Příklad použití moderní automatizace ve skleníku

Skleníky jsou stavby určené k pěstování přírodní zeleniny za kratší dobu než na otevřeném prostranství. Používání skleníků je běžné jak mezi soukromými vlastníky, tak v zemědělství jako celku.

Dříve byla automatizace skleníku nákladná a někdy nesnesitelná procedura, ale v současné době není řešení tohoto problému tak drahé a zcela se vyplatí a v budoucnu přinese ještě větší výhody.

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

1) Automatická údržba optimální teploty vzduchu;

2) Automatické zavlažování;

3) automatické zahrnutí osvětlení;

4) Automatické ohřev půdy.

Automatická údržba optimální teploty vzduchu

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

Snížení teploty se provádí pomocí ovladačů, které při zvyšování teploty vzduchu otevírají okna skleníku pro větrání. Pro tyto účely můžete také použít krokové motory, po signálu otevřete větrací otvory do požadovaného úhlu.

Pohon

Pohony se s výhodou používají nejen se snímačem teploty, ale také se snímačem větru, aby nedošlo k poškození rostlin. V roli snímače teploty vzduchu můžete použít jednoduchý a levný digitální snímač DS18B20.

SenzorDS18B20

Zalévání rostlin

Automatické zavlažování se provádí pomocí senzorů vlhkosti, které omezují zalévání, ale je také lepší používat spolu s nimi snímač průtoku vody, protože jednoduché, levné půdní senzory velmi rychle oxidují a selhávají. Pro malé farmy můžete použít domácí senzory vlhkosti na základě časovače NE555.

Tento mikroobvod nelze nazvat moderním, ale etabloval se jako spolehlivý elektronický nástroj používaný v mnoha oborech. Elektrody musí být vyrobeny z grafitu, který není oxidován. Výstup 3 mikroobvodu je připojen k LED diodě, která signalizuje výstup vlhkosti mimo. Tento výstup lze také připojit k řídícímu systému a na základě signálu z něj lze deaktivovat nebo zapnout.

Čidlo vlhkosti půdy na čipu NE555

Je důležité znát požadovaný průtok vody za den (který bude záviset na ploše skleníku, potřebách rostlin pěstovaných ve vodě, jejich hustotě atd.), Potom postačí ovládat zavlažování pomocí senzorů průtoku vody v průběhu času a používat senzory vlhkosti jako alarmy přetečení.

Ovládání osvětlení

Automatické osvětlení je nejsnadnější dělat s jednoduchým fotorezistor. Když světlo klesá, jeho odpor se zvyšuje, a tak se vytváří kontrolní signál, který zapíná světla ve skleníku.

Vytápění půdy

Automatické zahřívání půdy se provádí stejně jako vzduch, ale místo ovladačů se používá regulace teploty topné články nebo topný kabel.

Zařízení pro automatizaci řízení

Samostatně stojí za zmínku zařízení, která přijímají informace ze senzorů, analyzují a vydávají řídicí signály akčním členům, topným prvkům, ventilům pro přívod vody atd. Na internetu najdete spoustu článků na takové platformě jako Arduino na jejichž základě se navrhuje vytvoření automatizace malých skleníků.

Arduino je hardwarově-softwarový nástroj s předinstalovaným bootloaderem, který vám umožní načíst program do mikrokontroléru bez použití samostatných hardwarových programátorů.Mikrokontrolér na desce je programován pomocí jazyka Arduino, založeného na jazyce Wiring (C-like).

Všechny výsledky provozu zařízení v automatizovaném skleníku mohou být v případě potřeby vizuálně sledovány na počítači.Veb rozhraní květen poskytují příležitost nejen sledovat odečty teplotních, vlhkostních a světelných senzorů, ale také kontrolovat tyto odečty. Může být také možné monitorovat skleník prostřednictvím webové kamery.

Systém regulace skleníku je řízen centrální deskou. Arduino, funguje následujícím způsobem: získané údaje o okolním prostředí, čidlo vlhkosti nebo teploty okolního vzduchu jsou přenášeny do centrálního ovladače (Arduino), která porovnává aktuální hodnoty s danými. Pokud se některá z hodnot neshoduje, aktivuje se akční člen pro obnovení optimálního stavu. Další Arduino posílá data na vzdálený server pro monitorování přes internet.

Příklad Arduino pro automatizaci skleníkových plynů

Příklad obvodu automatizace skleníků Arduino

Prostřednictvím speciální programovatelné jednotky lze ovládat parametry jako:

• vytápění vnitřku skleníku;

• ohřev vody;

• frekvence a trvání zavlažování;

• spuštění a zastavení nucené ventilace;

• osvětlení.

Regulace teploty vzduchu je určena dvěma mezními limity: horní a dolní mez. Když je horní mez překročena, větrací otvory se otevřou, ventilátor se aktivuje k ochlazení skleníkového prostředí, záclony lze použít pro útlak, a když teplota klesne pod dolní mez, ventilátor se vypne, ohřívač se zapne a ohřeje vzduch na předem stanovenou úroveň.

Regulace vlhkosti je určena prahem nastaveným uživatelem. Když vlhkost ve skleníku klesne pod předem stanovenou prahovou hodnotu, zapne se automatický zavlažovací systém a poté se vypne, když se obnoví optimální stav.

Světelný stav je řízen dvěma danými body: horní a dolní mez. Horní limit určuje, kdy je světlo aktivováno, zatímco dolní limit určuje, kdy je vypnuto. Tato strategie se používá hlavně ke zvýšení denního světla nebo kompenzaci nedostatečného denního světla podle přání uživatele.

I přes jednoduchost programování a propojení, jakož i nízké náklady, je podle mého názoru provádění takových projektů na Arduinu obtížné.

Jako hlavní řídicí zařízení lze také použítmikropočítač Raspberry Pi 2kombinující výhody Arduino a osobního počítače, protože dokáže spustit samostatný operační systém a má vstupní / výstupní porty pro připojení slave a přijímání signálů ze senzorů. 

Nejjednodušší je však zakoupit hotové zařízení ve formě programovatelného relé nebo programovatelný logický řadič. Z tuzemských výrobců takových produktů jsou nejznámější OWEN, Segnetics a další. Alternativou pro ty, kteří se naučili programovat Arduino, může být PLC Controllino.

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

Jedinou nevýhodou tohoto PLC jsou reléové výstupy s proudem až 6 A. Pokud však skleník používá elektrická zařízení s menší spotřebou proudu, pak tento PLC perfektně sedí.

Dnes je k dispozici ve 3 verzích: MINI, MEGA, MAXI. Důležitým plusem je možnost připojení k internetu přes rozhraní Ethernet pro vzdálené monitorování a ovládání. Toto rozhraní je k dispozici ve verzích MEGA a MAXI.

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