Automatizace pro skleníky: automatizace a automat na mikrokontroléru, skleník Arduino, instalace oken svépomocí

Byl jsem chycen jako před pár lety „velryba“ s arduino UNO. Spousta relé, displejů a vodičů. A jelikož se věnuji psaní programů celý život, tato sada mě velmi zaujala. A myslel. Co z toho lze udělat dobrého, užitečného a věčného. Rozhodl jsem se, že nejlepší možností je zapojit do programování svého 12letého syna. Sedli jsme si k němu, všechno rozložili na stůl. Po průchodech kouzelníka přes dráty jsme dostali teploměr. Pak si šeptali víc – ukázaly se, že jsou to hodiny. Kombinované hodinky s teploměrem. A tím naše fantazie končí. Syn obecně říkal, že je to všechno nudné. Všechno jsem to dal do krabice a nechal na poličce, aby se tam sbíral prach.
A stal se zázrak. Manželka odjela na dovolenou a přísně nařídila postarat se o rajčata ve skleníku. Voda, větrat. Každé ráno jsem vstal, podíval se na venkovní teplotu, otevřel dveře skleníku. Večer zavřeno. Jednou za 3-4 dny jsem zaléval z konve. Zaléval jsem ze sudu, který se čerpá ze studny. Přirozeně jsem zapomněl tento sud sbírat, aby se během dne zahřál. Rajčata nemají ráda studenou vodu. Obecně nudný a nevděčný úkol. A pak jednoho krásného rána, když jsem popíjel čaj na zahradě, po vypití rajčat jsem si řekl: „Proč nezatížit rutinní práci čínského asistenta.“ Ale Číňané jsou od nás daleko. Proto jsem se rozhodl. Ať je to deska arduino z Číny. A myšlenky se vařily.
Bylo stanoveno několik úkolů:
1. Otevřete a zavřete dveře skleníku pro větrání. Nejprve jsem uvažoval o zhotovení průduchů, ale usoudil jsem, že je potřeba skleník minimálně předělávat. Umím svařovat a řezat kov. Ale ten člověk je bohužel líný. Nechte dveře otevřít. Nejprve mě napadlo propojit algoritmus otevírání dveří s teplotou uvnitř skleníku, teplotou venku a také s nástupem rána nebo večera. Po rozhovoru s mojí hlavní konzultantkou (manželkou) jsem došel k závěru: stačí otevřít ventilaci při určité teplotě uvnitř skleníku. Bez ohledu na to, zda je den nebo noc. Nechte je dýchat.
2. Zalévání. Rajčata je třeba zalévat u kořene. Což v zásadě ještě zjednodušilo řešení problému. Stačí nasadit trubici a zasunout do ní trysky. No jasně, něco na kontrolu dodávky vody.
3. Naučte sud, aby se sám naplnil vodou, a to ještě tak, že to udělá po zalití, aby se voda v něm ohřívala co nejdéle.
Tak vymyšleno.
Prvním krokem bylo rozhodnutí o technických řešeních. A nejlepší řešení pocházejí z bloudění po železářství. Šel jsem tedy do nejbližšího. Totiž aliexpress. Koupil jsem vstřikovače http://ru.aliexpress.com/. /673376861.html Prostě se mi líbily. Kulový kohout pro přívod vody ze studny do nádrže. http://ru.aliexpress.com/. /698108569.html Proč kulový ventil a ne běžný ventil? Za prvé, potrubí od studny k místu instalace ventilu je asi 30 metrů. Tlak v potrubí není slabý. Pro snížení vodního rázu položte míč. A v otevřeném ani zavřeném stavu nic nespotřebovává. Snímače hladiny kapalin http://ru.aliexpress.com/. de-87933cb57e5d (jejda. Pak jsem za tuto cenu koupil až 5 kusů.) Zavlažovací ventil http://ru.aliexpress.com/. /557808135.html Jak všechno zdražilo. ) Koupil jsem všechny ventily na 12 voltů, aby to nedej bože někde prasklo. A abych to všechno napájel, koupil jsem si zdroj http://ru.aliexpress.com/. /625469322.html A tady je samotná arduino sada. Koupil to pak za 1200 rublů. http://ru.aliexpress.com/. 1207142899.html
