Умная теплица на ардуино – Умная теплица на Ардуино, собираем с нуля

  • Home
  • Разное
  • Умная теплица на ардуино – Умная теплица на Ардуино, собираем с нуля
alexxlab Разное

Содержание

Автоматика умной теплицы на основе Распберри Пи и Ардуино

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.

Файлы

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 включить\выключить 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.

masterclub.online

Строим умную теплицу на Ардуино-Мега. Часть 2 » Полезные самоделки

Как я уже писал в прошлой части, изначально настройка параметров теплицы с кнопочек с отображение на дисплее не планировалась, поэтому я предусмотрел кнопки и переключатели в ящике.

 

Все это можно было тоже реализовать программно, но раз уже сделал, то они сохранили свою функциональность:

 

— переключатель обогрева почвы (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),
— переключатель обогрева водуха (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),
— трехпозиционный переключатель открывания окон (автоматика отключена, окна открыты / автоматическое управление окнами / автоматика отключена, окна закрыты),
— кнопка набора воды в бак,
— кнопка полива,
— переключатель режимов полива (один раз в день / два раза в день)
— кнопка включения подсветки дисплея, установленная сверху ящика. Включает подсветку на 30с.

 

Сразу понятно, что все это для случаев, если вдруг что-то пойдет не так с автоматикой.
Теперь о настройках, которые можно установить с кнопок на панели. Этой зимой, постаравшись максимально сымитировать теплицу, работал над написанием кода для лежащего на столе ящика.

 

Итак, основное меню состоит из 3-х пунктов:
1. Меню настроек.
2. Установка даты-времени.
3. Тестовая программа для концевиков и моторов открывания окон.

 

С установкой даты и времени все понятно. Тестовая программа — чтобы подключить окна, погонять их с помощью кнопочек, проверить как закрываются, правильно ли подключил, настроить сработку концевиков и т.д.

 

В меню настроек можно установить следующие параметры:


1. Время полива.
2. Время второго полива (если включен режим полива 2 раза в день)
3. Время набора воды.
4. Температура открытия окон.
5. Температура закрытия окон.
6. Температура включения обогрева почвы.
7. Температура отключения обогрева почвы.
8. Температура включения обогрева воздуха.
9. Температура отключения обогрева воздуха.


Жена сказала, что поскольку нет никакого резервирования и защиты, если концевики не сработают, нужно еще установить предельное для работы насоса и моторов окон. Это было правильное и справедливое замечание, поэтому пришлось ввести и такие настройки:


10. Предельное время работы мотора открывания окна 1.
11. Предельное время работы мотора открывания окна 2.
12. Предельное время работы мотора закрывания окна 1.
13. Предельное время работы мотора закрывания окна 2.
14. Предельное время работы насоса.
15. Время работы насоса для запуска полива.

Теперь для иллюстрации работы меню предлагаю посмотреть небольшое видео:,/p>

 

 

Несмотря на то, что снег еще у нас в середине апреля еще лежал, я установил блок управления в теплицу и подключил обогрев почвы (теплый пол) пока без автоматики и обогрев воздуха обогревателем с автоматическим управлением. По прошествии недели, что почва прогрелась до 30 градусов, на момент осмотра обогреватель отключен, температура воздуха 22 градуса — солнце уже работает как надо.
Кроме того, 15 апреля я включил автопроветривание, чтобы понаблюдать за его работой. Как работает автопроветривание можно также посмотреть на видео:

 

 

Попробовал следующие настройки:


— открывание окон 25 градусов;
— закрывание окон 21 градус;
— включение обогревателя 18 градусов;
— выключение обогревателя 20 градусов.


Настройки оказались неоптимальными. То есть на улице температура 8 градусов и ветер. Примерно каждые 20 минут температура в теплице достигала 25 градусов, окна открывались, теплица быстро проветривалась, окна при 21 градусе начинали закрываться, пока закрывались, температура падала еще ниже, поэтому сразу после закрытия окон на 5 мин. включался обогреватель.

