Автоматика для теплицы своими руками, автоматическое поддержание температуры в теплице, терморегулятор и автозатемнение с таймером.

Делаем сами умную и автоматизированную теплицу: проекты и что внедрить

Искусственная среда для выращивания растений способствует круглогодичному снятию урожая. При создании микроклимата частным образом используются готовые проекты умной теплицы и самоделки. Среди систем автоматизации тепличных комплексов лидирует аппаратно-программное обеспечение Arduino, которое позволяет роботизировать домашнее хозяйство даже людям, малосведущим в электронике.

Необходимость автоматизации теплицы

Жизнедеятельность растений напрямую связана с температурным режимом, влажностью, освещенностью и другими факторами. Малейшие отклонения в окружающей среде негативно сказываются на темпах роста и урожайности. Соблюдение строгих тепличных условий – кропотливый и трудоемкий процесс, который нуждается в постоянном контроле. Умная теплица своими руками сводит к минимуму человеческое участие, освобождает время и позволяет управлять ростом овощных и фруктовых культур на расстоянии.

Решаемые задачи

Автоматизация создания и поддержания необходимых условий окружающей среды подразумевает управление:

• температурным режимом;
• поливом и орошением;
• освещением;
• подогревом почвы;
• подкормкой CO₂.

Особая роль отводится мониторингу процессов, автономности и оперативной реакции на малейшие отклонения.

Возможности и оборудование

Считывание данных и изменение состояния окружающей среды производится с помощью датчиков и исполнительных устройств. Главенствующую роль играет контроллер, который сопряжен с системой дистанционного управления. Каждое устройство, входящее в робототехнический комплекс, выполняет определенные функции. Оборудование умной теплицы состоит из систем:

• поддержания оптимального температурного режима. Для понижения температуры применяются актуаторы. С помощью этих приспособлений регулируется воздухообмен между помещением и внешней средой. Получая сигнал извне, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит форточку в необходимое положение. Соответствующие сигналы генерируются датчиками температуры и ветра;
• подогрева почвы. Оптимальная температура в теплице достигается с помощью терморегуляторов, ТЭНов, электрокабеля или других нагревательных приборов, интенсивность работы которых зависит от команд температурных датчиков;
• освещения. Система включает лампы и датчик освещенности, главной деталью которого является фоторезистор. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в зависимости от интенсивности светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать автоматические шторы;
• контроля уровня CO₂. Соответствующий датчик связан с вентиляторами, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Подкормка растений двуокисью углерода повышает урожайность на 30%;
• полива. Автоматизация полива обеспечивается сенсорами влажности (гигрометрами). Из экономических соображений система оборудуется датчиками расхода воды. Простейшие устройства представлены таймерами, которые включают и выключают орошение в заданные промежутки времени.

Расход воды – важный фактор, который напрямую связан с площадью тепличного помещения и особенностями выращивания конкретных растений. При оптимально заданных временных интервалах полива, датчики влажности выполняют функции аварийных сигнализаторов.

Преимущества перед обычной

В таблице №1 представлены преимущества и недостатки обыкновенной и умной теплиц.

Обычная		«Умная»
Плюсы	Минусы	Плюсы	Минусы
Независимость от источников энергии	Необходимость постоянного присутствия	Автоматический и удаленный контроль	Зависимость от источников питания
Низкая себестоимость	Повышенные трудозатраты	Точное соблюдение режимов	Затраты на приобретение оборудования
Простота в обслуживании	Минимальное участи человека	Выход из строя отдельных элементов

Недостатки с автономностью умной теплицы решаются с помощью аккумуляторов, генераторов и емкостей с водою.

Проекты и схемы умных теплиц

Среди почитателей роботизации дома и приусадебного хозяйства, наибольшим уважением пользуется умная теплица на ардуино. Главным компонентом платы-контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Используемые для умных теплиц схемы отличаются марками процессоров и функционалом.

Одна из простейших схем-проектов автоматической теплицы на Arduino Uno (мини) изображена на рисунке 1.

Освещенность оценивается фоторезистором. Температурный режим определяется датчиком TMP36. Интенсивность полива регулируется на основании данных с модуля влажности и датчика DHT11.

Расширенный вариант управления микроклиматом в теплице предполагает плата Arduino Mega. Схема-проект интеллектуального «овощевода» представлена на рисунке 2.

Сердцем аппаратной платформы является микроконтроллер ATmega1280. Для считывания/передачи цифровой информации используется 8 выходов. Для обработки аналоговых данных используется 10 портов.

Еще один вариант теплицы с Арудино изображен на рисунке 3.

В качестве универсального таймера-контроллера умной теплицы также можно использовать GyverControl (Рисунок 3).

Интеллектуальное устройство оборудовано семью логическими выходами с напряжением 5В. Для управления серво- и линейными приводами предусмотрены 3 отдельных канала.

Вышеуказанные схемы не являются окончательным решением роботизации теплицы. Появление новых, более совершенных контроллеров, расширяет возможности автоматики и придает ей большую эффективность.

Возможности удаленного контроля и регулирования

Помимо местного управления, умная теплица на Ардуино предоставляет возможность дистанционного контроля оборудования и обмена данными посредством пульта, мобильных гаджетов и персональных компьютеров. В качестве интерфейса может использоваться USB, Bluetooth, Wi-Fi, GSM и интернет. Посредниками в данном процессе служат соответствующие модули и приложения, которые представлены:

• RemoteXY;
• Blynk;
• Virtuino;
• Bluino Loader;
• Arduino Bluetooth Control и пр.

Особого внимания заслуживает софт BT Voice Control for Arduino, которое обеспечивает управление тепличным оборудованием с помощью голосовых команд. При синхронизации с «Алисой» это приложение предполагает массу удобств.

Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц

При кажущейся простоте, выбор оборудования для автоматизации тепличного хозяйства затрудняет даже специалистов. Идеальным условием считается подбор автоматики одного производителя. Поскольку данный критерий труднодоступен, перед тем, как автоматизировать теплицу необходимо:

• определиться с ее площадью и назначением (выращиваемые культуры);
• высчитать количество датчиков и исполнительных устройств;
• в зависимости от предыдущего пункта подобрать контроллер или использовать конструктор;
• решить вопрос с управлением и контролем.

С развитием научно-технического прогресса, готовые проекты умных теплиц быстро устаревают. Поэтому при выборе автоматики для искусственного выращивания овощей и фруктов необходимо опираться на новейшие технологии и оборудование.

Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2020 году являются:

• Контроллер для умной теплицы серии «iТеплица -малый контроллер». Гарантирует комплексный контроль микроклимата в помещении с ограниченной площадью. Обеспечивает поддержание температуры, проветривание, подкормку и полив растений. Предполагает управление вспомогательными механизмами. Рассчитан на длительное хранение данных обо всех изменениях окружающей среды. Оснащен продвинутой системой визуализации SCADA. Комплектуется датчиками влажности, освещенности и программным обеспечением. Цена от 17 тыс. рублей.

• SMART STANDARD VENT «УМНАЯ ТЕПЛИЦА» — набор для автоматизации теплицы. Обладает богатым функционалом, охватывающим практически все сегменты поддержания заданного микроклимата. Для контроля и обмена данными используются гаджеты, связанные с интернетом. Цена от 47,9 тыс. рублей.

• «Умница lite» – бюджетный вариант умной теплицы. Помимо блока управления комплектуется картой памяти micro SD, USB-адаптером, датчиками температуры, влажности, освещенности, уровня воды и пр. Цена от 9,9 тыс. рублей.

• Смарт-теплица на базе контроллера Терраформ. Обеспечивает контроль пяти параметров микроклимата. Комплектуется датчиками температуры, влажности, освещенности, температуры почвы. Предполагает подключение сенсоров CO₂ и pH.