Nejdůležitější se rozhodnout. Je to jako otevírání a zavírání vrat ve skleníku. Nejprve mě napadlo adaptovat akční členy ze satelitních parabol. Ale za prvé se ukázalo, že jsou drahé, a za druhé, pokud jsou upevněny na vratech, nelze bránu otevřít ručně, aniž by se něco odpojilo. A to je nepřijatelné. A pak přišlo štěstí. Popíjel jsem s kamarádem v garáži a viděl jsem v něm pohon elektricky ovládaných oken bez majitele. Nejsem si jistý, ale podle mého názoru z Volhy. Otočil jsem to v rukou a uvědomil jsem si. To je to, co potřebujete. A po půl plechovce se stal hrdým majitelem pohonu dveří. Později byla na osu obrobena kladka, na kterou je navinuto lanko. Lanko táhne dvířka, která jsou odpružená. Vše je jednoduché a princip fungování je jasný na videu.
Samotná deska Arduino UNO byla převzata ze stavebnice. Reléový modul 4 kanály. 2 kanály pro pohon dveří (otevřít-zavřít) 2 kanály pro kulový ventil (otevřít zavřít) a musel jsem koupit další reléový modul pro jeden kanál pro ovládání zavlažovacího ventilu. Byl pořízen zobrazovací modul (okamžitě se ukázalo s deskou I2C, což je velmi výhodné) a modul hodin reálného času DS3231. Ovládání se provádí pomocí 8 tlačítek. Vzhledem k tomu, že počet vstupů v Arduino UNO je omezený, jsou tlačítka organizována do odporové matice. Něco takového http://img11.nnm.me/. cb2ea598753.png
Dále pro ty, kteří alespoň trochu programují.
Program je funkčně rozdělen do objektů. Jen si myslím, že je nepohodlné psát v C++ jinak. Každá řídicí funkce je zpracovávána ve vlastním objektu. A pro pohodlí je rozdělen do samostatných souborů.
Door.h – objekt ovládání brány. Na vstupu – teplota z čidla. Ano poloha výstupních dveří (otevřeno-zavřeno)
Filling.h – objekt kontroly plnění kontejneru.
Watering.h – objekt řízení zavlažování.
Time.h – objekt pracuje s datem a časem. Přidá k aktuálnímu požadovaný počet minut, sekund, dnů a podobně. Porovná čas data.
logEEPROM.h – objekt může ukládat a načítat protokol událostí v nezávislé paměti. Když se něco zapnulo, zhaslo, zalévalo se a tak dále. Tento objekt používám i ve svých dalších projektech. Uvažuji o připojení k automatu pro calvado-brewing.
BounceAnalog.h – Přiznávám. Vytáhl jsem tento objekt z knihovny Bounce. Eliminuje odskoky ovládacích tlačítek, ale je uzpůsoben pro odporovou matici.
menu.h – objekt generování menu na displeji zařízení.
subroutines.ino – všechny druhy pomocných podprogramů.
Skleník.ino je samotná skica.
Skica používá standardní knihovny, které by měly být v Arduino IDE:
MenuSystem.h
DS1302.h
Wire.h
LiquidCrystal_I2C.h
OneWire.h
Skica se momentálně mírně upravuje, olizuje. Tak daleko, jak je to jen možné.

READ
Jak vybrat peřinu podle výplně podle ročního období?

Foto 21.05.15 18 31 38.jpg Automatizace pro skleník na arduinu. Venkovský dům. Zájmová komunikace. 2015-04-08 17.30.52.jpg Automatizace pro skleník na arduinu. Venkovský dům. Zájmová komunikace. Foto 21.05.15 18 32 02.jpg Automatizace pro skleník na arduino. Venkovský dům. Zájmová komunikace. Foto 21.05.15 18 31 43.jpg Automatizace pro skleník na arduinu. Venkovský dům. Zájmová komunikace.

Poslední vyd. 04. února 16, 12:02 z Chatterboxu

Příspěvek byl vytvořen pro ty, kteří uvažují o automatizaci svého zahradničení. Chatterbox, 02. února. 16, 13:06

Příklad použití moderních automatizačních nástrojů ve skleníku, jak vyrobit chytrý skleník na arduinu

Skleníky jsou zařízení určená k pěstování přirozené zeleniny v kratším časovém období než ve volné půdě. Používání skleníků je běžné jak mezi soukromými vlastníky, tak v zemědělství obecně.

Dříve byla automatizace provozu skleníku nákladným a někdy i neplaceným postupem, ale v současné době řešení tohoto problému není tak drahé a plně se vyplácí a v budoucnu navíc přináší ještě větší výhody.

Skleník

Mnoho faktorů nezbytných pro efektivní pěstování zeleninových plodin vyžaduje použití moderní automatizace, například:

1) Automatické udržování optimální teploty vzduchu;

2) Automatické zavlažování;

3) Automatické zapínání osvětlení;

4) Automatické zahřívání půdy.

Skleníky prošly za posledních deset let výraznými změnami, zejména se zavedením automatizace. Moderní skleníky jsou schopny řídit a optimalizovat faktory prostředí, které ovlivňují plodiny, jako je zavlažování, vlhkost, teplota, větrání, vystavení světlu a další, a poskytují optimální podmínky pro pěstování a efektivní využití energie.

Od poloautomatických až po plně automatizované jsou chytré skleníky skvělou volbou pro pěstitele, kteří chtějí svobodu přicházet a odcházet, jak se jim zlíbí, a starat se o své plodiny. V chytrém skleníku můžete ovládat mikroklima a podle toho upravovat klíčové faktory ovlivňující výnos.

Automatická údržba optteplota vzduchu

Při pěstování rajčat a okurek, jako nejběžnějších plodin pěstovaných ve sklenících, je žádoucí, aby teplota vzduchu byla od +18 do +25 °С během dne a ne nižší než +16 °С v noci. Teplota půdy od +10 °C a výše.

Teplota se snižuje pomocí pohonů, které otevírají okna skleníku pro větrání, když teplota vzduchu stoupá. Pro tyto účely můžete také použít krokové motory, které na signál otevřou okna do požadovaného úhlu.

READ
Infračervené garážové topení: popis a typy, značky topných zařízení a pravidla instalace

Pohon

Je vhodné používat akční členy nejen s teplotním čidlem, ale také s větrným čidlem, aby nedošlo k poškození rostlin. Jako snímač teploty vzduchu můžete použít jednoduchý a levný digitální snímač DS18B20.

Zalévání rostlin

Automatické zavlažování se provádí pomocí senzorů vlhkosti, které omezují zavlažování, ale je také lepší použít ve spojení s nimi senzor průtoku vody, protože jednoduché, levné půdní senzory velmi rychle oxidují a selhávají. Pro malé farmy můžete použít podomácku vyrobené senzory vlhkosti založené na časovači NE555.

Tento mikroobvod nelze nazvat moderním, ale etabloval se jako spolehlivý elektronický nástroj používaný v mnoha oblastech. Elektrody musí být z grafitu, který neoxiduje. Výstup 3 mikroobvodu je připojen k LED, která signalizuje, že vlhkost překročila limity. Tento výstup lze také připojit k řídicímu systému a na jeho signál vypnout nebo zapnout zavlažování.

Senzor půdní vlhkosti na čipu NE555

Senzor půdní vlhkosti na čipu NE555

Je důležité znát potřebnou spotřebu vody za den (která bude záviset na ploše skleníku, potřebě pěstovaných rostlin na vodu, hustotě jejich výsadby atd.), poté stačí závlahu řídit pomocí průtoku vody senzory v průběhu času a používat senzory vlhkosti jako alarmy přetečení.

Ovládání osvětlení

Automatické osvětlení se nejsnáze realizuje pomocí jednoduchého fotorezistoru. Při poklesu světla se jeho odpor zvyšuje a tím se vytváří řídící signál pro rozsvícení lamp ve skleníku.

Vyhřívání půdy

Automatické ohřívání půdy se provádí stejně jako vzduch, ale místo pohonů se k regulaci teploty používají topná tělesa nebo topný kabel.

Automatizace je nejdůležitějším základem pro maximální kontrolu a sledování všech hlavních a klíčových procesů moderních skleníkových zahradnických projektů. Automatizace vám umožňuje řídit a sledovat procesy odkudkoli na světě 24 hodin denně, sedm dní v týdnu. Automatizace skleníků je tedy odpovědí na rostoucí poptávku po plném řízení procesů v reálném čase.

Zařízení pro řízení automatizace

Samostatně je třeba říci o zařízeních, která přijímají informace ze senzorů, analyzují a vydávají řídicí signály do pohonů, topných těles, vodovodních ventilů atd. Na internetu najdete spoustu článků o takové platformě, jako je Arduino, na základě kterých se navrhuje vytvořit automatizaci pro malé skleníky.

READ
Výběr a montáž protipožární ochrany vzduchovodů

Arduino je hardwarový a softwarový nástroj s předinstalovaným bootloaderem, který vám umožňuje nahrát váš program do mikrokontroléru bez použití samostatných hardwarových programátorů. Mikrokontrolér na desce je naprogramován pomocí jazyka Arduino, který je založen na jazyce Wiring (podobné C).

Všechny výsledky provozu zařízení v automatizovaném skleníku lze v případě potřeby vizuálně sledovat na počítači. Webové rozhraní může umožnit nejen sledování naměřených hodnot čidel teploty, vlhkosti a osvětlení, ale i správu těchto hodnot. Skleník může být také možné sledovat pomocí webové kamery.

Řídicí systém skleníku je řízen centrální deskou Arduino, funguje následovně: přijatá data o okolním prostředí, čidlo teploty vzduchu, vlhkosti nebo osvětlení se přenáší do centrálního ovladače (Arduino), který porovnává aktuální hodnoty s nastavenými . Pokud se některá z hodnot neshoduje, aktivuje se akční člen, aby se obnovil optimální stav. Poté Arduino odešle data na vzdálený server pro monitorování přes internet.

Příklad použití Arduina k automatizaci skleníku

Příklad použití Arduina k automatizaci skleníku

Příklad okruhu automatizace skleníku na Arduinu

Příklad okruhu automatizace skleníku na Arduinu

Speciální programovatelný blok řídí takové parametry jako:

vytápění vnitřního prostoru skleníku;

frekvence a trvání zavlažování;

spuštění a zastavení nucené ventilace;

Regulace teploty vzduchu je určena dvěma prahovými limity: horní limit a dolní limit. Při překročení horní hranice se otevřou větrací otvory, aktivuje se ventilátor pro ochlazení prostředí skleníku, k utlačování lze použít závěsy, a když teplota klesne pod spodní hranici, ventilátor se vypne, zapne se topení, aby se ohříval vzduchu na předem stanovenou úroveň.

Regulace vlhkosti je určena prahovou hodnotou nastavenou uživatelem. když vlhkost ve skleníku klesne pod nastavenou hranici, automatický zavlažovací systém se zapne a po obnovení optimálního stavu se vypne.

Osvětlení je řízeno dvěma přednastavenými body: horní mez a dolní mez. Horní limit určuje, kdy se světlo aktivuje, zatímco spodní limit určuje, kdy je vypnuto. Tato strategie se používá především pro zvýšení denního světla nebo kompenzaci nedostatečného přirozeného světla podle přání uživatele.

Univerzální ovladač pro chytrý skleník, nebo cokoli vůbec! Zavlažovací systémy, pěstební boxy, hydroponie, inkubátory:

Navzdory jednoduchosti programování a připojení a také nízkým nákladům může být podle mého názoru implementace takových projektů na Arduinu obtížná.

READ
Svahy dveří z mdf panelů pro vchodové dveře svépomocí.

Mikropočítač Raspberry Pi 2 lze také použít jako hlavní řídicí zařízení, které kombinuje výhody Arduina a osobního počítače, protože je schopen provozovat samostatný operační systém a má vstupní / výstupní porty pro připojení podřízených zařízení a příjem signálů z senzory.

Smart Internet Greenhouse – projekt IOT (Internet of Things):

Příklad automatizovaného skleníku pro Raspberry Pi 3 a Arduino Uno

Cílem bylo vytvořit skleník, ve kterém by parametry jako teplota a vlhkost půdy a také sluneční záření pro rostliny byly automaticky řízeny a udržovány co nejkonstantnější.

Teplota uvnitř skleníku je řízena infračervenou lampou, která ohřívá vzduch, servomotorem, který otevírá okno, a PC ventilátorem, který umožňuje vhánění vzduchu zvenčí. Vlhkost půdy je řízena speciálním senzorem – pokud klesne pod naprogramovaný práh, čerpadlo dodává vodu rostlinám.

