Un esempio di utilizzo dell'automazione moderna in una serra

Le serre sono costruzioni destinate alla coltivazione di ortaggi naturali in un periodo di tempo più breve rispetto al terreno aperto. L'uso delle serre è comune sia tra i proprietari privati ​​che nell'agricoltura nel suo insieme.

In precedenza, l'automazione della serra era una procedura costosa e talvolta insopportabile, ma al momento la soluzione a questo problema non è così costosa e paga abbastanza, e in futuro porterà benefici ancora maggiori.

Molti fattori necessari per l'efficace coltivazione di colture orticole richiedono l'uso di automazioni moderne, ad esempio:

1) Manutenzione automatica della temperatura dell'aria ottimale;

2) irrigazione automatica;

3) inclusione automatica dell'illuminazione;

4) Riscaldamento automatico del suolo.

Manutenzione automatica della temperatura dell'aria ottimale

Quando si coltivano pomodori e cetrioli, come le colture più comuni coltivate in serra, è auspicabile che la temperatura dell'aria sia da +18 a +25 ° C durante il giorno e non inferiore a +16 ° C di notte. La temperatura del suolo è da +10 ° C e superiore.

La riduzione della temperatura viene effettuata utilizzando attuatori che aprono le finestre della serra per la ventilazione quando la temperatura dell'aria aumenta. Per questi scopi, puoi anche usare motori passo-passo, su un segnale, aprire le prese d'aria all'angolazione desiderata.

attuatore

Gli attuatori vengono preferibilmente utilizzati non solo con un sensore di temperatura, ma anche con un sensore del vento, in modo da non danneggiare le piante. Nel ruolo del sensore di temperatura dell'aria, è possibile utilizzare un sensore digitale DS18B20 semplice ed economico.

 

 

sensorDS18B20

Piante d'innaffiatura

L'irrigazione automatica viene eseguita utilizzando sensori di umidità che limitano l'irrigazione, ma è anche meglio utilizzare un sensore di flusso d'acqua insieme a loro, poiché i sensori del terreno semplici ed economici si ossidano molto rapidamente e falliscono. Per le piccole aziende agricole, è possibile utilizzare sensori di umidità fatti in casa basato sul timer NE555.

Questo microcircuito non può essere definito moderno, ma si è affermato come uno strumento elettronico affidabile utilizzato in molti campi. Gli elettrodi devono essere fatti di grafite, che non è ossidata. L'uscita 3 del microcircuito è collegata al LED, che segnala l'uscita dell'umidità oltre. Questa uscita può anche essere collegata al sistema di controllo e, su un segnale da esso, può essere disabilitata o attivata.

Sensore di umidità del suolo sul chip NE555

È importante conoscere il flusso d'acqua richiesto al giorno (che dipenderà dall'area della serra, dalle esigenze delle piante coltivate nell'acqua, dalla loro densità, ecc.), Quindi è sufficiente controllare l'irrigazione utilizzando i sensori di flusso d'acqua nel tempo e utilizzare i sensori di umidità come allarmi di troppo pieno.

Controllo dell'illuminazione

L'illuminazione automatica è più semplice da fare con semplici fotoresist. Quando la luce diminuisce, la sua resistenza aumenta e quindi si forma un segnale di controllo per accendere le luci nella serra.

Riscaldamento del suolo

Il riscaldamento automatico del suolo viene eseguito come l'aria, ma al posto degli attuatori vengono utilizzati i controlli della temperatura elementi riscaldanti o cavo scaldante.

Dispositivi di controllo dell'automazione

Dovremmo anche dire dei dispositivi che ricevono informazioni dai sensori, analizzano e inviano segnali di controllo ad attuatori, elementi riscaldanti, valvole di alimentazione dell'acqua, ecc. Su Internet puoi trovare molti articoli su una piattaforma come Arduino sulla base della quale si propone di creare automazioni di piccole serre.

