Как я уже писал в прошлой части, изначально настройка параметров теплицы с кнопочек с отображение на дисплее не планировалась, поэтому я предусмотрел кнопки и переключатели в ящике.
Все это можно было тоже реализовать программно, но раз уже сделал, то они сохранили свою функциональность:
Переключатель обогрева почвы (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),
- переключатель обогрева водуха (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),
- трехпозиционный переключатель открывания окон (автоматика отключена, окна открыты / автоматическое управление окнами / автоматика отключена, окна закрыты),
- кнопка набора воды в бак,
- кнопка полива,
- переключатель режимов полива (один раз в день / два раза в день)
- кнопка включения подсветки дисплея, установленная сверху ящика. Включает подсветку на 30с.
Сразу понятно, что все это для случаев, если вдруг что-то пойдет не так с автоматикой.
Теперь о настройках, которые можно установить с кнопок на панели. Этой зимой, постаравшись максимально сымитировать теплицу, работал над написанием кода для лежащего на столе ящика.
Итак, основное меню состоит из 3-х пунктов:
1. Меню настроек.
2. Установка даты-времени.
3. Тестовая программа для концевиков и моторов открывания окон.
С установкой даты и времени все понятно. Тестовая программа - чтобы подключить окна, погонять их с помощью кнопочек, проверить как закрываются, правильно ли подключил, настроить сработку концевиков и т.д.
В меню настроек можно установить следующие параметры:
1. Время полива.
2. Время второго полива (если включен режим полива 2 раза в день)
3. Время набора воды.
4. Температура открытия окон.
5. Температура закрытия окон.
6. Температура включения обогрева почвы.
7. Температура отключения обогрева почвы.
8. Температура включения обогрева воздуха.
9. Температура отключения обогрева воздуха.
Жена сказала, что поскольку нет никакого резервирования и защиты, если концевики не сработают, нужно еще установить предельное для работы насоса и моторов окон. Это было правильное и справедливое замечание, поэтому пришлось ввести и такие настройки:
10. Предельное время работы мотора открывания окна 1.
11. Предельное время работы мотора открывания окна 2.
12. Предельное время работы мотора закрывания окна 1.
13. Предельное время работы мотора закрывания окна 2.
14. Предельное время работы насоса.
15. Время работы насоса для запуска полива.
Теперь для иллюстрации работы меню предлагаю посмотреть небольшое видео:,/p>
Несмотря на то, что снег еще у нас в середине апреля еще лежал, я установил блок управления в теплицу и подключил обогрев почвы (теплый пол) пока без автоматики и обогрев воздуха обогревателем с автоматическим управлением. По прошествии недели, что почва прогрелась до 30 градусов, на момент осмотра обогреватель отключен, температура воздуха 22 градуса - солнце уже работает как надо.
Кроме того, 15 апреля я включил автопроветривание, чтобы понаблюдать за его работой. Как работает автопроветривание можно также посмотреть на видео:
Попробовал следующие настройки:
Открывание окон 25 градусов;
- закрывание окон 21 градус;
- включение обогревателя 18 градусов;
- выключение обогревателя 20 градусов.
Настройки оказались неоптимальными. То есть на улице температура 8 градусов и ветер. Примерно каждые 20 минут температура в теплице достигала 25 градусов, окна открывались, теплица быстро проветривалась, окна при 21 градусе начинали закрываться, пока закрывались, температура падала еще ниже, поэтому сразу после закрытия окон на 5 мин. включался обогреватель.
Изменил настройки:
Открывание окон 28 градусов;
- закрывание окон 22 градус;
- включение обогревателя 16 градусов;
- выключение обогревателя 19 градусов.
Все устаканилось, теплица перестала хлопать окнами. Возможно надо установить еще датчик температуры на улице и коррелировать как-то управление температурой в теплице, основываясь на его показаниях.
В течение двух недель в теплице не только тестировалась система автоматического поддержания температуры, но и в 20-х числах апреля были высажены огурцы. Теперь расскажу об автоматическом поливе. Его конструкция в моей теплице выглядит примерно так:>
Из большого бака раз в день в определенное время (настраивается с помощью меню) вода наливается в бак, расположенный в теплице, с помощью насоса. В моем случае в 10-00. Количество воды определяется срабатыванием поплавкового датчика. На всякий случай через меню можно настроить предельное время работы насоса (защита от несработки датчика. Итак, вода налилась:
После этого вода в баке весь день греется в теплице, в которой тепло. А вечером, у меня настроено в 19-00, насос включается на 40 секунд, вода переливается и уже самотеком, по закону сообщающихся сосудов, выливается на грядку:
Как я настраивал автоматический полив, тоже можно увидеть на видео:
В начале мая температура несколько ночей опускалась до -8С. Обогреватель работал, в теплице температура была не ниже +12С, температура почвы +20С. Работа в таком режиме выявила недостаток китайских реле. Несмотря на то, что в характеристиках заявлено 10А 250В, а обогреватель 1кВт, реле, отвечающее за включение обогревателя воздуха, стало греться и "залипать." Пришлось поставить последовательно реле помощнее. В настоящее время автополив включен и работает. На следующей неделе надеюсь вывести теплицу в "онлайн", чтобы наблюдать ее параметры на своем сайте.
В настоящее время скетч для Ардуино выглядит так: https://ideone.com/GvHs7u Прошу не критиковать код - программист я начинающий, однако код рабочий, что доказано, хоть и недолгой пока, эксплуатацией.
Выращивание культур в условиях защищенного грунта предполагает организацию определенного микроклимата внутри помещения. Иначе парник становится не только мало полезным, но и может нанести непоправимый вред рассаде. Обеспечить растениям необходимые условия можно и своими силами. Но, более удобной и действенной будет автоматизация процессов, влияющих на климат внутри парника. Как можно автоматизировать теплицу при помощи готовых и самодельных устройств – читайте в статье.
Современные устройства по автоматизации теплиц и парников позволяют автономно работать системам полива, отопления и вентилирования. На сегодня, существует несколько способов автоматизации процессов, от которых зависит . Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.
Автоматика в теплицах различается по принципу действия (способу приведения механизмов в действие) на:
- Электрическую . Такая автоматика отличается простотой монтажа, возможностью точной настройки. К недостаткам электрических систем можно отнести их дороговизну, сравнительно с другими типами автоматизированных систем, и зависимость от источника электроэнергии.
- Гидравлическую . Такие технологии надежные и абсолютно безопасные: в их основе лежит принцип расширения жидкостей при перегреве. Недостатки конструкций – медленное реагирование на понижение температуры.
- Биметаллическую . В основе биметаллических устройств лежит способность различных металлов к расширению. Такие системы идеальны для автоматизации системы вентилирования. Минусом биметаллической автоматики является то, что она не способны приводить в действие тяжелое оборудование.
Вышеперечисленные автоматические системы можно установить на любое оборудование, которое нуждается в автономной работе. Выбор автоматизированных конструкций зависит от бюджета садовода, наличия рядом с участком сети электропередач, габаритов теплицы.
Больше об автоматике для теплиц в нашем материале:
Автоматика для теплицы на микроконтроллере
Автоматизация теплицы возможна благодаря точным датчикам, считывающим температуру, уровень влажности и освещения внутри и снаружи теплицы, таймерам, которые передают сведения на специальный контроллер. После чего система управления, на основе встроенных в программу алгоритмов, оценивает показания с датчиков и принимает решения на включение или выключение исполнительных устройств теплицы.
Именно программный регулятор приводит в действие насос системы орошения, вентилятор и доводчик форточки, осветительные и отопительные приборы. На сегодня, существует множество контроллеров, главная задача которых – регулирование микроклимата в теплице. Цена на контроллер зависит от количества аналоговых входов и памяти устройства. Наиболее доступным является контроллер Атмега на платформе Ардуино.
Больше информации об умной теплице на основе чипа Ардуино можно прочитать по ссылке:
Программа автоматики для теплицы на микроконтроллере ориентирована, в первую очередь, на такие процессы как:
- Установка заданной температуры и влажности воздуха.
- Включение, выключение осветительных приборов в зависимости от времени суток и года.
- Управление системой аэрации (открытие и закрытие форточек, запуск вентиляторов при перегреве воздуха в теплице).
- Управление системой полива в зависимости от этапов развития растений.
Подобная автоматика позволяет добиться максимальных результатов при выращивании даже самых прихотливых культур, но отличается высокой стоимостью, поэтому может быть рентабельной только на больших и промышленных сельскохозяйственных объектах.
Система зашторивания теплиц
В значительных по площади промышленных теплицах, для нормализации микроклимата, применяют и системы зашторивания парников. В бытовом хозяйстве такие системы показывают не менее высокую результативность.
Система зашторивания обеспечивает затенение теплицы, снижая вероятность перегрева парника из-за солнечной радиации в летний период.
Различают боковые и верхние экраны систем зашторивания. Вместе с тем, существует несколько типов полотен, которые выполняют различные функции: полное или частичное затемнение, сбережение тепловой энергии, удерживание искусственного света внутри парника.
Зачастую, для контроля над системой зашторивания, используют централизованное управление от единой системы автоматического регулирования микроклимата в теплице.
При необходимости Экран приводит в действие переключатель на шкафчике автоматики. Кроме того, систему можно включить в программу общего контроллера по управлению климатом внутри теплицы.
Самодельная автоматическая теплица
Во избежание финансовых затрат, автоматизированные системы можно полностью или частично сделать своими руками. Конечно же, для того, чтобы создать автоматику на контроллере понадобятся термостаты, циклические и суточные таймеры, схема готовой платы, каналы связи с оборудованием. Гораздо проще будет организовать автоматику для каждого отдельного процесса.
Чаще всего, отдельно автоматизируют систему полива в теплице. Организация системы зависит от габаритов паника. Так, для небольших бытовых теплиц, зачастую, применяется самодельная капельная система полива.
Организация капельного полива имеет такие этапы:
- Разработка схемы полива с учетом индивидуальных размеров теплицы.
- Подготовка материалов (капельных шлангов, бака для воды, фильтров, кранов, соединительных штуцеров, магистральной трубы).
- Установку бака на высоте в 0,1-0,2 см, монтаж фильтров для очистки воды.
- Разводку магистрального водопровода и веток линий.
- Монтаж перекрывающих кранов на каждую ветку.
- Соединение всех составляющие водопровода при помощи соединительных штуцеров.
- Установка капельниц.
- Наполнение бака водой.
К полуавтоматической системе полива относится орошение методом солнечной дистилляции, при котором вода, испаряясь из резервуара, конденсируется на колпаке, и по специальным желобам стекает вниз к растениям.
Установка автомата в теплицу: термовент для проветривания
Наиболее простой способ контроля температуры в теплице из поликарбоната – установка автоматических форточек для проветривания. Чаще всего, автоматическая форточка комплектуется термоприводом, который приводит устройство в действие при изменении температуры внутри парника.
Принцип работы термовента основывается на способности расширения масел при нагревании. Кроме того, на термоприводе можно настроить нужную температуру для автоматического проветривания теплицы. Выбрать автоматический открыватель форточек помогут советы специалистов:
Автоматический механизм монтируется на окна или фрамуг не имеющей большой парусности. Открыватель устанавливается внутри теплицы, в верхней части открываемой конструкции. Для его монтажа необходимо иметь лишь шуруповерт и саморезы. Термопривод может монтироваться и на дверях теплицы.
Оборудование: автоматика для теплиц (видео)
Автоматизация теплицы – это современный, удобный способ повышения урожайности в парнике. Все процессы в автоматизированных теплицах происходят без участия человека, что является неоспоримым преимуществом для огородников, чей садовый участок находится вдали от постоянного места проживания. Оборудовав теплицу автоматикой, вы перестанете заботиться о том как бы не забыть открыть форточку, включить осветительные и отопительные приборы в теплице: “умная” система сделает все за вас, создав наиболее оптимальные условия для роста и плодоношения культуры!
Принципиальная схема и пример установки в
теплице терморегулятора на микроконтроллере ATmega8.
Один из способов обогрева теплиц - это использование электроэнергии. При хорошей и умной автоматике можно обеспечить высокий коэффициент полезного действия системы обогрева, а также простоту обслуживания и автоматизацию в поддержании заданной температуры. Эффективность теплицы можно заметно повысить, если сделать подогрев почвы и поддержание температуры воздуха. При разработке данного устройства был применен самодельный электрокотел 5 кв. Два ТЭНа 2+3 кв. Можно в работе использовать по одному ТЭНу, сейчас тепло на улице, так что и один ТЭН вполне справляется с поставленной задачей. Обогревает тепличку 11 на 5 метров, высота по центру - 3 м, двойная пленка, теплица углублена в землю на один метр. Блок управления отслеживает пять точек и управляет тремя контурами. Две - теплая грядка, температура помещения. В меню прибора можно установить для каждого контура свою температуру и гистерезис. Отдельно для каждого контура устанавливается дневная и ночная температуры.
Терморегулятор предусматривает также контроль температуры теплоносителя для аварийного отключения котла при перегреве, а также возможность подключения датчика температуры для наблюдения за дополнительным параметром (например, температура наружного воздуха). Время перехода с дневного режима на ночной и наоборот устанавливается в меню и является общим для всех контуров. Работа насоса управляется блоком автоматики. Если температура вышла на заданные параметры и котел отключился - насос ещё проработает установленное время и выключится. Насос применен один общий, на тёплые грядки и на помещение. Тёплые грядки и температура воздуха, управляются электроклапанами, на 12 вольт. Принципиальная схема терморегулятора:
Так выглядит фото спаянной платы со стороны дорожек:
1.Инструкция работы автоматики
Микроконтроллер терморегулятора работает с 5-ю датчиками DS18B20. Датчики подключены на одну шину. Возможно, надо будет уменьшить R1. МК различает датчики по их серийному номеру. При изготовлении первый раз придется методом тыка определить, какой датчик за что отвечает и установить их соответствующим образом.
Данные отображаются в формате целых чисел, десятые отбрасываются, незначащие нули гасятся. Диапазон температур от -9 до +99 градусов. При выходе температуры за пределы или при ошибке датчика на дисплее -- вместо показаний соответствующего датчика.
При первом подключении при успешной инициализации всех 5-и датчиков их серийные номера запишутся в EEPROM. Это позволит в дальнейшем корректно работать в случае, если некоторые датчики демонтированы или неисправны. В случае замены датчиков необходимо стереть EEPROM и включить устройство. Стереть EEPROM пока возможно только в программаторе. Потом может придумаю как это сделать через меню. МК будет работать без кварца 8 МГц. Должны быть соответствующим образом установлены FUSE. Индикатор на базе процессора HD44780.
2.Работа с терморегулятором
1.Кнопка «MENU» по кругу листает страницы меню.
2.В меню настроек (Установка) параметр, доступный для установки, мигает.
3.Установка кнопками PLUS/MINUS как обычно.
4.Часы на DS1307. Время выводится в формате чч:мм:сс. Формат отображения 24-х часовый. Доступ к часам через меню. На странице доступны установки времени – по очереди: секунды (кнопки PLUS/MINUS обнуляют значение секунд), минуты, часы. Выставляется время включения дневного режима – день и ночного – ночь. Для режимов формат вывода чч:мм. Настройки часов заносятся в память DS1307.
5.Переход от одного параметра к другому кнопками UP/DOWN. Кнопки работают по одиночному нажатию, независящему от длительности.
6.Через 10 секунд от последнего нажатия настройки запишутся в память. Дисплей перейдет в основной режим.
7.При нажатии на любую кнопку, а также при подаче питания включается подсветка. Подсветка отключится через 30 сек от последнего нажатия на кнопки.
3. Алгоритм управления котлом
1.При подаче питания на устройство контроллер опрашивает датчики, считывает информацию с часов реального времени. Контроллер сравнивает текущее время с заданными для дневного и ночного режимов и выбирает соответствующие настройки для работы терморегуляторов.
2.Примерно через 5 сек устройство активируется и начинает управлять котлом.
3.Если температура с датчиков Пол-1, Пол-2 или Офис становится ниже заданной, то включается в работу насос, нагреватель и подается напряжение на соответствующий исполнительный механизм подачи теплоносителя в данный контур. Когда температура повысится выше заданной на величину гистерезиса, то нагреватель отключается, насос остается в работе на время 30 сек для обеспечения охлаждения нагревательного элемента до безопасной температуры. Для обеспечения протока воды через контур котла подача теплоносителя остается открытой в данный контур на время работы насоса. Если работа котла необходима для другого контура, то теплоноситель перекрывается на уже ненужный контур сразу.
4. Аварийный режим
1.Если температура теплоносителя превысила заданную для параметра Котел, независимо от состояния датчиков включается насос, нагреватель отключается, а для обеспечения протока воды через котел открывается контур Офис.
2.При неисправности датчика какого-либо контура данный контур считается отключенным, если по нему работал нагреватель, то через 30 сек, насос и контур отключатся.
3.В случае неисправности датчика температуры теплоносителя при работающем котле, прибор переведет котел в режим, как указано в п. 4.1.
Уважаемые коллеги!
Хотелось бы немного дополнить уже имеющиеся на форуме публикации небольшой статьёй, дополняющей серию доступной автоматизации для дачных участков. STM32 как серия микропроцессоров вполне может дополнить группу устройств автоматики, построенных на Ардуино.
Немного истории - почему вообще родилась такая сист ема. Совсем недавно я стал счастливым обладателем 140 кустов ремонтантной малины, и конечно же, сделал посадку. Несмотря на то, что убыли приложены старания - результат оказался плачевным. Посадка была с мульчирующим покрытием и оборудована капельным поливом - но более половины кустов к осени оказались нежизнеспособными. Причём что удивительно - ни вредителей, ни болезней замечено не было. Именно это и оказалось толчком для начала работ.
В первую очередь, был проведён анализ воды - и оказалось, что вода имеет состав, который не очень хорошо воспринимается малиной. Грустная новость - это говорит о том, что без специальной системы подготовки применить воду, имеющуюся просто в избытке на участке, нельзя. Конечно, интернет мне в помощь - и результаты просто шокирующие... Цена на готовую систему превышает 270 тыс рублей, и просто так её не купить - изготавливается индивидуально, и для моих объёмов сони имеют слишком большую производительность. Стало обидно за державу - и вот, после года(!) работ, появилась на свет система, которая с успехом прошла испытания и в этом году будет управлять поливом и подкормкой моих посадок. Причём не только малины.
Собственно, вы справедливо заметите - это же открытые посадки, а тут обсуждается закрытый грунт. Да - дело в том, что мой коллега, у которого имеется 3 теплицы, заинтересовался проектом. И вот уже для него сделаны малой серией контроллеры, фото которых вы видите нижеНемного технических подробностей - в качестве основной платы используется отладочная плата с установленным stm32f103c8t6. Питание 220В переменного тока, имеется гальванически изолированная шина стандарта RS485 и также гальванически изолированная шина стандарта 1-wire. Контроллер является свободно программируемым - по командам полностью совместим с контроллером FX2N Mitsubishi.
Поддерживает протокол обмена Modbus RTU как мастер, так и слейв. Также имеет 2-й порт обмена последовательными данными - но поддержка только слейв modbus RTU.
Благодаря наличию шины 1-wire, легко работает с распространёнными датчиками температуры DS18B20. Причём поддерживает до 128 штук.
Также в данную публикацию хотелось бы добавить видео работы системы из 4-х контроллеров, работающих по шине модбус.
Почему я решил провести такую публикацию? Да очень просто - ведь не каждый может взять в руки паяльник и собрать то, что ему необходимо. Этот контроллер даёт возможность реализовать любую идею или задумку фермера без особых знаний.
Немного сумбурно описал систему - уж извините. Если будут вопросы - милости прошу, отвечу по возможности на все. Также, если этот пост пропустят, буду публиковать материалы о том, как эта система будет устанавливаться в теплице. Надеюсь, этот опыт будет полезным.