Пошаговая инструкция создания умной теплицы

Наделить «интеллектом» можно практически каждую теплицу, которая отвечает стандартам выращивания овощей, фруктов и цветов в искусственных условиях. Для этого необходимо:

1. Приобрести готовый комплект автоматики или подобрать оборудование, которые соответствуют созданию необходимого микроклимата и площади помещения.
2. Оптимально разместить датчики и исполнительные устройства.
3. Соединить все элементы с контроллером.
4. Установить необходимое программное обеспечение.
5. Предусмотреть дистанционное управление.
6. Организовать автономное питание.

Один из вариантов создания умной теплицы представлен в видео:

Как сделать терморегулятор для теплицы своими руками – три инструкции на выбор

В промышленных теплицах за стабильностью микроклимата следит целая система датчиков. В частных сооружениях спасать растения от жары или холода приходится вручную – за счет проветривания или регулирования отопительной системы. Круглосуточное обслуживание не только утомительно, но и намертво привязывает дачника к грядкам, так что рано или поздно ему приходится задуматься, возможно ли сделать терморегулятор для теплицы своими руками, и насколько надежно он сможет функционировать.

Типы и принцип работы самодельных регуляторов температуры

Казалось бы, почему бы не приобрести готовый прибор, ведь на рынке сегодня предлагается множество моделей, цена которых стартует от 400 рублей? На самом деле, фирменные контроллеры, надежности которых можно доверять, стоят дорого, а дешевые аналоги могут подвести в самый ответственный момент, что чревато потерей всего урожая.

Собрав и протестировав термостат собственноручно, можно и сэкономить, и перестраховаться от его отказа.

Как добиться главной цели – регулировки температуры внутри теплицы в автоматическом режиме? Простейшим способом для этого является открывание и закрывание форточек в нужный момент.

Своевременная вентиляция помогает держать температуру воздуха в определенном интервале, комфортном для нормального роста и плодоношения выращиваемых культур.

Для автоматического открывания форточек придумано немало приспособлений: некоторые из них создаются из подручных материалов – пластиковых бутылок, пустых баллонов; для других требуется заранее запастись некоторыми деталями, например, автомобильным газовым амортизатором. В обоих случаях цена устройства минимальна, но и уровень его срабатывания нужно будет проверять достаточно часто.

Классические тепличные терморегуляторы при необходимости ограничивают доступ теплоносителя к нагревательным элементам либо, наоборот, способствуют быстрому повышению температуры. Таким образом, переохлаждение и перегрев растений исключены, а лишняя энергия не расходуется. Это существенно сокращает расходы на отопление теплицы, поэтому такой способ управления микроклиматом предпочтителен.

Принцип действия их, вне зависимости от вида, заключается в обработке показаний одного или нескольких температурных датчиков и передаче сигнала на исполнительный механизм отопительной системы, которая после этого либо снижает мощность работы, либо ее повышает.

Чтобы создать такой терморегулятор для теплицы своими руками, требуется знание электроники и навыки сборки электросхем.

Видео: Как самому собрать термостат

Монтаж терморегулирующих устройств – механика и электроника

Идеально, когда терморегуляторы дополняют работу фрамужных термоприводов: зимой они отключают и включают отопление, а летом управление микроклиматом осуществляется открыванием-закрыванием форточек. Таким образом, дачник может без боязни за свой урожай уделять своей теплице намного меньше времени.

Пневматический терморегулятор – удаление избытков тепла

Пневмоустройство, действие которого основано на способности горячего воздуха расширяться, элементарно в сборке и при этом позволяет надолго решить задачу терморегуляции. Для его монтажа необходимы такие элементы:

• 2 жестяные банки из-под краски емкостью 5–7 л (с крышками);
• несколько трубок от медицинских капельниц;
• детский надувной мяч охватом около 300 мм;
• тонкая фанера шириной не менее 300 мм;
• металлические планки (полосы) произвольного размера;
• 3 медные трубочки длиной 50 мм.

Сборка термопривода заключается в выполнении нескольких простых шагов:

1. Загерметизировать жестяные банки посредством пайки или заливки эпоксидной смолой.
2. Высверлить одно отверстие по размеру медных трубок в одной емкости и два – в другой.
3. Вставить в отверстия трубки и уплотнить стыки.
4. Изготовить из фанеры короб размером 300х300 мм. С двух сторон оставить его открытым.
5. Вырезать фанерную пластину по размерам, максимально соответствующим полости короба.
6. Вставить пластину внутрь короба и зафиксировать ее петлями.
7. Прикрепить короб открытой частью к форточке.
8. Из двух металлических планок изготовить подвижный рычаг, одно плечо которого жестко прикрепить к форточке, а второе – к подвижной пластине фанерного короба.
9. Закрыть форточку и проверить положение пластины – угол ее наклона относительно стен короба должен составлять 45 градусов.
10. Подвесить жестяные емкости под крышу и соединить их трубками от капельниц, при этом длина исходящей трубки должна покрывать расстояние от банок до короба.

Замыкать всю систему в единый механизм нужно в прохладную погоду или вечером. Для этого необходимо положить мяч в короб и надуть его ровно до того момента, когда он при дальнейшем нагнетании воздуха начнет открывать форточку.

После этого следует герметично соединить конец исходящей трубки с мячом и проверить работу устройства при потеплении.

Терморегулятор из газового амортизатора

Немного доработав пневматический амортизатор от любого легкового автомобиля (такие обычно ставятся на капоты или задние дверцы), можно получить прибор, способный в автоматическом режиме открывать фрамугу или форточку, тем самым устраняя излишки тепловой энергии.

Запчасть необязательно должна быть новой – достаточно, чтобы в ней оставалось давление. Также требуется заранее запастись тормозным шлангом и пустым автомобильным огнетушителем.

Смонтировать эти детали в единое устройство можно таким образом:

1. Не нарушая герметичность пневмоцилиндра, срезать шарообразную часть его хвостовика, оставляя максимальную длину.
2. Со стороны образованного торца просверлить отверстие диаметром 2–3 мм, чтобы стравить воздух из полости цилиндра.
3. На хвостовике нарезать резьбу (ее шаг зависит от размера резьбы на имеющемся тормозном шланге).
4. Из огнетушителя (или автомобильного кардана объемом 3 л) соорудить масляный резервуар с соединительным отверстием под шланг.
5. Залить масло в амортизатор и в резервуар, после чего соединить их шлангом.

После установки терморегулирующей системы протестируйте ее функциональность, временно увеличив мощность отопления.

Чудеса электроники – сборка регулятора из бытового термометра

Чтобы получить в собственное распоряжение терморегулятор для теплицы, который контролирует температуру воздуха в постоянном режиме и передает сигнал о необходимости изменения работы отопительной системе, нужно модифицировать обычный стрелочный термометр:

1. Разобрать термодатчик так, чтобы его не повредить.
2. Просверлить отверстие диаметром 2,5 мм в шкале – в области требуемого температурного предела.
3. Напротив него сконструировать уголок из тонкой жести с просверленным в нем отверстием 2,8 мм.
4. Фототранзистор установить в гнездо уголка и прикрепить их на шкале с помощью клея «Момент».
5. Под отверстием закрепить другой уголок, препятствующий ходу стрелки при повышении температуры.
6. С противоположной стороны термометра установить лампочку мощностью 9 В. Между шкалой и лампочкой можно положить линзу – так устройство будет точнее реагировать на показатели.
7. Провода фотоэлемента проложить через центральное отверстие шкалы термометра.
8. Просверлить отверстие в корпусе для проводов лампочки. Продеть жгут в хлорвиниловую оболочку и зафиксировать зажимом.
9. По стандартной схеме собрать стабилизатор напряжения и фотореле с транзистором ГТ109.
10. Разместить фотореле, блок питания и термодатчик на базе механизма заводского реле.
11. С наружной стороны общего корпуса закрепить тумблер и неоновую лампочку для подачи сигнала о начале обогрева.

Сделанный своими руками терморегулятор для теплицы работает по принципу электромагнита: стальной якорь втягивается в катушку, и переключатель (с силой тока 2 А и мощностью 220 В) приводит в действие электромагнитный пускатель, подающий питание на обогревательные устройства.

Основной недостаток электронного терморегулятора для теплицы – его зависимость от источника электроэнергии. При отключении электричества в сильную жару или холод можно потерять все растения.

Во избежание этого рекомендуется иметь дополнительные источники питания – солнечную батарею, аккумулятор или генератор. Стоит помнить, что все термостаты со временем теряют точность, поэтому их нужно регулярно проверять.

Пример использования современных средств автоматизации в теплице, как сделать умную теплицу на ардуино

Теплицы – это сооружения, предназначенные для выращивания натуральных овощей в более короткий промежуток времени, чем в открытом грунте. Использование теплиц распространено как у частных владельцев, так и в сельском хозяйстве в целом.

Раньше автоматизация работы теплицы была дорогостоящей, а порой и не окупаемой процедурой, но на данный момент решение этой проблемы не столь дорого и вполне окупается, а в дальнейшем, к тому же, приносит еще большую выгоду.

Многие факторы, нужные для эффективного выращивания овощных культур, требуют применения современной автоматики, например:

1) Автоматическое поддержание оптимальной температуры воздуха;

2) Автоматический полив;

3) Автоматическое включение освещения;

4) Автоматический подогрев почвы.

Теплицы претерпели значительные изменения за последние десять лет, особенно с внедрением автоматизации. Современные теплицы способны управлять и оптимизировать факторы окружающей среды, влияющие на урожай, такие как орошение, влажность, температура, вентиляция, воздействие света и другие, обеспечивая оптимальные условия выращивания и эффективное использование энергии.

Интеллектуальные теплицы от полуавтоматических до полностью автоматизированных – отличный выбор для производителей, которые хотят свободно приходить и уходить, когда им заблагорассудится, и заботиться о своих культурах. В умной теплице можно контролировать микроклимат и соответствующим образом корректировать ключевые факторы, влияющие на урожайность.

Автоматическое поддержание оптимальной температуры воздуха

При выращивании помидоров и огурцов, как наиболее распространённых культур выращиваемых в теплицах желательно чтобы температура воздуха была от +18 до +25 °С днем и не ниже +16 °С ночью. Температура почвы от +10 °С и выше.

Понижение температуры осуществляется с помощью актуаторов, которые открывают форточки теплицы для проветривания при повышении температуры воздуха. Для этих целей можно также использовать шаговые двигатели, по сигналу открывающие форточки на нужный угол.

Актуаторы желательно использовать не только с датчиком температуры, но и с датчиком ветра, чтобы не навредить растениям. В роли датчика температуры воздуха можно использовать простой и не дорогой цифровой датчик DS18B20.

Полив растений

Автоматический полив осуществляется с помощью датчиков влажности, которые ограничивают полив, но также совместно с ними лучше использовать датчик расхода воды, так как простые, недорогие датчики почвы очень быстро окисляются и выходят из строя. Для малых фермерских хозяйств можно использовать самодельные датчики влажности на базе таймера NE555.

Современной данную микросхему не назовёшь, зато она зарекомендовала себя как надёжное электронное средство, применяемое во многих областях. Электроды должны быть выполнены из графита, который не окисляется. Выход 3 микросхемы подключён к светодиоду, который сигнализирует о выходе влажности за пределы. Данный выход можно так-же подключить к системе управления и по сигналу от него отключать или включать полив.

Датчик влажности почвы на микросхеме NE555

Важно знать необходимый расход воды в день (который будет зависеть от площади теплицы, потребности выращиваемых растений в воде, плотности их посадки и т.д.), тогда достаточно проводить управление поливом с помощью датчиков расхода воды по времени, а датчики влажности использовать в качестве аварийных сигнализаторов перелива.

Управление освещением

Автоматическое освещение проще всего реализуется с помощью простого фоторезистора. При уменьшении света его сопротивление повышается и таким образом формируется управляющий сигнал на включение светильников в теплице.

Подогрев почвы

Автоматический подогрев почвы осуществляется точно также как и воздуха, но вместо актуаторов для регулирования температуры используются нагревательные ТЭНы или греющий кабель.

Автоматизация – важнейшая основа для максимального контроля и мониторинга всех основных и ключевых процессов современных тепличных садоводческих проектов. Автоматизация позволяет управлять процессами и отслеживать их из любой точки мира 24 часа в сутки, семь дней в неделю. Таким образом, автоматизация теплиц является ответом на растущий спрос на полный контроль процессов в реальном времени.

Устройства управления системой автоматизации

Отдельно стоит сказать об устройствах, которые принимают информацию от датчиков, анализируют и выдают управляющие сигналы на актуаторы, нагревательные ТЭНы, клапана подачи воды и т.д. В интернете можно встретить очень много статей посвящённых такой платформе как Arduino на базе которой предлагается создавать автоматизацию небольших теплиц.

Arduino – аппаратно-программное средство с предварительно прошитым в него загрузчиком, который позволяет загружать свою программу в микроконтроллер без использования отдельных аппаратных программаторов. Микроконтроллер на плате программируется при помощи языка Arduino, основаном на языке Wiring (Си подобный).

Все результаты работы оборудования в автоматизированной теплице при необходимости можно визуально отследить на компьютере. В еб-интерфейс может давать возможность не только следить за показаниями датчиков температуры, влажности и освещения, но и управлять этими самыми показаниями. Также может быть реализована возможность следить за теплицей через веб-камеру .

Система управления теплицей контролируется центральной платой Arduino , работает следующим образом: полученные данные об окружающей среде датчик температуры воздуха влажности или освещения предается центральному контроллеру ( Arduino ) которое сравнивает текущие значения с заданными. Если какое-либо из значений не соответствует то исполнительный механизм приводится в действие для восстановления оптимального состояния. Далее Arduino отправляет данные на удаленный сервер для мониторинга через интернет.

Пример использования Arduino для автоматизации теплицы

Пример схемы автоматизации теплицы на Arduino

Посредством специального программируемого блока осуществляется контроль таких параметров как:

отопление внутреннего пространства теплицы;

периодичность и продолжительность полива;

запуск и отключение принудительной вентиляции;

Контроль температуры воздуха определяется по двум пороговым пределам: верхний предел и нижний предел. Когда верхний предел превышен открываются форточки, вентилятор приводится в действие для охлаждения парниковый среды для притеснения можно использовать шторки и когда температура падает ниже нижнего предела, вентилятор отключается, включается нагреватель что бы нагреть воздух до заданного уровня.

Контроль влажности определяется порогом, установленным пользователем. когда влажность в теплице падает ниже заданного порога, система автоматического полива включается, а затем выключается, когда оптимальное состояние восстанавливается.

Условие освещения управляется двумя заданными точками: верхний предел и нижний предел. Верхний предел определяет, когда свет активируется в то время как нижний предел определяет, когда она выключена. Эта стратегия в основном используется для увеличения дневного света или компенсировать недостаточное естественное освещение в соответствии с желанием пользователя.

Универсальный контроллер для умной теплицы, да или вообще для чего угодно! Системы полива, гроубоксы, гидропоника, инкубаторы:

Несмотря на простоту программирования и подключения, а также невысокую стоимость, по моему мнению, реализация подобных проектов на Arduino бывает затруднительна.

В качестве ведущего управляющего устройства может быть также использован микрокомпьютер Raspberry Pi 2 , сочетающий в себе преимущества Arduino и персонального компьютера, т. к. способен запускать отдельную операционную систему и имеет порты ввода/вывода для подключения ведомых устройств и получения сигналов от датчиков.

Умная интернет-теплица – Проект IOT (Интернет вещей):

Пример автоматизированной теплицы для Raspberry Pi 3 и Arduino Uno

Цель заключалась в создании теплицы, в которой такие параметры, как температура и влажность почвы, а также солнечный свет для растений, будут автоматически контролироваться и поддерживаться как можно более постоянными.

Температура внутри теплицы управляется инфракрасной лампой, которая нагревает воздух, серводвигателем, открывающим окно, и вентилятором от ПК, который позволяет воздуху дуть извне. Влажность почвы контролируется специальным датчиком – если она опускается ниже запрограммированного порога, насос подает воду к растениям.

Все оборудование управляется через сайт, что позволяет удаленно контролировать работу теплицы и настраивать все параметры по сети.

Датчики позволяют измерять температуру внутри и снаружи теплицы, а также влажность почвы и интенсивность освещения.

Данные, считанные с внутреннего датчика температуры, используются для управления моторизованным окном теплицы и вентилятором, которые активируются, когда температура внутри теплицы поднимается выше установленного уровня.

Когда температура падает до заданного уровня, вентилятор останавливается, а окно закрывается. Когда температура слишком низкая, система включает лампу, которая нагревает воздух.

Датчик влажности контролирует влажность почвы в теплице. В том случае, если влажность почтвы слишком мала, система активирует насос, который подает воду для полива растений.

Модуль Arduino подключается к Raspberry PI версии 3 через USB-кабель. Это соединение позволяет считывать параметры датчиков, подключенных к Arduino, и управлять отключенными системами, подключенными к этой плате.

Все эти данные хранятся в базе MySQL на Raspberry Pi. Связь между Raspberry Pi 3 и платой Arduino Uno реализована как ведущий / ведомый (где ведущим является RPi).

Сценарий, написанный на Python, который работает на Raspberry Pi, отвечает за обмен данными, запись и чтение данных из базы данных MySQL и отправку новых настроек в Arduino Uno.

На этой блок-схеме показано, как все устройства, используемые в проекте, подключены к отдельным модулям:

Созданный сайт состоит из трех страниц. Первая страница – это домашняя страница, на которой пользователь может просматривать состояние отдельных компонентов системы и параметры, измеряемые датчиками. На второй странице можно отдавать команды системе и изменять рабочие параметры.

На этой странице пользователь может изменить режим работы системы или просто выключить ее. Также здесь можно изменить настройки всех параметров – температуры, влажности почвы и т. д. Введенные значения каждый раз проверяются на правильность, чтобы неправильно введенные элементы не сохранялись в базе данных.

Последняя страница содержит информацию об авторах проекта.

База данных MySQL состоит из трех таблиц. В первой таблице записываются данные, собранные с датчиков в системе. Вторая таблица содержит параметры каждого выполненного измерения, а третья позволяет управлять теплицей и считывать ее текущее состояние.

Использование ПЛК в умной теплице

Для автоматизации теплицы проще всего купить уже готовое устройство в виде программируемого реле или программируемого логического контроллера. Из отечественных производителей подобной продукции наиболее известны фирмы ОВЕН, Сегнетикс и др. Альтернативой для тех, кто научился программировать Arduino может стать ПЛК Controllino.

ПЛК Controllino: MINI (слева), MAXI (по середине) и MEGA(справа)

Единственным минусом данного ПЛК являются релейные выходы с током до 6 А. Но если в теплице используется электрооборудование с меньшим потреблением тока, то данный ПЛК подходит как нельзя лучше.

На сегодняшний день он выпускается в 3 вариантах: MINI, MEGA, MAXI. Важным плюсом является также возможность подключения к Интернету через интерфейс Ethernet для дистанционного мониторинга и управления. Данный интерфейс доступен в версиях MEGA и MAXI.

Умная теплица своими руками:

Таким образом, создание автоматизированной теплицы на сегодняшний день является простой и относительно недорогой задачей для малых фермерских хозяйств.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Температура В Теплице: Инструкция Как Создать Автоматический Регулятор

Не одна даже самая хорошо построенная теплица не сможет выполнять свою основную функцию, выращивание растений, без правильного температурного режима. Сегодня мы поговорим о температурном режиме в теплице.

Температура и урожай – прямая связь

В самом начале нашей статьи мы хотим сразу сказать, что на урожайность растений влияет не только температура воздуха в теплице, но и температура грунта (см. Земля в теплице: выбор грунта и уход).

При этом важно понимать, что различные растения хорошо произрастают и плодоносят строго при определенной температуре.

Разные растения – разная температура

Многие наверно сталкивались с таким вопросом, что в определенный год одни растения давали богатый урожай по сравнению с другими растениями произрастающими рядом.

Все дело в температуре, для одних она была самая оптимальная, а для других или слишком высокой или слишком низкой.

Теплица – температурное преимущество

Но если на открытом грунте регулировка температуры для отдельных растений не представляется возможным, то теплица является замкнутым пространством, в котором можно с успехом регулировать температурный режим.

Правильное размещение растений – важная задача

Вот почему так важно правильно высаживать растения в теплице. Если ваша теплица имеет большой размер, то в различных ее уголках температура будет существенно разница.

Этим можно с успехом пользоваться, высаживая в более теплых местах теплолюбивые растения, а в более прохладных, растения для которых данная температура является оптимальной. Более подробно о том, как выращивать разные культуры вместе, вы можете прочитать: Перцы и баклажаны в одной теплице и Выращивание огурцов и помидоров в одной теплице).

Температурные перепады

Как и в открытом грунте, в теплице существует перепад температуры между днем и ночью. Эта разница является очень важной. Слишком большие колебания могут негативно сказаться на растениях и привести к их болезням, а в отдельных случаях и к гибели.

Наша справка – предел ночного и дневного режима не должен превышать 4 – 8 °С.

Что хорошо для зелени – плохо для плода

Много зелени, мало плодов.

В зависимости от вида растений, дневная температура воздуха в теплице должна быть 16 – 25 °С. Температура напрямую влияет на рост, к примеру, повышение температуры на 10 °С, увеличит рост зелени.

Не стоит радоваться, корни и плоды при этом развиваются намного хуже.

Много плодов при минимуме зелени.

Повышение до 40 °С, приводит к угнетенному состоянию и возможной гибели всего растения.

Это мы говорили о температуре воздуха.

Воздух важен – почва важна не менее

Термометр в теплице.

Температурный режим почвы тоже важен и должен находиться в пределах 14 – 25 °С, все тоже зависит от вида растения.

• Если температурный режим почвы понизится и достигнет 10 °С, растение начнет испытывать фосфорное голодание.
• Слишком высокая температура, превышающая 25°С, приводит к затрудненному всасыванию корнями влаги.
• При правильном температурном режиме, корневая система растений развивается и функционирует правильно, что не может сказаться на хорошем самочувствии всего растения.

Температурный вопрос

Поняв, что температурный режим в теплице крайне важен и от него зависит урожайность, многие зададутся вопросом, как контролировать температуру и соблюдать самый оптимальный режим в теплице?

Автоматическое регулирование – решение температурного вопроса

Как понятно из вышесказанного, визуальное соблюдения всех параметров, является очень сложной и ответственной задачей.

• Поэтому самым верным вариантом будет оборудовать теплицу автоматикой.
• Автоматическое регулирование температуры в теплице избавит вас от забот, по ежечасному контролю и измерению параметров температуры воздуха и почвы в различных местах теплицы.

Иногда температура начинает повышаться выше требуемой нормы, а вас в это время нет.

Как понизить температуру в теплице до требуемых параметров?

Автоматика приходит на помощь. В настоящее время в продаже имеется большое количество разнообразных электронных устройств, которые мы уже рассмотрели ранее (см. Терморегулятор для теплицы).

Строим регулятор температуры самостоятельно

Но не обязательно приобретать устройства регулирования температуры с электронной начинкой, такое устройство можно построить любому человеку, даже далекому от знаний электротехники.

Физика в помощь

Сегодня мы построим устройство, которое использует простой закон физики – нагреваясь, вещество увеличивается в объеме.

И так, как снизить температуру в теплице используя самодельное, простое устройство?

Материалы – все из хозяйства

Изготовить его достаточно легко в домашних условиях. Нам потребуется:

• Трех литровая банка 1 шт.
• Литровая банка 1 шт.
• Медная трубка диаметром 5 – 6 мм.
• Крышка для банок металлическая (под закатку) 1 шт.
• Крышка для банок полиэтиленовая 1 шт.
• Резиновый шланг (хорошо подходит шланг от капельницы). Главное условие, шланг должен плотно надеваться на трубку, быть гибким и не пережиматься.

Минимум инструмента

Из инструмента нам потребуется:

• Паяльник.
• Закатка для банок.
• Молоток.
• Пассатижи.
• Термометр.

Этап первый – изготавливаем термосифон

Можно приступать к работе.

• Закатайте трехлитровую банку металлической крышкой.
• Просверлите в центре крышки отверстие такого диаметра, чтобы медная трубка плотно входила в отверстие.
• Вставьте трубку в крышку таким образом, чтобы она не доходила до дна банки на 3 – 5 мм.
• Удерживая трубку в таком положении, припаяйте ее к крышке. Соединение должно быть герметичным.

Калибруем устройство

Наш термосифон готов. Перед тем как выполнить полный монтаж всего устройства, необходимо проверить наш сифон и получить точные данные по его работе.

Выполняется это следующим образом:

• Через трубку налейте в трех литровую банку литр воды.

Наш совет – понимая сложность заливки воды через трубку диаметром 5 – 6 мм мы советуем вам поступить следующим образом. Налейте в емкость литр воды. На трубку наденьте шланг и банку переверните вверх дном.

Отсосите воздух из банки через шланг, пережмите шланг и опустите его конец в набранную воду. Отпустите зажим. Вода поступит в банку.

Проведя несколько раз данное действие, вы закачаете в банку требуемое количество воды. Таким образом, в дальнейшем, вода добавляется в устройство.

• Поместите банку в ведро и налейте в него воды до такого уровня, чтобы вода не доходила до крышки банки на 50 – 70 мм.
• Наденьте на медную трубку шланг, а второй конец опустите в литровую банку.
• Поставьте ведро на огонь и нагревайте воду, при этом контролируя ее температуру, с помощью термометра.
• Когда вода в ведре начнет нагреваться, будет нагреваться воздух и вода в банке.
• Создавшееся давление начнет выталкивать воду из трех литровой банки, она по шлангу начнет поступать в литровую банку.
• Когда температура достигнет 25 °С, огонь необходимо выключить и замерить количество воды которое поступило в литровую емкость, этот объем будет составлять примерно 400 мл.

Принцип работы

Можно собирать наше устройство. Принцип работы его стал уже понятен.

• Когда температура внутри теплицы начнет повышаться, вода их трехлитровой банки начнет поступать в литровую, которая в свою очередь исполняет роль противовеса.

Водяной регулятор. Окно закрыто.

Таким образом, увеличение массы литровой банки открывает окно и проветривает теплицу. Чем выше температура, тем больше воды поступает и значит, окно открывается все больше.

Водяной регулятор. Окно открыто.

Когда температура воздуха в теплице начинает понижаться, в трех литровой банки создается разрежение и вода из литровой банки засасывается обратно. Тем самым масса литровой банки становится меньше, и окно начинает закрываться.

Сборка и монтаж

Как видите, регулятор температуры для теплицы получился довольно простым, но тем не менее очень эффективным.

• Литровая банка подвешивается к окну.
• На нее одевается пластмассовая крышка, в которой проделано отверстие и туда вставлен шланг. Конец шланга не доходит до дна на 3 – 5 мм .
• В литровую банку наливается 200 мл воды.

Регулировка весом

Единственное что следует сделать, это правильно подобрать противовес для рамы.

Все делается опытным путем.

• Вес литровой банки и налитой в ней воды не должен открывать окно.
• Но когда вода из большой банки начнет поступать в маленькую, окно должно открываться.

Важно – полость литровой банки должна свободно соединяться с атмосферным воздухом. Если шланг сидит в полиэтиленовой крышке плотно, проделайте рядом отверстие в крышке.

Данная система не требует особого контроля. Единственное что необходимо делать, это доливать в трех литровую банку воду, объем которой уменьшается за счет испарения.

Помидоры, баклажаны, огурцы, клубника – температурный вопрос решаем

Баклажаны в теплице.

Данное устройство отрегулировано для помидор, но его можно отрегулировать под требуемую вам температуру.

К примеру, температура для огурцов в теплице отличается от температурного режима помидор (см. Как выращивать огурцы и помидоры в теплице ) . В период всходов оптимальная температура составляет 25 – 28 °С.

При дальнейшем выращивании очень важно проветривать теплицу в солнечные дни, температура при этом составляет 28 – 30 °С, а в пасмурные должна колебаться в районе 20 – 22 °С.

Данное устройство с успехом справится с этой задачей.

• Если вам потребуется чтобы температура в вашей теплице не превышала 20°С, отрегулируйте устройство под данный температурный режим. Как это сделать вам наверно уже понятно.
• Сделайте противовесы съемными и на каждый укажите температурный диапазон, тогда вам достаточно будет просто поменять противовесы, а регулировка температуры в теплице будет происходить строго по заданным параметрам.

Наш совет – нанесите на банки отметку уровня воды, так вам будет легко определять момент, когда в устройство требуется доливать воду.

Открытые одним приводом окна.

Применив изобретательность и систему рычагов, можно сделать так, что данным устройством можно будет открывать одновременно несколько окон.

Сегодня мы рассказали о том, как построить регулятор температуры в теплице самостоятельно буквально за несколько часов. При этом нам не потребовалось доставать дорогих и редких материалов, мы просто воспользовались тем, что всегда есть в любом хозяйстве.

Температуру регулирует воздух

Подобными устройствами с успехом пользуются многие садоводы.

Схема воздушного регулятора.

Есть устройство, работающее по данному принципу, но в нем вместо воды используется воздух.

Устройство и принцип работы воздушного регулятора

Устроено оно следующим образом.

• Вместо трех литровой банки там используется металлическая емкость, желательно алюминиевая. Емкость герметична.
• За счет повышения температуры, увеличивается объем воздуха в емкости и воздух через шланг начинает поступать в резиновую камеру. С успехом можно использовать камеру от футбольного мяча.
• Камера увеличивается в объеме и толкает рычаг, который открывает окно.

Как видите, система замкнутая, герметичная и не сообщается с атмосферой .

• После того как температура воздуха в теплице падает, падает и давление воздуха в устройстве.
• Резиновая камера сдувается, рычаг идет назад и окно закрывается.

Преимущества и недостатки

Преимуществом данной системы является то, что она не требует контроля над уровнем воды и работает самостоятельно очень продолжительное время.

Из недостатков можно выделить то, что требуется хорошая герметичность. В противном случае устройство просто не будет работать, а определить визуально утечку довольно сложно.

Способов регулирования много – выбирайте по душе

Мы описали несколько способов самостоятельного решения автоматизации вашей теплицы. Вам самим решать, какой способ использовать.

Самое главное чтобы вы понимали, что теплица, температура и влажность в ней, напрямую влияют на урожай и здоровье ваших растений.

Автоматика для теплицы своими руками

Всем известно, что для получения хороших урожаев мало построить теплицу, в ней еще надо оборудовать несколько систем, которые обеспечат благоприятный для растений микроклимат. Самое первое, за что берутся садоводы – это автоматический полив в теплице, своими руками оборудуется также отопление, проветривание.

В этой статье мы расскажем о разных приспособлениях, которые сделают парник полностью или почти полностью автономным.

Invalid Displayed Gallery

1. Приспособления для автоматизации теплиц
2. Автоматические системы отопления и вентиляции
3. Установка автоматического термопривода
4. Как сделать автоматический термопривод для теплицы
5. Системы автоматического полива: дождевальная и внутрипочвенная
6. Припочвенная система орошения

Приспособления для автоматизации теплиц

Полностью автоматизированная теплица из поликарбоната не требует постоянного контроля, ее можно оставлять без присмотра на сутки-трое.

Автоматические системы отопления и вентиляции

От обычной она отличается тем, что в цепь включено устройство с датчиком температуры и реле, определяющее время включения/выключения. Приборы различаются по принципу работы.

• Специальный датчик реагирует на температуру воздуха и посылает системе соответствующие сигналы. Обычно есть несколько стандартных режимов, но можно задавать параметры самостоятельно.
• Термодатчика в системе нет. Задается только временной промежуток, по истечении которого будет происходить включение/выключение системы или изменение температуры внутри нее.

С вентиляционной автоматикой для теплицы так же: термодатчик фиксирует повышение температуры – створки начинают открываться, стало прохладно – проветривание прекращается. Управление указанными системами может осуществляться разными приборами или одним, когда вся автоматика собрана в одном корпусе.

Контроль за автоматикой теплиц, своими руками блоки типа ардуино собираются редко, обычно они приобретаются готовыми

Установка автоматического термопривода

Главный плюс устройства автоматического открывания дверей в теплице, которое будет описываться ниже – независимость от электричества. Механизм функционирует за счет увеличения/уменьшения объема жидкости внутри конструкции, которое происходит в следствии изменения температуры. Обычно рабочий диапазон оборудования такого рода – от 15 до 28 градусов. Делится оно на два вида:

• Регулируемые термоприводы. Приоткрывание створок теплицы начинается при температуре +15 градусов, далее постепенно просвет увеличивается до 100 % (при 28 град.). Минимальную температуру можно увеличить, однако рабочий ход штока при этом сильно уменьшится. Например, при выставленном минимуме 25 градусов форточки будут открыты только на 10 %, чего может оказаться недостаточно. То есть, придется следить за температурой «за бортом» и делать периодические корректировки настроек.
• Нерегулируемые термоприводы для теплицы. Тут все просто – при 23 градусах створки теплицы будут открыты полностью, при понижении температуры ниже этой отметки окна автоматически закроются.

Такой вариант автоматической регулировки температуры в теплице хорош для построек, использующихся только летом – в них установка дорогих «умных» систем не имеет смысла.

недорогие термоприводы рассчитаны только на автоматическое открывание, закрывание должно происходить под своим весом. Для вертикально расположенных дверей придется делать противовес либо приобретать более дорогие модели термоприводов с доводчиком для теплиц.

Как сделать автоматический термопривод для теплицы

Можно собрать термопривод для теплиц своими руками из амортизатора, автомобильного или любого другого. Берем два отрезка стальной трубы сечением 1,95 см, одну сторону каждого закрываем заглушкой, а на второй делаем резьбу. Соединяем трубки при помощи тройника. Теперь берем автомобильный газовый амортизатор, нижняя шпилька на нем срезается, — в этом месте высверливается отверстие и нарезается резьба (под М10).

Сверлом на 10 просверливаем заглушку на одной из трубок, вкручиваем в нее болт от тормозного шланга, предварительно просверленный насквозь. Другой конец болта вкручивается в предварительное сделанное отверстие амортизатора. Все места соединений уплотняем резиновыми прокладками. Далее шток амортизатора оттягиваем вниз, снимаем заглушку с трубы, внутрь заливаем масло, возвращаем заглушку на место. Как видите, сделать термопривод для теплицы своими руками совсем не сложно.

Делаем автомат для теплиц своими руками: термопривод из газового амортизатора

масло под воздействием перепадов температур изменяет свой объем медленнее, чем жидкость в готовых автоматических устройствах для теплиц. То есть, при резком вечернем похолодании окна закрыться сразу не смогут.

Системы автоматического полива: дождевальная и внутрипочвенная

Автоматический полив в теплице своими руками можно делать несколькими способами. Первый – монтаж дождевальных установок. Орошение идет сверху, на растения падает водяная пыль. Включение/выключение осуществляется вручную или автоматически, по таймеру. Недостатков такой полив имеет два: некоторым растениям оседание влаги на листья приносит вред; бесполезный расход жидкости – вода падает не только на грядки, но и в проходы между ними.

Автоматическая теплица: работает дождевальная установка

Второй способ – устройство внутрипочвенный полив. Вся система находится ниже уровня земли, вода подается прямо к корням. Это может быть:

• Система труб с подводкой от водопровода, скважины или большой водяной емкости. Подача жидкости осуществляется по таймеру или вручную.
• Вкопанные около растений пластиковые бутылки/канистры с отверстиями в нижней части. Вода из них выходит самотеком, пополняются емкости вручную, поэтому назвать это автоматической системой полива для теплиц можно лишь отчасти.

Внутрипочвенное орошение

внутрипочвенный полив имеет несколько преимуществ. Первое – у семян сорняков, находящихся в верхних слоях грунта, остается меньше шансов для прорастания. Второе – на поверхности не создается твердой земляной корки, которая обычно препятствует насыщению почвы кислородом. Третье – в воду можно добавлять удобрения, они будут поставляться сразу к корням.

Припочвенная система орошения

Третий способ – припочвенный автоматический полив теплицы с таймером. Подача воды осуществляется микрокапельно, капельно или струйно, непосредственно к основанию растений. Систему можно купить готовой – разновидностей продается много, самая простая – аквадуся. Чтобы собрать самостоятельно понадобится некоторое количество труб, шланги, аккумулятор, таймер. Емкость для воды, насос – опционально.

Работает автоматическое орошение от электросети или аккумулятора, как на рисунке ниже. Вода забирается из водопровода, скважины или специальной емкости. Теплицу, где установлена автоматическая система орошения, подобная описываемой, можно спокойно оставлять без присмотра на несколько дней.

Пример автоматизации теплицы, своими руками система собирается очень легко

Умная автоматическая теплица

• Принцип работы умной теплицы
• Классификация умных теплиц
• Базовые возможности умной теплицы
• Где купить
• Датчики как основа информации для умной теплицы
• Контроллер
• Обзор рынка промышленных производителей умных теплиц
• Умные теплицы своими руками
• Особенности конструкции и расположения на участке
• Автоматическое проветривание своими руками
• Автоматический полив своими руками
• Автоматизированное отопление своими руками
• Установка и обустройство автоматики дополнительных светильников своими руками
• Сохранение полезных качеств почвы
• Видео по теме

Теплица — каркасная конструкция, обычно из металлического профиля, покрытая прозрачным легким и прочным материалом. В теплице поддерживается определенный микроклимат необходимый для выращивания находящихся внутри нее растений. Для получения результата в виде выращенных плодов требуется приложить немало времени и физических усилий, осуществив комплекс агротехнических мероприятий.

Облегчить труд позволит умная теплица, в которой все действия необходимые для выращивания растений выполняются по программе, управляющей специальными устройствами практически без участия человека.

Принцип работы умной теплицы

В представленной ниже схеме работы умной теплицы показан размер участия человека в ее функциональных возможностях. Пользовательский вход ограничивается корректировкой программного обеспечения и непосредственной установкой параметров контроллера. Корректировка может проводиться удаленно через, например, компьютер, подключенный к контроллеру.

Автоматический режим работы обеспечивают датчики и контроллер с электронными схемами управления, которые обеспечивают работу исполнительных механизмов в требуемом режиме.

Классификация умных теплиц

Любая система, в которой совершаются какие-либо действия, должна иметь для этого внешние источники энергии. По способу пользования такой энергией можно классифицировать умные теплицы по следующим группам:

• автономная — использует природные источники тепловой энергии, например, солнечную;
• зависимая от промышленных источников энергии — питание осуществляется от электрической сети.

Недостатком автономной является инерционность работы автоматики системы, которая из-за несвоевременного срабатывания исполнительных механизмов не гарантирует нормальную жизнедеятельность растениям.

Энергозависимые системы работы умной теплицы могут иметь аварийное отключение, что будет иметь самые плохие последствия для растений.

По конструктивному исполнению и назначению устройств тепличного комплекса можно выделить следующие категории.

• Оранжерея. Это помещение для выращивания экзотических растений, для которых не подходит климат данной местности. Обычно покрывается стеклом и используется для научных целей изучения развития необычных растений.
• Теплица. Это помещения для круглогодичного выращивания овощей, ягодных культур и рассады. Покрывается легким прозрачным материалом типа поликарбоната. Главная цель теплиц — получение высокого урожая овощей и ягод в короткие агротехнические сроки вне зависимости от окружающих погодных условий.
• Парник. Главное назначение парника — выращивание рассады. Обычно это небольшая переносная конструкция, покрытая легко сворачиваемой прозрачной пленкой. Тепло в нем создается природными источниками энергии.

Базовые возможности умной теплицы

Автоматизации подлежат следующие виды работ из комплекса обязательных агротехнических мероприятий проводимых с растениями в теплице.

• Регулирование температуры предпочтительной для выращивания растений в данной конкретной теплице. Контроль над поддержанием заданного теплового режима.
• Создание определенных показателей влажности воздуха в теплице. На урожайности некоторых культур этот показатель оказывает существенное влияние.
• Сохранение влажности грунта в заданных пределах. Корневая система растений не должна пересыхать и в то же время переизбыток влаги приводит к заболеванию растений.
• Организация дополнительного освещения в теплице в любое время года обеспечит полноценный рост растений.

Где купить

Приобрести оборудование для умных теплиц можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Датчики как основа информации для умной теплицы

На блок управления умной теплицей передают изменяющиеся во времени параметры следующие виды датчиков, интегрированные в цифровой формат для передачи сигнала на контроллер:

• датчики температуры воздуха
• датчики влажности воздуха
• датчик температуры почвы
• датчик влажности почвы
• датчик освещенности

Кроме представленных выше датчиков существует много других, которые некоторые сельхозпроизводители используют в своей деятельности: датчики точки росы, датчики химического состава почвы, контроля качества поливной воды и другие.

Контроллер

Контроллер обрабатывает информацию и дает команды для действий исполнительных механизмов. Это программируемое электронное устройство, которое по заданному алгоритму обеспечивает выполнение всех агротехнических задач по уходу за растениями.

Помимо самой электронной схемы и комплекта датчиков в комплект поставки входят программы управления и визуализации.

В качестве примера приведем функциональные возможности одного из видов контроллера российского производства:

• управление по программе, рассчитанной на действие в течение суток, где исходными данными являются значения температуры и влажности;
• позиция термопривода открытия форточек регулируется алгоритмом поиска ее самого эффективного положения для решения поставленной задачи;
• находит оптимальные варианты охлаждения во время действия критически высоких летних температур;
• выполняет режим микропроветривания с поддержанием оптимальной влажности;
• организует автополив в теплице с набором в бак воды и управлением подачи к растениям совместно с подачей питательного раствора;
• участвует в подготовке питательного раствора, контролируя его состав;
• управляет по показаниям датчиков системой отопления;
• выполняет расчет солнечной энергии полученной растениями в определенный промежуток времени;
• производит контроль влажности одновременно в нескольких зонах;
• оперирует данными о температуре в нескольких заданных точках теплицы.

Такой набор функций качественно улучшает условия выращивания растений в теплице.

Обзор рынка промышленных производителей умных теплиц

Рынок умных теплиц становится все более устойчивым. Этому способствует развитие следующих технологий:

• применение технологии дополнительного освещения на основе светодиодов (LED — технология);
• кроме проводной, используется для подключения беспроводная связь;
• совершенствование конструкций ирригационных систем;
• улучшение технических характеристик насосов и клапанов;
• увеличение количества факторов, сообщающих о возникновении внештатной ситуации в процессе ее мониторинга;
• применение передовых достижений в сфере IT — технологий.

Рейтинговые производители умных теплиц предлагают свою продукцию в зависимости от размеров тепличного комплекса, технические решения выбираются в соответствии с типом выращиваемых агрокультур.

В промышленном масштабе умные теплицы используются в северных широтах. Экзотические для районов севера овощи и фрукты, выращенные в умных теплицах, будут намного дешевле завезенных из южных областей.

Интеллектуальный сегмент сельского хозяйства в виде умных теплиц будет развиваться высокими темпами благодаря отечественным производителям. Внимание, которое оказывается правительством цифровой экономике, будет этому способствовать.

Передовыми в развитии технологий сельского хозяйства в контролируемой среде являются Нидерланды и некоторые другие европейские страны. Развивается ускоренными темпами внедрение умных теплиц в Индии, Японии, Китае.

Доминирующие позиции на рынке умных теплиц занимают компании Rough Brothers (США), Heliospectra (Швеция), GreenTech Agro (Нидерланды) и другие.

Умные теплицы своими руками

Простому дачнику инвестировать в готовую автоматизированную теплицу слишком накладно. Однако использовать ее преимущества можно изготовив ее самостоятельно.

Рекомендуем ознакомиться как делается умная теплица на Ардуино своими руками, позволит сэкономить и настроить систему так, как нужно именно вам.

Особенности конструкции и расположения на участке

Для эффективной работы систем автоматики следует выполнить следующие рекомендации.

• Выбрать такое место на участке, где согласно географии местности, через прозрачную пленку будет проникать максимальный поток солнечного света. Это снизит нагрузку на дополнительное светодиодное освещение и уменьшит расходы на содержание теплицы.
• Каркас теплицы спроектировать так, чтобы форточки находились в верхней части теплицы. Холодный воздух, попадая через форточку в теплицу, будет медленно опускаться вниз, а теплый также постепенно подниматься вверх. Такое расположение форточек исключает образование сквозняков, вредных для развития растений. Герметичное покрытие пленкой и плотное закрывание дверей устранит влияние внешних погодных условий на микроклимат теплицы.
• Если участок располагается в местности с повышенной ветровой обстановкой, то следует выполнить защиту в направлении доминирующего направления ветра, например, закрыть теплицу живой изгородью.
• Для круглогодичного использования теплицы оборудовать ее отопительными приборами, которые будут автоматически включаться/выключаться с помощью специально настроенных датчиков температуры.

Автоматическое проветривание своими руками

Циркуляция воздуха в теплице обеспечивается открытием форточек или дверей, которые обустроены работающими автоматически системами открывания. Такие устройства можно сделать самостоятельно, доработав уже имеющиеся подобные конструкции или изготовить из подходящих для этого подручных материалов.

Классический пример использования для автоматического открывания форточек теплицы — доработка газового амортизатора автомобиля. Гидравлическое масло, выступающее в качестве рабочего тела, вместо воздуха под действием повышенной температуры расширяется и приводит в движение форточку. При понижении температуры с помощью возвратной пружины форточка закрывается.

Подобным образом можно приспособить для проветривания теплиц газлифт от офисного стула, ручные автомобильные насосы и другое техническое оборудование. Из подручных средств, например, пластиковых бутылок или металлической емкости, заполняющей резиновый шарик воздухом с повышением температуры можно изготовить временные конструкции, обеспечивающие автоматическое проветривание теплиц.

Автоматический полив своими руками

Стандартная система автоматического полива своими руками включает в себя следующие составляющие.

• Необходим источник воды. Это может быть резервуар в виде бочки, в которую периодически заливают воду из скважины, водопровода или с помощью насоса из дачного пруда. В бочке температура воды с течением времени приближается к температуре окружающей среды, что важно для процесса жизнедеятельности растений.
• Наличие фильтра. Без него трубопровод быстро засоряется. Особенно критично его отсутствие для систем капельного полива.
• Электромагнитные клапана. Их конструкция позволяет контролировать подачу сигналов начала и конца процесса полива.
• Таймер. Его настройки передают сигналы на открытие/закрытие электромагнитных клапанов.
• Система из стальных, пластиковых (можно резиновых при капельном орошении) или металлопластиковых трубопроводов. Обеспечивает доставку воды, например, при капельном орошении к капиллярным трубкам.

При наличии в системе датчиков температуры и влажности почвы возможно автоматическое включение/выключение автоматического полива по их показаниям.

Автоматизированное отопление своими руками

С помощью систем отопления можно будет поддерживать температуру в теплице при любой погоде и в любое время года.

Систему обогрева теплицы можно оборудовать следующим образом:

• пропустить внутри пола нагревательный кабель;
• использовать для обогрева нагревательные приборы (масляный радиатор, инфракрасный излучатель и другие подобные установки);
• полы можно подогревать с помощью водяных теплых труб.

Самый удобный вариант автоматизации отопления основан на использовании внутри пола нагревательного кабеля. Концы кабеля после его укладки подсоединяются к регулировочному устройству. Важно, что данная система отопления прогревает непосредственно почву и тем самым имеет преимущество перед нагревательными приборами, оказывающими влияние на прогрев воздуха.

Установка и обустройство автоматики дополнительных светильников своими руками

Получить хороший урожай помогут не только качественный грунт и своевременный полив, но и оптимальная освещенность. При эксплуатации теплицы в зимний период дневного света из-за короткого дня явно не хватает.

В качестве дополнительного освещения по своим характеристикам самыми конкурентоспособными являются светодиодные лампы. Они отличаются малым энергопотреблением и выдают большую часть солнечного спектра. Существуют белые светодиоды, способные выдавать весь спектр солнечного света и способствовать выращиванию растений полностью на искусственном освещении.

Для подводки электропитания к силовому шкафу надо пробросить воздушную проводку от сети высокого напряжения. Эту работу лучше поручить профессиональным электрикам, которые имеют право допуска к таким работам. Дальнейшая прокладка провода в земле выполняется своими руками.

Важно: провод предварительно поместить в защитный гофрированный шланг.

Обязательно устанавливается предохранительное устройство для защиты от перепадов напряжения. Выбор его основан на рекомендациях производителя светодиодных ламп. После установки устройства выполняется разводка проводов согласно места расположения светильников.

Для создания оптимальной освещенности создается автоматическая система, которая ко всему прочему позволит сэкономить электроэнергию. Специальные датчики будут контролировать освещенность и автоматически включать или выключать подсветку.

Сохранение полезных качеств почвы

В умной теплице применяется мульчирование почвенной среды. Такой агротехнический прием сокращает время на поддержание плодоносных качеств почвы. Достаточно один раз покрыть ее поверхность мульчей (природные органические материалы) и на долгое время сохраняется содержание влаги в почве, исчезают сорные травы. Зимой и осенью дополнительное укрытие нетканым агроматериалом обеспечивает теплом почву и воздух. Влага сохраняется внутри после испарения на внутренней стороне укрывного материала и стекает обратно в грунт.

В летнее время укрывной материал убирается — на его место равномерно рассыпаются опилки или солома наоборот сохраняющие почву от излишков тепла.

Оснастить умной технологией теплицу на даче своими руками не простая задача. Потребуется определенный опыт и знания, без инвестиций также не обойтись. Однако все не такие уж большие финансовые затраты окупятся хорошим урожаем и свободным временем для отдыха и занятий другими не менее важными делами.

Видео по теме

Терморегулятор для поддержания температуры в теплицах

Схема самодельного прибора для поддержания температуры в теплицах, выполнен на транзисторах. Температура в теплицах должна изменяться зависимости от освещенности (днем температура выше, ночью — ниже). Регулятор температуры, работая от двух датчиков (освещенности и температуры), отвечает всем требованиям тепличного регулятора температуры.

• Диапазон регулируемых температур, °С 15. 50;
• Точность регулировки, °С 0,4;
• Установка порога освещенности в пределах, лк 500. 2600;
• Перепад температуры при переходе порога освещенности, °С 12;
• Допустимые отклонения напряжения питания, % ±20.

Принципиальная схема

Устройство состоит из блока регулирования температуры (РТ), собранного на транзисторах V6, V8, V10, и блока коррекции температуры (КТ) в зависимости от уровня освещенности (транзисторы V2, V4).

Блоки связаны согласующим устройством, выполненным на транзисторе V5. В зависимости от положения переключателя S1 установленное значение температуры при изменении условий освещенности сместится в ту или иную сторону.

Выходное реле К1, являющееся нагрузкой усилителя мощности V10, своими контактами (на схеме не показаны) управляет работой нагревательного устройства.

Датчики — фоторезистор R1 и терморезистор R14 — реагируют на изменение освещенности и температуры соответственно. Параметры среды, поддерживаемые комбинированным регулятором, устанавливают по освещенности переменным резистором R2, а по температуре — переменным резистором R15 и регулятором смещения температуры — переменным резистором R12.

Рис. 1. Схема термостата для поддержания температуры в теплицах.

Блоки РТ и КТ выполнены на основе триггеров Шмитта. Для уменьшения зоны нечувствительности триггеров (гистерезиса) в их эмиттерные цепи включены диоды VЗ и V7.

Детали

Выходное реле К1, управляющее мощным контактором включения обогревателя РПУ-2 с напряжением срабатывания 24 В. Можно использовать также герконовое реле серии РПГ на такое же напряжение. Если коммутируемая мощность относительно невелика (десятки ватт), можно применить реле РЭС-22 (паспорт РФ4.500.163 или РФ4.50Р.131).

Трансформатор питания выполнен на магнитопроводе ШЛ20 X 16. Первичная обмотка содержит 3300 витков провода ПЭВ-2 — 0,1, обмотка II — 350 витков провода ПЭВ-2 — 0,47, обмотка III — 100 витков провода ПЭВ-2 — 0,21. Переключатели S1 и S2 — П2К с фиксацией в нажатом положении.

Налаживание

Налаживание устройства начинают с градуирования шкалы резистора R15 блока РТ. Движок резистора R12 устанавливают в нижнее (по схеме) положение. Датчик температуры и образцовый термометр помещают в сосуд с водой и подогревают ее.

Шкалу градуируют по образцовому термометру, следя за срабатыванием реле К1 при различных последовательных положениях резистора R15.

Затем градуируют шкалу переменного резистора R2 блока КТ. Параллельно резистору R7 включают вольтметр, а переключатель S1 от этого резистора временно отключают. Если стрелка прибора не отклоняется, это свидетельствует о том, что триггер уже переключился, т. е. освещенность выше заданной.

Освещенность контролируют по люксметру (например, Ю-16). Следует иметь в виду, что фоторезисторы обладают ярко выраженной спектральной зависимостью сопротивления, поэтому градуировать прибор следует при тех источниках света, с которыми он будет эксплуатироваться.

Шкалу резистора R12 регулировки смещения температуры градуируют по шкале резистора R15 (или по шкале образцового термометра).

Устанавливают переключатель S1 в положение «—» и, вращая движок резистора R15, подходят возможно ближе к положению, при котором срабатывает триггер V6 V8.

Установив некоторое положение движка резистора R12 и увеличив освещенность фоторезистора R1 (например, приоткрывая закрытое окно фоторезистора), вращают движок резистора R15 в сторону уменьшения температуры до срабатывания реле К1.

Разность показаний по шкале резистора R15 и есть искомая температура смещения при этом положении движка резистора R12. Аналогично определяют и другие отметки шкалы резистора R12.

Устанавливают переключатель S1 в положение «+», подбирают резистор R11* (в пределах 200. 300 Ом), добиваясь возможно. более точного совпадения отметок смещения температуры с уже отградуированной шкалой.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. – Радиолюбительские схемы.