Ένα παράδειγμα χρήσης σύγχρονου αυτοματισμού σε ένα θερμοκήπιο

Τα θερμοκήπια είναι κατασκευές που προορίζονται για την καλλιέργεια φυσικών λαχανικών σε μικρότερη χρονική περίοδο από ότι σε ανοιχτό έδαφος. Η χρήση των θερμοκηπίων είναι κοινή τόσο μεταξύ των ιδιωτών όσο και στο σύνολο της γεωργίας.

Προηγουμένως, η αυτοματοποίηση του θερμοκηπίου ήταν μια δαπανηρή και μερικές φορές δυσβάστακτη διαδικασία, αλλά επί του παρόντος η λύση αυτού του προβλήματος δεν είναι τόσο δαπανηρή και αποδίδει αρκετά, και στο μέλλον θα αποφέρει ακόμη μεγαλύτερα οφέλη.

Πολλοί παράγοντες που είναι απαραίτητοι για την αποτελεσματική καλλιέργεια φυτικών καλλιεργειών απαιτούν τη χρήση σύγχρονου αυτοματισμού, για παράδειγμα:

1) Αυτόματη συντήρηση της βέλτιστης θερμοκρασίας του αέρα.

2) αυτόματο πότισμα;

3) Αυτόματη ένταξη του φωτισμού.

4) Αυτόματη θέρμανση εδάφους.

Αυτόματη συντήρηση της βέλτιστης θερμοκρασίας του αέρα

Όταν καλλιεργούνται ντομάτες και αγγούρια, ως οι συνηθέστερες καλλιέργειες που καλλιεργούνται σε θερμοκήπια, είναι επιθυμητό η θερμοκρασία του αέρα να είναι από +18 έως +25 ° C κατά τη διάρκεια της ημέρας και όχι χαμηλότερη από + 16 ° C τη νύχτα. Η θερμοκρασία του εδάφους είναι από + 10 ° C και υψηλότερη.

Η μείωση της θερμοκρασίας γίνεται με ενεργοποιητές που ανοίγουν τα παράθυρα του θερμοκηπίου για αερισμό όταν η θερμοκρασία του αέρα αυξηθεί. Για τους σκοπούς αυτούς, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε βηματικούς κινητήρες, μετά από ένα σήμα, ανοίξτε τους αεραγωγούς στην επιθυμητή γωνία.

Ενεργοποιητής

Οι ενεργοποιητές κατά προτίμηση χρησιμοποιούνται όχι μόνο με αισθητήρα θερμοκρασίας, αλλά και με αισθητήρα ανέμου, ώστε να μην βλάπτουν τα φυτά. Στο ρόλο του αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν απλό και φθηνό ψηφιακό αισθητήρα DS18B20.

ΑισθητήραDS18B20

Πότισμα φυτών

Η αυτόματη άρδευση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας αισθητήρες υγρασίας που περιορίζουν το πότισμα, αλλά είναι επίσης καλύτερο να χρησιμοποιήσετε μαζί τους έναν αισθητήρα ροής νερού, αφού απλοί, φθηνότεροι αισθητήρες εδάφους οξειδώνονται πολύ γρήγορα και αποτυγχάνουν. Για τις μικρές εκμεταλλεύσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σπιτικά αισθητήρες υγρασίας βάσει του χρονοδιακόπτη NE555.

Αυτό το μικροκύκλωμα δεν μπορεί να θεωρηθεί σύγχρονο, αλλά έχει καθιερωθεί ως ένα αξιόπιστο ηλεκτρονικό εργαλείο που χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς. Τα ηλεκτρόδια πρέπει να είναι κατασκευασμένα από γραφίτη, ο οποίος δεν είναι οξειδωμένος. Η έξοδος 3 του μικροκυκλώματος συνδέεται με το LED, το οποίο σηματοδοτεί την έξοδο της υγρασίας πέραν του. Αυτή η έξοδος μπορεί επίσης να συνδεθεί στο σύστημα ελέγχου και μετά από ένα σήμα από αυτό μπορεί να απενεργοποιηθεί ή να ενεργοποιηθεί.

Αισθητήρας υγρασίας εδάφους στο τσιπ NE555

Είναι σημαντικό να γνωρίζετε την απαιτούμενη ροή νερού ανά ημέρα (η οποία εξαρτάται από την έκταση του θερμοκηπίου, τις ανάγκες των φυτών που αναπτύσσονται στο νερό, την πυκνότητα κλπ.), Τότε αρκεί ο έλεγχος της άρδευσης με χρήση αισθητήρων ροής νερού με την πάροδο του χρόνου και η χρήση αισθητήρων υγρασίας συναγερμούς υπερχείλισης.

Έλεγχος φωτισμού

Ο αυτόματος φωτισμός είναι ευκολότερος στις απλές φωτοαντιστάσεων. Όταν μειώνεται το φως, αυξάνεται η αντοχή του και έτσι διαμορφώνεται ένα σήμα ελέγχου για να ανάψει τα φώτα στο θερμοκήπιο.

Η θέρμανση του εδάφους

Η αυτόματη θέρμανση του εδάφους πραγματοποιείται ακριβώς όπως ο αέρας, αλλά αντί των ενεργοποιητών, χρησιμοποιούνται έλεγχοι θερμοκρασίας θερμαντικά στοιχεία ή καλώδιο θέρμανσης.

Συσκευές ελέγχου αυτοματισμού

Ξεχωριστά, πρέπει να ειπωθεί για συσκευές που λαμβάνουν πληροφορίες από αισθητήρες, αναλύουν και εκδίδουν σήματα ελέγχου σε ενεργοποιητές, στοιχεία θέρμανσης, βαλβίδες παροχής νερού κ.λπ. Στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλά άρθρα σε μια τέτοια πλατφόρμα, όπως Arduino βάσει της οποίας προτείνεται η δημιουργία αυτοματισμού μικρών θερμοκηπίων.

Το Arduino είναι ένα εργαλείο λογισμικού υλικού με ένα bootloader που προηγουμένως λάμπει σε αυτό, το οποίο σας επιτρέπει να φορτώσετε το πρόγραμμά σας σε μικροελεγκτή χωρίς να χρησιμοποιείτε ξεχωριστούς προγραμματιστές υλικού.Ο μικροελεγκτής του πίνακα προγραμματίζεται χρησιμοποιώντας τη γλώσσα Arduino, με βάση τη γλώσσα καλωδίωσης (C-like).

Όλα τα αποτελέσματα της λειτουργίας του εξοπλισμού σε ένα αυτόματο θερμοκήπιο, αν είναι απαραίτητο, μπορούν να παρακολουθούνται οπτικά σε έναν υπολογιστή.Στοeb interface μπορεί παρέχουν την ευκαιρία όχι μόνο να παρακολουθούν τις μετρήσεις αισθητήρων θερμοκρασίας, υγρασίας και φωτισμού, αλλά και να ελέγχουν αυτές τις πολύ αναγνώσεις. Μπορεί επίσης να είναι δυνατή η παρακολούθηση του θερμοκηπίου μέσω μιας κάμερας web.

Το σύστημα ελέγχου του θερμοκηπίου ελέγχεται από κεντρικό πίνακα. Arduino, λειτουργεί ως εξής: τα δεδομένα περιβάλλοντος που λαμβάνονται, ο αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα ή υγρασίας μεταδίδεται στον κεντρικό ελεγκτή (Arduino) που συγκρίνει τις τρέχουσες τιμές με τις δεδομένες. Εάν κάποια από τις τιμές δεν ταιριάζει, ενεργοποιείται ο ενεργοποιητής για να επαναφέρει τη βέλτιστη κατάσταση. Επόμενο Arduino στέλνει δεδομένα σε έναν απομακρυσμένο διακομιστή για παρακολούθηση μέσω του Διαδικτύου.

Arduino παράδειγμα για τον αυτοματισμό του θερμοκηπίου

Παράδειγμα κυκλώματος αυτοματισμού θερμοκηπίου Arduino

Μέσω μιας ειδικής προγραμματιζόμενης μονάδας, ο έλεγχος τέτοιων παραμέτρων όπως:

• θέρμανση του εσωτερικού του θερμοκηπίου.

