Умная теплица на базе arduino из подручного материала с регулятором температуры

  • Tutorial

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

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

  2. 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

  1. Разработка структуры «Умной теплицы»

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

  3. 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.

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

Возможности модели

  1. Автоматическое управление освещением

  2. Автоматическое управление поливом.

  3. 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.

Больше интересных проектов можно посмотреть здесь.

Similar posts

Ads
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More

Comments 36

    +13

    Не перестаю удивляться этому ардуиновскому стилю публикации схем. Ну вот же ниодного названия сигналов прочитать даже не возможно, но пофигу, главное картинка красивая.

      0
      В какой программе они все это рисуют?
      0

      Искал красивую картинку ;), где она?

      +4

      Задачи:
      Пять. По результатам тестовой эксплуатации сделать выводы о [не]верности применённых методик, оборудования и ПО.
      Шесть. Научиться делать [хотя-бы — рисовать и сканировать] схемы [электрические функциональные/принципиальные, алгоритмы], понятные "любому инженеру".

        +2

        Оставляя в стороне сомнительные решения в области электроники, почему вы решили, что надо ставить УФ-светодиоды (и, судя по схеме, зелёные)?! Можно же было посмотреть, что ставят в покупные фитолампы, а также какая мощность там используется для достижения хоть какого-то эффекта. Можете посчитать удельную мощность ваших 5мм светодиодов и сравнить с мощностью Солнца. Тема-то, к счастью, не новая, все уже написано.

          0
          Я там где-то читал, что для достаточного освещения нужно где-то больше 8000 люкс. То есть, для площади пол квадрата должно быть минимум 4000 люмен лампа. Я досвечиваю растения в зимнем саду, использую лампу дназ в 22000 люмен. И это хватает фактически на половину комнаты в 6 кв м.

          И да, забейте на все эти длины волн, белый свет содержит все, что нужно. На фитолампах пишут, для чего они подходят, рассада, цветение или плодоношение в зависимости от интенсивности в разных частях спектра.

          А все эти лампочки даже в 1000 люмен это вообще ни о чем.
            0

            Ага, я тоже где-то видел сравнение нескольких гроубоксов с разным светом — белым, синим, фиолетовым. Везде существенно разные растения выросли, и самый нормальный вкус был у тех, что под белым светом. Где-то весь рост пошел в стебли, где-то была огромная биомасса, но водянистый вкус.

              0
              «Белый свет содержит все, что нужно» — это крайне «оптимистичное» заявление.
              Белый свет 5мм светодиода?
              Белый свет лампы Т5?
              Белый свет экрана монитора содержит только RGB составляющие.
              +1
              Всё очень просто. Так как проект делали дети, то им запрещено пользоваться электрооборудованием с питанием выше 12 В, за исключением паяльной станции.

              Поэтому всё должно питаться исключительно от 5-12 В.

              Зелёные светодиоды были вставлены для красоты (освещения растений) на конкурс.

              Затем они были заменены на уф светодиоды и поставлены на подоконник, где освещения много. УФ светодиоды включались в период наступления ранней темноты до 21:00.
                +2

                Спасибо. Вопрос не к напряжению (светодиоды, даже мощные, примерно от такого напряжения и работают, никто 220 на них не подает), а к цвету и мощности. Почему вы считаете, что растения необходимо подсвечивать УФ-светом? Вас не смущает, что все поголовно фитолампы используют синий и красный свет, и только единицы используют ИК+УФ дополнительно к видимому свету?


                PS. У вас, кстати, светодиоды неправильно подключены на схеме, все светодиоды через один резистор. Поскольку все светодиоды слегка разные (особенно на схеме, где светодиоды разных цветов), ток через них поделится не поровну, и какие-то светодиоды могут работать вне штатного диапазона.

                  +1
                  Да я знал про ИК и синий цвет ламп для подсвечивания растений. Но так как из учебников по биологии (точнее ботаники) всегда писалось про УФ излучение для растений чтобы проводить процесс фотосинтез, то решено было поставить ультрафиолетовые светодиоды.

                    +1
                    Во-первых: ваши 5мм светодиоды не генерируют УФ-спектр как таковой. Фиолетовое свечение светодиода не наполняет его спектр УФ-спектральными составляющими.
                    Мягкий УФ это длины волн ниже 380нм. В лучшем случае у вас светодиоды на 410-420нм.
                    Во-вторых: вы используете светодиоды предназначенные для индикации, а не для освещения. Их мизерная мощность излучения в купе с их дряными характеристиками не может никак повлиять на характер роста растения.

                    Наличие УФ-части спектра поожительно влияет на некоторые биологические процессы в растениях, и, соответственно, приветствуется. Но воспроизводится она совсем другими светодиодами с совсем другим порядками цен.

