Меню

Автоматизация регулирования температуры теплицы

Возможности современных автоматизированных систем в теплицах с инструкцией по внедрению

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 трудоатраты 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.
Читайте также:  Шпилька колеса газон next передняя

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:

Источник статьи: http://datchikidoma.ru/ylichniye-datchiki/ymniye-teplitsy

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.

Читайте также:  Декоративные элементы деревянных беседок

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.
Читайте также:  Чем вы красили беседку

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.

Источник статьи: http://parnik-teplitsa.ru/temperatura-v-teplice-40

Adblock
detector