• θέρμανση νερού

• τη συχνότητα και τη διάρκεια του ποτίσματος ·

• έναρξη και διακοπή του εξαναγκασμένου αερισμού

• φωτισμού.

Ο έλεγχος της θερμοκρασίας του αέρα καθορίζεται από δύο όρια: το ανώτερο όριο και το κατώτατο όριο. Όταν ξεπεράσει το ανώτατο όριο, οι ανεμιστήρες ανοίγουν, ο ανεμιστήρας ενεργοποιείται για να κρυώσει το περιβάλλον του θερμοκηπίου, οι κουρτίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για καταπίεση και όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το κατώτατο όριο, ο ανεμιστήρας σβήνει, ο θερμαντήρας ανάβει για να θερμαίνει τον αέρα σε προκαθορισμένο επίπεδο.

Ο έλεγχος της υγρασίας καθορίζεται από το όριο που ορίζει ο χρήστης. όταν η υγρασία στο θερμοκήπιο πέσει κάτω από ένα προκαθορισμένο όριο, το αυτόματο σύστημα άρδευσης ανάβει και στη συνέχεια σβήνει όταν αποκατασταθεί η βέλτιστη κατάσταση.

Η κατάσταση φωτισμού ελέγχεται από δύο δεδομένα σημεία: το ανώτερο όριο και το κατώτατο όριο. Το ανώτατο όριο καθορίζει πότε ενεργοποιείται η φωτεινή ένδειξη ενώ το κατώτατο όριο καθορίζει πότε είναι απενεργοποιημένο. Αυτή η στρατηγική χρησιμοποιείται κυρίως για να αυξήσει το φως της ημέρας ή να αντισταθμίσει το ανεπαρκές φως της ημέρας σύμφωνα με τις επιθυμίες του χρήστη.

Παρά την απλότητα του προγραμματισμού και της σύνδεσης, καθώς και το χαμηλό κόστος, κατά τη γνώμη μου, η υλοποίηση τέτοιων έργων στο Arduino είναι δύσκολη.

Ως κύρια συσκευή ελέγχου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθείμικροεπεξεργαστής Raspberry Pi 2συνδυάζοντας τα πλεονεκτήματα του Arduino και ενός προσωπικού υπολογιστή, καθώς είναι σε θέση να ξεκινήσει ένα ξεχωριστό λειτουργικό σύστημα και έχει θύρες εισόδου / εξόδου για τη σύνδεση των σκλάβων και τη λήψη σημάτων από τους αισθητήρες. 

Αλλά ο ευκολότερος τρόπος είναι να αγοράσετε μια έτοιμη συσκευή με τη μορφή προγραμματιζόμενου ρελέ ή προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή. Από τους εγχώριους κατασκευαστές τέτοιων προϊόντων, το OWEN, το Segnetics και άλλοι είναι γνωστότερα. Μια εναλλακτική λύση για όσους έχουν μάθει πώς να προγραμματίζουν το Arduino μπορεί να είναι το PLC Controllino.

PLC Controllino: MINI (αριστερά), MAXI (μεσαία) και MEGA (δεξιά)

Το μόνο μειονέκτημα αυτού του PLC είναι οι έξοδοι ρελέ με ρεύμα έως και 6 A. Αλλά εάν το θερμοκήπιο χρησιμοποιεί ηλεκτρικό εξοπλισμό με λιγότερη κατανάλωση ρεύματος, αυτό το PLC είναι η καλύτερη εφαρμογή.

Σήμερα διατίθεται σε 3 εκδόσεις: MINI, MEGA, MAXI. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα σύνδεσης στο Internet μέσω της διασύνδεσης Ethernet για απομακρυσμένη παρακολούθηση και έλεγχο. Αυτή η διεπαφή είναι διαθέσιμη σε εκδόσεις MEGA και MAXI.

Έτσι, η δημιουργία ενός αυτοματοποιημένου θερμοκηπίου σήμερα είναι ένα απλό και σχετικά φθηνό έργο για τις μικρές γεωργικές εκμεταλλεύσεις.