Veškeré vybavení je ovládáno přes web, což vám umožňuje vzdáleně ovládat provoz skleníku a konfigurovat všechny parametry přes síť.

Senzory měří teplotu uvnitř i vně skleníku a také vlhkost půdy a intenzitu světla.

Údaje načtené z vnitřního teplotního čidla slouží k ovládání motorizovaného okna skleníku a ventilátoru, které se aktivují, když teplota uvnitř skleníku stoupne nad nastavenou úroveň.

Když teplota klesne na nastavenou úroveň, ventilátor se zastaví a okno se zavře. Když je teplota příliš nízká, systém rozsvítí lampu, která ohřívá vzduch.

Vlhkostní senzor sleduje vlhkost půdy ve skleníku. V případě, že je vlhkost půdy příliš nízká, systém aktivuje čerpadlo, které dodává vodu pro zálivku rostlin.

Modul Arduino se připojuje k Raspberry PI verze 3 pomocí USB kabelu. Toto připojení umožňuje číst parametry senzorů připojených k Arduinu a ovládat deaktivované systémy připojené k této desce.

Všechna tato data jsou uložena v databázi MySQL na Raspberry Pi. Komunikace mezi Raspberry Pi 3 a deskou Arduino Uno je implementována jako master/slave (kde RPi je master).

Skript napsaný v Pythonu, který běží na Raspberry Pi, je zodpovědný za komunikaci, zápis a čtení dat z databáze MySQL a odesílání nových nastavení do Arduino Uno.

Toto blokové schéma ukazuje, jak jsou všechna zařízení použitá v projektu připojena k jednotlivým modulům:

Projekt automatizace skleníku

Vytvořený web se skládá ze tří stránek. První stránka je domovská stránka, kde si uživatel může prohlédnout stav jednotlivých komponent systému a parametry měřené senzory. Na druhé stránce můžete zadávat příkazy systému a měnit provozní parametry.

READ
Gotický styl v interiéru: Gotické prvky, jak si vybrat nábytek, tapety, textilie do místnosti, vitráže

Na této stránce může uživatel změnit provozní režim systému nebo jej jednoduše vypnout. Také zde můžete změnit nastavení všech parametrů – teploty, vlhkosti půdy atd. Zadané hodnoty jsou pokaždé kontrolovány na správnost, aby se do databáze neukládaly chybně zadané prvky.

Poslední stránka obsahuje informace o autorech projektu.

Databáze MySQL se skládá ze tří tabulek. První tabulka zaznamenává data shromážděná ze senzorů v systému. Druhá tabulka obsahuje parametry každého provedeného měření a třetí umožňuje ovládat skleník a odečítat jeho aktuální stav.

Použití PLC v chytrém skleníku

Pro automatizaci skleníku je nejjednodušší koupit hotové zařízení ve formě programovatelného relé nebo programovatelného logického regulátoru. Z tuzemských výrobců takových produktů jsou nejznámější firmy OWEN, Segnetiks aj. Alternativou pro ty, kteří se naučili programovat Arduino, může být Controllino PLC.

Controllino PLC

Controllino PLC: MINI (vlevo), MAXI (uprostřed) a MEGA (vpravo)

Jedinou nevýhodou tohoto PLC jsou reléové výstupy s proudem až 6 A. Pokud ale skleník používá elektrické zařízení s menší spotřebou proudu, pak je toto PLC nejvhodnější.

K dnešnímu dni je k dispozici ve 3 verzích: MINI, MEGA, MAXI. Důležitým plusem je také možnost připojení k internetu přes ethernetové rozhraní pro vzdálený dohled a ovládání. Toto rozhraní je dostupné ve verzích MEGA a MAXI.

Kurz programování ovladačů:

Chytrý skleník udělej si sám:

Vytvoření automatizovaného skleníku je dnes tedy pro malé farmy jednoduchým a relativně levným úkolem.

Specialista v oblasti internetu věcí vyvíjí software pro chytrá zařízení – gadgety vybavené hardwarovou platformou. Medicína, průmysl, bezpilotní vozidla, chytré domy a města – poptávka po specialistech každým rokem roste.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
postandbeam.cz
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: