Um exemplo de uso da automação moderna em uma estufa

As estufas são construções destinadas ao cultivo de vegetais naturais em um período mais curto do que em campo aberto. O uso de estufas é comum tanto entre proprietários particulares quanto na agricultura como um todo.

Anteriormente, a automação da estufa era um procedimento caro e às vezes insuportável, mas no momento a solução para esse problema não é tão cara e compensa, e no futuro trará benefícios ainda maiores.

Muitos fatores necessários para o cultivo eficaz de hortaliças exigem o uso de automação moderna, por exemplo:

1) Manutenção automática da temperatura ideal do ar;

2) rega automática;

3) Inclusão automática de iluminação;

4) Aquecimento automático do solo.

Manutenção automática da temperatura ideal do ar

Ao cultivar tomates e pepinos, como as culturas mais comuns cultivadas em estufas, é desejável que a temperatura do ar seja de +18 a +25 ° C durante o dia e não inferior a +16 ° C à noite. A temperatura do solo é de +10 ° C e superior.

A redução da temperatura é realizada usando atuadores que abrem as janelas da estufa para ventilação quando a temperatura do ar aumenta. Para esses fins, você também pode usar motores de passo, mediante um sinal, abra os respiradouros no ângulo desejado.

Atuador

Os atuadores são preferencialmente utilizados não apenas com um sensor de temperatura, mas também com um sensor de vento, para não danificar as plantas. No papel do sensor de temperatura do ar, você pode usar um sensor digital DS18B20 simples e barato.

SensorDS18B20

Rega de plantas

A irrigação automática é realizada usando sensores de umidade que limitam a rega, mas também é melhor usar um sensor de fluxo de água junto com eles, pois sensores simples e baratos do solo oxidam muito rapidamente e falham. Para pequenas fazendas, você pode usar sensores de umidade caseiros baseado no temporizador NE555.

Esse microcircuito não pode ser chamado de moderno, mas se estabeleceu como uma ferramenta eletrônica confiável usada em muitos campos. Os eletrodos devem ser feitos de grafite, que não é oxidada. A saída 3 do microcircuito é conectada ao LED, que sinaliza a saída de umidade além. Esta saída também pode ser conectada ao sistema de controle e, mediante um sinal dele, pode ser desativada ou ligada.

Sensor de umidade do solo no chip NE555

É importante conhecer o fluxo de água necessário por dia (que dependerá da área da estufa, das necessidades das plantas cultivadas na água, de sua densidade etc.), então é suficiente controlar a irrigação usando sensores de fluxo de água ao longo do tempo e usar sensores de umidade como alarmes de estouro.

Controle de iluminação

A iluminação automática é mais fácil com simples fotorresistor. Quando a luz diminui, sua resistência aumenta e, assim, um sinal de controle é formado para acender as luzes na estufa.

Aquecimento do solo

O aquecimento automático do solo é realizado como o ar, mas, em vez de atuadores, são usados ​​controles de temperatura elementos de aquecimento ou cabo de aquecimento.

Dispositivos de controle de automação

Devemos também falar sobre dispositivos que recebem informações de sensores, analisam e emitem sinais de controle para atuadores, elementos de aquecimento, válvulas de abastecimento de água, etc. Na Internet, você pode encontrar muitos artigos em uma plataforma como Arduino com base nas quais se propõe criar automação de pequenas estufas.

O Arduino é uma ferramenta de software de hardware com um gerenciador de inicialização pré-atualizado, que permite carregar seu programa em um microcontrolador sem o uso de programadores de hardware separados.O microcontrolador na placa é programado usando a linguagem Arduino, com base na linguagem Wiring (C-like).

Todos os resultados da operação do equipamento em uma estufa automatizada, se necessário, podem ser rastreados visualmente em um computador.Eminterface eb pode oferecem uma oportunidade não apenas para monitorar as leituras dos sensores de temperatura, umidade e iluminação, mas também para controlar essas mesmas leituras. Também pode ser possível monitorar a estufa através de uma webcam.

O sistema de controle de efeito estufa é controlado por um conselho central. Arduino, funciona da seguinte forma: os dados ambientais obtidos, o sensor de humidade ou de temperatura do ar da iluminação são transmitidos ao controlador central (Arduino) que compara os valores atuais com os fornecidos. Se algum dos valores não corresponder, o atuador será acionado para restaurar o estado ideal. Seguinte Arduino envia dados para um servidor remoto para monitoramento via Internet.

Exemplo do Arduino para automação de estufas

Exemplo de circuito de automação de estufas Arduino

Por meio de uma unidade programável especial, controle de parâmetros como:

• aquecer o interior da estufa;

• aquecimento de água;

• frequência e duração da rega;

• iniciar e parar a ventilação forçada;

• iluminação.

O controle da temperatura do ar é determinado por dois limites: o limite superior e o limite inferior. Quando o limite superior é excedido, as saídas de ar são abertas, o ventilador é ativado para resfriar o ambiente da estufa, você pode usar cortinas para oprimir e quando a temperatura cai abaixo do limite inferior, o ventilador é desligado, o aquecedor liga para aquecer o ar a um nível predeterminado.

O controle de umidade é determinado pelo limite definido pelo usuário. quando a umidade na estufa cai abaixo de um limite predeterminado, o sistema de irrigação automática liga e depois desliga quando o estado ideal é restaurado.

A condição de iluminação é controlada por dois pontos: o limite superior e o limite inferior. O limite superior determina quando a luz é ativada enquanto o limite inferior determina quando está apagada. Essa estratégia é usada principalmente para aumentar a luz do dia ou compensar a luz do dia insuficiente de acordo com os desejos do usuário.

Apesar da simplicidade de programação e conexão, bem como do baixo custo, na minha opinião, a implementação de tais projetos no Arduino é difícil.

Como um dispositivo de controle mestre também pode ser usadomicrocomputador Raspberry Pi 2combinando as vantagens do Arduino e de um computador pessoal, pois é capaz de lançar um sistema operacional separado e possui portas de entrada / saída para conectar escravos e receber sinais de sensores. 

Mas a maneira mais fácil é comprar um dispositivo pronto na forma de um relé programável ou controlador lógico programável. Dos fabricantes nacionais desses produtos, OWEN, Segnetics e outros são mais conhecidos.Uma alternativa para quem aprendeu a programar o Arduino pode ser o Controlador PLC.

Controlador PLC: MINI (esquerda), MAXI (meio) e MEGA (direita)

A única desvantagem deste CLP são as saídas de relé com uma corrente de até 6 A. Mas se a estufa usar equipamentos elétricos com menor consumo de corrente, esse CLP será o mais adequado.

Hoje está disponível em 3 versões: MINI, MEGA, MAXI. Uma vantagem importante é a capacidade de conectar-se à Internet através da interface Ethernet para monitoramento e controle remoto. Essa interface está disponível nas versões MEGA e MAXI.

Assim, hoje a criação de uma estufa automatizada é uma tarefa simples e relativamente barata para pequenas propriedades.