Một ví dụ về sử dụng tự động hóa hiện đại trong nhà kính

Nhà kính là công trình dành cho trồng rau tự nhiên trong thời gian ngắn hơn ở mặt đất mở. Việc sử dụng nhà kính là phổ biến cả trong các chủ sở hữu tư nhân và trong nông nghiệp nói chung.

Trước đây, tự động hóa nhà kính là một thủ tục tốn kém và đôi khi không thể chịu đựng được, nhưng hiện tại, giải pháp cho vấn đề này không quá tốn kém và khá hiệu quả, và trong tương lai, nó sẽ mang lại lợi ích lớn hơn.

Nhiều yếu tố cần thiết cho việc trồng rau hiệu quả đòi hỏi phải sử dụng tự động hóa hiện đại, ví dụ:

1) Tự động bảo trì nhiệt độ không khí tối ưu;

2) Tự động tưới nước;

3) Tự động bao gồm ánh sáng;

4) Làm nóng đất tự động.

Tự động bảo dưỡng nhiệt độ không khí tối ưu

Khi trồng cà chua và dưa chuột, là loại cây trồng phổ biến nhất được trồng trong nhà kính, điều mong muốn là nhiệt độ không khí từ +18 đến +25 ° C vào ban ngày và không thấp hơn +16 ° C vào ban đêm. Nhiệt độ đất từ ​​+10 ° С và cao hơn.

Hạ nhiệt độ được thực hiện bằng cách sử dụng bộ truyền động mở cửa sổ của nhà kính để thông gió khi nhiệt độ không khí tăng. Đối với những mục đích này, bạn cũng có thể sử dụng động cơ bước, theo tín hiệu, mở các lỗ thông hơi đến góc mong muốn.

Thiết bị truyền động

Thiết bị truyền động tốt nhất là được sử dụng không chỉ với cảm biến nhiệt độ, mà còn với cảm biến gió, để không gây hại cho cây trồng. Trong vai trò của cảm biến nhiệt độ không khí, bạn có thể sử dụng cảm biến kỹ thuật số DS18B20 đơn giản và rẻ tiền.

 

 

Cảm biếnDS18B20

Tưới cây

Tự động tưới được thực hiện bằng cách sử dụng các cảm biến độ ẩm hạn chế tưới nước, nhưng tốt hơn là sử dụng cảm biến lưu lượng nước cùng với chúng, vì các cảm biến đất đơn giản, rẻ tiền bị oxy hóa rất nhanh và thất bại. Đối với các trang trại nhỏ, bạn có thể sử dụng cảm biến độ ẩm tự chế dựa trên bộ đếm thời gian NE555.

Microcircuit này không thể được gọi là hiện đại, nhưng nó đã trở thành một công cụ điện tử đáng tin cậy được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Các điện cực phải được làm bằng than chì, không bị oxy hóa. Đầu ra 3 của vi mạch được kết nối với đèn LED, báo hiệu độ ẩm rời khỏi giới hạn. Đầu ra này cũng có thể được kết nối với hệ thống điều khiển và, theo tín hiệu từ nó, có thể bị tắt hoặc bật.

Cảm biến độ ẩm đất trên chip NE555

Điều quan trọng là phải biết lưu lượng nước cần thiết mỗi ngày (sẽ phụ thuộc vào diện tích nhà kính, nhu cầu của cây trồng trong nước, mật độ của chúng, v.v.), sau đó đủ để kiểm soát việc tưới tiêu bằng cảm biến lưu lượng nước theo thời gian và sử dụng cảm biến độ ẩm như báo động tràn.

Điều khiển ánh sáng

Tự động chiếu sáng là dễ nhất để làm đơn giản quang điện trở. Khi ánh sáng giảm, điện trở của nó tăng và do đó tín hiệu điều khiển được hình thành để bật đèn trong nhà kính.

Làm nóng đất

Tự động làm nóng đất được thực hiện giống như không khí, nhưng thay vì bộ truyền động, điều khiển nhiệt độ được sử dụng yếu tố làm nóng hoặc cáp sưởi.

Thiết bị điều khiển tự động

Một cách riêng biệt, cần nói về các thiết bị nhận thông tin từ cảm biến, phân tích và đưa ra tín hiệu điều khiển đến bộ truyền động, bộ phận làm nóng, van cấp nước, v.v. Trên Internet bạn có thể tìm thấy rất nhiều bài viết trên một nền tảng như Arduino trên cơ sở đó nó được đề xuất để tạo ra tự động hóa các nhà kính nhỏ.

