Proyectos de automatización de invernaderos utilizando Anduin. Invernadero inteligente de bricolaje: esquema de automatización de invernaderos mediante un microcontrolador

El artículo describe la implementación de hardware de un sistema de control de microclima en un invernadero. Este sistema es parte de una parcela doméstica real. Con su ayuda, el proceso de cultivo de plantas se ha automatizado parcialmente y no requiere una presencia humana constante.

Se está probando un ejemplo específico de este sistema en un invernadero con estructura de vidrio de 6 metros de largo, 3 metros de ancho y 2 metros de alto. El invernadero tiene una puerta y 2 ventanas, electricidad y agua corriente. El agua se calienta en un recipiente de 70 litros. La presión en el recipiente es de aproximadamente dos atmósferas. En el invernadero se cultivan unas 35 plantas.

El sistema se ve así:

Figura 1. Diagrama del sistema de control del microclima en invernadero.

El lugar central en el sistema lo ocupa la placa Arduino Mega (en la Fig. 1-1):

Figura 2. Arduino Mega

Arduino es una plataforma completamente abierta que consta de una placa y un entorno de desarrollo que implementa una versión rediseñada del lenguaje Processing/Wiring.

La plataforma hardware utilizada está basada en el microcontrolador ATmega1280.

Este sistema utiliza 8 entradas/salidas digitales (hay 54 en total en la plataforma) y 10 analógicas (hay 16 en total). La placa recibe energía de una fuente de alimentación externa.

El tablero tiene las siguientes características:

• voltaje de funcionamiento: 5V;
• Voltaje de entrada recomendado: 7-12 V;
• voltaje límite de entrada: 6-20 V;
• 54 puertos de E/S digitales;
• 16 entradas analógicas;
• consumo de corriente en una salida: hasta 40 mA;
• Consumo de corriente de salida de 3,3 V: 50 mA;
• Memoria Flash: 128 KB, de los cuales 4 KB son utilizados por el gestor de arranque;
• RAM: 8 KB;
• memoria no volátil: 4 KB;
• frecuencia de reloj: 16 MHz;
• tamaño: 75x54x15mm;
• peso: 45 gramos;

Los sensores y módulos necesarios están conectados a Arduino Mega.

Activar/desactivar el riego depende de una serie de parámetros:

• la humedad del suelo;
• temperatura de agua;
• Tiempos del Día.

Este sistema utiliza 4 sensores de humedad del suelo (Fig. 1 - 2).

Para medir la humedad del suelo se utiliza un sensor casero, que consta de dos clavos y una resistencia. El principio de funcionamiento se basa en la dependencia de la resistencia eléctrica del suelo de su contenido de humedad.

Los clavos insertados en el suelo a cierta distancia entre sí actúan como sondas entre las cuales se comprueba la resistencia. Según la señal analógica final, se puede juzgar el grado de humedad.

El diagrama del sensor se muestra en la figura:

Para medir la temperatura del agua se utiliza un sensor de temperatura analógico LM335Z (diodo termozener, en la Figura 1 - 3):

Figura 4. Sensor térmico analógico LM335Z

El sensor utilizado tiene las siguientes características:

• rango: -40…+100;
• precisión: 1°C;
• dependencia: 10mV/оС.

Para conectar el sensor a la placa se requiere una resistencia con una resistencia de 2,2 kOhm. Al configurar la corriente a través del sensor en el rango de 0,45 mA a 5 mA (con resistencia R1), obtenemos el voltaje a través del sensor, que en decenas de mV representa la temperatura absoluta en Kelvin.

El diagrama de conexión es el siguiente:

Para garantizar que el riego se active solo en la oscuridad, se utilizan 2 sensores de luz Light Sensor-BH1750 (en las Fig. 1 - 4):

Este sensor se utiliza para medir la iluminación en el rango de 1 a 65535 lux.

Tiene las siguientes características:

Tensión de alimentación: 3-5V;

Resolución: 16 bits;

Dimensiones: 19x14x3 mm;

Precisión: ± 20%.

El sensor se conecta de la siguiente manera:

Figura 7. Conexión del sensor de luz BH1750

Cuando las lecturas recibidas de los sensores cumplen ciertas condiciones (difieren para cada tipo de planta), se activa el riego. Se utiliza una válvula electromagnética para regular el riego. Está conectado a la placa mediante un relé (en la Fig. 1 - 5). Es decir, se utiliza el módulo de relé para proyectos Arduino Relay Module 2 DFR0017. Utiliza relé Omron G5LA de alta calidad. El estado de la salida del relé se indica mediante un LED. Este módulo se controla mediante un puerto de E/S digital. El tiempo de conmutación de los contactos es de 10 ms. Al igual que los sensores para medir la temperatura y la humedad del suelo, el módulo de relé está conectado a la electrónica de control mediante tres cables:

Figura 9. Sensor de temperatura y humedad DHT11

Además del riego, este sistema también controla la temperatura del aire en el invernadero.

Para medir simultáneamente la temperatura y la humedad del aire, se utiliza el sensor de temperatura y humedad DHT11 (Fig. 1 - 6).

Se conecta a la electrónica de control mediante tres cables: alimentación (Vcc), tierra GND) y señal.

Además del sensor, la placa contiene un microcontrolador, cuya memoria contiene correcciones de calibración para los sensores. La señal del dispositivo se transmite digitalmente a través del bus. Esto permite transmitir datos a una distancia de hasta 20 m.

Este sensor tiene las siguientes características:

• tensión de alimentación: 5 V;
• rango de temperatura: 0-50°C, error ±2°C;
• Humedad: 20-90%, error ±5%.

Para regular la temperatura del aire en el invernadero se utilizan dos modos: ventilación pasiva y activa. La ventilación pasiva es la apertura/cierre de las rejillas de ventilación y la ventilación activa es el encendido/apagado del ventilador.

Las ventanas se abren usando dos (uno por ventana) servos Futaba T306 MG995 (en la Figura 1 - 7):

Figura 10. Servoaccionamiento Futaba T306 MG995

El servoaccionamiento utilizado tiene las siguientes características:

• velocidad de funcionamiento: 0,17 s / 60 grados (4,8 V sin carga);
• par: 13 kg-cm a 4,8 V;
• par: 15 kg-cm a 6 V;
• tensión de funcionamiento: 4,8 - 7,2 V;
• longitud del cable: 300 mm;
• dimensiones: 40 mm x 19 mm x 43 mm;
• peso: 55 gramos.

Los datos recibidos de los sensores se registran en una tarjeta de memoria SD (en la Figura 1 - 8). Posteriormente se procesan, analizan y en base a ellos se construyen gráficas de diversas lecturas. Para hacer esto, use el módulo de tarjeta SD DFRobot:

Figura 11. Módulo de tarjeta SD

El ventilador se conecta de la misma manera que la válvula (a través de un módulo de relé).

Tuve la idea de hacer un invernadero automático hace mucho tiempo. Llegó a buen término y comencé a estudiar la agricultura en invernaderos y la automatización de invernaderos. Resulta que un invernadero inteligente no es tan sencillo, hay muchas sutilezas que habrá que tener en cuenta. Probablemente comenzaré con lo principal: cómo se produce el crecimiento y la maduración de diferentes cultivos y qué parámetros ambientales deben mantenerse durante estos períodos.

Temperatura del aire

Si los tomates y los pepinos crecen en un invernadero, los parámetros ambientales para estos cultivos son similares. Los tomates se sienten bien a una temperatura del aire de +18 a +25°C durante el día y no inferior a +16°C por la noche. Temperatura del suelo desde +10°C y más. Para la floración y fructificación se puede aumentar ligeramente la temperatura para que los frutos maduren más rápido y sean más grandes.
Por la noche, las sustancias de las hojas pasan a los frutos. Si aumenta la temperatura, la fruta se llenará más activamente. Si la temperatura está en los límites inferiores, esto favorece el crecimiento de brotes y raíces, para una fructificación prolongada.

Para mantener la temperatura deseada en el invernadero, es necesario tener en cuenta las fluctuaciones estacionales de temperatura en el área donde se encuentra el invernadero. Si esta es la parte sur de Rusia, entonces puedes concentrarte en bajar automáticamente la temperatura, y si es la parte norte de Rusia, también tendrás que cuidar los calentadores.

Entonces comenzaré con formas de bajar la temperatura en un invernadero. La forma más sencilla de bajar la temperatura en un invernadero es crear ventilación. Para la ventilación se utilizan "actuadores", que abren las rejillas de ventilación cuando aumenta la temperatura.

Hay "ventiladores de aceite" autónomos; la esencia de su trabajo es simple: cuando aumenta la temperatura del aire, el aceite hidráulico se expande y empuja la varilla, abriendo así la ventana. Cuando baja la temperatura se cierra sin ningún automatismo. Pero también hay problemas con ellos, el primer problema es que si la temperatura del aire aumenta y de repente pasa un ciclón con más viento, es posible que la ventana simplemente no tenga tiempo de cerrarse y que las fuertes corrientes de viento la arranquen. Bueno, el segundo problema es la fuga del cilindro, pero esto se puede notar con el tiempo.

Actuadores para invernaderos

Aún así decidí hacer la ventilación más inteligente. Las tiendas venden actuadores lineales que se pueden usar para abrir y cerrar rejillas de ventilación según condiciones específicas. Porque la automatización siempre funciona, entonces la ventilación se puede conectar al sistema general, porque El actuador no cuesta más que un cilindro hidráulico y tiene muchas más posibilidades. En combinación con un sensor de viento, un sensor de presión atmosférica y un sensor de temperatura, podrá ampliar las capacidades de su invernadero. Por ejemplo, un sensor de presión atmosférica puede monitorear los cambios de presión, porque se sabe desde hace mucho tiempo que cuando la presión atmosférica cae rápidamente, es más probable que pasen vientos fuertes, y el sensor de velocidad del viento definitivamente mostrará que todas las ventanas deben estar cerradas.

Humedad del aire

Este es un parámetro tan importante en un invernadero como la temperatura; no debe bajar del 60%. Para diferentes cultivos, este parámetro puede diferir del 60% al 90%. Y no solo eso, el parámetro de humedad del aire cambia según la etapa de crecimiento, floración y fructificación. Por lo tanto, la automatización de invernaderos debería brindar la capacidad de cambiar las condiciones o seleccionar programas ya establecidos para diferentes cultivos y etapas de crecimiento.

Métodos para humidificar invernaderos.

Para humidificar el aire en un invernadero se utilizan humidificadores y sensores de humedad, que pueden ser humidificadores ultrasónicos o pulverizadores de alta presión. Para los humidificadores ultrasónicos es necesario utilizar filtros de ósmosis inversa, porque... El elemento piezoeléctrico rápidamente quedará inutilizable debido al sol y otras incursiones. Pero también las boquillas del pulverizador de alta presión se obstruyen, por lo que se necesita un filtro fino.
Para la humidificación ultrasónica, vale la pena considerar un hecho: con la humidificación ultrasónica, la temperatura del vapor es de casi 40 grados, es decir, Cuando se humedece, la temperatura general en el invernadero aumentará ligeramente. Pero los humidificadores ultrasónicos son una opción económica, es mejor, por supuesto, utilizar una bomba de alta presión y boquillas rociadoras especiales.

Humedad del suelo y riego.

Otro parámetro importante para los invernaderos es la humedad del suelo. Este parámetro cambia en diferentes etapas de crecimiento y maduración. La mayor necesidad de humedad de las plantas se produce durante el período de plántula, hasta un 90-95%, así como durante la fase de formación de frutos y fructificación.

Sistemas de riego automático

El riego automático en invernadero funciona de diferentes formas, pero al final todo el mundo llega a dosificar el riego. Se pueden utilizar sensores de humedad del suelo, pero con modificaciones cuidadosas. Los sensores de humedad chinos fabricados a partir de placas de circuito impreso pueden mostrar datos precisos durante no más de un mes, después del cual la superficie metálica de los contactos se destruye y oxida. Si usas este sensor, eventualmente llegará el momento en que entres al invernadero y tengas una piscina allí, todo se inundará y tus plantas probablemente morirán. Por lo tanto, los sensores de humedad se pueden utilizar junto con un sensor de flujo de agua (medidor de agua). Debe medir la cantidad de agua consumida por día y configurar este parámetro. Se puede utilizar un sensor de humedad del suelo pero con modificaciones; los contactos deben estar hechos de un material que conduzca la corriente eléctrica y se oxide lo menos posible. Puede que sea cobre, pero también se oxida con el tiempo, pero esto ya es bueno, porque Puedes limpiar los contactos una vez al año y volver a utilizarlos. Pero es mejor probar con varillas de grafito; el grafito conduce la electricidad y no se oxida. Aún no lo he probado, pero me gustaría fabricar un sensor de este tipo para realizar pruebas. En general, es necesario tomar como base las lecturas del medidor de agua, y puedes apagar el riego con un sensor de humedad si muestra los valores máximos. Por ejemplo, en tiempo de lluvia, el flujo de agua disminuye significativamente y la cantidad de agua establecida para el sensor de flujo puede ser demasiada. Por eso es mejor utilizar un control combinado para el riego.

El riego se activa mediante un relé basado en una señal de un sensor o por tiempo. El recipiente de riego debe estar en altura y es mejor regar por gravedad, simplemente abriendo o cerrando la electroválvula. De esta manera, puedes hacer un sistema más autónomo, porque Para alimentar el controlador y las válvulas, basta con una batería normal y una batería solar. Este principio de funcionamiento del riego será apropiado en lugares donde la electricidad suele estar cortada durante mucho tiempo.

Temperatura del suelo

También es importante regular la temperatura del suelo, porque... Mantener la temperatura del suelo dentro de ciertos límites ayudará a ampliar las capacidades de su invernadero. Por ejemplo, de esta forma podrás aumentar el tiempo de uso del invernadero desde principios de primavera hasta finales de otoño, y cultivar algunas plantas exóticas. El ajuste de la temperatura en un invernadero automático se puede realizar mediante serpentines calefactores. Las tiendas venden cables calefactores que se colocan en la parte inferior de las camas. La calefacción se controla a través de un controlador que lee constantemente los datos de un sensor de temperatura que debe estar ubicado en el suelo. Aquellos. El sensor de temperatura debe ser resistente al agua. Cuando la temperatura baja, el controlador enviará una señal de relé para encender la energía de calefacción. Tan pronto como la temperatura del suelo alcance los límites especificados, el controlador apagará el calentador. Para evitar que el elemento calefactor se dañe debido al encendido y apagado frecuente, es mejor utilizar atenuadores especiales que aplicarán carga gradualmente al calentador.

Invernadero en Arduino

Equipo de invernadero

1. Controlador Arduino Mega - precio en aliexpress $10
2. Bloque de retransmisión para 8 canales - precio en aliexpress $10
3. Sensores de temperatura DHT - precio en aliexpress 1 dólar
4. Sensores de temperatura DS1820 - precio en aliexpress $1
5. Módulo de visualización de datos LCD I2C-precio en aliexpress $3
6. Sensores de humedad del suelo - precio en aliexpress $1
7. Sensor de luz - precio en aliexpress 1 dólar
8. Válvulas electromagnéticas para riego por goteo: 150 rublos por pieza en una tienda de automóviles
9. Una fuente de alimentación ininterrumpida de 12 voltios sin batería cuesta 700 rublos, con una batería 2000 rublos.
10. Accionamiento de cerradura eléctrica para puertas de automóviles (para ventanas): 250 rublos en una tienda de automóviles
11. Sensores de nivel de agua flotante - 200 rublos

Gestión de carga eléctrica

Una placa Relay Shield es adecuada para controlar equipos eléctricos; la cantidad de relés debe corresponder a la cantidad de dispositivos + reserva para el futuro, siempre puedes agregar. La imagen muestra una placa de 4 canales. Encenderemos/apagaremos la bomba y las válvulas electromagnéticas. Si utiliza un servoaccionamiento o un accionamiento de cerradura de puerta eléctrica para un automóvil, puede abrir/cerrar las ventanas.

Parámetros ambientales

Los parámetros ambientales se leen en el invernadero mediante sensores de temperatura y humedad. Estos datos se pueden utilizar para la ventilación.

Control de iluminación

También necesitarás un fotorresistor que encienda la iluminación.

Riego automático

Se necesita un sensor de humedad para regar oportunamente si el suelo se seca. Pero el riego automático debe regularse mediante varios sensores, porque... Las camas suelen ser largas y el sensor no podrá mostrar datos precisos para toda el área.

Temporizador

Para circuitos de automatización adicionales, debes conseguir una placa de reloj para Arduino. Para regar, vale la pena utilizar un temporizador junto con un sensor de humedad del aire. Puedes hacer mucho con el temporizador, y si también usas el calendario, puedes aumentar o disminuir el intervalo de iluminación dependiendo de los requerimientos de las plantas de diferentes cultivos.

Acceso al invernadero a través de Internet.

Si no quiere limitarse únicamente a la versión fuera de línea del invernadero automático, puede comprar un escudo de red especial por 10 dólares en Aliexpress para poder controlar el invernadero a través de Internet. También podemos utilizar la red para conectar cámaras de vídeo. Puede controlar nuestras plantas a través de Internet.

Notificación de emergencia vía SMS

No quiero adelantarme, pero se me ocurrió una idea. Por ejemplo, si no se bombea agua al tanque, la bomba está obstruida o la ventana está atascada y la temperatura en la habitación supera los 80 grados, todo esto puede provocar la muerte de las plantas. Si vivimos en una casa de campo, entonces podemos mirar dentro del invernadero una vez al día para ver si todo está bien con las plantas. Pero ¿y si estamos en otra ciudad? Creo que es necesario crear un algoritmo de seguridad para comprobar los parámetros límite del invernadero. Si uno de los parámetros se acerca a un nivel crítico, puedes enviar un SMS usando un escudo GSM para Arduiono, cuesta alrededor de 50 dólares en Aliexpress. Siempre estaremos pendientes de si nuestras plantas están incómodas, y podremos llamar a algún vecino para comprobar si todo está en orden con el invernadero.

Ventilación

Hay varias formas de mantener la temperatura óptima. Para los invernaderos, la temperatura óptima es de +22 grados, máxima de +30 grados y mínima de +16 grados. Para empezar usaremos un motor térmico de aceite, no sé el precio, porque... uno especializado cuesta desde 1.500 rublos, pero puede hacerlo usted mismo con un amortiguador de automóvil viejo y capacidad adicional para una mejor expansión. En general, la idea es la siguiente: cuando aumenta la temperatura en el invernadero, el aceite en el cilindro de accionamiento térmico se expande y empuja el pistón, que está conectado a la ventana, abriéndola. Y viceversa, cuando baja la temperatura, el motor térmico cierra la ventana. Si todo se calcula correctamente, entonces no se necesitan dispositivos electrónicos para mantener la temperatura, pero haremos un invernadero totalmente automatizado en caso de calor extremo. Y agregaremos más ventiladores que se encenderán si no hay suficientes motores térmicos de aceite.

Riego

Ya hemos leído mucho sobre el cultivo de plantas en invernadero, por lo que también realizamos riego dinámico y tal vez incluso nos adaptamos a determinadas plantas. Los datos básicos para el riego los recibimos de sensores de humedad, pero sucede que necesitamos realizar un riego especial mediante un temporizador en el momento de maduración o crecimiento. Para ello escribiremos un script para un tipo de planta concreto, pero en el principal usaremos un sensor de humedad. Para regar se utiliza un barril grande, preferiblemente de color oscuro, para que en él se caliente el agua, no se puede regar con agua fría. El cañón se coloca a una altura tal que se ejerza una ligera presión. Se conecta una válvula al barril, que libera agua al sistema de goteo. Para un control total, puedes dividirlo en secciones con válvulas para no llenar en exceso o de menos en diferentes lugares, y usar tu propio sensor de humedad para cada sección. Debe instalar dos sensores de nivel de agua en el tanque (mínimo y máximo). Según estos sensores, la bomba llenará el barril si hay poca agua y la apagará si hay suficiente agua en el barril.

Démosle vida a todo con la ayuda del programa.

Una vez que tengamos el esquema de automatización exacto, podemos comenzar a programar bocetos. La escritura del programa se basa en el lenguaje de programación C++. Puedes encontrar muchos ejemplos en Internet que solo necesitas adaptar a tus tareas y cambiar los números. Al principio, necesitarás ajustar los parámetros y configurar todo casi manualmente, y depurarlo en el proceso, por lo que tendrás que monitorear y ajustar constantemente. Por lo general, esto lleva un par de días, uno para configurar y el segundo para verificar, pero sería mejor estar constantemente atento a lo que sucede en el invernadero la primera vez, de lo contrario, es posible que el sensor no esté en el lugar correcto y reaccione mal. cambios. Pero luego, cuando todo esté en orden, no tendrá que preocuparse por el microclima en el invernadero y simplemente recoger verduras y bayas frescas de los parterres del jardín. Programar en Arduino no es difícil, hay muchos ejemplos en Internet. Esta actividad se puede llamar constructor para adultos, es divertida y útil. Lo único que me gustaría decirles a todos es que Arduino puede resolverlo todo, pero su uso a escala industrial o su alta confiabilidad es cuestionable. Para mayor confiabilidad, es mejor usar dispositivos ya preparados, aunque mi Arduino ha estado funcionando durante varios años sin problemas.

Los invernaderos están diseñados para proporcionar un microclima óptimo para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Pueden ser grandes naves industriales o un pequeño lugar en el alféizar de la ventana para cultivar su flor favorita. Pero incluso el invernadero más pequeño situado en el alféizar de una ventana necesita cuidados: regar, mantener la temperatura deseada, el nivel de luz, etc.

Muchos están felices de dedicarse a este tipo de agricultura, pero simplemente no tienen la energía ni el tiempo para ello. Y sólo un sueño sugiere: si tan solo existiera un diseño que fuera tan inteligente que pudiera hacer todo por sí mismo. Un invernadero de este tipo será solicitado por aquellos que no quieran dedicar mucho tiempo a cuidar las plantas y es posible que tampoco tengan la oportunidad de hacerlo en caso de una ausencia prolongada: viajes de negocios, vacaciones, etc.
Comenzaremos a crear un invernadero de este tipo, llamémoslo inteligente. Y nos ayudará a crear controlador de invernadero inteligente Arduino. ¿Qué funciones realizará un invernadero inteligente?
En primer lugar, es necesario obtener rápidamente toda la información necesaria sobre los parámetros climáticos de nuestro invernadero: temperatura y humedad del aire, temperatura y humedad del suelo, iluminación del invernadero. Aquellos. monitorear los parámetros climáticos del invernadero.

¿Qué problema del cliente resolverá la función de seguimiento? En primer lugar, eliminará las preocupaciones sobre si todo está bien con las plantas durante su ausencia: si hay agua en el sistema, si se ha cortado la electricidad, si el sistema de ventilación puede proporcionar la temperatura deseada si la habitación se calienta demasiado, etc. .

Puede mostrar datos de seguimiento en la pantalla, utilizar LED para notificar valores críticos de parámetros climáticos o recibir datos a través de Internet o en una tableta.
A continuación, es necesario implementar la capacidad de controlar el invernadero: regar, calentar, ventilar las plantas y ajustar la iluminación de las plantas. El control se puede realizar de forma automática o remota (a través de Internet o por teléfono (tableta)).

La siguiente etapa es la función de autonomía del invernadero. Cuando el nivel de humedad del suelo cae por debajo de un cierto valor, es necesario activar el riego; cuando la temperatura en el invernadero baja, es necesario encender la calefacción; la iluminación del invernadero debe realizarse según un ciclo determinado .

Figura 1. Representación esquemática de un invernadero inteligente

En nuestras lecciones veremos la implementación práctica de un proyecto de invernadero inteligente. Creemos un proyecto de invernadero inteligente.
"Flor casera" Y comencemos por implementar la función de seguimiento de los parámetros del invernadero. Para realizar el seguimiento necesitamos obtener los siguientes datos sobre el entorno de nuestra flor:

1. temperatura del aire;
2. humedad del aire;
3. la humedad del suelo;
4. iluminación floral.

Para implementar la función de monitoreo necesitamos los siguientes detalles:

1. Arduino Uno;
2. Cable USB;
3. Tablero de creación de prototipos;
4. Cables macho-macho – 15 piezas;
5. Fotorresistor – 1 pieza;
6. Resistencia de 10 kOhm – 1 pieza;
7. Sensor de temperatura TMP36 – 1 pieza;
8. Módulo de temperatura y humedad del aire DHT11 – 1 ud.
9. Módulo de humedad del suelo – 1 ud.

Las posiciones 1-6 están disponibles en los kits de la serie “Dare” (“Basic”, “ ” y “Smart Home”), el sensor de temperatura TMP36 está disponible en los kits “Basic” y “Learning Arduino”. Los enlaces a las posiciones 8 y 9 se encontrarán al final del artículo.
Primero, familiaricémonos con los sensores que utilizaremos para la función de monitoreo de los parámetros de nuestro proyecto.
Utilizando un fotorresistor (Figura 2), se mide la iluminación. El hecho es que en la oscuridad la resistencia del fotorresistor es muy alta, pero cuando la luz incide sobre él, esta resistencia cae en proporción a la iluminación.

Figura 2. Fotorresistor

El sensor de temperatura analógico TMP36 (Figura 2) le permite convertir fácilmente el nivel de voltaje de salida en una lectura de temperatura en grados Celsius. Cada 10 mV corresponde a 1 0 C. Puedes escribir una fórmula para convertir el voltaje de salida en temperatura.

0C = [ (Vsalida en mV) - 500] / 10

Offset -500 para trabajar con temperaturas inferiores a 0 0C.

Figura 3. Sensor de temperatura analógico TMP36

El sensor DHT11 consta de un sensor de humedad capacitivo y un termistor. Además, el sensor contiene un ADC simple para convertir valores analógicos de humedad y temperatura. Usaremos el sensor en la versión del módulo para Arduino (Figura 4).

Figura 4. Módulo DHT11

El módulo de humedad del suelo (Figura 5) está diseñado para determinar el contenido de humedad del suelo en el que está sumergido. Le permite saber si las plantas de su hogar o jardín están regadas en exceso o en exceso. El módulo consta de dos partes: una sonda de contacto YL-28 y un sensor YL-38, la sonda YL-28 está conectada al sensor YL-38 mediante dos cables. Se crea un pequeño voltaje entre los dos electrodos de la sonda YL-28. Si el suelo está seco, la resistencia es alta y la corriente será menor. Si el suelo está mojado, la resistencia es menor, la corriente es un poco mayor. Según la señal analógica final, se puede juzgar el grado de humedad.

Figura 5. Módulo de humedad del suelo

Ahora montemos el circuito que se muestra en la Figura 6 en una placa de pruebas.

Figura 6. Diagrama de conexión para monitoreo de parámetros de “Home Flower”.

Empecemos a escribir el boceto. El fotorresistor, el sensor de temperatura TMP36 y el módulo de humedad del suelo son sensores analógicos comunes. Para el sensor TMP36, podemos convertir valores analógicos en lecturas de temperatura en grados Celsius. Para trabajar con el módulo DHT11 usaremos la biblioteca Arduino DHT (Descargar). Mediremos los datos a intervalos de 5 segundos y enviaremos los valores al puerto serie Arduino.
Creemos un nuevo boceto en el IDE de Arduino, agreguemos el código del Listado 1 y carguemos el boceto en la placa Arduino. Te recordamos que en la configuración del IDE de Arduino debes seleccionar el tipo de placa (Arduino UNO) y el puerto de conexión de la placa.

Listado 1.

// conectando la biblioteca DHT #include "DHT.h" // tipo de sensor DHT #define DHTTYPE DHT11 // contacto para conectar la entrada de datos del módulo DHT11 int pinDHT11=9; // contacto para conectar la salida analógica del módulo de humedad del suelo int pinSoilMoisture=A0; // contacto para conectar la salida analógica del sensor de temperatura TMP36 int pinTMP36=A1; // contacto para conectar la salida analógica del fotorresistor int pinPhotoresistor=A2; // instanciando un objeto DHT DHT dht(pinDHT11, DHTTYPE); void setup() ( // inicia el puerto serie Serial.begin(9600); dht.begin(); ) void loop() ( // recibe datos de DHT11 float h = dht.readHumidity(); if (isnan(h ) ) ( Serial.println("Error al leer desde DHT"); ) else ( Serial.print("HumidityDHT11= "); Serial.print(h);Serial.println(" %"); ) // obteniendo el valor de la salida analógica del módulo de humedad del suelo int val0=analogRead(pinSoilMoisture); Serial.print("SoilMoisture= "); Serial.println(val0); // obteniendo el valor de la salida analógica del sensor de temperatura TMP36 int val1 =analogRead(pinTMP36); // conversión a mV int mV=val1*1000/1024; // conversión a grados Celsius int t=(mV-500)/10; Serial.print("TempTMP36= "); Serial.print (h);Serial.println( " C"); // obteniendo el valor de la salida analógica del fotorresistor int val2=analogRead(pinPhotoresistor); Serial.print("Light= "); Serial.println(val2); // pausa 5 segundos Serial.println(); retraso (5000); )

Luego de cargar el boceto en el tablero, abra el monitor del puerto serie y observe la salida de valores con las lecturas de nuestros sensores (Figura 7).

Figura 7. Salida de valores con las lecturas de nuestros sensores al monitor del puerto serie Arduino.

Y aquí está nuestra flor ya crecida (Figura 8).

Figura 8. Proyecto “Flor Casera”

Ver las lecturas del sensor a través de un puerto serie no es del todo conveniente; en la próxima lección veremos más

Diagrama esquemático y ejemplo de instalación en

Termostato de invernadero en el microcontrolador ATmega8.

Una forma de calentar los invernaderos es utilizar electricidad. Con una automatización buena e inteligente, es posible garantizar una alta eficiencia del sistema de calefacción, así como facilidad de mantenimiento y automatización para mantener la temperatura establecida. La eficiencia de un invernadero se puede aumentar significativamente calentando el suelo y manteniendo la temperatura del aire. En el desarrollo de este dispositivo se utilizó una caldera eléctrica casera con una potencia de 5 kW. Dos elementos calefactores de 2+3 m2. Puede utilizar un elemento calefactor a la vez; ahora hace calor afuera, por lo que un elemento calefactor puede realizar la tarea bastante bien. Calienta un invernadero de 11 por 5 metros, la altura en el centro es de 3 m, doble película, el invernadero está a un metro de profundidad en el suelo. La unidad de control monitorea cinco puntos y controla tres circuitos. Dos: cama cálida, temperatura ambiente. En el menú del dispositivo, puede configurar su propia temperatura e histéresis para cada circuito. Las temperaturas diurnas y nocturnas se establecen por separado para cada circuito.

El termostato también proporciona control de la temperatura del refrigerante para el apagado de emergencia de la caldera en caso de sobrecalentamiento, así como la capacidad de conectar un sensor de temperatura para monitorear un parámetro adicional (por ejemplo, la temperatura del aire exterior). El tiempo de transición del modo día al modo noche y viceversa se configura en el menú y es común a todos los circuitos. El funcionamiento de la bomba está controlado por una unidad de automatización. Si la temperatura alcanza los parámetros establecidos y la caldera se apaga, la bomba seguirá funcionando durante el tiempo establecido y se apagará. Se utiliza una bomba común para camas calientes y en interiores. Las camas calientes y la temperatura del aire se controlan mediante válvulas eléctricas de 12 voltios. Diagrama esquemático del termostato:

Así es como se ve una foto de la placa soldada desde el lado de la pista:

1.Instrucciones para el funcionamiento de la automatización.

El microcontrolador del termostato funciona con 5 sensores DS18B20. Los sensores están conectados a un bus. Puede ser necesario reducir R1. MK distingue los sensores por su número de serie. Durante la fabricación, la primera vez tendrás que determinar al azar qué sensor es responsable de qué e instalarlo en consecuencia.

Los datos se muestran en formato entero, las décimas se descartan y los ceros iniciales se suprimen. Rango de temperatura de -9 a +99 grados. Cuando la temperatura sale de los límites o cuando hay un error del sensor, la pantalla muestra en lugar de las lecturas del sensor correspondiente.

Al conectarse por primera vez, si los 5 sensores se inicializan exitosamente, sus números de serie se escribirán en la EEPROM. Esto permitirá que funcione correctamente en el futuro si algunos sensores se eliminan o fallan. Si reemplaza sensores, debe borrar la EEPROM y encender el dispositivo. Actualmente sólo es posible borrar la EEPROM en el programador. Entonces tal vez descubra cómo hacerlo a través del menú. El MK funcionará sin cristal de 8 MHz. El FUSIBLE debe configurarse en consecuencia. Indicador basado en procesador HD44780.

2.Trabajar con un termostato

1.El botón “MENÚ” se desplaza por las páginas del menú en un círculo.

2.En el menú de configuración (Configuración), la opción disponible para configurar parpadea.

3.Instalación utilizando los botones MÁS/MENOS como de costumbre.

4. Reloj en DS1307. La hora se muestra en el formato hh:mm:ss. Formato de visualización de 24 horas. Acceso al reloj a través del menú. Las configuraciones de tiempo están disponibles en la página, a su vez: segundos (los botones MÁS/MENOS restablecen el valor de los segundos), minutos, horas. Se establece la hora para activar el modo diurno: día y el modo nocturno: noche. Para los modos, el formato de salida es hh:mm. La configuración del reloj se almacena en la memoria del DS1307.

5.Pase de un parámetro a otro usando los botones ARRIBA/ABAJO. Los botones funcionan con una sola pulsación, independientemente de la duración.

6. Después de 10 segundos desde la última pulsación, la configuración se escribirá en la memoria. La pantalla pasará al modo principal.

7.Cuando presiona cualquier botón, así como cuando se aplica energía, la luz de fondo se enciende. La luz de fondo se apagará 30 segundos después de presionar el último botón.

3. Algoritmo de control de caldera

1.Cuando se suministra energía al dispositivo, el controlador sondea los sensores y lee información del reloj en tiempo real. El controlador compara la hora actual con la configurada para los modos diurno y nocturno y selecciona la configuración adecuada para el funcionamiento de los termostatos.

2.Después de unos 5 segundos, el dispositivo se activa y comienza a controlar la caldera.

3. Si la temperatura de los sensores Pol-1, Pol-2 u Office cae por debajo del valor establecido, entonces la bomba y el calentador se encienden y se aplica voltaje al actuador correspondiente para suministrar refrigerante a este circuito. Cuando la temperatura aumenta por encima del valor establecido en el valor de histéresis, el calentador se apaga y la bomba permanece en funcionamiento durante 30 segundos para garantizar el enfriamiento del elemento calefactor a una temperatura segura. Para garantizar el flujo de agua a través del circuito de la caldera, el suministro de refrigerante permanece abierto a este circuito mientras la bomba está en funcionamiento. Si el funcionamiento de la caldera es necesario para otro circuito, el refrigerante se desconecta inmediatamente al circuito que ya no es necesario.

4. Modo de emergencia

1.Si la temperatura del refrigerante ha superado la configurada en el parámetro Caldera, independientemente del estado de los sensores, se enciende la bomba, se apaga el calentador y se abre el circuito de Office para asegurar el flujo de agua a través de la caldera.

2. Si el sensor de algún circuito funciona mal, este circuito se considera apagado, si el calentador estaba funcionando a través de él, luego de 30 segundos la bomba y el circuito se apagarán.

3. En caso de mal funcionamiento del sensor de temperatura del refrigerante mientras la caldera está en funcionamiento, el dispositivo cambiará la caldera al modo indicado en el párrafo 4.1.

Muchos seguidores de la jardinería, que cultivan diversos cultivos, comienzan construyendo un invernadero común. Después de plantar las semillas, comienzan diversas tareas para mantener y preservar los cultivos. Si el invernadero es pequeño, no causará mucha preocupación. Pero ¿qué pasa con aquellos que tienen una estructura masiva construida en su sitio que requiere una supervisión casi constante? Nuestro material le informará sobre las características de los "invernaderos inteligentes", que pueden facilitar significativamente el trabajo de los jardineros.

¿Lo que es?

Mucha gente cultiva hortalizas de invernadero por el proceso en sí, porque es agradable sentir que estos productos fueron creados prácticamente con sus propias manos. Algunos propietarios de casas de veraneo estarían encantados de tomar este asunto aún más en serio, pero simplemente no tienen la energía ni el tiempo para ello. Un sistema automatizado que controle el riego, la ventilación y el suministro de fertilizantes sigue siendo el mayor sueño de algunos residentes de verano. De hecho, todos los sueños ya se cumplen con éxito en la vida real.

Gracias al progreso constante, el “invernadero inteligente” existe en la realidad. El desarrollo del mercado de la construcción y las tecnologías relacionadas ha llevado al hecho de que hoy una máquina automática puede gestionar todos los procesos.

En realidad, ¿por qué un invernadero necesita automatización? Basta tomar como ejemplo un invernadero común y considerar qué procesos ocurren allí. Teniendo en cuenta que el control climático allí se realiza correctamente, pero se hace más bien siempre que es posible, aunque a diario.

Con la llegada de los primeros rayos de sol, la temperatura en el invernadero comienza a subir bruscamente. Este es un momento muy favorable para las plantas. Lo único es que al mismo tiempo aumenta la diferencia de temperatura entre el suelo y el aire. En este sentido, las raíces, al permanecer frías, no pueden suministrar completamente humedad a los brotes. Este fenómeno no tiene un efecto muy beneficioso sobre el crecimiento del ovario.

La ventilación es aún peor. Normalmente, el propietario ventila el invernadero cuando la temperatura interior supera los 40°C. Cuando se abren puertas y ventanas, la corriente de aire, junto con el aire caliente, se lleva la humedad restante, creando, de hecho, un clima desértico. Esto crea un ambiente ideal para la proliferación de plagas y enfermedades.

Al anochecer, cuando la temperatura restablezca el equilibrio, las plantas volverán a la normalidad. Pero si comparamos los resultados de la cosecha, saldrán más hortalizas del invernadero automatizado y tendrán un aspecto mucho más bonito. Resulta que la tarea principal de un invernadero "inteligente" es proporcionar un microclima confortable para las plantas.

Peculiaridades

Esta obra de arte de "jardín" apareció hace mucho tiempo y ha gozado de una merecida popularidad durante muchos años. Sólo los jubilados pueden permitirse el lujo de pasar todo su tiempo en su casa de verano. Otras categorías de personas, en la medida en que están ocupadas, sólo pueden visitar sus jardines periódicamente.

El invernadero automático es un diseño único diseñado para facilitar al máximo el trabajo de los jardineros. Además, cualquier invernadero puede hacerse "inteligente". Todo depende del ingenio del jardinero y del uso de tecnologías modernas.

Para lograr su título de "inteligente", un invernadero "inteligente" debe cumplir las siguientes características:

• la temperatura dentro del invernadero debe ajustarse automáticamente mediante un sensor de aire;
• presencia obligatoria de un sistema de riego por goteo;
• el suelo del invernadero debe restaurarse sin ayuda humana.

No es muy necesario que un invernadero automatizado esté repleto de arriba a abajo con las últimas innovaciones de los sistemas de producción modernos. Equipar un invernadero se puede realizar a un costo mínimo. El aspecto principal es la funcionalidad constante de todos los sistemas instalados. Esto garantiza la máxima eficiencia.

Tipos y diseños

Todos los beneficios de su propio invernadero se pueden ver en el momento en que aparecen verduras frescas y sabrosas en la mesa. Además, esto sucede todos los días, y no sólo en los cálidos días de verano. No es necesario enlatar ni congelar para uso futuro. El invernadero ofrece todo lo fresco, natural y único.

Para elegir un diseño de alta calidad, es necesario tener en cuenta los parámetros del terreno. y, por supuesto, decidir la elección del cultivo a sembrar. Es difícil no dejarse confundir por la variedad de opciones que ofrece, porque hoy en día existe una gran variedad de modelos en el mercado y uno es mejor que el otro. Y los artesanos rurales modernos ofrecen sus propios inventos, mucho más avanzados que algunos desarrollos de fábrica. Entonces, ¿qué deberías elegir?

Primero debes decidir para qué sirve el invernadero:

• qué crecerá en él y en qué volúmenes;
• la estructura se utilizará únicamente en verano o durante todo el año;
• dimensiones de la estructura;
• la cantidad de hortalizas cultivadas (para necesidades personales o también para la venta);
• grado de automatización del invernadero, etc.

En el mercado se encuentran principalmente invernaderos de vidrio sobre una estructura de metal en forma de casa, así como interesantes estructuras arqueadas de policarbonato. Es más fácil doblar una lámina de este material formando un arco que cortarla, además, aquí es importante el factor de hermeticidad de la estructura. Antes de tomar una decisión, es necesario considerar todas las desventajas y ventajas de estos invernaderos.

En forma de arco

• plano de reflexión pequeño, por lo que entra más luz solar;
• una gran cantidad de espacio libre: las plantas tienen espacio para crecer en longitud;
• el diseño tiene una apariencia agradable;
• simplicidad de construcción y facilidad de transporte;
• la posibilidad de agregar nuevos segmentos para ampliar el área sembrada.

Desventajas de diseño:

• La nieve prácticamente no cae de un invernadero de este tipo y existe la posibilidad de que la estructura se doble y rompa;
• si se ensambla incorrectamente, se puede romper la estanqueidad y, además del agua, pueden entrar insectos dañinos al invernadero;
• Si la fijación a la base no es lo suficientemente confiable, la estructura puede volar con el viento.

invernadero

Ventajas:

• tal estructura es fácil de hacer con tus propias manos;
• la nieve no permanece en el techo, por lo que no hay necesidad de preocuparse por las desviaciones;
• en un invernadero de este tipo es más fácil instalar varios sistemas de automatización;
• la elección de materiales para la construcción es bastante diversa;
• existe la posibilidad de mejorar aún más la apariencia.

Defectos:

• el invernadero tiene un alto grado de reflexión debido a su superficie plana, por lo que el calor solar puede no ser suficiente para las plantas;
• en el futuro, si se requiere ampliar el área, será difícil hacerlo;
• una gran cantidad de componentes que requieren un seguimiento constante;
• El techo de estos invernaderos es bastante pesado, por lo que al construir una estructura se requiere una base poderosa y duradera.

Además de las formas tradicionales, puedes considerar otros tipos de invernaderos. Todo depende de la conveniencia del trabajo y de los requisitos que imponen las propias plantas. Por ejemplo, los pepinos requieren un espacio amplio, mientras que los tomates necesitan altura.

Hoy en día, un invernadero llamado "Umnitsa" tiene una gran demanda entre los residentes de verano. Debido a que el diseño de este invernadero es muy conveniente y duradero, durará mucho tiempo. Pero lo más importante que distingue a este invernadero de los demás es que tiene un techo practicable.

Todas las ventajas de "Umnitsa" se pueden agrupar de la siguiente manera:

• confiabilidad y simplicidad de diseño;
• tipo práctico de techo;
• Fácil ajuste de los parámetros de humedad y temperatura.

Para operar el techo se utiliza un elevador especial sobre rodillos, cuyo uso no requiere habilidades especiales. Durante el invierno el invernadero se puede dejar descubierto. Gracias a esto, el suelo quedará saturado de humedad, evitando la congelación del suelo y una posible deformación del techo.

Además, este invernadero "inteligente" es capaz de crear de forma independiente el microclima necesario en su interior. El propio nombre del invernadero sugiere que aquí la calidad es óptima. Pues la ventaja innegable es el bajo coste, que te permitirá recuperar los costes en poco tiempo.

Puedes crear un invernadero "inteligente" con tus propias manos. La automatización del invernadero se verá favorecida por el sistema de control Arduino, gracias al cual es posible un seguimiento constante de los procesos principales. La automatización Arduino notifica al propietario sobre el funcionamiento del sistema de ventilación, humedad, cortes de energía y otras funciones. Los datos se pueden mostrar en la pantalla de una computadora o tableta, o la notificación se puede realizar mediante una alarma luminosa.

El funcionamiento autónomo de un invernadero casero se consigue instalando un kit que incluye circuitos eléctricos, cierres con sensores de temperatura y módulos para diversos fines.

El diseño básico de un invernadero "inteligente" casero le permite realizar automáticamente las siguientes funciones:

• control y regulación de temperatura dentro del invernadero;
• monitoreo de la humedad del aire;
• la humedad del suelo;
• iluminación de plantas.

Mejores opciones

En la mayoría de los casos, los residentes de verano dan preferencia a los modelos de producción extranjeros, creyendo que los fabricantes extranjeros producen productos de mayor calidad. De hecho, sus contrapartes domésticas no son inferiores a ellos en calidad y funcionalidad.

El invernadero "inteligente" de policarbonato de Kurdyumov implica el uso de un sistema de riego por goteo y ventilación automática sin el uso de electricidad. Está equipado con un sistema de ventilación automático para garantizar un clima confortable propicio para el crecimiento de los cultivos.

El principio de funcionamiento del mecanismo es bastante simple:

• se instala un cilindro hidráulico con líquido en el espejo de popa, que, de hecho, se puede llamar sensor de temperatura;
• cuando se calienta el aire del invernadero, el líquido se expande, empuja el pistón y se abre la ventana;
• cuando la temperatura baja, ocurre el proceso inverso.

El pistón es capaz de desarrollar una fuerza de hasta 100 kg, lo que permite mover una ventana con un área de hasta 2 metros cuadrados. m La vida útil de dicho dispositivo alcanza varios años, por lo que el precio puede considerarse bastante aceptable. Las rejillas de ventilación suelen estar situadas de forma que no provoquen vientos excesivos; de lo contrario, el invernadero podría destruirse en caso de fuertes ráfagas de viento.

El riego por goteo es un método para suministrar humedad., en el que el agua se entrega en pequeñas porciones directamente al sistema de raíces de la planta. Para ello se utiliza un sencillo conjunto de tubos, mangueras y pulverizadores. Gracias a esto, siempre se mantiene el nivel requerido de humedad en el suelo. Además, el agua logra calentarse a la temperatura ambiente, lo que tiene un buen efecto sobre el crecimiento de las plántulas.