Умная теплица своими руками как автоматизировать
Перейти к содержимому

Умная теплица своими руками как автоматизировать

«Умная теплица»: автоматика для теплиц

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

  • 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.

Так как весь процесс полива происходит автоматически, то у дачника отпадает необходимость делать это самому. Для дальнейшего удобства при поливе используется такой же гидроцилиндр, как и для вентиляции, то есть кран открывается при расширении жидкости. Главным фактором является наличие воды в резервуаре, ведь орошение считается автоматическим, пока есть чем поливать.

Следуя рекомендациям Курдюмова, грунт внутри парника нужно накрывать невысоким слоем органического материала (мульчей). Мульчирование препятствует появлению сорняков и сохраняет необходимый уровень влаги. Для сохранения тепла в качестве органики можно использовать такие лёгкие материалы, как солома или опилки. Этим достигается сохранение налаженного климата в парнике.

Теплица Курдюмова поможет опытному дачнику повысить урожайность и уменьшить трудозатраты по обслуживанию парника. Таким образом, становится очевидным: и в РФ есть достойные умельцы и производители, способные соперничать с зарубежными конкурентами.

Преимущества

Для выращивания овощей в «умной» теплице не требуется постоянного присутствия человека. Владелец дачи должен лишь высадить рассаду в грунт. Применение автоматики в тепличном хозяйстве позволяет в значительной мере облегчить работу на дачном участке. При этом урожай можно собирать на протяжении всего года.

Автоматизация позволяет создать идеальные условия для управления микроклиматом в парнике. Системы автономности помогают сэкономить время и ресурсы. Стоит отметить, что «умная» теплица, несмотря на свою кажущуюся сложность, имеет вполне обычную конструкцию. Соорудить парник может любой дачник знакомый с инструментами. После установки автоматической системы управления теплицей, дачник сможет почувствовать, что садовый участок – это не только физический труд, но и место отдыха на природе.

Умная теплица своими руками, готовые проекты

«Умная теплица» – вариант выбора для занятых людей. В целях экономии садоводы-огородники часто отдают предпочтение строительству сооружения своими руками. При возведении принимаются во внимание мониторинг и возможность коррекции температуры воздуха внутри помещения, влажности почвы, а также ее состояния.

Умная теплица

Умная теплица и ее особенности

Автоматизация рутинных процессов позволяет экономить время на их выполнении и сосредоточить свое внимание на пасынковании, пересаживании и другом.

Преимущества умных теплиц

К главным преимуществам относятся:

  • поддержание необходимой температуры внутри помещения путем контроля над своевременностью обогрева и проветривания;
  • своевременность капельного полива;
  • восстановление (мульчирование) почвы под заданную культуру.

Виды умных теплиц

В зависимости от типа энергоснабжения достаточно условно теплицы подразделяются на автономные и энергозависимые.

Теплица на солнечной энергии

Как следует из названия, автономные сооружения не зависят от подачи электроэнергии. Функционирование происходит благодаря использованию тепловой или солнечной энергии. К недостаткам следует отнести требования к оборудованию.

Энергозависимая теплица

Для работы второго типа теплиц требуется электроэнергия. К ее достоинствам относят более низкую стоимость по отношению к автономным сооружениям. Тем не менее, можно выделить два ее недостатка. Первый – плата за электроэнергию, которая может быть высокой. Второй – зависимость от электроснабжения.

Умная теплица своими руками: пошаговая инструкция

Для начала определяются с выбором площадки для строительства, при этом учитывают инсоляцию, ландшафт, расположение грунтовых вод и розу ветров.

Куда поставить теплицу Не ставьте теплицу туда, где есть тень Как расположить относительно сторон света Схема наиболее благоприятного расположения теплицы относительно сторон света

Размещение парника

Вторым моментом является выбор материала с учетом предназначения теплицы. Например, толщина сотового поликарбоната в 8 мм будет достаточна для покрытия теплицы, предназначенной для эксплуатации с весны до осени. Если же планируется выращивать культуры и зимой толщину покрытия рекомендуется увеличить до 16 мм при условии надежной герметизации.

поликарбонат

Подготовка поликарбоната

Помочь сохранить тепло может теплоизолирующий фундамент.

Чтобы вложить в конструкцию «интеллект» потребуется осуществить монтаж систем автоматической вентиляции, автополива и обогрева почвы и воздуха.

Датчики необходимые для автоматизации теплицы

1 этап. Автоматический обогрев почвы и воздуха

Предусмотрено два технических варианта обогрева теплицы:

  • В первый с использованием электроэнергии входят подключение теплового пола, конвекторов и инфракрасных обогревателей.

Инфракрасные обогреватели

  • Второй основан на подключении водяного отопления с обязательным контролем работы котла вручную.

Водяное отопление

Обогрев воздуха

В целях обогрева воздуха предпочтительнее остановить свой выбор на электрообогревателях. Рекомендуется закреплять их к каркасу вместе с электросхемами и датчиками, срабатывающими при понижении температуры.

