Приступая к разработке модели теплицы, мы исходили из того, что она может изготавливаться как на специализированных предприятиях так и в домашних условиях.
И так, приступим:
Начнем с корпуса, соберем его из металлического уголка, скрепив клепками.
Когда основа каркаса была собрана, мы обнаружили, что конструкция имеет неровную поверхность. Было принято решение произвести выравнивание с помощью автомобильной шпатлевки
После обработки гипсом последовала покраска каркаса грунтовой краской.
Стены и крышу теплицы мы сделали из органического стекла, что послужило завершающим этапом создания каркаса модели автоматизированной теплицы.
Для автоматизации теплицы в первую очередь нужны данные, на основе которых будут включаться модули для создания необходимых условий микроклимата для роста растений. Для этого нам потребуются различные датчики, а также другое оборудование, например, аналогово-цифровой передатчик для подключения аналоговых датчиков, а также камера, с помощью которой мы будем наблюдать за происходящим. За управление теплицей, а если быть точным, создания нужного микроклимата, может отвечать различное периферийное оборудование в зависимости от необходимых требований, но основные функции, которые это оборудование должно выполнять: полив, проветривание, регулировка освещения и поддержка необходимой температуры.
BME280 с разъемом RJ-9 – это цифровой комбинированный датчик температуры и влажности. Датчик состоит из емкостного элемента измерения влажности и интегрального элемента измерения температуры. Оба этих элемента соединяются с высокопроизводительным процессором, который преобразовывает измеренные аналоговые значения в цифровой сигнал. Датчик имеет хорошее качество изготовления, быстрое время отклика и обладает помехозащищенностью для применения в промышленности.
Для соединения контроллера с датчиком необходимо использовать стандартную шину I2C.
Датчик освещенности – BH1750.
Иногда возникает необходимость получить данные об уровне освещенности конкретного места, объекта. Для таких целей используются специальные приборы – люксметры. Но это не такое уж и распространенное оборудование. Освещенность можно попробовать измерять фоторезистором GL5516, например. Но в таком случае необходимо делать измерительную схему и калибровать полученные данные с такого датчика. Упростить задачу нам поможет датчик, который посредством цифрового интерфейса будет выдавать готовые данные в определенных единицах измерения – BH1750.
Датчик этот заключен в корпусе для поверхностного монтажа WSOF6I. Внутри непосредственно сам фотодатчик в виде фотодиода, усилитель сигнала фотодиода, АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и некая логика, которая обрабатывает данные, переводит все в единицы измерения Люкс и передает по I2C к управляющему устройству.
Датчик температуры и влажности почвы MGS-TH50 разъем RJ-9
Изделие выполнено в виде вилки, которую для проведения измерений легко воткнуть в почву. Сопротивление сухой почвы очень велико. При увеличении влажности сопротивление почвы снижается. Датчик построен на основе транзисторного усилителя тока. Он включен в цепь между коллектором и базовой биполярного n-p-n транзистора. При изменении влажности почвы изменяется сопротивление между коллектором, к которому подключен положительный полюс источника питания, и базой. Изменяется ток базы и, соответственно, ток, протекающий от коллектора через эмиттер на землю. В результате изменяется выходное аналоговое напряжение, которое может быть оцифровано с помощью АЦП. Изделие может применяться в системах автоматического полива, что нам и нужно
Подсветка теплицы
Макет теплицы подсвечивается изнутри светодиодной лентой. Лента наклеивается под крышу теплицы так, чтобы обеспечивалось равномерное освещение «растений». Использование датчика внешней освещенности в сочетании со светодиодной подсветкой позволяет отрабатывать задания по автоматическому включению света в темное время суток, плавному включению освещения и т.д. В случае использования RGB-ленты и трех каналов управления, можно отрабатывать сценарии с изменением цветового диапазона подсветки, что, предположительно, должно влиять на скорость роста растений и созревание плодов.
LM2596 понижает входное (до 40 В) напряжение — выходное регулируется, ток 3 А.
Типичный метод использования — стабилизированный источник напряжения. На основе этого стабилизатора легко сделать импульсный блок питания, я применяю её как простой и надёжный лабораторный блок питания, выдерживающий короткое замыкание. Они привлекательны постоянством качества (похоже, все они делаются на одном заводе — да и сложно сделать ошибки в пяти деталях), и полным соответствием даташиту и заявленным характеристикам .
Модуль электромеханического реле на 4 канала
Модуль электромеханического реле на 4 канала — позволяет коммутировать цепи как переменного, так и постоянного тока до 10А.
Автоматическое проветривание.
Для реализации этой функции, мы вмонтировали окно в секцию крыши, закрепив его на навесы, сцепив с коромыслом сервопривода. Поворот сервопривода поднимает «форточку». Сервопривод подбирался таким образом, чтобы он мог легко открывать секцию теплицы.
Сервопривод MG995-180
Сервопривод – это устройство, которое обеспечивает преобразование сигнала в строго соответствующее этому сигналу перемещение (поворот) исполнительного устройства. Представляет собой прямоугольную коробку с мотором, схемой и редуктором внутри и выходным валом, который может поворачиваться на строго фиксированный угол, определяемый входным сигналом. Существует очень много видов сервоприводов, которые различаются габаритами, материалом шестеренок (пластмасса, металл), способом управления (аналоговые и цифровые), скоростью вращения вала, крутящим моментом, диапазоном поворота (120°, 180°, непрерывного вращения). Сервоприводы MG995 обладают хорошим крутящим моментом до 13 кг/см, металлическими шестернями и поэтому часто используются в авиамоделизме, в робототехнике (например, поворот головы или руки робота).
Система полива работает по следующему алгоритму, контроллер постоянно получает данные от датчика влажности почвы. Как только данные превышают заданное значение влажности почвы, то контроллер подает команду на реле для включения водяного насоса, получив сигнал, реле включает водяной насос, но подача питания на насос идет от реле не напрямую, а через герконовый датчик уровня воды, которые не позволит включить насос, если воды в емкости будет недостаточно, это необходимо для защиты системы полива от выхода из строя.
Плата питания с клеймными колодками Power Hub C1
Power Hub C1 – адаптер питания. Его уникальность заключается в том, что он может одновременно питать 5 устройств.
В конструкции макета теплицы мы предусмотрели как места для их крепления, так и способы проведения внутри теплицы и вывода наружу всех проводов.
Контроллер и элементы подачи питания на датчики, сервоприводы и насос собрали в блоке управления, а подключение реализовали с помощью разъема LPT.
Если понравилась статья поставь лайк и подпишись
