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Ein Beispiel für die Verwendung moderner Automatisierung in einem Gewächshaus

 

Gewächshäuser sind Konstruktionen, die dazu bestimmt sind, natürliches Gemüse in kürzerer Zeit als auf offenem Boden anzubauen. Die Nutzung von Gewächshäusern ist sowohl bei privaten Eigentümern als auch in der gesamten Landwirtschaft üblich.

Früher war die Automatisierung des Gewächshauses ein teures und manchmal unerträgliches Verfahren, aber im Moment ist die Lösung dieses Problems nicht so teuer und zahlt sich aus, und in Zukunft wird sie noch größere Vorteile bringen.

Gewächshaus

Viele Faktoren, die für den effektiven Anbau von Gemüsepflanzen erforderlich sind, erfordern den Einsatz moderner Automatisierung, zum Beispiel:

1) Automatische Aufrechterhaltung der optimalen Lufttemperatur;

2) Automatische Bewässerung;

3) Automatische Einbeziehung der Beleuchtung;

4) Automatische Bodenheizung.


Automatische Aufrechterhaltung der optimalen Lufttemperatur

Beim Anbau von Tomaten und Gurken, wie sie am häufigsten in Gewächshäusern angebaut werden, ist es wünschenswert, dass die Lufttemperatur tagsüber zwischen +18 und +25 ° C und nachts nicht unter +16 ° C liegt. Die Bodentemperatur liegt bei +10 ° С und höher.

Das Absenken der Temperatur erfolgt mit Aktuatoren, die bei steigender Lufttemperatur die Fenster des Gewächshauses zur Belüftung öffnen. Für diese Zwecke können Sie auch verwenden SchrittmotorenÖffnen Sie bei einem Signal die Lüftungsschlitze im gewünschten Winkel.

Aktuator

Aktuator

Aktuatoren werden vorzugsweise nicht nur mit einem Temperatursensor, sondern auch mit einem Windsensor verwendet, um die Pflanzen nicht zu schädigen. Als Lufttemperatursensor können Sie einen einfachen und kostengünstigen digitalen DS18B20-Sensor verwenden.

 

 

SensorDS18B20


Pflanzen gießen

Die automatische Bewässerung erfolgt mit Feuchtigkeitssensoren, die die Bewässerung begrenzen. Es ist jedoch auch besser, einen Wasserdurchflusssensor zusammen mit diesen zu verwenden, da einfache, kostengünstige Bodensensoren sehr schnell oxidieren und ausfallen. Für kleine Betriebe können Sie hausgemachte Feuchtigkeitssensoren verwenden basierend auf dem Timer NE555.

Diese Mikroschaltung kann nicht als modern bezeichnet werden, hat sich jedoch als zuverlässiges elektronisches Werkzeug in vielen Bereichen etabliert. Die Elektroden müssen aus Graphit bestehen, der nicht oxidiert wird. Ausgang 3 der Mikroschaltung ist mit der LED verbunden, die den Austritt von Feuchtigkeit darüber hinaus signalisiert. Dieser Ausgang kann auch an das Steuerungssystem angeschlossen und auf dessen Signal hin deaktiviert oder eingeschaltet werden.

Bodenfeuchtesensor auf dem NE555-Chip

Bodenfeuchtesensor auf dem NE555-Chip

Es ist wichtig, den erforderlichen Wasserfluss pro Tag zu kennen (der von der Fläche des Gewächshauses, den Bedürfnissen der im Wasser angebauten Pflanzen, ihrer Dichte usw. abhängt). Dann reicht es aus, die Bewässerung mit Wasserflusssensoren über die Zeit zu steuern und Feuchtigkeitssensoren als zu verwenden Überlaufalarme.


Lichtsteuerung

Die automatische Beleuchtung ist am einfachsten Fotowiderstand. Wenn das Licht abnimmt, nimmt sein Widerstand zu und somit wird ein Steuersignal gebildet, um die Lichter im Gewächshaus einzuschalten.


Bodenheizung

Die automatische Bodenerwärmung erfolgt wie bei Luft, jedoch werden anstelle von Aktuatoren Temperaturregler verwendet Heizelemente oder Heizkabel.


Automatisierungssteuergeräte

Unabhängig davon sind Geräte zu erwähnen, die Informationen von Sensoren empfangen, Steuersignale analysieren und an Aktuatoren, Heizelemente, Wasserversorgungsventile usw. ausgeben. Im Internet finden Sie viele Artikel auf einer Plattform wie Arduino auf deren Grundlage vorgeschlagen wird, die Automatisierung kleiner Gewächshäuser zu schaffen.

Arduino ist ein Hardware-Software-Tool mit einem zuvor eingebauten Bootloader, mit dem Sie Ihr Programm in einen Mikrocontroller laden können, ohne separate Hardware-Programmierer zu verwenden.Der Mikrocontroller auf der Karte wird mit der Arduino-Sprache programmiert, die auf der Verdrahtungssprache (C-like) basiert.

Falls erforderlich, können alle Ergebnisse des Gerätebetriebs in einem automatisierten Gewächshaus auf einem Computer visuell verfolgt werden.Ineb Schnittstelle Mai bieten die Möglichkeit, nicht nur die Messwerte von Temperatur-, Feuchtigkeits- und Lichtsensoren zu überwachen, sondern auch genau diese Messwerte zu steuern. Es kann auch möglich sein, das Gewächshaus über eine Webcam zu überwachen.

Das Gewächshaussteuersystem wird von einer zentralen Platine gesteuert. Arduinofunktioniert wie folgt: Die erhaltenen Umgebungsdaten, der Feuchtigkeits- oder Beleuchtungslufttemperatursensor werden an die zentrale Steuerung übertragen (Arduino), die die aktuellen Werte mit den angegebenen Werten vergleicht. Wenn einer der Werte nicht übereinstimmt, wird der Aktuator betätigt, um den optimalen Zustand wiederherzustellen. Weiter Arduino sendet Daten zur Überwachung über das Internet an einen Remote-Server.

Arduino-Beispiel für Gewächshausautomatisierung

Arduino-Beispiel für Gewächshausautomatisierung

Beispiel für eine Arduino-Gewächshausautomatisierungsschaltung

Beispiel für eine Arduino-Gewächshausautomatisierungsschaltung

Steuerung einer Parameter mittels einer speziellen programmierbaren Einheit wie:

  • Heizen des Innenraums des Gewächshauses;

  • Warmwasserbereitung;

  • Häufigkeit und Dauer der Bewässerung;

  • Zwangsbelüftung starten und stoppen;

  • Beleuchtung.

Die Lufttemperaturregelung wird durch zwei Schwellenwerte bestimmt: den oberen und den unteren Grenzwert. Wenn die Obergrenze überschritten wird, öffnen sich die Lüftungsschlitze, der Lüfter wird aktiviert, um die Gewächshausumgebung zu kühlen, Vorhänge können zur Unterdrückung verwendet werden, und wenn die Temperatur unter die Untergrenze fällt, schaltet sich der Lüfter aus und die Heizung ein, um die Luft auf ein vorbestimmtes Niveau zu erwärmen.

Die Feuchtigkeitskontrolle wird durch den vom Benutzer festgelegten Schwellenwert bestimmt. Wenn die Luftfeuchtigkeit im Gewächshaus einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, schaltet sich das automatische Bewässerungssystem ein und aus, wenn der optimale Zustand wiederhergestellt ist.

Der Lichtzustand wird durch zwei vorgegebene Punkte gesteuert: die Obergrenze und die Untergrenze. Die obere Grenze bestimmt, wann das Licht aktiviert wird, während die untere Grenze bestimmt, wann es ausgeschaltet ist. Diese Strategie wird hauptsächlich verwendet, um das Tageslicht zu erhöhen oder unzureichendes Tageslicht gemäß den Wünschen des Benutzers auszugleichen.

Trotz der Einfachheit der Programmierung und des Anschlusses sowie der geringen Kosten ist die Implementierung solcher Projekte auf dem Arduino meiner Meinung nach schwierig.

Als Master-Steuergerät kann auch verwendet werdenMikrocomputer Raspberry Pi 2Kombiniert die Vorteile von Arduino und einem Personal Computer, da es ein separates Betriebssystem starten kann und über Eingangs- / Ausgangsanschlüsse zum Anschließen von Slaves und zum Empfangen von Signalen von Sensoren verfügt. 

Am einfachsten ist es jedoch, ein fertiges Gerät in Form eines programmierbaren Relais oder zu kaufen speicherprogrammierbare Steuerung. Von den einheimischen Herstellern solcher Produkte sind OWEN, Segnetics und andere am bekanntesten. Eine Alternative für diejenigen, die gelernt haben, wie man Arduino programmiert, kann die Controllino-SPS sein.

SPS-Steuerung

SPS-Steuerung: MINI (links), MAXI (Mitte) und MEGA (rechts)

Der einzige Nachteil dieser SPS sind die Relaisausgänge mit einem Strom von bis zu 6 A. Wenn das Gewächshaus jedoch elektrische Geräte mit geringerem Stromverbrauch verwendet, ist diese SPS am besten geeignet.

Heute ist es in 3 Versionen erhältlich: MINI, MEGA, MAXI. Ein wichtiges Plus ist die Möglichkeit, über die Ethernet-Schnittstelle eine Verbindung zum Internet zur Fernüberwachung und -steuerung herzustellen. Diese Schnittstelle ist in den Versionen MEGA und MAXI verfügbar.

Daher ist die Schaffung eines automatisierten Gewächshauses heute für kleine Betriebe eine einfache und relativ kostengünstige Aufgabe.

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf Arduino - eine Auswahl von Methoden
  • Erdheizungssysteme - wie sie angeordnet sind und funktionieren
  • Feuchtigkeitssensoren - wie sie angeordnet sind und funktionieren
  • Wie die programmierbaren Raumthermostate für warme Böden angeordnet sind und funktionieren ...
  • Anwendung von Frequenzumrichter und Spannungsregler in Zündsystemen ...

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