 

Изменил настройки:


— открывание окон 28 градусов;
— закрывание окон 22 градус;
— включение обогревателя 16 градусов;
— выключение обогревателя 19 градусов.


Все устаканилось, теплица перестала хлопать окнами. Возможно надо установить еще датчик температуры на улице и коррелировать как-то управление температурой в теплице, основываясь на его показаниях.

В течение двух недель в теплице не только тестировалась система автоматического поддержания температуры, но и в 20-х числах апреля были высажены огурцы. Теперь расскажу об автоматическом поливе. Его конструкция в моей теплице выглядит примерно так:>

 

 

Из большого бака раз в день в определенное время ( настраивается с помощью меню ) вода наливается в бак, расположенный в теплице, с помощью насоса. В моем случае в 10-00. Количество воды определяется срабатыванием поплавкового датчика. На всякий случай через меню можно настроить предельное время работы насоса ( защита от несработки датчика. Итак, вода налилась:

 

 

После этого вода в баке весь день греется в теплице, в которой тепло. А вечером, у меня настроено в 19-00, насос включается на 40 секунд, вода переливается и уже самотеком, по закону сообщающихся сосудов, выливается на грядку:

 

 

Как я настраивал автоматический полив, тоже можно увидеть на видео:

 

 

В начале мая температура несколько ночей опускалась до -8С. Обогреватель работал, в теплице температура была не ниже +12С, температура почвы +20С. Работа в таком режиме выявила недостаток китайских реле. Несмотря на то, что в характеристиках заявлено 10А 250В, а обогреватель 1кВт, реле, отвечающее за включение обогревателя воздуха, стало греться и «залипать.» Пришлось поставить последовательно реле помощнее. В настоящее время автополив включен и работает. На следующей неделе надеюсь вывести теплицу в «онлайн», чтобы наблюдать ее параметры на своем сайте.
В настоящее время скетч для Ардуино выглядит так: https://ideone.com/GvHs7u Прошу не критиковать код — программист я начинающий, однако код рабочий, что доказано, хоть и недолгой пока, эксплуатацией.

www.freeseller.ru

Умная теплица, управляемая автоматикой на Arduino с интерфейсом Blynk

Данная статья – не просто список инструкций по повторению моего умного парника, я постарался сделать настоящую презентацию автоматики для теплиц, чтобы вдохновить вас.

Я хотел сделать своими руками такую умную теплицу на микроконтроллере, в которой растения не высохли бы без присмотра в течении нескольких дней. Два главных фактора жизнедеятельности растений в теплице – вода и температура, поэтому упор в схеме контроля был сделан на эти факторы.

Краткое описание системы:

Дождевая вода собирается с крыши и хранится в баках. В одном дождевом баке установлен погружной насос. Он перекачивает воду в подпиточный бак в теплице. В подпиточном баке установлены 7 насосов, осуществляющих непосредственный полив растений.

Все растения посажены в горшки, каждый из семи насосов соединен с четырьмя горшками. В каждой группе из четырех горшков в одном расположен датчик влажности почвы, передающий данные на модуль Arduino. В приложении на своем телефоне я могу установить значение уровня влажности, при котором будет производиться автоматический полив этих четырех горшков.

В теплице установлены два температурных датчика. Если становится слишком жарко, включается вентилятор, подающий прохладный воздух снаружи в теплицу (в крыше теплицы также имеются форточки автоматического проветривания). Если температура опускается слишком низко, начинает работать небольшой обогреватель внутри теплицы, который не дает растениям замерзнуть.

В следующих пунктах я объясню основные моменты работы разных частей системы.

Шаг 1: Дождевые баки

У меня есть два бака для сбора дождевой воды, подсоединенные к водостоку. В баках установлена автоматическая защита от перелива, требующая выставления уровня наполненности. Баки соединены между собой шлангом, таким образом, между ними осуществляется сифонный водосброс, чтобы достичь одинакового уровня воды в обоих баках.

