Mūsdienu automatizācijas izmantošanas piemērs siltumnīcā

Siltumnīcas ir konstrukcijas, kas paredzētas dabisko dārzeņu audzēšanai īsākā laika posmā nekā atklātā zemē. Siltumnīcu izmantošana ir izplatīta gan privātīpašnieku starpā, gan lauksaimniecībā kopumā.

Iepriekš siltumnīcas automatizācija bija dārga un dažreiz nepanesama procedūra, taču šobrīd šīs problēmas risinājums nav tik dārgs un diezgan atmaksājas, un nākotnē tas dos vēl lielākas priekšrocības.

Daudziem faktoriem, kas nepieciešami efektīvai dārzeņu kultūru audzēšanai, nepieciešama moderna automatizācija, piemēram:

1) optimālas gaisa temperatūras automātiska uzturēšana;

2) automātiska laistīšana;

3) automātiska apgaismojuma iekļaušana;

4) Automātiska augsnes sildīšana.

Automātiska optimālas gaisa temperatūras uzturēšana

Audzējot tomātus un gurķus, kā visbiežāk sastopamās kultūras, kuras audzē siltumnīcās, vēlams, lai gaisa temperatūra dienas laikā būtu no +18 līdz +25 ° C, bet naktī - ne zemāka par +16 ° C. Augsnes temperatūra ir no +10 ° С un augstāka.

Temperatūras pazemināšana tiek veikta, izmantojot izpildmehānismus, kas atver siltumnīcas logus ventilācijai, kad gaisa temperatūra paaugstinās. Šiem nolūkiem varat arī izmantot pakāpju motoripēc signāla atveriet atveres vēlamajā leņķī.

Izpildmehānisms

Izpildmehānismus vēlams izmantot ne tikai ar temperatūras sensoru, bet arī ar vēja sensoru, lai nekaitētu augiem. Gaisa temperatūras sensora lomā varat izmantot vienkāršu un lētu digitālo sensoru DS18B20.

SensorsDS18B20

Laistīšanas augi

Automātiskā apūdeņošana tiek veikta, izmantojot mitruma sensorus, kas ierobežo laistīšanu, taču labāk ir arī izmantot ūdens plūsmas sensoru kopā ar tiem, jo ​​vienkāršie, lētie augsnes sensori ļoti ātri oksidējas un neizdodas. Nelielām saimniecībām varat izmantot mājās gatavotus mitruma sensorus pamatojoties uz taimeri NE555.

Šo mikroshēmu nevar saukt par mūsdienīgu, taču tā ir sevi pierādījusi kā uzticamu elektronisku instrumentu, ko izmanto daudzās jomās. Elektrodiem jābūt izgatavotiem no grafīta, kas nav oksidēts. Mikroshēmas 3. izeja ir savienota ar gaismas diodi, kas signalizē par mitruma iziešanu ārpus tā. Šo izeju var arī savienot ar vadības sistēmu, un, saņemot signālu no tās, to var atspējot vai ieslēgt.

Augsnes mitruma sensors NE555 mikroshēmā

Ir svarīgi zināt nepieciešamo ūdens plūsmu dienā (tas būs atkarīgs no siltumnīcas platības, ūdenī audzēto augu vajadzībām, to blīvuma utt.), Tad pietiek ar laiku kontrolēt apūdeņošanu, izmantojot ūdens plūsmas sensorus, un izmantot mitruma sensorus kā pārplūdes trauksmes.

Apgaismojuma vadība

Automātisko apgaismojumu visvieglāk izdarīt ar vienkāršu fotorezistors. Kad gaisma samazinās, tās pretestība palielinās, un tādējādi tiek izveidots vadības signāls, lai ieslēgtu gaismas siltumnīcā.

Augsnes sildīšana

Automātiska augsnes sildīšana tiek veikta tāpat kā gaiss, bet izpildmehānismu vietā tiek izmantotas temperatūras regulēšanas ierīces sildelementi vai sildīšanas kabelis.

Automatizācijas vadības ierīces

Atsevišķi tas būtu jāsaka par ierīcēm, kas saņem informāciju no sensoriem, analizē un izvada vadības signālus pievadiem, sildelementiem, ūdens padeves vārstiem utt. Internetā jūs varat atrast daudz rakstu par tādu platformu kā Arduino uz kura pamata tiek ierosināts izveidot mazo siltumnīcu automatizāciju.

Arduino ir aparatūras un programmatūras rīks ar iepriekš ievietotu sāknēšanas programmu, kas ļauj ielādēt programmu mikrokontrollerī, neizmantojot atsevišķus aparatūras programmētājus.Mikrokontrolleris uz tāfeles ir ieprogrammēts, izmantojot arduino valodu, pamatojoties uz vadu valodu (C veida).

Visus iekārtas darbības rezultātus automatizētā siltumnīcā, ja nepieciešams, var vizuāli izsekot datorā.Iekšāeb interfeiss var nodrošina iespēju ne tikai uzraudzīt temperatūras, mitruma un apgaismojuma sensoru rādījumus, bet arī kontrolēt šos rādījumus. Var būt iespējams uzraudzīt siltumnīcu arī caur tīmekļa kameru.

Siltumnīcas kontroles sistēmu kontrolē centrālā plātne. Arduino, darbojas šādi: iegūtie vides dati, mitruma vai apgaismojuma gaisa temperatūras sensors tiek pārsūtīts uz centrālo kontrolieri (Arduino), kas pašreizējās vērtības salīdzina ar dotajām. Ja kāda no vērtībām neatbilst, tad tiek iedarbināts izpildmehānisms, lai atjaunotu optimālo stāvokli. Tālāk Arduino nosūta datus uz attālo serveri uzraudzībai, izmantojot internetu.

Arduino piemērs siltumnīcu automatizācijai

Arduino siltumnīcas automatizācijas shēmas piemērs

Izmantojot īpašu programmējamu ierīci, var kontrolēt šādus parametrus:

• siltumnīcas iekšpuses sildīšana;

• ūdens sildīšana;

• laistīšanas biežums un ilgums;

• sākt un pārtraukt piespiedu ventilāciju;

• apgaismojums.

Gaisa temperatūras kontroli nosaka divas sliekšņa robežas: augšējā robeža un apakšējā robeža. Kad tiek pārsniegta augšējā robeža, atveres atveras, ventilators tiek aktivizēts siltumnīcas vides atdzesēšanai, apspiešanai var izmantot aizkarus, un, kad temperatūra nokrītas zem apakšējās robežas, ventilators izslēdzas, sildītājs ieslēdzas, lai sasildītu gaisu līdz iepriekš noteiktam līmenim.

Mitruma kontroli nosaka pēc lietotāja iestatītā sliekšņa. kad mitrums siltumnīcā nokrītas zem iepriekš noteikta sliekšņa, automātiskā apūdeņošanas sistēma ieslēdzas un pēc tam izslēdzas, kad tiek atjaunots optimālais stāvoklis.

Apgaismojuma stāvokli kontrolē divi norādītie punkti: augšējā robeža un apakšējā robeža. Augšējā robeža nosaka, kad gaisma tiek aktivizēta, bet apakšējā robeža nosaka, kad tā ir izslēgta. Šo stratēģiju galvenokārt izmanto, lai palielinātu dienasgaismu vai kompensētu nepietiekamo dienasgaismu atbilstoši lietotāja vēlmēm.

Neskatoties uz programmēšanas un savienojuma vienkāršību, kā arī uz zemām izmaksām, manuprāt, šādu projektu īstenošana Arduino ir sarežģīta.

Var izmantot arī kā galveno vadības ierīcimikrodators Raspberry Pi 2apvienojot Arduino un personālā datora priekšrocības, jo tas spēj iedarbināt atsevišķu operētājsistēmu, un tam ir ieejas / izejas porti vergu savienošanai un signālu saņemšanai no sensoriem. 

Bet vienkāršākais veids ir iegādāties gatavu ierīci programmējama releja vai programmējams loģiskais kontrolieris. No vietējiem šādu produktu ražotājiem vislabāk pazīstami ir OWEN, Segnetics un citi. Controllino PLC var kļūt par alternatīvu tiem, kas ir iemācījušies, kā programmēt Arduino.

PLC Controllino: MINI (pa kreisi), MAXI (pa vidu) un MEGA (pa labi)

Vienīgais šī PLC trūkums ir releju izejas ar strāvu līdz 6 A. Bet, ja siltumnīcā tiek izmantotas elektroiekārtas ar mazāku strāvas patēriņu, tad šis PLC ir vispiemērotākais.

Šodien tas ir pieejams 3 versijās: MINI, MEGA, MAXI. Svarīgs plus ir spēja izveidot savienojumu ar internetu, izmantojot Ethernet interfeisu, attālinātai uzraudzībai un vadībai. Šī saskarne ir pieejama MEGA un MAXI versijās.

Tādējādi automatizētas siltumnīcas izveide mūsdienās ir vienkāršs un salīdzinoši lēts uzdevums mazajām saimniecībām.