                    Аналогичное справедливо и для ИК-диапазона.

                    И, суммируя, вышесказанное — фактор управления «светом» как и сам «свет» (набор светодиодов) можно исключить из системы, потому как стоя на подоконнике теплица получает на порядки больше света, чем от светодиодов.
                      –1
                      возможно. Результаты есть — и я этому горд. Самая лучшая еды варащенная самостоятельно. Особенно в гнаши дни, когда уже покупать в магазинах так проблематично.
                        0
                        возможно. Результаты есть — и я этому горд. Самая лучшая еды варащенная самостоятельно. Особенно в гнаши дни, когда уже покупать в магазинах так проблематично.


                        Возможно что этот результат был бы достигнут просто теплицей, без невнятной схемы, стоя на подокойнике.
                          0
                          всё в ваших руках. Выращивайте.
              0
              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.

              Кажется тут у вас ошибка. Если влажность будет ниже, то нужно поливать пока не повысится. Надеюсь это только в тексте, а не в проекте.
                0
                более того, если отключать помпу сразу, как изменилось сопротивление датчика -толку не будет. Будет смочен только самый верхний слой, в котором и произойдет замыкание контактов датчика. Если сопротивление почвы будет выше установленного значения, то нужно запускать подпрограмму, которая выльет энное количество воды (определенное экспериментально, зависит от помпы, сечения трубок, количества растений и пр.), лучше в несколько этапов, для лучшего смачивания. Если вылить всё сразу, много воды уйдет в поддон, не впитавшись. Кроме того, температура и влажность почвы не меняются так быстро, чтобы их отслеживать раз в секунду. Раз в час достаточно. Кроме того, в случае неисправности датчика влажности, вода не будет течь непрерывно, и не затопит всё вокруг.
                  0
                  спасибо за пояснение. Так и делаем.
                +4

                Мне кажется есть какие-то курсы, где учат делать и ардуино и придорожной пыли и рисовать понятные только прошедшим этот курс ардуинщикам схемы.

                  0
                  А урожай уже снимали? Или это только первый запуск? П.С. Альтернативой керамическому нагревателю может быть лампа накаливания ватт на 25-60 (выйдет дешевле :-) )
                    0
                    уражай снимали: смогли вырастить сладкий перец — плоды получаются размером с ладонь (если не считать пальцы). Вырастили помидоры — чери. Вырос мандарин, правда только дерево (плоды не дал). Отлично растёт сильдерей листовой (его любит женский коллектив, а их мало где продают)
                      0

                      Послушайте, ну нельзя так писать. Это неуважение к читателям. Браузер подсвечивает неправильно написанные слова. Вы просто не обращаете на это внимания?

                        0
                        Ничто там не подсвечивает. У вас наверное особый браузер.
                          0
                          Хром подсвечивает. Но писать так дикость…
                    0
                    Сомневаюсь, что постоянно включенные датчики увлажнения почвы не разъело электролизом за три месяца, а работают «три года». Мне в простенькой автополивалке на ардуине с такими же датчиками пришлось ставить отдельное реле, которое подает на эти датчики питание всего на пару секунд в час, непосредственно для измерения. И то, периодически приходится их менять, но гораздо реже, раз в пару лет.
                      0
                      Заменили их на углеродные стержни от карандашей, через три месяца. Эти по долговечнее.
                        0

                        3 месяца это ещё очень хорошо, видимо блок питания маломощный, на двухамперном БП электроды убивались через 3 недели. Проблема решается только емкостными датчиками, но там проблема с калибровкой.

                          0
                          На рисунке датчики влажности почвы изображены в виде вилок. Они питаются только от arduino 5В
                            0

                            Или измерением на переменном токе. Что не отменяет возможности включения датчика "по запросу".

                            0

                            А какой они ток потребляют? Возможно, их можно питать напрямую от пина ардуины без реле.

                              0
                              это да, можно было и полевиком обойтись, но мне хотелось именно физического прерывания линии питания. Кроме того, щелчок реле служит индикацией того, что схема работает, а не зависла/сгорела.
                            0

                            Зачем поливать почву если влажность её повысилась?

                              0
                              опечатка, имеется ввиду показания датчика влажности почвы будут увеличиваться из-за сухости почвы, то необходимо включать помпу
                              +1
                              Почему именно белый свет? И откуда такое решение, что он содержит все необходимое? В домашних теплицах ставят УФ лампы, основном
                                +1
                                Я не знаю, что вы имеете ввиду под домашними теплицами, но в гидропонике обычно используют ДНАТ лампы. С добавлением других металлов их спектр перестает быть красно-желтым (как в фонарях) и становится белым. Да, они меньше подходят для проращивания, но они лучше для роста/плодоношения.
                                image

                              Only users with full accounts can post comments. Log in, please.