Arduino là một công cụ phần mềm phần cứng với bộ tải khởi động được flash vào trước đó, cho phép bạn tải chương trình của mình vào một vi điều khiển mà không cần sử dụng các lập trình viên phần cứng riêng biệt.Bộ vi điều khiển trên bo mạch được lập trình bằng ngôn ngữ Arduino, dựa trên ngôn ngữ Dây (giống như C).

Tất cả các kết quả hoạt động của thiết bị trong nhà kính tự động, nếu cần thiết, có thể được theo dõi trực quan trên máy tính.Tronggiao diện eb có thể cung cấp một cơ hội không chỉ để theo dõi các bài đọc về cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng, mà còn để kiểm soát các bài đọc này. Cũng có thể theo dõi nhà kính thông qua webcam.

Hệ thống kiểm soát nhà kính được kiểm soát bởi một hội đồng trung tâm. Arduino, hoạt động như sau: dữ liệu môi trường thu được, cảm biến nhiệt độ không khí hoặc độ ẩm được truyền đến bộ điều khiển trung tâm (Arduino) so sánh các giá trị hiện tại với các giá trị đã cho. Nếu bất kỳ giá trị nào không khớp, thì bộ chấp hành được kích hoạt để khôi phục trạng thái tối ưu. Tiếp theo Arduino gửi dữ liệu đến một máy chủ từ xa để theo dõi qua Internet.

Ví dụ Arduino cho tự động hóa nhà kính

Ví dụ mạch tự động nhà kính Arduino

Bằng một đơn vị lập trình đặc biệt, kiểm soát các tham số như:

• sưởi ấm nội thất nhà kính;

• sưởi ấm nước;

• tần suất và thời gian tưới nước;

• bắt đầu và ngừng thông gió cưỡng bức;

• chiếu sáng.

Kiểm soát nhiệt độ không khí được xác định bởi hai giới hạn ngưỡng: giới hạn trên và giới hạn dưới. Khi vượt quá giới hạn trên, lỗ thông hơi sẽ mở, quạt được kích hoạt để làm mát môi trường nhà kính, có thể sử dụng rèm để áp bức và khi nhiệt độ xuống dưới giới hạn dưới, quạt sẽ tắt, máy sưởi bật nhiệt để làm nóng không khí đến mức được xác định trước.

Kiểm soát độ ẩm được xác định bởi ngưỡng do người dùng đặt. khi độ ẩm trong nhà kính giảm xuống dưới ngưỡng định trước, hệ thống tưới tự động sẽ bật và sau đó tắt khi trạng thái tối ưu được phục hồi.

Điều kiện ánh sáng được kiểm soát bởi hai điểm cho trước: giới hạn trên và giới hạn dưới. Giới hạn trên xác định khi ánh sáng được kích hoạt trong khi giới hạn dưới xác định khi tắt. Chiến lược này chủ yếu được sử dụng để tăng ánh sáng ban ngày hoặc bù cho không đủ ánh sáng ban ngày theo mong muốn của người dùng.

Mặc dù sự đơn giản của lập trình và kết nối, cũng như chi phí thấp, theo tôi, việc thực hiện các dự án như vậy trên Arduino là khó khăn.

Là một thiết bị điều khiển chính cũng có thể được sử dụngmáy vi tính Raspberry Pi 2kết hợp các ưu điểm của Arduino và máy tính cá nhân, vì nó có khả năng khởi chạy một hệ điều hành riêng và có các cổng đầu vào / đầu ra để kết nối nô lệ và nhận tín hiệu từ các cảm biến. 

Nhưng cách dễ nhất là mua một thiết bị được chế tạo sẵn dưới dạng rơle lập trình hoặc bộ điều khiển logic lập trình. Trong số các nhà sản xuất trong nước của các sản phẩm đó, OWEN, Segnetics và các sản phẩm khác được biết đến nhiều nhất. Một lựa chọn thay thế cho những người đã học cách lập trình Arduino có thể là PLC điều khiển.

PLC Controlino: MINI (trái), MAXI (giữa) và MEGA (phải)

Nhược điểm duy nhất của PLC này là đầu ra rơle có dòng điện lên đến 6 A. Nhưng nếu nhà kính sử dụng thiết bị điện có mức tiêu thụ ít hơn thì PLC này hoàn toàn phù hợp.

Ngày nay, nó có sẵn trong 3 phiên bản: MINI, MEGA, MAXI. Một điểm cộng quan trọng là khả năng kết nối Internet thông qua giao diện Ethernet để giám sát và điều khiển từ xa. Giao diện này có sẵn trong các phiên bản MEGA và MAXI.

Do đó, việc tạo ra một nhà kính tự động ngày nay là một nhiệm vụ đơn giản và tương đối rẻ tiền cho các trang trại nhỏ.