Chytrý automatický skleník vyrobený z polykarbonátu: funkce, se vzdáleným přístupem, jak to udělat sami

Chtěl jsem si vlastníma rukama vyrobit takový chytrý skleník na mikrokontroléru, ve kterém by rostliny bez dozoru několik dní nevysychaly. Dva hlavní faktory života rostlin ve skleníku jsou voda a teplota, proto byl důraz v kontrolním schématu kladen na tyto faktory.

Stručný popis systému:
Dešťová voda je shromažďována ze střechy a skladována v nádržích. Jedna dešťová nádrž má ponorné čerpadlo. Čerpá vodu do krmné nádrže ve skleníku. Napájecí nádrž obsahuje 7 čerpadel, která přímo zalévají rostliny.

Všechny rostliny jsou vysazeny v květináčích, každé ze sedmi čerpadel je napojeno na čtyři květináče. V každé skupině čtyř květináčů jeden obsahuje senzor vlhkosti půdy, který přenáší data do modulu Arduino. Pomocí aplikace v telefonu mohu nastavit úroveň vlhkosti tak, aby se tyto čtyři květináče automaticky zalévaly.

Ve skleníku jsou instalována dvě teplotní čidla. Pokud se příliš zahřeje, zapne se ventilátor, který přivede chladný vzduch zvenčí do skleníku (na střeše skleníku jsou také automatické větrací otvory). Pokud teplota klesne příliš nízko, zapne se malé topení uvnitř skleníku, aby rostliny nezmrzly.

V následujících odstavcích vysvětlím hlavní body fungování různých částí systému.

Krok 1: Dešťové nádrže

Mám dvě nádrže na dešťovou vodu napojené na okap. Nádrže jsou vybaveny automatickou ochranou proti přeplnění, která vyžaduje nastavení úrovně naplnění. Nádrže jsou vzájemně propojeny hadicí, takže je mezi nimi proveden přepad sifonu, aby bylo dosaženo stejné hladiny vody v obou nádržích.

Nádrž nejblíže skleníku obsahuje ponorné čerpadlo a ultrazvukový senzor, který měří vzdálenost k hladině vody. Jsou připojeny k modulu Arduino umístěnému ve skleníku, který mi posílá data do telefonu. Měření vzdálenosti k povrchu také zabrání spuštění čerpadla, pokud je hladina vody pod příjmem vody.

Krok 2: Make-up Tank

Čerpadlo dodává vodu z dešťové nádrže do doplňovací nádrže umístěné ve skleníku. Obsahuje sedm pumpiček z levných ostřikovačů. Ultrazvukový senzor hlídá stav naplnění nádrže, nastavil jsem limity na 50% a 75% pro automatický režim. Plnění probíhá z nádrže na dešťovou vodu.

Čerpadla 1-4 jsou připojena ke skupinám po čtyřech nádobách, čerpadla 5 a 6 jsou náhradní a čerpadlo 7 je připojeno k trysce zvlhčovače. To druhé jsem provedl jako experiment a sledoval jsem následující cíle: prvním je ochlazení vzduchu a druhým zvýšení vlhkosti, což okurky mají opravdu rády.

Krok 3: Senzory půdní vlhkosti v květináčích

Senzory půdní vlhkosti shromažďují a odesílají data každou půlhodinu. Nastavená hodnota a údaje ze senzorů se projeví na displeji telefonu a nastavení mohu měnit i z telefonu.

Krok 4: Turbulentní stojan na hrnce

Hadice vedou od čerpadla k turbulentním vzpěrám ve čtyřech nádobách.

Krok 5: Ventilátor

Činnost ventilátoru závisí na nastavené hodnotě v telefonu a je řízena PWM (Pulse Width Modulator), podle toho, o kolik je aktuální teplota vyšší než nastavené hodnoty.

Krok 6: Teplotní čidla

Pro měření teploty jsem nainstaloval dva jednodrátové senzory DS18B20, jeden nahoře a jeden dole. Data z nich jsou přenášena každých deset minut. V závislosti na naměřených hodnotách zapínám ventilátor nebo topení.

Krok 7: Zvlhčovač

Rozprašovací tryska pro zvýšení vlhkosti vzduchu a chlazení, pokud si ventilátor nemůže poradit.

Krok 8: Řídicí systém Arduino

Nyní ovládací program pro Arduino dávat nebudu, přičemž přikládám foto zapojení desky s různými relé a jinými podobnými. Tato změť drátů byla způsobena změnami, které jsem provedl po každém testu.

Krok 9: Rozhraní Blynk

Přikládám obrázky rozhraní pro automatizaci skleníků. Byl vytvořen pomocí aplikace Blynk.

První obrázek: ukazuje indikaci nízké hladiny vody v nádržích nebo chybu signálu. V obou případech zastavím čerpadla. Stejně jako graf historických údajů o vodních stavech v obou nádržích.

Druhý obrázek: data monitorování teploty, také s grafem historie dat. Zde vidíte nastavené hodnoty maximální a minimální teploty ve skleníku. Když teploty překročí nastavené hodnoty, zobrazí se průměrné teploty spolu s procentem výkonu ventilátoru. Můžete také zjistit, zda ohřívač funguje.

Třetí obrázek: údaje z čidel půdní vlhkosti a nastavená hodnota pro zahájení závlahy. Odpočítávání do dalšího měření, interval 30 min. Graf historie měření se získanými hodnotami.
Čtvrtý obrázek: možnost ovládat chod čerpadel přímo z telefonu, hlavně pro účely ladění. Také zde mohu uvést části systému do automatického režimu. A nastavte dobu zavlažování.

Čerpadla Auto: Čerpadlo dešťové nádrže a čerpadla napájecí nádrže přejdou do automatického režimu, to znamená, že voda naplní napájecí nádrž a rostliny se zavlažují.
Zálivka 13:00 (zálivka 13:00): v automatickém režimu se rostliny zalévají jednou denně, ve 13:00.

Automatické chlazení: Ventilátor je v automatickém režimu a spustí se, když teplota stoupne nad nastavenou hodnotu. Čím vyšší teplota stoupá, tím vyšší je výkon ventilátoru.

Ohřívač Auto: Ohřívač je v automatickém režimu a spustí se, jakmile teplota klesne pod nastavenou hodnotu. Hystereze je 1°, to znamená, že ohřívač se vypne, jakmile teplota překročí nastavenou hodnotu o 1 stupeň.

Řeknu vám, jak vyrobit jakoukoli věc, pomocí fotografií a video pokynů krok za krokem.