Приборы для отопления

Обогрев почвы

Обогрев грунта можно производить тремя способами:

натуральным – за счет солнечного света;

Солнечные батареи

биологическим – благодаря энергии, выделяющейся при гниении биоматериалов; недостатком является невозможность контроля температуры;

Биотопливо

техническим, включающим обогрев почвы посредством:

  • подачи теплой воды по проложенным под землей трубам, подсоединенным к котлу;

Отопление почвы котлом

  • монтажа системы «теплый пол», подключенной к электросети.

Кабельная система обогрева

2 этап. Автоматическое проветривание

Иногда оказывается достаточным установки термопривода внутри теплицы или за ее пределами.

Самодельный термопривод

Форточки рекомендуется устанавливать на максимально возможной высоте.

В ряде случаев производится монтаж системы вентиляции, запускающей вентиляторы при изменении температуры воздуха.

Вентилятор

3 этап. Автоматизация полива

Капельное орошение реализуется путем установки системы, представляющей совокупность резиновых и пластиковых трубок, а также капельниц. При такой системе полива вода в ходе подачи будет разогреваться, что важно для корневой системы.

Капельный полив

Ключевым элементом комплекса является гидроавтомат. Резервуаром служит бак, подача воды осуществляется самотеком.

Освещение

Рекомендуемая продолжительность светового дня в теплице должна составлять 12-16 часов в сутки. Режим работы источников искусственного освещения рекомендуется соотносить с темным и светлым временем суток.

Для автоматизации процесса используют датчики освещенности и таймеры.

Освещение теплицы

Для обеспечения искусственного освещения чаще используют лампы:

  • накаливания – их недостатком является инфракрасное излучение, способное при близком расположении нанести вред растениям;

Ртутная лампа

  • натриевые – их спектр схож со спектром солнечного света, однако ограничивает их применение малый срок эксплуатации;

Натриевые зеркальные лампы

  • светодиодные – отличаются высоким уровнем безопасности, а спектр близок к естественному освещению;

Светодиодные лампы

  • люминесцентные – характеризуются экономичностью, высоким КПД и продолжительным временем эксплуатации.

Люминисцентные лампы

В зависимости от целей можно использовать также источники инфракрасного или ультрафиолетового диапазонов.

Инфракрасное излучение

Обзоры готовых проектов умных теплиц + цены и фото

Умные теплицы

Примеры наиболее распространенных моделей готовых проектов представлены в таблице ниже:

Контроллер теплицы своими руками [10.05]

26.10.19 Версия 1.4.4: куча добавлений и исправлений, читайте доку версии 1.4
05.03.20 Версия платы 1.2: перемычки добавлены на верхний слой, при заказе плат v1.2 перемычки можно не запаивать! Добавлены шины i2c и 5V для удобства, также разведён WiFi модуль ESP-01. Его поддержки пока что нет.
10.05.20 Версия 1.6: куча всего нового. Обязательно переустановите библиотеки из архива (они обновились) и настройте конфигурацию системы (нужные датчики и режимы) под себя. При переходе все сохранённые настройки будут сброшены! Документация также обновилась.

  • Версия 1.1 – начальная версия
  • Версия 1.2
    • Оптимизация Flash памяти для дальнейших доработок
      • 5% за счёт упрощения логики работы EEPROM
      • 1% за счёт оптимизации вывода на дисплей
      • 7% за счёт избавления от класса String
      • В этот же момент настройки автоматически сохраняются
      • В настройках режима «Sensor» вместо настройки Threshold (как в версии 1.1) теперь две настройки – minV и maxV. Обе настройки отвечают за пороговое значение с гистерезисом. Логика такая: если величина с датчика больше maxV – канал включается, если меньше minV – выключается.
      • SETT_TIMEOUT – таймаут неактивности (секунд), после которого автоматически откроется окно DEBUG и сохранятся настройки. Работает при всех активных окнах кроме DEBUG, SERVICE и окон графиков.
      • CONTROL_TYPE – тип управления энкодером
        • 0 – удерживание и поворот для изменения значения
        • 1 – клик для входа в изменение, повторный клик для выхода (стрелочка меняется на галочку)
        • Добавлены настройки SERVO1_RELAY и SERVO2_RELAY, позволяющие использовать каналы серво как реле
        • Исправлен баг в управлении CONTROL_TYPE 1
        • Добавлена поддержка датчика температуры ds18b20 на порту сенсора 1 (SENS1)
        • Добавлена поддержка термисторов на всех портах сенсоров (SENS1-SENS4)
          • Рассчитано на 10 кОм-ные NTC термисторы. Коэффициент b можно настроить
          • Поправлено несколько багов с приводом
          • Энкодер теперь работает на МЕГЕ
          • Исправлена критическая ошибка в режиме Timer RTC
          • Версия 1.4.3
            • Добавлена вкладка custom, на которой можно самому программировать каналы
            • Сильнее разбил код на вкладки
            • Режим рассвет теперь работает более плавно
            • ДЕНЬ НЕДЕЛИ ВСЁ ЕЩЁ НЕЛЬЗЯ НАСТРОИТЬ
            • Баги:
              • Убран лишний тип реле
              • Убрано отображение типа реле для ПИД и РАССВЕТ
              • Исправлено изменение Т в PID
              • Можно менять минуты в SERVICE и BKL TOUT
              • Исправлена “связь” между Timer и Week
              • Версия 1.5 (предварительная)
              • Версия 1.6 (предварительная)
                • Облегчённые библиотеки:
                  • Для часов используется библиотека microDS3231
                  • Для дисплея используется библиотека microLiquidCrystal_I2C
                  • Для ds18b20 используется библиотека microDS18B20
                  • Для BME280 используется библиотека GyverBME280

                  ОПИСАНИЕ

                  GyverControl – универсальный контроллер на Arduino для теплицы и других мест, где нужна автоматизация по таймеру или показателям микроклимата/другим датчикам, имеет 10 отдельно настраиваемых каналов управления, собран из недорогих китайских компонентов и заменяет несколько “магазинных” контроллеров разного назначения: управление поливом, освещением, открытием дверей, поддержанием температуры по расписанию и многого другого. Может использоваться как для теплиц/грядок, так и для аквариумов, террариумов, инкубаторов и прочих автоматических систем. Обязательно читайте документацию на контроллер (ссылки выше), там подробно рассказано обо всех возможностях. Здесь лишь краткий перечень!

                  Данный проект полностью открытый, то есть любой из вас может сделать себе контроллер для теплицы своими руками, GyverControl сочетает в себе контроллер полива, освещения, проветривания и многого многого другого. Самое главное, что сделать себе такой контроллер умной теплицы можно по себестоимости, т.е. по розничной стоимости китайских компонентов. А это очень дёшево.

                  Железо:

                  • ArduinoNano (ATmega 328p) как главный контроллер системы
                  • 10 каналов управления. Из них (в разных комбинациях):
                    • 9 каналов с логическим выходом 5V, к которым можно подключать обычное реле, твердотельное реле, силовые ключи (транзисторы, модули на основе транзисторов)
                    • 2 канала сервоприводов, подключаются обычные модельные серво больших и маленьких размеров
                    • 2 канала ШИМ с высокой частотой (1 кГц) для управления скоростью моторов, яркостью светодиодных лент, мощностью обогревателей
                    • 2 канала ШИМ с низкой частотой (1 Гц) для управления мощностью обогревателей
                    • 1 канал управления линейным электроприводом с концевиками ограничения движения и работой по тайм-ауту

                    Режимы:

                    • Таймер – простой периодический таймер
                    • Таймер RTC – периодический таймер с привязкой к реальному времени
                    • Неделька – работа в выбранный промежуток времени в выбранные дни недели
                    • Сенсор – релейная работа по выбранному датчику с настройкой периода опроса и гистерезисом
                    • ПИД – регулятор для высокоточного поддержания заданного значения с датчика
                    • Рассвет – плавное включение и выключение (закат) источника освещения в выбранное время

                    Программные фишки:

                    • Хранение всех настроек в энергонезависимой памяти (не сбрасываются при перезагрузке)
                    • Датчики влажности почвы (все аналоговые датчики) не находятся под постоянным напряжением, оно подаётся только на момент опроса, что позволяет продлить жизнь даже самым дешёвым датчикам влажности почвы (напряжение подаётся за 50 мс до опроса и выключается через 50 мс после).
                    • Оптимизированный вывод данных на дисплей
                    • Каждый из 10 каналов (7 реле, 2 серво и 1 привод) имеет индивидуальные настройки и может работать по таймеру или по датчикам
                    • 4-6 режимов работы каждого канала: три разных таймера и работа по условию с датчиков, режимы ПИД и рассвет
                    • Серво работает с моей библиотекой ServoSmooth, это обеспечивает плавное их движение: плавный разгон и торможение с ограничением максимальной скорости, а также отсутствие рывков и незапланированных движений при старте системы
                    • Линейный привод имеет концевики, внешние кнопки для управления и настройку скорости движения. Частота ШИМ драйвера – 31 кГц, т.е. не пищит
                    • Экран отладки, где отображается вся текущая информация о состоянии железа и датчиков
                    • Графики температуры и влажности воздуха и показаний с аналоговых датчиков за последние сутки. Сохранение графиков за последние 15 минут, последние 15 часов и 15 суток. Сохраняются одновременно все периоды, можно менять какой отображается
                    • Сервисное меню, позволяющее вручную управлять каждой железкой
                    • Для ПИД регулятора есть также
                      • Вывод графиков на компьютер для облегчения настройки коэффициентов (с версии 1.6)
                      • Режим автоматической калибровки коэффициентов (с версии 1.6)

                      Применение как контроллер теплицы/бокса:

                      • Периодичный полив (реле)
                        • Схема с индивидуальными помпами/клапанами
                        • Схема с одной помпой и несколькими клапанами

                        Применение как контроллер аквариума:

                        • Режим рассвет для светодиодных лент (через МОСФЕТ) и ламп накаливания (сервопривод)
                        • ПИД регулятор для поддержания температуры воды
                        • Сервоприводы (2 шт) для сброса еды
                        • Остальные каналы можно использовать по таймерам для запуска фильтров/аэраторов/подсветки

                        Применение как контроллер инкубатора:

                        • ПИД регулятор для поддержания температуры и влажности
                          • Режим расписания ПИД, в котором можно настроить автоматическое изменение температуры на выбранный период. Гайд по настройке пока что находится в группе ВК

                          Применение как контроллер террариума:

                          • Режим рассвет для светодиодных лент (через МОСФЕТ) и ламп накаливания (сервопривод). Позволяет настроить время, яркость и продолжительность рассвета и заката. Можно подключить две ленты разной теплоты и сделать тёплое освещение днём и холодное ночью.
                          • ПИД регулятор для поддержания температуры
                            • Режим расписания ПИД позволяет настроить удержание разной температуры в течение суток. Гайд по настройке пока что находится в группе ВК

                            Другие применения:

                            • Система поддерживает 4 аналоговых датчика, это не обязательно должны быть датчики влажности почвы, у китайцев полно других «датчиков-модулей», которые точно так же подключаются к схеме:
                              • Датчик света: «умная» система освещения, резервное освещение
                              • Термистор (до 80 градусов): контроль нагрева объекта
                              • Датчик звука: закрывание окна при сильном шуме снаружи (почему нет? =) )
                              • Датчик ИК излучения (датчик пожара) – разные варианты сигнализации, или даже тушения (включаем помпу с водой, открываем кран сервой)
                              • Датчик дождя: закрытие окон, сигнализирование, включение помп на откачку
                              • Датчик уровня воды/датчик наличия воды: автоматическое наполнение резервуара, автоматическая откачка воды помпой из ёмкости/подвала, перекрытие водяных магистралей при протечке, сигнализация о протечке
                              • Газоанализаторы в ассортименте: сигнализатор или даже проветривание (открываем окно) по уровню угарного газа и других промышленных газов
                              • Оптический датчик препятствия: тут нужна фантазия
                              • Потенциометр: как дополнительный орган контроля системы
                              • Основным органом управления является энкодер, рукоятку которого может вращать и нажимать (она является кнопкой). При запуске системы мы попадаем на настройку канала 0. Вращая рукоятку энкодера можно перемещать курсор выбора (стрелочка) по пунктам меню. Чтобы изменить значение выбранного пункта, нужно нажать рукоятку энкодера и повернуть её, удерживая нажатой. Также можно кликнуть по кнопке, курсор изменится со стрелки на галочку >, и вращением можно изменить выбранную величину. Повторный клик вернёт стрелку, при помощи которой можно выбрать другой пункт меню. Удержанный поворот при выбранном имени канала – смена канала для настройки. Листаем направо и у нас будет по порядку 7 каналов реле, два серво и линейный привод.
                              • Чтобы перейти к настройке режима, нужно навести на него курсор и кликнуть кнопкой, не поворачивая. Откроется окно настройки режима, выйти из которого можно кликнув по надписи BACK (назад). Удерживая и вращая рукоятку на выбранном названии режима можно сменить режим, всего их 4.
                              • В корне меню (выбор каналов) листая налево от канала 0 будет экран отладки (DEBUG) и сервисный режим (SERVICE). На экране отладки показаны все текущие положения реле, приводов и показания с датчиков. Вращая рукоятку на экране отладки последовательно листаются суточные графики показаний с датчиков: температура воздуха, влажность и показания с аналоговых датчиков. Деления на графике имеют шаг 1.6 часа. На экране сервиса можно управлять любым каналом в ручном режиме, при активном экране сервиса автоматика не работает, система находится полностью в ручном режиме. Поворотом рукоятки можно выбрать нужный канал, положение серво или настройку текущего времени, и удержанным поворотом её изменить.
                              • Если включить систему с зажатой рукояткой энкодера, произойдёт полный сброс настроек каналов и режимов.
                              • В версии 1.5 и выше предусмотрен “быстрый поворот” энкодера: при быстром вращении настраиваемое значение меняетс яс бОльшим шагом.

