Сервопривод для теплицы

Теплица на Ардуино своими руками – подробно об автоматике умного парника

В качестве проекта по электронике, я решил сделать умную теплицу на Ардуино своими руками. Моей целью была регулировка температцры в теплицы с помощью лампы и сервопривода, который открывает окошко и вентилятора. Я хотел достичь практически неизменного уровня влажности при помощи насоса, а также хотел получать данные о температуре, влажности почвы и освещенности. В конце я решил запустить вебсайт, на котором эти данные отображались бы.

Проект автоматизации теплицы был сделан для курса электроники и я хотел использовать в нём Распберри Пи и Ардуино.

Шаг 1: Презентация

В автоматике умной теплицы располагаются разные датчики, измеряющие температуру внутри и снаружи, влажность почвы и освещенность.

Внутренний датчик температуры позволяет запускать вентилятор и сервопривод, открывающий окно, когда внутренняя температура поднимается выше заданной точки. И наоборот, если температура опускается ниже заданной точки, то окно закрывается. А вентилятор останавливается, и даже более того, чтобы согреть растение запускается лампа. Когда земля слишком пересыхает, датчик уровня влажности почвы позволяет запустить насос и электромагнитный клапан системы орошения.

Плата Ардуино подключается к Распберри пи 3 при помощи кабеля USB. Это соединение позволяет нам сохранять замеры и состояния приводов, а все данные отправлять в базу данных mysql. Скрипт на языке python позволяет управлять Ардуино Уно (связь ведущий / ведомый) и сохранить данные в базу, либо прочитать данные из базы и отправить новые данные на Врдуино.

Далее, установленный на Распберри Пи сервер Apache поддерживает вебсайт. При помощи PHP мы создаём мост между БД mysql и вебсайтом.

На сайте мы можем задать температуру и уровень влажности. Также через сайт можно управлять каждым приводом и узнать их положение.

Шаг 2: Список компонентов

В проекте мы хотели использовать как можно больше компонентов, извлечённых при переработке других вещей.

Шаг 3: Код

В этой части инструкции я дам вам разные программы и код, который я создал для этого проекта.

Программа для Ардуино:
В новой версии я исправили ошибки, при которых не открывалось окно и т.д.

Распберри:
Мы установили сервер MySQL и привязали к нему Python. Для вебсервера мы установили Apache 2.

Вебсайт:
Файлы .CSS доступны в архиве.

Скрипт для Распберри:
Для скрипта мы использовали библиотеку MySQLdb. Используется Python версии 2.7. Скрипт – это мост между Аржуино и Распберри Пи. Он позволяет сохранять данные сАрдуино в базу данных и отсылать невыет контрольные данные, установленные пользователем, в программу Ардуино.

Шаг 4: Установка

Шаг 5: Электропроводка

Шаг 6: Вебсайт и база данных

Наш вебсайт состоит из трёх страниц.
Первая страница – главная, на ней пользователь может узнать состояние устройств и показания датчиков.
Вторая страница – Команды и параметры, где пользователь может легко поменять режим устройств и включитьвыключить их. На этой странице также можно задать контрольные числа для температуры и влажности.
На последней странице вы можете прочитать о создателях проекта.

База данных состоит из трёх таблиц. Таблица «measures» хранит в себе накопленные данные. Таблица «types» содержит параметры каждого измерения, а таблица «commandes» позволяет оправлять устройствами и знать их состояние.

Шаг 7: Время сберечь ваше время и ваши растения

Все готово. У вас есть все инструменты для создания автоматизированной теплицы! Посмотрите видео и увидите умный парник в действии.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Умная теплица на Arduino- делаем первые шаги

Умная теплица на Arduino- делаем первые шаги

Теплицы предназначены для обеспечения оптимального микроклимата для роста и развития растений. Это могут быть и большие промышленные сооружения и небольшое место на подоконнике для выращивания любимого цветка. Но даже за самой крохотной теплицей на подоконнике нужен уход: осуществление полива, поддержание нужной температуры, уровня освещенности и т.п.

Многие с удовольствием занялись подобным хозяйством, вот только ни сил, ни времени для этого нет. И только мечта подсказывает: вот бы такую конструкцию, которая бы настолько умной, что делала бы все сама. Такая теплица окажется востребованной теми, кто не хочет тратить много времени на уход за растениями, а также может не иметь для этого возможности в случае длительного отсутствия — командировок, отпуска и т.п.
Мы и приступим к созданию подобной теплицы, назовем ее умной. А поможет нам создавать умную теплицу контроллер Arduino. Какие же функции будет выполнять умная теплица?
Во-первых, необходимо оперативно получать всю необходимую информацию об климатических параметрах нашей теплицы: температура и влажность воздуха, температура и увлажненность почвы, освещенность теплицы. Т.е. осуществлять мониторинг климатических параметров теплицы.

Какую проблему клиента решит функция мониторинга? Прежде всего — устранит беспокойство насчет того, все ли в порядке c растениями во время его отсутствия: есть ли вода в системе, не выключалось ли электричество, может ли системе вентиляции обеспечить нужную температуру, если в помещении стало слишком жарко и т.п.

Выводить данные мониторинга можно на дисплей, или с помощью светодиодов оповещать о критических значениях климатических параметров, или получать данные через интернет или на планшет.
Далее, необходимо реализовать возможность управления теплицей – осуществлять полив, обогрев, вентиляцию растений, регулировать освещенность растений. Управление можно с помощью автоматики, или удаленно (через интернет или через телефон (планшет)).

Следующий этап – функция автономности теплицы. При снижении уровня увлажненности почвы ниже определенного значения, необходимо включить полив, при снижении температуры в теплице необходимо включить обогрев, освещенность теплицы необходимо производить по определенному циклу.

Рисунок 1. Схематическое изображение умной теплицы

В наших уроках мы рассмотрим практическую реализацию проекта умной теплицы. Создадим проект умной теплицы –
«Домашний цветок». И начнем с реализации функции мониторинга параметров теплицы. Для мониторинга нам необходимо получать следующие данные о окружаещей среде нашего цветка:

1. температура воздуха;
2. влажность воздуха;
3. увлажненность почвы;
4. освещенность цветка.

Для реализации функции мониторинга нам понадобятся следующие детали:

1. Arduino Uno;
2. Кабель USB;
3. Плата прототипирования;
4. Провода «папа-папа» – 15 шт;
5. Фоторезистор – 1 шт;
6. Резистор 10 кОм – 1 шт;
7. Датчик температуры TMP36 – 1 шт;
8. Модуль температуры и влажности воздуха DHT11 – 1 шт
9. Модуль влажности почвы – 1 шт.

Позиции 1-6 имеются в наборах серии «Дерзай» («Базовый», « Изучаем Arduino » и «Умный дом»), датчик температуры TMP36 имеется в наборах «Базовый» и «Изучаем Arduino». Ссылки на позиции 8 и 9 будут даны в конце статьи.
Сначала познакомимся с датчиками, которые будем использовать для функции мониторинга параметров нашего проекта.
C помощью фоторезистора (рисунок 2) осуществляют измерение освещенности. Дело в том, что в темноте сопротивление фоторезистора весьма велико, но когда на него попадает свет, это сопротивление падает пропорционально освещенности.

Рисунок 2. Фоторезистор

Аналоговый датчик температуры TMP36 (рисунок 2) позволяет легко преобразовать выходной уровень напряжения в показания температуры в градусах Цельсия. Каждые 10 мВ соответствуют 1 0С, Вы можете написать формулу для преобразования выходного напряжения в температуру.

Смещение -500 для работы с температурами ниже 0 0C.

Рисунок 3. Аналоговый датчик температуры TMP36

Датчик DHT11 состоят из емкостного датчика влажности и термистора. Кроме того датчик содержит в себе простенький АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры. Будем использовать датчик в варианте модуля для Arduino (рисунок 4).

Рисунок 4. Модуль DHT11

Модуль влажности почвы (рисунок 5) предназначен для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволяет узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних или садовых растений. Модуль состоит из двух частей: контактного щупа YL-28 и датчика YL-38, щуп YL-28 соединен с датчиком YL-38 по двум проводам. Между двумя электродами щупа YL-28 создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная — сопротивление меньше, ток — чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности.

Рисунок 5. Модуль влажности почвы

Теперь соберем на макетной плате схему, представленную на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема соединения для мониторинга параметров для «Домашний цветок «.

Приступим к написанию скетча. Фоторезистор, датчик температуры TMP36 и модуль влажности почвы – обычные аналоговые датчики. Для датчика TMP36 мы можем преобразовать аналоговые значения в показания температуры в градусах Цельсия. Для работы с модулем DHT11 будем использовать Arduino библиотеку DHT (Скачать). Данные будем измерять с интервалом 5 секунд и значения выводить пока в последовательный порт Arduino.
Создадим в Arduino IDE новый скетч, занесем в него код из листинга 1 и загрузим скетч на на плату Arduino. Напоминаем, что в настройках Arduino IDE необходимо выбрать тип платы (Arduino UNO) и порт подключения платы.

После загрузки скетча на плату, открываем монитор последовательного порта и наблюдаем вывод значений с показаниями наших датчиков (рисунок 7).

Рисунок 7. Вывод значений с показаниями наших датчиков в монитор последовательного порта Arduino.

А вот и наш выращиваемый цветок (рисунок 8).

Рисунок 8. Проект «Домашний цветок»

Смотреть показания датчиков через последовательный порт не совсем удобно, в следующем уроке рассмотрим более удобную индикацию показаний.

Arduino.ru

Умная теплица

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Всем привет, хотел бы поделиться своими наработками в области автоматизации дачи, точнее теплицы.
Итак, в этом году сварганил поликарбонатную теплицу, надоели мне эти безвкусные овощи с прилавков магазинов. захотелось мне собственных огурцов, томатов, и пр.
Следить за теплицей времени у меня нет, по этому решено было сделать небольшую автоматизацию, целью которой будет — поддержание климата, полива и что-нибуть ещё. Пока это главные критерии которые отнимают значительное время.

Что было куплено (заказано):
Arduino Uno (В скором времени перейду на МЕГУ т.к. на UNO заканчиваются свободные порты)
Блок реле на 8 каналов — управляют нагрузкам
Датчики Температур DHT и DS1820
LCD I2C модуль для отображения темп и влажности
Кнопки нормально разомкнутые для ручного управления ардуиной
Датчик влажности почвы
Электро магнитные клапана 12в для автополива
Блок бесперебойного питания на 12вольт
Актуаторы для спутниковых антенн — ими открываются и закрываться форточки для проветривания и поддержания температуры внутри теплицы.
Поплавковые датчики уровня воды — они служат для поддержания актуального уровня воды в бочке для полива растений.
127л бочка для воды.

Теплица: 10мх3м сварена из профильной трубы 20х20х2мм, обшита поликарбонатом 4мм. Фундамент бетон Не хотел я покупать готовые теплицы, уж очень они хиленькие и не просторные. У соседей, к примеру, зимой продавило такую теплицу. Поэтому решил строить свою мега надёжную конструкцию потратив на это месяц и приобрёл в замен 10тый лэвл по сварке электродами. Получилась такая вот красавица =)

Центр автоматики =)
Сверху вниз: ИБП 12вольт с аккумуляторной батареей на 7а/ч, далее коробка в которой находится блок реле, розетка 220в и ещё что-то. ) справа от него розетка 220v для насоса и розетки +12в для актуаторов. Ниже блок с ардуинои и LCD модулем, под ними розетки для датчиков. Справа от них распределительный коллектор воды

Бочка поливочная с врезанными датчиками уровня и тел. розеткой для быстрого отсоединения кабеля. Висит под потолком теплицы. Бочка полива автоматически наполняется вибрационным насосом типа «малыш» из колодца. Алгоритм таков: при нулевом значении нижнего датчика уровня воды в баке — включается колодезный насос и качает воду в бак до верхнего датчика, как только верхний датчик показал еденицу, насос выключается. Всё просто

Начинка, знаю что выглядит как полный пи. ц, можете закидать меня помидорами, я это заслужил:), это временно.

Актуатор, который открывает заднюю дверь для проветривания. По паспорту он работает от 36вольт, но от 12в тоже пашет. Проветривание теплицы происходит по двум температурным точкам: при +30 форточка открывается, при падении до +25 форточка закрывается.

Дисплей отображает информацию о температуре и влажности. Кнопками, которые под дисплеем я могу перейти в ручной режим и скажем открыть или закрыть форточки.

Капельная магистраль из ПНД трубы с врезанными кранчиками из зоомагазина, к которым подключены капельницы

Капельный полив пока находиться в ручном режиме(открыл шаровой кран на коллекторе вода пошла в капельную линию), т.к. э.м. клапана только вот пришли и надо допиливать схему и прошивку. Клапана заказывал специально для низкого давления до 0.8 бар т.к. давление у меня примерно 0.2бар. Пробовал клапана от стиральной машины — не прокатило — производительность 1 капля в минуту =)

Сами капельницы прилетели ко мне из Китая и со своими обязанностями справляются.

Примерная схема(устарела), будет возможность, выложу новую, к 5 и 6 контактам подключены датчики уровня воды в бочке полива, 11 канал идёт в блок реле канала 3 и управляет колодезным насосом.

Код прошивки выложу позже, как буду на даче.

Вот пока всё что сделал на данный момент. Может будет кому интересно.

Рад услышать критику, замечания, предложения и вопросы =)

Использование умной теплицы на основе Arduino

Теплицы нужны для созданий оптимального микроклимата, который будет способствовать развитию и росту растений. Бывают огромные промышленные сооружения и небольшие дачные участки. Даже за самыми крохотными теплицами требуется определенный уход, который заключается в соответствующем уровне освещенности, поддержании необходимой температуры и осуществлению полива.

Контроллер Arduino

У многих людей, которые занимаются подобными работами, зачастую не хватает времени и сил для рабочего процесса. Огородники просто мечтают про умную теплицу, где все делалось бы автоматически. Данные теплицы будут востребованы теми, кто не планирует тратить время для работы с теплицами или просто не имеет возможности в этом из-за отпуска или командировок.

Поэтому давайте рассмотрим процесс создания умной теплицы. Поможет в этом контроллер Arduino. Система данной умной теплицы позволит получить требуемую информацию про климатические параметры парника, его влажность и температуру воздуха, освещенность, увлажненность и температуру воздуха. В общем, осуществляется мониторинг параметров теплицы климатического типа.

Итальянские разработчики Arduino создали по-настоящему популярный проект. Он заключается в простоте и возможности осуществить создание автоматизированного устройства без знаний электротехники и без использования паяльника. Базовая плата существенно расширяет собственную функциональность путем установки специальных шилдов. Использование одной системы на основе Arduino обеспечит управление всеми тепличными процессами.

Постановка задачи

В данной умной теплице требуется управлять устройствами для света, поливки водой и насосом. Для осуществления проветривания необходим сервопривод, который будет запускать электрический вентилятор или открывать форточки. Чтобы управлять данными устройствами требуется релейная плата Relay Shield. Зачастую на данной плате кроме релейных разъемов используются разъемы для сервопривода.

Параметры тепличной окружающей среды считывает датчик температур, а измеряет освещенность специальный фоторезистор. Можно использовать датчик влажности, но точность измерений одним подобным датчиком в больших теплицах не лучшая. В этом случае необходимо использовать таймер, имеющийся в основной плате.

Общая стоимость макетной платы, провода, блока питания, 2 Channel Relay Shield и Arduino UNO не превышает 25$. Здесь отсутствует стоимость сервопривода и насоса.

Проветривание теплицы

Осуществлять съемку температурных показаний лучше при помощи датчика температуры цифрового типа (DS18S20). Применение аналоговых вариантов может привести к погрешности. Они заявляют 1°С отклонения, а в реальности погрешность может достигать до 5°С.

От тепличной конструкции зависит способ по выбору автомата для проветривания. При наличии форточки в теплице проветривание организуется сервоприводом (Servo MG-995). Рычаг устанавливают на вал сервы, который обеспечивает толкание дверцы. Он сможет открыть ее, чтобы дать доступ свежему воздуху в парниковую конструкцию. Для возвращения форточки к обратному положению, необходимо установить петли сверху. Дополнительно можно установить специальную ограничивающую цепочку, которая не позволит распахивать настежь дверцу.

При отсутствии форточек над тепличной дверью можно добавить вентилятор, который будет включаться во время достижения заданной температуры. Для большинства цветов и овощей этот параметр составляет 23 — 25°С.

Полив растений

Во время каждого периода роста и созревания, для растений требуется особенный полив.

Продолжительность и периодичность автополива удобно устанавливать на Arduino таймере. Насос подсоединяют к реле, чтобы обеспечить забор из емкости воды. В виде емкости применяются бочки, окрашенные в темный цвет. Устанавливают их непосредственно в теплице.

Освещение

В теплице освещение необходимо для выращивания светолюбивых категорий растений. Лампы подключаются при помощи второго реле, размещенного на Relay Shield. Степень освещенности позволит определить фоторезистор, который работает в связке с обычным резистором. Можно приобрести модуль датчика освещенности (Light Sensor), где присутствуют все необходимые варианты резисторов.

Программирование

Когда Вы определитесь с окончательной схемой автоматизированный системы, закажите и оплатите товар, необходимо осуществить написание скетчей. Так называются программы для контроллера Arduino. Они обеспечивают считывание показателей счетчиков и дают команды для включения необходимых приборов. Этот процесс программированием называется с большой натяжкой, подобные скетчи широко доступны в интернете, их достаточно только скопировать.

Если потратить на автоматизированные наборы около 100$, провести несколько вечеров по чтению информации про Arduino тематике и проведению работ в теплице, Вы сможете спокойно оставлять растения на недели под присмотром отличной роботизированной системы.

Вряд ли огородник сможет остановиться на этом, Arduino предоставляет возможности по реализации интеллектуальной подсветки дорожек при помощи датчиков движения. Можно осуществить построение системы безопасности всего дачного участка, настроить пожарную сигнализацию, включать систему отопления за пару часов до приезда на дачу. Возможности контроллера Arduino ограничиваются только фантазией людей.

Поделиться «Использование умной теплицы на основе Arduino»