Arduino è uno strumento hardware-software con un bootloader pre-flash, che consente di caricare il programma in un microcontrollore senza utilizzare programmatori hardware separati.Il microcontrollore sulla scheda è programmato usando il linguaggio Arduino, basato sul linguaggio Wiring (tipo C).

Tutti i risultati del funzionamento delle apparecchiature in una serra automatizzata, se necessario, possono essere monitorati visivamente su un computer.ilinterfaccia eb lattina fornire un'opportunità non solo per monitorare le letture dei sensori di temperatura, umidità e illuminazione, ma anche per controllare queste stesse letture. Potrebbe anche essere possibile monitorare la serra attraverso una webcam.

Il sistema di controllo della serra è controllato da una scheda centrale. Arduinofunziona come segue: i dati ambientali ottenuti, il sensore di temperatura dell'aria di illuminazione o di illuminazione vengono trasmessi al controller centrale (Arduino) che confronta i valori correnti con quelli indicati. Se uno qualsiasi dei valori non corrisponde, l'attuatore viene attivato per ripristinare lo stato ottimale. ulteriormente Arduino invia i dati a un server remoto per il monitoraggio via Internet.

Esempio di Arduino per l'automazione delle serre

Esempio di circuito di automazione per serre Arduino

Tramite una speciale unità programmabile, controllo di parametri quali:

• riscaldare l'interno della serra;

• riscaldamento dell'acqua;

• frequenza e durata dell'irrigazione;

• avviare e arrestare la ventilazione forzata;

• illuminazione.

Il controllo della temperatura dell'aria è determinato da due limiti di soglia: il limite superiore e il limite inferiore. Quando viene superato il limite superiore, le prese d'aria si aprono, la ventola viene attivata per raffreddare l'ambiente della serra, è possibile utilizzare le tende per opprimere e quando la temperatura scende al di sotto del limite inferiore, la ventola si spegne, il riscaldatore si accende per riscaldare l'aria a un livello predeterminato.

Il controllo dell'umidità è determinato dalla soglia impostata dall'utente. quando l'umidità nella serra scende al di sotto di una soglia predeterminata, il sistema di irrigazione automatico si accende e si spegne quando viene ripristinato lo stato ottimale.

Le condizioni di illuminazione sono controllate da due punti specifici: il limite superiore e il limite inferiore. Il limite superiore determina quando la luce è attivata mentre il limite inferiore determina quando è spenta. Questa strategia viene utilizzata principalmente per aumentare la luce del giorno o per compensare l'insufficiente luce del giorno secondo i desideri dell'utente.

Nonostante la semplicità della programmazione e della connessione, nonché il basso costo, a mio avviso, l'attuazione di tali progetti sull'Arduino è difficile.

Come dispositivo di controllo principale può anche essere utilizzatomicrocomputer Raspberry Pi 2combinando i vantaggi di Arduino e un personal computer, in quanto è in grado di avviare un sistema operativo separato e dispone di porte di ingresso / uscita per il collegamento di slave e la ricezione di segnali dai sensori. 

Ma il modo più semplice è acquistare un dispositivo pronto sotto forma di un relè programmabile o controllore logico programmabile. Dei produttori nazionali di tali prodotti, OWEN, Segnetics e altri sono i più noti: il controllino PLC può diventare un'alternativa per coloro che hanno imparato a programmare Arduino.

PLC Controllino: MINI (a sinistra), MAXI (al centro) e MEGA (a destra)

L'unico svantaggio di questo PLC sono le uscite a relè con una corrente fino a 6 A. Ma se la serra utilizza apparecchiature elettriche con un consumo di corrente inferiore, questo PLC è la soluzione migliore.

Oggi è disponibile in 3 versioni: MINI, MEGA, MAXI. Un vantaggio importante è la possibilità di connettersi a Internet tramite l'interfaccia Ethernet per il monitoraggio e il controllo remoti. Questa interfaccia è disponibile nelle versioni MEGA e MAXI.

Pertanto, la creazione di una serra automatizzata oggi è un compito semplice e relativamente economico per le piccole aziende agricole.