                              Режимы работы каналов

                              1. Таймер – простой периодичный таймер: задаются периоды ПАУЗЫ и время РАБОТЫ в формате ЧЧ:ММ:СС. С периодом ПАУЗЫ совершается выбранное действие и выполняется в течение периода РАБОТЫ. Например, ПАУЗА стоит 1 час, РАБОТА – 10 секунд. Каждый час будет совершаться действие в течение 10 секунд, то есть если выбран канал реле, то реле включится и выключится через 10 секунд, затем снова включится через час и выключится через 10 секунд и так далее. Как канал ведёт себя на участке РАБОТЫ задаётся в параметре НАПРАВЛЕНИЕ, то есть это может быть вкл/выкл и выкл/вкл (реле), направо/налево и налево/направо (серво) и открыть/закрыть и закрыть/открыть (линейный привод). Данный режим не имеет привязки к реальному времени, перезагрузка системы сбрасывает текущий таймер. Внимание! РАБОТА не должна быть дольше ПАУЗЫ!
                                • Мин. значение: 1 секунда
                                • Макс. значение: 999 часов
                                • Привязка к реальному времени: нет
                                • Применение: полив в гидропонных системах, проветривание без датчика
                              1. ТаймерRTC – периодичный таймер, в отличие от предыдущего обладает привязкой к реальному времени, имеет настройку ПЕРИОДА включения и продолжительности РАБОТЫ (в секундах), которая будет совершаться, и СТАРТ – начального часа, с которого начинается отсчёт периода (для периодов больше 2 часов). Например, период 15 минут, работа 10 секунд: каждые 15 минут будет производиться действие продолжительностью 10 секунд. Привязка к реальному времени работает следующим образом: действие будет совершаться с выбранным периодом от начала часа, то есть если выбран 15 минутный, то действие будет в 0, 15, 30 и 45 минуткаждогочаса. Если выбранный ПЕРИОД больше часа (от двух и более) то можно выбрать час СТАРТА, от которого пойдёт отсчёт. Все периоды кратны 24 часам, поэтому работа начинается в одни и те же часы каждого дня! Пример: ПЕРИОД 8 часов, начальный час 0. Действие будет выполнено в 0, 8 и 16 часов каждого дня. Если поставить начальный час (СТАРТ) 3 часа, то действие будет выполнено в 3, 11 и 19 часов каждого дня. При сбросе питания следующее действие будет совершено в ближайшее время «будильника». Внимание! РАБОТА не должна быть дольше ПЕРИОДА!
                                • Периоды на выбор: каждые 1, 5, 10, 15, 20, 30, 60 минут и 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 часа
                                • Привязка к реальному времени: да
                                • Применение: полив в гидропонных системах, проветривание без датчика
                              • Выбор дня недели
                              • Выбор времени: 0-23 часа, кратно 1 часу
                              • Привязка к реальному времени: да
                              • Применение: идеальный режим для освещения и редкого полива
                              1. Датчик – действие на основе датчика. С периодом опроса ПЕРИОД опрашивается выбранный датчик под названием ДАТЧИК и при превышении порогового значения ПОРОГ выполняется действие согласно выбранному каналу (реле/серво/привод). ПЕРИОД опроса опроса задаётся в секундах или минутах (по мере увеличения). Датчик выбирается из списка: Т.ВЗД. – температура воздуха, В.ВЗД. – влажность воздуха и 4 аналоговых датчика (влажности почвы) с SENS_1 по SENS_4. ПОРОГовое значение задаётся с 0 до 1023 с шагом 1 до значения 50 и с шагом 10 начиная от 50 (датчики влажности почвы имеют диапазон значений 0-1023). Например, выбран датчик температуры воздуха, период опроса 1 час и пороговое значение 25. Каждый час система проверяет температуру, при превышении 25 градусов будет выполнено соответствующее каналу действие (включить реле, открыть окно). Через час будет снова произведена проверка.
                                • Применение: открытие/закрытие створок по температуре/влажности (привод), полив по влажности почвы, управление вентилятором/увлажнителем (реле) или заслонками (серво) по температуре/влажности.
                              1. PID (для каналов 3, 4 и серво) – пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, позволяет с высокой точностью поддерживать управляемую величину (нагреватель-температура, заслонка-температура, вентилятор-температура, вентилятор-влажность, и так далее). Режим доступен для каналов 3 и 4 (отмечены звёздочкой), а также обоих каналов серво в режиме серво. Имеет настройки коэффициентов P, I, D (D вам скорее всего не пригодится в реальной работе, но он там всё равно есть). Выбираем Sens – источник входного сигнала – один из сенсоров, как в режиме Sensor (Air t. – температура воздуха, Air h. – влажность воздуха и 4 аналоговых датчика (влажности почвы) с SENS_1 по SENS_4). Настройка Set указывает, к какому значению показания с выбранного датчика регулятор будет стараться приводить систему. Настройка
                                T задаёт период итерации расчёта, для медленных процессов есть смысл поставить побольше (читайте в отдельной главе «Настройка ПИД регулятора»). Настройки min и max отвечают за минимальный и максимальный управляющий сигнал с данного канала, для каналов 3 и 4 это ШИМ сигнал, рабочий диапазон 0-255. Для каналов серво это угол, 0-180 градусов.
                                • Применение: поддержание заданной величины (температура, влажность) не релейным способом, т.е. плавно и без резких включений. ШИМ сигнал может управлять транзистором, который отвечает за нагреватель. Серво может поворачивать заслонки (проветривание) или крутилки диммеров для управления сетевыми нагревателями, вентиляторами и прочим оборудованием.
                              1. Рассвет (для каналов 3, 4 и серво) – режим «рассвета» для контроля освещения с плавным рассветом и закатом. Режим доступен для каналов 3 и 4 (отмечены звёздочкой), а также обоих каналов серво в режиме серво. Плавно включается в час Start на протяжении Dur минут, затем выключается в час Stop в течение Dur минут. Включается до максимального значения, указанного в max, и выключается до min. На каналах 3 и 4 эта величина задаёт скважность ШИМ сигнала, рабочий диапазон 0 – 255. Управлять можно полевым транзистором, например, светодиодной лентой. На каналах серво рабочий диапазон 0 – 180, градусов поворота вала серво. Может управлять крутилкой сетевого диммера, для ламп накаливания или диммируемых светодиодных.
                                • Применение: организация условий освещённости, приближенных к реальным, для аквариумов, террариумов, курятников и проч.

                              Настройки каналов реле

                              1. Направление – как ведёт себя реле при активации по таймеру/датчику. ВКЛ-ВЫКЛ или ВЫКЛ-ВКЛ
                              2. ТИП – логика работы реле
                                • Реле – канал реле ведёт себя как обычное реле, может использоваться для управления любой нагрузкой постоянного или переменного тока (управлять сетевыми устройствами): полив индивидуальными помпами, полив индивидуальными клапанами от источника воды под давлением, управления увлажнителями, обогревателями, вентиляторами, приборами освещения и всем другим подобным. Не зависит от других каналов.
                                • Клапан – тип канала реле для системы, где есть общая помпа/клапан от источника воды и несколько индивидуальных клапанов на полив разных участков. Канал реле, настроенный как клапан, одновременно со своей активацией (по таймеру/датчику) активирует другой канал/каналы, настроенный как общий.
                                • Общий – тип канала реле для системы, где есть общая помпа/клапан от источника воды и несколько индивидуальных клапанов на полив разных участков. Канал реле, настроенный как общий, не имеет настроек режима. Вместо этого он активируется сам одновременно с любым другим каналом, настроенным как клапан. Автоматически сам деактивируется при отсутствии неактивных каналов клапанов.

                              Настройки каналов серво

                              1. Направление – как ведёт себя серво при активации по таймеру/датчику. Поворот в направлении МИН-МАКС угол или наоборот, МАКС-МИН угол
                              2. Пределы – углы поворота серво от 0 до 180 градусов с шагом 10
                              3. Дополнительно: в скетче в секции настроек есть настройка максимальной скорости движения сервоприводов (SERVO1_SPEED и SERVO2_SPEED) и их ускорение на разгон и торможение (SERVO1_ACC и SERVO2_ACC). Я не стал вносить их в настройки сервисного меню и каналов, т.к. они не так часто нужны.

                              Настройки канала привода

                              1. Направление – как ведёт себя привод при активации по таймеру/датчику, ОТКРЫТЬ-ЗАКРЫТЬ или ЗАКРЫТЬ-ОТКРЫТЬ
                              2. Таймаут – время, которое будет подаваться сигнал на движение привода. Концевик (если он есть) прервёт движение привода

                              Главное меню, уровень вложенности 0

                              1. Service (Сервис)
                              2. Debug (Экран отладки)
                              3. Channel 0 – Channel 6 (Каналы реле 0-6)
                                • Mode(Режим) – клик для перехода в настройки режима
                                • Direction(Направлениеработы)
                                  • On-Off
                                  • Off-On
                                • Type(Тип канала реле)
                                  • Relay (Реле)
                                  • Valve (Клапан)
                                  • Common (Общий)
                              1. Servo 1 –Servo 2 (Каналы серво 1 и 2)
                                • Mode(Режим) – клик для перехода в настройки режима
                                • Direction(Направлениеработы)
                                  • Min-Max
                                  • Max-Min
                                • Limits(Пределы поворота)
                                  • Min
                                  • Max
                              1. Drive (Канал привода)
                                • Mode(Режим) – клик для перехода в настройки режима
                                • Direction(Направлениеработы)
                                  • Open-Close
                                  • Close-Open
                                • Timeout(Время движения)

                              Настройка режима, уровень вложенности 1

                              1. Timer (Простой периодичный таймер)
                                • Period (Время паузы, оно же период работы)
                                • Work (Время работы)
                                • Left (Осталось до следующего включения)
                              2. TimerRTC (Периодичный таймер с привязкой ко времени)
                                • Period (Период работы)
                                • Work (Время работы)
                                • Startfrom (Час, начиная с которого считается период)
                              3. Day (Суточный таймер)
                                • Start (Час начала работы)
                                • Stop (Час окончания работы)
                              4. Sensor (Датчик)
                                • Period (Период опроса)
                                • Sensor (Выбор датчика)
                                • Threshold (Пороговое значение)

                              blank

                              blank

                              blank

                              blank

                              blank

                              blank

                              ВИДЕО

                              КОМПОНЕНТЫ

                              Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:

                              Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .

                              • Обычные aliexpress, aliexpress, искать
                              • Мини aliexpress, aliexpress, искать

                              Датчики вл. почвы

                              • Обычный https://ali.ski/DKQVs
                              • Ёмкостный https://ali.ski/0z8HbE
                              • Освещённости https://ali.ski/0BNANn
                              • Термистор https://ali.ski/rpNEOt
                              • Звука https://ali.ski/sVgL7
                              • ИК излучения https://ali.ski/KAYLWN
                              • Дождя https://ali.ski/K_K1B
                              • Уровня воды https://ali.ski/ANTQ2E
                              • Газоанализатор https://ali.ski/-WRxX
                              • ds18b20 (темп.) https://ali.ski/DMB_7H
                              • DHT11 (темп. и влажн.) https://ali.ski/iWf2oB
                              • DHT22 (темп. и влажн.) https://ali.ski/w34f88
                              • MH-Z19b (угл. газ) https://ali.ski/khx4c
                              • Обычные https://ali.ski/9Hwdh
                              • Твердотельные https://ali.ski/urVVT5
                              • Одноканальное мощное SSR https://ali.ski/rNZnv
                              • Привод 100мм 12V (скорость я брал 45mm/s) https://ali.ski/ukfSVf

                              Железки для теплицы

                              • Средняя помпа
                              • БП 5V 2A питание схемы https://ali.ski/y7I4wc
                              • БП 12V 3A питание привода

                              В наших магазинах

                              • Рейка контактная https://www.chipdip.ru/product/pls-40
                              • Рейка угловая тройная PLT-120R https://www.chipdip.ru/product/plt-120r-pitch-2-54-mm

                              СХЕМЫ

                              Синие модули реле подкупают своей ценой, но нужно понимать, что серьёзную нагрузку (>2кВт) они не потянут. Можно при помощи этих реле управлять другими, более мощными контакторами. Для управления сетевым оборудованием рекомендуется использовать твердотельные реле. “Синие” реле также очень сильно искрят и спокойно станут причиной зависаний контроллера! Обязательно почитайте про искрогасящие цепи ниже!

                              Твердотельные реле хороши, но греются. Для коммутации мощностей выше 600-1000 Ватт даже большой твердотелке придётся поставить радиатор, для этого нижняя её часть представляет собой металлическую пластину.

                              Несмотря на простоту и очевидность подключения нагрузки через реле, можно столкнуться с практически «магическими» проблемами, проявляющимися как глюки в системе контроллера, вплоть до зависания и перезагрузки, и неадекватное поведение дисплея.

                              Таким образом реле может управлять практически чем угодно, но проблемы возникают именно с индуктивной нагрузкой, причём как постоянного, так и переменного тока. При резком включении и отключении индуктивной нагрузки создаётся выброс, напряжение которого может в несколько раз превышать напряжение питания цепи, этот выброс провоцирует электромагнитные наводки в электрических цепях, которые приводят к сбоям в работе микроконтроллера и других компонентов. Индуктивной нагрузкой являются моторы (приводы, помпы) и соленоиды (электромагниты, соленоидные клапаны и проч.). Коммутация такой нагрузки без защиты от выбросов будет приводить к сбоям в работе контроллера, поэтому давайте рассмотрим несколько способов более-менее защиты от таких проблем.

                              Что почитать по теме:

                              Постоянный ток

                              Самые жизненные примеры – помпа и клапан на 12V, которые управляются от блока питания. Самый первый и обязательный шаг к защите от индуктивных выбросов – диод, установленный встречно-параллельно индуктивной нагрузке. Диод рекомендуется припаивать как можно ближе к нагрузке, а не к реле, чтобы между нагрузкой и диодом было как можно меньше проводов. Это рекомендация, совсем необязательно резать провод у помпы под корень и ставить туда диод – можно разместить диод непосредственно у выводов реле, такой вариант тоже будет работать, но хуже. Смотрите схему выше.

                              Постоянный и переменный ток

                              Очень распространённым способом защиты цепи является RC цепь (она же искрогасящая цепь, снаббер), представляющая собой резистор и конденсатор. RC цепь можно поставить параллельно выводам реле (т.е. последовательно с нагрузкой), что очень удобно. Смотрите схему и выбор номиналов выше.

                              Переменный ток

                              Для цепей переменного тока есть ещё один совет: используйте твердотельные реле с детектором перехода через ноль (zero detection, zero-cross), они также называются «бесшумные» реле, т.к. в них коммутация происходит в момент перехода напряжения через ноль, и выброс практически равен нулю.