В баке, ближайшем к теплице, установлен погружной насос и ультразвуковой датчик, измеряющий расстояние до поверхности воды. Они соединены с модулем Arduino, находящимся в теплице, и отправляющим данные на мой телефон. Измерение расстояния до поверхности также не даст насос включиться, если уровень воды ниже водозаборника.

Шаг 2: Подпиточный бак

Насос подает воду из дождевого бака в подпиточный, находящийся в теплице. В нем установлены семь насосов от дешевых стеклоомывателей. Ультразвуковой датчик контролирует уровень наполненности бака, я задал границы 50% и 75% для автоматического режима. Наполнение происходит из бака с дождевой водой.

Насосы 1-4 соединены с группами из четырех горшков, насосы 5 и 6 запасные, а насос 7 соединяется с насадкой увлажнителя. Последнее я сделал в порядке эксперимента, преследуя следующие цели: первая — охлаждение воздуха, и вторая — повышение влажности, что очень нравится огурцам.

Шаг 3: Датчики влажности почвы в горшках

Датчики влажности почвы собирают и отправляют данные каждые полчаса. Заданное значение и данные с датчиков отражаются на экране телефона, с телефона я также могу менять настройки.

Шаг 4: Турбулентная стойка в горшке

Шланги идут от насоса к турбулентным стойкам в четырех горшках.

Шаг 5: Вентилятор

Работа вентилятора зависит от заданной величины в телефоне и контролируется ШИМом (Широтно-Импульсным Модулятором), в зависимости от того, насколько выше актуальная температура, чем заданные значения.

Шаг 6: Датчики температуры

Для измерения температуры я установил два однопроволочных датчика DS18B20, один наверху, другой внизу. Данные с них передаются каждые десять минут. В зависимости от показаний, я включаю вентилятор или обогреватель.

Шаг 7: Увлажнитель

Распыляющая насадка для повышения влажности воздуха и охлаждения, если вентилятор не справляется.

Шаг 8: Система контроля Arduino

Сейчас я не буду давать управляющую программу для Arduino, пока прикладываю фото соединения платы с различными реле и иже с ними. Такая путаница в проводах вызвана изменениями, которые я вносил после каждого испытания.

Шаг 9: Интерфейс Blynk

Прилагаю картинки интерфейса для автоматизации теплицы. Он сделан с помощью приложения Blynk.

Первая картинка: показана индикация низкого уровня воды в баках или ошибка сигнала. В обоих случаях я останавливаю насосы. А также график истории данных об уровнях воды в обоих баках.

Вторая картинка: данные мониторинга температуры, также с графиком истории данных. Здесь видны заданные значения максимума и минимума температуры в теплицы. Показаны средние показатели температур вместе с процентами мощности работы вентилятора, когда температурные показатели превышают заданные значения. Также можно увидеть, работает ли обогреватель.

Третья картинка: данные датчиков влажности почвы и заданное значение начала полива. Отсчет времени до следующего измерения, интервал 30 мин. График истории измерений с полученными показаниями.

Четвертая картинка: возможность управлять работой насосов напрямую с телефона, в основном, в целях отладки. Также здесь я могу переводить части системы в автоматический режим. И устанавливать длительность сеансов полива.

Pumps Auto: насос дождевого бака и насосы подпиточного бака переходят в автоматический режим, то есть вода наполняет подпиточный бак, растения поливаются.
Watering 13:00 (полив 13:00): в автоматическом режиме растения поливаются раз в день, в 13:00.

Cooling Auto (автоматическое охлаждение): вентилятор находится в автоматическом режиме и начнет работать, когда температура поднимется выше заданного значения. Чем выше будет подниматься температура, тем выше мощность работы вентилятора.

Heater Auto (автоматический обогрев): обогреватель находится в автоматическом режиме и начнет работать, как только температура опустится ниже заданного значения. Гистерезис составляет 1°, то есть обогреватель отключится, как только температура превысит заданное значение на 1 градус.

masterclub.online

Умная теплица на Arduino с управлением/мониторингом по GSM/GPRS

Описание:

В данном проекте мы создадим умную теплицу, которая способна управлять освещением, проветриванием и автополивом, имеет на борту часы реального времени и GSM/GPRS Shield для удалённого управления всей системой, а так же для мониторинга текущего состояния.

Видео:

Логика:

Данное устройство позволит вам организовать полностью автоматический режим работы вашей теплицы или гроу-бокса (на случай, если вы выращиваете овощи/фрукты зимой в домашних условиях). Система позволяет управлять сразу 3 важными параметрами: освещение, температура, орошение.

Логика довольна проста:

  • Датчик освещённости фиксирует количество света, попадающего на растение и при понижении его ниже критической отметки — включает дополнительное освещение;
  • Датчики влажности и температуры фиксируют влажность и температуру как воздуха, так и земли, благодаря чему вовремя происходит проветривание или закрытие теплицы, дабы урожай не вымерз и не сгорел;
  • Наличие модуля часов реального времени позволит задать точное время дня (или ночи), когда насос будет подавать воду к растению. При этом длительность полива тоже можно задать!
  • И дополнением к данной системе станет наш GSM/GPRS Shield, благодаря которому вы сможете как следить за состоянием вашего зелёного друга, так и вовремя задать требуемый режим или выполнить команду просто отправив смс на устройство;

Следуя инструкциям нашего урока в скором времени вы сможете обзавестить своей собственной «умной теплицей», которая будет радовать вас круглый год!

Нам понадобится:

Для реализации проекта необходимо установить следующие библиотеки:

О том, как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE.

Подключение:

Для удобства подключения мы воспользуемся Trema Shield для Arduino.

Для начала подключим GSM/GPRS Shield к Piranha ULTRA:

Стоит добавить, что в том, случае, если вы не будете использовать в проекте GSM/GPRS Shield, для нормальной работы устройства будет достаточно и версии Arduino/Piranha UNO.

Подключим Trema Shield к GSM/GPRS Shield:

Подключим к Trema Shield 4 Trema-кнопки:

Кнопка «НАЗАД»Trema Shield
SD5
VVCC
GGND
Кнопка «ВПЕРЁД»Trema Shield
SD6
VVCC
GGND
Кнопка «ПРИНЯТЬ/ВОЙТИ»Trema Shield
SD9
VVCC
GGND
Кнопка «ОТМЕНИТЬ/ВЫЙТИ»Trema Shield
SD10
VVCC
GGND

Подключим к Trema Shield Trema Зуммер:

ЗуммерTrema Shield
SD4
VVCC
GGND

Подключим к Trema Shield Trema Датчик температуры:

Датчик температуры DS18B20Модуль PULL SWITCH UP/DOWNTrema Shield
Жёлтый провод2D2
Красный проводVVCC
Синий проводGGND

Подключим к Trema Shield емкостной Trema Датчик влажности почвы:

Датчик влажности почвыTrema Shield
SA0
VVCC
GGND

Подключим к Trema Shield Trema Датчик освещённости:

Датчик освещённостиTrema Shield
SA1
VVCC
GGND

Подключим к Trema Shield Trema I2C Hub:

I2C HubTrema Shield
SCLSCL
SDASDA
VccVcc
GNDGnd

Подключим к Trema I2C Hub через I2C Trema Часы реального времени:

Часы реального времениI2C Hub
SCLSCL
SDASDA
VccVcc
GNDGnd

Подключим к Trema I2C Hub через I2C Trema Датчик температуры и влажности I2C-Flash:

Датчик температуры и влажностиI2C Hub
SCLSCL
SDASDA
VccVcc
GNDGnd

Подключим к Trema I2C Hub через I2C ЖК Дисплей:

ЖК ДисплейI2C Hub
SCLSCL
SDASDA
VccVcc
GNDGnd

Подключим к Trema I2C Hub через I2C Flash электромеханическое реле: