Автоматическое проветривание, полив и освещение теплиц с помощью Arduino

Поддержание благоприятного микроклимата в теплице требует ежедневного, а иногда и ежечасового контроля. Однако, позволить себе провести несколько месяцев за поливом овощей, открыванием форточек могут далеко не все дачники.

Каждую из поставленных задач можно решить отдельно. На дачном портале vparnike.ru подробно рассказано о различных способах, основанных на свойствах жидкостей и газов. Если же решать все задачи сразу, а ещё нацеливаться на возможность сидя в кресле рабочего офиса контролировать и управлять процессом, без автоматизированных систем типа "умный дом" не обойтись. К сожалению высокая стоимость профессиональных систем такого типа не позволяет использовать их в дачном хозяйстве.

Как же получить работающую систему, при этом избежав серьезных финансовых затрат. В этом нам поможет проект итальянских разработчиков Arduino. Высокую популярность проект получил из-за своей простоты и возможности создавать автоматические устройства без каких-либо знаний в электротехнике и не держа в руках паяльник. Расширение функциональности базовой платы происходит за счёт установки на неё так называемых шилдов (shield). Одна система, собранная на плате arduino, позволит управлять всеми процессами в теплице.

Постановка задачи

Мы собираемся управлять электрическими устройствами мощностью 220V - насосом, для поливки воды; светом. Также для проветривания нам понадобится сервопривод для открывания форточки или электрический вентилятор. Для управления всем этими устройствами подойдёт плата с реле, Relay Shield, обычно на плате помимо разьёмов для реле устанавливается несколько разъёмов для сервоприводов.

Для считывания параметров окружающей среды в теплице нам понадобятся датчик температуры, фоторезистор (измерять освещенность), возможно датчик влажности. Почему "возможно"? Точность измерения влажности одним датчиком на большой грядке парника оставляет желать лучшего, поэтому полив лучше осуществлять по таймеру, который штатно есть в основной плате.

Arduino UNO, 2 Channel Relay Shield, блок питания, провода, макетная плата. Общая стоимость финансовых вложений пока не превысила 25$ (~ 800 рублей) без учёта электромеханических устройств (насоса, сервопривода).

Теперь предстоит выбрать средство коммуникации с внешним миром. Если автоматизация теплицы не первый и единственный проект по автоматизации вашей дачной жизни, то стоит рассмотреть, какие ещё функции в будущем вы хотите реализовать - видеонаблюдение, пожарная сигнализация. Для видеонаблюдения вам понадобится на даче проводить интернет, настраивать доступ к камерам извне, в этом случае покупка дешевого сетевого шилда (Ethernet Shield) 9$(~ 300 рублей) для нашей автоматизированной системы позволила бы сэкономить и получить удобный интерфейс для просмотра параметров теплицы через браузер компьютера. Для проекта пожарной сигнализации важно как можно быстрее сообщить о возгорании. Это возможно осуществить, отослав SMS с устройства. Шилды GSM стоят уже около 50$, но позволяют добиться автономности устройства. Но отложим решение о выборе средства коммуникации на потом. Ведь наша система сможет контролировать и управлять всеми задачами на основе датчиков и без нашего вмешательства.

Остановимся подробнее на реализации основных функций создания микроклимата в теплице.

Проветривание теплицы

Снимать показания температуры лучше всего с помощью цифрового температурного датчика (DS18S20). Аналоговые имеют довольно большую погрешность: при заявленных отклонениях в 1`С на практике погрешность составляет до 5`С.

Выбор способа проветривания зависит от конструкции теплицы. Если в вашей теплице есть форточка, то проветривание можно организовать с помощью сервопривода (Servo MG-995). На вал сервы устанавливается рычаг, который будет толкать дверцу, открывая её, тем самым давая свежему воздуху доступ в парник. Для того, чтобы форточка вернулась в обратное положение петли на форточке должны быть установлены сверху. Не лишним будет установить ограничивающую цепочку, не позволяющую ветру распахнуть дверцу настеж.

Если форточек нет, то над дверью в теплицу можно установить вентилятор, включающийся по достижении заданной температуры. Для многих овощей и цветов это 23-25 градусов C.

Полив растений

В каждый период роста и созревания растениям нужен свой особенный полив. Периодичность и продолжительность полива легко установить с помощью таймера arduino. Подсоединенный к реле насос будет забирать воду из ёмкости. В качестве ёмкости лучше использовать окрашенные в тёмный цвет бочки, установив их непосредственно в теплице.

увеличить схему

Освещение

Освещение в теплице потребуется нам для выращивания светолюбивых растений. Подключение лампы происходит через вторую реле размещенную на Relay Shield. Для определения степени освещенности можно использовать фоторезистор в связке с обычным резистором, или купить модуль датчика освещенности (Light Sensor), на котором все необходимые резисторы присутствуют.

Программирование

После определения окончательной схемы автоматизированной системы, заказа и оплаты товара на одном из китайских сайтов (например aliexpress.com), у нас есть примерно месяц на написание скетчей, так называются программы на arduino, считывающие показания счётчиков и дающие команды включения приборов. Программированием это назвать можно с большой натяжкой - всё что нам потребуется - копировать из интернета примеры и менять цифры.

Результат

Потратив на приобретение набора для автоматизации порядка 100$ (~3 тысяч рублей ), несколько вечеров чтения сайтов по тематике arduino и недели работ "в поле" мы можем себе спокойно позволить оставить наши овощи на несколько недель под присмотром роботизированной системы. Но собрав урожай навряд ли теперь вы сможете остановиться. Ведь с arduino можно реализовать интеллектуальную подсветку дорожек с помощью датчика движения или построить систему безопасности вашего дома, систему пожарной сигнализации, включать отопление за несколько часов до приезда на дачу - возможности применения arduino ограничиваются только вашей фантазией.

Источник: vparnike.ru