если по нему работал нагреватель, то через 30 сек, насос и контур отключатся.

3.В случае неисправности датчика температуры теплоносителя при работающем котле, прибор переведет котел в режим, как указано в п. 4.1.

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.

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.