Przykład zastosowania nowoczesnej automatyzacji w szklarni

Szklarnie to konstrukcje przeznaczone do uprawy naturalnych warzyw w krótszym czasie niż na otwartym terenie. Korzystanie ze szklarni jest powszechne zarówno wśród prywatnych właścicieli, jak i w rolnictwie jako całości.

Wcześniej automatyzacja szklarni była kosztowną i czasami nie do zniesienia procedurą, ale w tej chwili rozwiązanie tego problemu nie jest tak drogie i całkiem się opłaca, aw przyszłości przyniesie jeszcze większe korzyści.

Wiele czynników niezbędnych do efektywnej uprawy roślin warzywnych wymaga zastosowania nowoczesnej automatyzacji, na przykład:

1) Automatyczne utrzymanie optymalnej temperatury powietrza;

2) Automatyczne nawadnianie;

3) Automatyczne włączenie oświetlenia;

4) Automatyczne ogrzewanie gleby.

Automatyczne utrzymanie optymalnej temperatury powietrza

Podczas uprawy pomidorów i ogórków, jako najczęstszych upraw uprawianych w szklarniach, pożądane jest, aby temperatura powietrza wynosiła od +18 do +25 ° C w ciągu dnia i nie niższa niż +16 ° C w nocy. Temperatura gleby wynosi od +10 ° C i więcej.

Obniżenie temperatury odbywa się za pomocą siłowników, które otwierają okna szklarni w celu wentylacji, gdy temperatura powietrza wzrośnie. Do tych celów możesz również użyć silniki krokowe, po sygnale otwórz otwory wentylacyjne pod żądanym kątem.

Siłownik

Siłowniki korzystnie stosuje się nie tylko z czujnikiem temperatury, ale także z czujnikiem wiatru, aby nie zaszkodzić roślinom. W roli czujnika temperatury powietrza można użyć prostego i niedrogiego czujnika cyfrowego DS18B20.

CzujnikDS18B20

Podlewanie roślin

Automatyczne nawadnianie odbywa się za pomocą czujników wilgoci, które ograniczają podlewanie, ale lepiej jest również używać czujnika przepływu wody razem z nimi, ponieważ proste, niedrogie czujniki gleby bardzo szybko się utleniają i zawodzą. W małych gospodarstwach można używać domowych czujników wilgotności oparty na zegarze NE555.

Tego mikroukładu nie można nazwać nowoczesnym, ale stał się niezawodnym narzędziem elektronicznym stosowanym w wielu dziedzinach. Elektrody muszą być wykonane z grafitu, który nie jest utleniony. Wyjście 3 mikroukładu jest podłączone do diody LED, która sygnalizuje wyjście wilgoci poza nią. Wyjście to można również podłączyć do systemu sterowania i na sygnał z niego można wyłączyć lub włączyć.

Czujnik wilgotności gleby na układzie NE555

Ważne jest, aby znać wymagany przepływ wody na dzień (który będzie zależeć od powierzchni szklarni, potrzeb roślin rosnących w wodzie, ich gęstości itp.), Wtedy wystarczy kontrolować nawadnianie za pomocą czujników przepływu wody w czasie i używać czujników wilgotności jako alarmy przepełnienia.

Sterowanie oświetleniem

Automatyczne oświetlenie jest najłatwiejsze do zrobienia dzięki prostemu fotorezystor. Kiedy światło maleje, jego rezystancja rośnie, a zatem powstaje sygnał sterujący, aby włączyć światła w szklarni.

Ogrzewanie gleby

Automatyczne podgrzewanie gleby odbywa się podobnie jak powietrze, ale zamiast siłowników stosuje się kontrolę temperatury elementy grzewcze lub kabel grzewczy.

Urządzenia sterujące automatyzacją

Osobno należy powiedzieć o urządzeniach, które odbierają informacje z czujników, analizują i wysyłają sygnały sterujące do siłowników, elementów grzejnych, zaworów doprowadzających wodę itp. W Internecie można znaleźć wiele artykułów na takiej platformie jak Arduino na podstawie którego proponuje się stworzenie automatyzacji małych szklarni.

Arduino to narzędzie programowe ze wstępnie załadowanym bootloaderem, który pozwala załadować program do mikrokontrolera bez użycia osobnych programistów.Mikrokontroler na płycie programowany jest w języku Arduino, w oparciu o język Wiring (podobny do C).

Wszystkie wyniki działania sprzętu w zautomatyzowanej szklarni, w razie potrzeby, można śledzić wizualnie na komputerze.Winterfejs eb może dają możliwość nie tylko monitorowania odczytów czujników temperatury, wilgotności i oświetlenia, ale także kontrolowania tych odczytów. Możliwe jest również monitorowanie szklarni za pomocą kamery internetowej.

System kontroli szklarni jest kontrolowany przez centralę. Arduino, działa w następujący sposób: uzyskane dane środowiskowe czujnik wilgotności lub temperatury powietrza oświetlenia jest przesyłany do sterownika centralnego (Arduino), który porównuje bieżące wartości z podanymi. Jeżeli którakolwiek z wartości nie pasuje, wówczas uruchamiany jest siłownik, aby przywrócić optymalny stan. Dalej Arduino wysyła dane do zdalnego serwera w celu monitorowania przez Internet.

Przykład Arduino dla automatyzacji szklarni

Przykład obwodu automatyki szklarni Arduino

Za pomocą specjalnej programowalnej jednostki kontroluje takie parametry jak:

• ogrzewanie wnętrza szklarni;

• podgrzewanie wody;

• częstotliwość i czas trwania podlewania;

• uruchomić i zatrzymać wymuszoną wentylację;

• oświetlenie.

Kontrola temperatury powietrza zależy od dwóch wartości progowych: górnej i dolnej. Po przekroczeniu górnej granicy, otwory wentylacyjne otwierają się, wentylator włącza się w celu schłodzenia środowiska szklarni, kurtyny można wykorzystać do ucisku, a gdy temperatura spadnie poniżej dolnej granicy, wentylator wyłącza się, grzejnik włącza się, aby ogrzać powietrze do określonego z góry poziomu.

Kontrola wilgotności jest określona przez próg ustawiony przez użytkownika. gdy wilgotność w szklarni spadnie poniżej z góry określonego progu, automatyczny system nawadniający włącza się, a następnie wyłącza po przywróceniu optymalnego stanu.

Warunki oświetlenia są kontrolowane przez dwa podane punkty: górny limit i dolny limit. Górna granica określa, kiedy światło jest aktywowane, a dolna granica określa, kiedy jest wyłączone. Ta strategia służy głównie do zwiększenia światła dziennego lub kompensacji niewystarczającego światła dziennego zgodnie z życzeniem użytkownika.

Pomimo prostoty programowania i połączenia, a także niskiego kosztu, moim zdaniem wdrożenie takich projektów na Arduino jest trudne.

Jako główne urządzenie sterujące można również zastosowaćmikrokomputer Raspberry Pi 2łącząc zalety Arduino i komputera osobistego, ponieważ jest on w stanie uruchomić osobny system operacyjny i ma porty wejścia / wyjścia do podłączania urządzeń podrzędnych i odbierania sygnałów z czujników. 

Ale najprostszym sposobem jest zakup gotowego urządzenia w postaci programowalnego przekaźnika lub programowalny sterownik logiczny. Spośród krajowych producentów takich produktów najbardziej znane są OWEN, Segnetics itp. Alternatywą dla tych, którzy nauczyli się programować Arduino, może być Sterownik PLC.

PLC Controllino: MINI (lewy), MAXI (środkowy) i MEGA (prawy)

Jedyną wadą tego PLC są wyjścia przekaźnikowe o prądzie do 6 A. Ale jeśli w szklarni zastosowano sprzęt elektryczny o mniejszym zużyciu prądu, to ten PLC jest najlepszym rozwiązaniem.

Dziś jest dostępny w 3 wersjach: MINI, MEGA, MAXI. Ważnym plusem jest możliwość połączenia z Internetem za pośrednictwem interfejsu Ethernet w celu zdalnego monitorowania i kontroli. Ten interfejs jest dostępny w wersjach MEGA i MAXI.

Tak więc stworzenie zautomatyzowanej szklarni jest dziś prostym i stosunkowo niedrogim zadaniem dla małych gospodarstw.