                              Умная теплица на базе arduino из подручного материала с регулятором температуры

                              Дорогие читатели представляю вашему вниманию детский проект под моим руководством «Smart greenhouse».

                              Данному проекту уже три года, но он полностью функционирует и до сих пор даёт урожай в домашних условиях.

                              Техническая структура теплицы

                              Материал – картон, пластик прозрачный и не прозрачный, пищевая плёнка, удобрение.

                              Электронная начинка – Arduino Uno, DC двигатель (водяная помпа), светодиоды, двухканальный модуль реле 5В, керамический нагреватель, кулер, блок питания на 12 В и 60 Вт, датчик влажности почвы, датчик температуры и влажности воздуха.

                              Как показало время — выбранный материал оправдал все идеи.
                              В качестве ёмкостей для выращивания урожая использовали коробки из под обуви (мужская детская обувь).
                              Коробки были покрыты изнутри акриловой краской, которую часто используют в декоративных целях. После высыхания краски, каждая коробка было покрыта изнутри и снаружи пищевой плёнкой. Коробки прикручены к фанере, которая является соединительной опорой двух коробок. Для прочности конструкции, фасад теплицы был обклеен пластиковыми футлярами из под CD дисков (набралось огромное количество не нужного софта, музыки и фильмов). Клей использовали двух видом — клей момент кристалл для крепления к коробкам термоклей для заливки места стыков пластика.

                              Для того, чтобы было освещение в любую погоду построили рамку, где закрепили светодиоды (лучше ультрафиолетовые) — расстояние между ними не более 5 см на высоте не менее 25 см. Рамка создана из пластиковых уголков, которых полно в строительных магазинах.

                              К данной рамке закрепили пластиковую трубку диаметром 1,5 см (дети принесли, от какой то конструкции), где просверлили множество отверстий (до 3мм в диаметре) с одной стороны трубки, расстояние между отверстиями не менее 3 см.

                              Так как растениям нужен ультрафиолет, и его очень много от естественного освещения, то принято решение сделать прозрачные стенки. Так как стекло поглощает ультрафиолет, взяли пластик от тех же футляров из под компакт дисков.

                              Так как растения могут быть разной высоты, то одну из сторон было решено сделать выше на один футляр. Крышка также сделана из футляров и спокойно может открываться.

                              Для скрепления применяли те же клеи, что описаны были ранее. Для прочности к краям приклеены деревянные рейки, купленные в строительных магазинах.

                              Места стыка крышки и стенок покрыли теплоизоляцией — получилось немного коряво, но я старался не вмешиваться в процесс творчества детей — это их проект и они должны получить личный опыт в разработке проекта.

                              Теперь настало время проектировки электроники в теплицу.

                              Задачи

                              Разработка структуры «Умной теплицы»

                              Разработка ПО по ручному управлению и автономной работе проекта, отвечающего поставленным задачам.

                              Электромонтаж проекта «Умная теплица» — автономное и автоматическое отслеживание состояния влажности почвы и воздуха, температуры воздуха в теплице, автоматический полив (увлажнение) почвы и нагрев воздуха до комфортной, растениям, температуры, автоматическое освещение.

                              Разработка модели с возможностью реализации её любому человеку и для любых природных условиях по выращиванию растений любого вида.

                              Возможности модели

                              Автоматическое управление освещением

                              Автоматическое управление поливом.

                              Автоматическое регулировка температуры и влажности воздуха и почвы.

                              Описание принципа работы

                              Датчики влажности почвы и датчик температуры и влажности воздуха каждую секунду отслеживают показания. Данные показания обрабатываются в плате Arduino Uno и выдаются команды согласно загруженной в неё программе.

                              Программа содержит два условия и бесконечный цикл. Если температура воздуха меньше 20 градусов по Цельсию, то подаётся команда на включение через электромагнитное реле керамического нагревателя и кулера. Под действием конвекции воздух начинает равномерно прогреваться, когда воздух прогреется до 21 градуса по Цельсию, то подаётся команда на отключения нагревателя через реле.

                              Если влажность почвы будет выше установленного значения, то также подаётся команда на реле, где запускается насос для полива растений и увлажнения почвы, пока не понизится до нужного значения.

                              В данном проекте есть керамический нагреватель — его мы прикрутили к радиатору с кулером, чтобы нагретый воздух быстрее циркулировал. По идеи в помещении для большинства растений он не нужен, за исключением тропических видов.

                              На видео показана работа теплицы

                              На сегодняшний день теплица выполняет свою функцию, хорошо получается вырастить капризные растения. Сейчас идёт модернизация её управления и улучшения качества.

                              Всё дорожает и фрукты с овощами тоже. Выращенный томат, огурцы и сладкий перец намного вкуснее магазинных. Очень насыщенный вкус. Попробуйте, не пожалеете.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *