Hydroponiczny system monitorowania i kontroli szklarni: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W tej instrukcji pokażę, jak zbudować hydroponiczny system monitorowania i kontroli szklarni. Pokażę wybrane komponenty, schemat elektryczny budowy obwodu i szkic Arduino użyty do zaprogramowania Seeeduino Mega 2560. Na końcu opublikuję również kilka filmów, aby można było zobaczyć efekt końcowy

Wejścia:

DHT11

Wyjścia:

• Pompa wodna
• Pompa powietrza
• 2 wentylatory
• Pasek świetlny LED
• Ekran LCD 4x20

Funkcjonować:

• Pompy powietrza i wody są podłączone do zewnętrznej funkcji przerywania, która jest sterowana przełącznikiem SPDT. Pozwala to użytkownikowi na zmianę pożywki lub majstrowania przy systemie nawadniającym bez konieczności wyłączania całego obwodu. Jest to ważne, ponieważ kiedy wyłączasz cały obwód, czas świecenia się resetuje.
• Światła są sterowane za pomocą prostych funkcji matematycznych, które pozwalają użytkownikowi określić, jak długo ma być włączane i wyłączane.
• Wentylatory sterowane są temperaturą. Zaprogramowałem przekaźnik, aby włączał wentylatory za każdym razem, gdy czujnik odczytuje powyżej 26 stopni Celsjusza. I być WYŁĄCZONY w dowolnym momencie poniżej 26 stopni Celsjusza.

Czuję, że powinienem wspomnieć, że ten projekt jest wciąż w toku. Do końca lata planuję zainstalować czujnik pH, przewodności elektrycznej i DO (ponieważ są one niezbędne do prawidłowego monitorowania systemu hydroponicznego). Więc jeśli podoba Ci się to, co widzisz, zaglądaj sporadycznie przez całe lato, aby sprawdzić moje postępy!

**Aktualizacja(1/30/19)** Kod tego projektu jest teraz dostępny w pliku Greenhouse_Sketch.txt. (znajduje się na dole sekcji 4

Krok 1: Wybór komponentów

Zdjęcie wyświetlane w kroku 1 pokazuje; Komponent, model, firma, funkcja i cena.

Najprawdopodobniej możesz znaleźć te komponenty po niższych cenach za pośrednictwem Amazon lub innych źródeł. Po prostu zebrałem te informacje ze źródła każdego komponentu, ponieważ w tym samym czasie zbierałem również arkusze specyfikacji.

***Edytować***

Właśnie zdałem sobie sprawę, że pominąłem 2x płytki stykowe na mojej liście części. Są one dość tanie i można je kupić za pośrednictwem Amazona lub dowolnego sprzedawcy komponentów.

Krok 2: Okablowanie obwodu

Na zdjęciach wyświetlanych w kroku 2 znajdziesz schemat połączeń oraz fizyczną strukturę obwodu. W tym kroku wykonano sporo lutowania, aby zapewnić solidne połączenia z przekaźnikiem, a także z wyłącznikiem i światłami.

Jeśli masz problemy z uruchomieniem komponentu, pamiętaj, że multimetr cyfrowy jest Twoim NAJLEPSZYM przyjacielem na tym etapie. Sprawdź napięcie na elemencie równolegle i sprawdź prąd przez element szeregowo. Odkryłem, że sprawdzenie komponentów przez DMM było znacznie szybsze niż próba prześledzenia okablowania w celu znalezienia przyczyny, dla której coś nie działa.

UWAGA: Zauważysz, że użyłem osłony MicroSD na górze mojego Seeeduino Mega 2560. Nie jest to potrzebne w tym projekcie, chyba że chcesz nagrywać dane (do których jeszcze nie zaprogramowałem…).

Krok 3: Budowa hydroponicznej szklarni

Rozmiar Twojej szklarni zależy od Ciebie. Najlepsze w tym projekcie jest to, że wszystko, czego potrzebujesz, aby zrobić to na większą skalę, to dłuższe przewody! (I pompa wodna o wysokości powyżej 50 cm)

Rama podstawy szklarni została wykonana z drewna firmy LOWE, a do stworzenia okapu ramowego użyłem elastycznej rury PCV i drutu kurzego. (Zdjęcie 1)

Do przykrycia okapu i stworzenia wyizolowanego ekosystemu dla roślin użyto prostej plastikowej płachty. Do przemieszczania powietrza przez szklarnię zastosowano szeregowo dwa wentylatory. Jeden do wciągania powietrza i jeden do wyciągania powietrza. Zrobiono to, aby jak najszybciej schłodzić szklarnię i zasymulować powiew wiatru. Wentylatory są zaprogramowane tak, aby były wyłączone, gdy DHT11 mierzy temperaturę lub = do 26 *C. Zostanie to wyświetlone w części szkicu instrukcji. (Zdjęcie 2)

System hydroponiczny składa się z rury PVC o średnicy zewnętrznej 3" z dwoma 2" otworami wyciętymi z góry na doniczki z siatki. Są one oddalone od siebie o 3 cale, aby zapewnić każdej roślinie wystarczająco dużo miejsca zarówno do ukorzeniania, jak i wzrostu. Zastosowano system kroplowy, aby dostarczyć roślinom roztwór odżywczy, a w dnie PVC wycięto otwór 1/4 cala, aby umożliwić woda wraca do zbiornika poniżej. Obie pompy powietrza i wody są podłączone do wyłącznika, który steruje nimi z drugiej pustej przestrzeni biegnącej równolegle do głównej pętli pustej przestrzeni. Zrobiono to po to, abym mógł wyłączyć pompy i zmienić pożywkę bez wpływu na resztę systemu. (Zdjęcie 3, 4 i 5)

Listwa świetlna LED została przymocowana do wewnętrznej części maski i podłączona do przekaźnika przez wzmacniacz RBG. Światło jest na zegarze, który jest kontrolowany przez instrukcje „Jeśli” i „inaczej, jeśli”. W moim programowaniu znajdziesz je zaprogramowane tak, aby włączały się i wyłączały co 15 sekund. Jest to przeznaczone wyłącznie do celów demonstracyjnych i powinno być zmieniane zgodnie z normalnym cyklem świetlnym w celu uzyskania optymalnych warunków wzrostu. Ponadto, w przypadku rzeczywistych warunków uprawy, zalecam używanie prawdziwego światła do uprawy, a nie prostej taśmy LED, której użyłem w moim projekcie klasowym. (Zdjęcie 6)

Krok 4: Programowanie w Arduino

Zdjęcie 1: Tworzenie bibliotek i definicji

• unsigned long timer_off_lights=15000

  tutaj określamy, kiedy wyłączyć diody LED. Światła są aktualnie zaprogramowane do włączenia do tego czasu. Do rzeczywistego użytku zalecam sprawdzenie pożądanego cyklu światła dla rośliny, którą chcesz uprawiać. Np. jeśli chcesz, aby światła były włączone przez 12 godzin, zmień ten czas z 15000 na 43200000

W tej części programu nie są potrzebne żadne inne zmiany

Zdjęcie 2: pusta konfiguracja

W tej sekcji nie są potrzebne żadne zmiany

Zdjęcie 3: pusta pętla

• inaczej, jeśli (różnica_czasu <30000)

  Ponieważ światła są zaprogramowane tak, aby były włączone na początku i wyłączały się po 15 sekundach trwania programu. 30000 działa jako limit odmierzonego czasu. Światła pozostają wyłączone, dopóki czas nie osiągnie 30000, a następnie zostanie zresetowany z powrotem do 0, co spowoduje ponowne włączenie świateł do momentu ponownego osiągnięcia 15000. 30000 należy zmienić na 86400000, aby reprezentować cykl 24-godzinny

• jeśli (t<26)

  w tym miejscu program mówi wentylatorom, aby pozostali WYŁĄCZENI. Jeśli Twoje rośliny wymagają różnych temperatur, zmień 26, aby dopasować je do swoich potrzeb

• inaczej, jeśli (t>=26)

  w tym miejscu program mówi fanom, aby pozostali WŁĄCZENI. Zmień ten 26 na ten sam numer, na który zmieniłeś poprzednią instrukcję

Zdjęcie 4: void StopPumps

jest to wtórna pustka wspomniana na początku tej instrukcji. Żadne zmiany nie są potrzebne, po prostu mówi podłączonym pinom, co mają zrobić, gdy przełącznik SPDT zostanie obrócony z pierwotnej pozycji.

Krok 5: Filmy przedstawiające funkcję systemu

Wideo 1:

Pokazuje, że przełącznikiem steruje pompa powietrza i wody. Możesz również zobaczyć, jak zmieniają się diody LED na przekaźniku, gdy przełącznik jest przerzucany.

Wideo 2:

Przeglądając monitor szeregowy, widzimy, że światła włączają się po uruchomieniu programu. Gdy różnica czasu przekracza próg 15000 ms, światła gasną. Ponadto, gdy time_diff przekracza próg 30000 ms, możemy zobaczyć, że time_diff resetuje się z powrotem do zera, a światła ponownie się włączają.

Wideo 3:

Na tym filmie widzimy, że temperatura kontroluje wentylatory.

Wideo 4:

Tylko spacer po szklarni

Nagroda główna w konkursie Sensors 2016