Главная » Своими руками » Контроллер для теплицы на Arduino. Автоматическая теплица с проветриванием и поливом Умная теплица на arduino схема

Контроллер для теплицы на Arduino. Автоматическая теплица с проветриванием и поливом Умная теплица на arduino схема

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.

Многие приверженцы огородного хозяйства, занимаясь возделыванием различных культур, начинают с постройки обыкновенного парника. После высадки семян и начинаются различные хлопоты по обслуживанию и сохранению посевов. Если теплица небольшая, то и беспокойства особого она не доставит. Но как быть тем, у кого на участке построено массивное сооружение, требующее чуть ли не постоянного присмотра? Наш материал расскажет об особенностях «умных теплиц», которые позволяют существенно облегчить труд огородников.

Что это такое?

Многие выращивают тепличные овощи ради самого процесса, ведь приятно ощущать, что эти продукты практически созданы своими руками. Некоторые владельцы дачных участков с превеликим удовольствием взялись бы за подобное дело еще более серьезно, но вот только ни сил, ни времени для этого нет. Автоматизированная система, контролирующая полив, вентиляцию, подачу удобрений до сих пор является пределом мечтаний некоторых дачников. На самом деле все мечты уже успешно работают в реальной жизни.

Благодаря тому, что прогресс безостановочно развивается, «умная теплица» существует в реальности. Развитие строительного рынка и сопутствующих технологий привело к тому, что управлять всеми процессами сегодня может автомат.

Собственно, к чему теплице автоматизация? Достаточно взять за пример обыкновенный парник и рассмотреть, какие процессы там происходят. Учитывая то, что контроль над климатом там ведётся должным образом, но делается это, скорее, по возможности, хотя и ежедневно.

С появлением первых лучей солнца температура в теплице начинает резко возрастать. Это очень благоприятное время для растений. Вот только дело в том, что одновременно с этим растёт температурный перепад между почвой и воздухом. В связи с этим корни, оставаясь холодными, не могут в полной мере снабдить ростки влагой. Это явление не очень благотворно влияет на рост завязи.

С вентиляцией ещё хуже. Обычно проветривать теплицу владелец идет, когда температура внутри превышает показатель в 40°С. С открыванием дверей и форточек сквозняк вместе с тёплым воздухом уносит остатки влаги, образовывая, по сути, пустынный климат. Таким образом, создаётся идеальная среда для размножения вредителей и болезней.

К вечеру, когда температура восстановит свой баланс, растения придут в норму. Но если сравнить итоги урожая, то овощей из автоматизированной теплицы будет больше, и выглядеть они будут намного симпатичнее. Выходит, что основной задачей «умной» теплицы является обеспечение комфортного микроклимата для растений.

Особенности

Это произведение «огородного» искусства появилось достаточно давно и на протяжении многих лет пользуется заслуженной популярностью. Проводить всё время на дачном участке могут позволить себе лишь пенсионеры. Остальные категории людей в меру своей занятости могут посещать свои огороды только периодически.

Автоматическая теплица является уникальной конструкцией, предназначенной для максимального облегчения труда огородников. Причем сделать «умной» можно любую теплицу. Всё зависит от сообразительности садовода и применения современных технологий.

«Умная» теплица для обладания своим «разумным» званием обязательно должна соответствовать следующим характеристикам:

  • регулировка температуры внутри парника должна происходить автоматически при помощи датчика воздуха;
  • обязательное наличие капельной системы орошения;
  • грунт в теплице должен восстанавливаться без помощи человека.

Нет большой необходимости в том, чтобы автоматизированная оранжерея была сверху донизу напичкана новинками современных систем производства. Оснащение теплицы может быть произведено с минимальными затратами. Основным аспектом является согласованная функциональность всех установленных систем. Этим обеспечивается достижение максимальной эффективности.

Виды и конструкции

Все преимущества от собственного парника можно увидеть в тот момент, когда свежие и вкусные овощи появляются на столе. Причём это происходит ежедневно, а не только в тёплые летние дни. Нет необходимости для консервирования и заморозки впрок. Теплица даёт всё свежее, натуральное и своё.

Чтобы выбрать качественную конструкцию, нужно учесть параметры местности и, конечно же, определиться с выбором выращиваемой культуры. Сложно не растеряться в разнообразии предлагаемых вариантов, ведь сегодня на рынке представлен большой ассортимент моделей, причём одна лучше другой. А современные дачные умельцы предлагают свои собственные изобретения, намного более совершенные, чем некоторые заводские разработки. Так на чём же остановить свой выбор?

Для начала необходимо определиться с тем, для чего нужна теплица:

  • что в ней будет расти и в каких объёмах;
  • конструкция будет использоваться только летом или круглый год;
  • размеры конструкции;
  • количество выращиваемых овощей (для личных нужд или еще и на продажу);
  • степень автоматизации теплицы и т. д.

В основном на рынке представлены стеклянные теплицы на металлическом каркасе в виде домика, а также интересные арочные конструкции из поликарбоната. Лист из этого материала проще согнуть в виде арки, чем резать, кроме того, здесь важен фактор герметичности сооружения. Перед тем как сделать выбор, необходимо рассмотреть все недостатки и преимущества этих теплиц.

В форме арки

  • малая плоскость отражения, поэтому солнечного света попадает больше;
  • большое количество свободного места – растениям есть, куда расти в длину;
  • конструкция имеет симпатичный внешний вид;
  • простота сооружения и лёгкость транспортировки;
  • возможность добавления новых сегментов для расширения посевной площади.

Минусы конструкции:

  • с такой теплицы снег практически не скатывается, и есть вероятность того, что конструкция может прогнуться и сломаться;
  • при неправильной сборке можно нарушить герметичность и, кроме воды, в теплицу могут попасть вредные насекомые;
  • при недостаточно надёжном креплении к фундаменту, конструкцию может снести ветром.

Теплица-домик

Преимущества:

  • такое сооружение легко сделать своими руками;
  • снег на крыше не задерживается, поэтому не стоит волноваться по поводу прогибов;
  • в теплице такого типа проще установить различные системы автоматизации;
  • выбор материалов для строительства достаточно разнообразен;
  • имеется возможность дополнительного улучшения внешнего вида.

Недостатки:

  • теплица имеет сильную степень отражения из-за ровной поверхности, поэтому солнечного тепла растениям может быть недостаточно;
  • в дальнейшем, если потребуется расширение площади, сделать это будет затруднительно;
  • большое количество составных частей, требующих постоянного контроля;
  • крыша у таких теплиц достаточно тяжела, поэтому при возведении сооружения необходим мощный и прочный фундамент.

Кроме традиционных форм, можно рассмотреть и другие типы теплиц. Всё зависит от удобства работы и требований, которые предъявляют сами растения. К примеру, огурцам требуется широкое пространство, а помидорам необходима высота.

Широким спросом у дачников сегодня пользуется парник под названием «Умница». Благодаря тому, что конструкция этой теплицы очень удобна и прочна, служить она будет очень долго. Но самое главное, чем отличается эта теплица от других это то, что она обладает открывающейся крышей.

Сгруппировать все преимущества «Умницы» можно следующим образом:

  • надёжность и простота конструкции;
  • практичный тип кровли;
  • несложная регулировка параметров влажности и температуры.

Для управления крышей служит специальный подъёмник на роликах, использование которого не требует специальных навыков. На зимний период теплицу можно оставлять незакрытой. Благодаря этому, будет происходить насыщение почвы влагой, предотвращение вымерзания грунта и возможной деформации крыши.

Кроме того, этот «умный» парник способен самостоятельно создавать необходимый микроклимат внутри. Само название теплицы говорит о том, что качество здесь на высоте. Ну а неоспоримым преимуществом является низкая стоимость, которая позволит окупить затраты за короткий срок.

«Умную» теплицу можно создать и своими руками. Автоматизацию парника поможет осуществить контролирующая система Arduino, благодаря которой возможен постоянный мониторинг основных процессов. Автоматика Arduino уведомляет владельца о работе системы вентиляции, влажности, перебоях электроснабжения и других функций. Данные могут выводиться на дисплей компьютера или планшета либо оповещение может проводиться при помощи световой сигнализации.

Автономная работа самодельной теплицы достигается установкой комплекта, куда входят электросхемы, закрыватели с термодатчиками и модули различного назначения.

Базовый проект самодельной «умной» теплицы позволяет автоматически выполнять следующие функции:

  • контроль и регулировка температуры внутри теплицы;
  • мониторинг влажности воздуха;
  • увлажнение грунта;
  • освещение растений.

Лучшие варианты

В большинстве случаев дачники отдают предпочтение зарубежным образцам производства, полагая, что иностранные производители выпускают более качественную продукцию. На самом деле отечественные аналоги в качестве и функциональности ни в чем им не уступают.

«Умная» теплица по Курдюмову из поликарбоната предусматривает использование системы капельного орошения и автоматической вентиляции без применения электричества. Она оборудуется системой автоматического проветривания для обеспечения комфортного климата, способствующего росту посевов.

Принцип действия механизма достаточно прост:

  • на фрамугу устанавливается гидроцилиндр с жидкостью, который, по сути, можно назвать термодатчиком;
  • при нагревании воздуха в теплице жидкость расширяется, толкает поршень и происходит открытие окна;
  • когда температура падает, то происходит обратный процесс.

Поршень способен развить усилие до 100 кг, что даёт возможность двигать окно площадью до 2 кв. м. Срок службы такого устройства достигает нескольких лет, так что цену можно считать вполне приемлемой. Форточки обычно располагаются таким образом, чтобы не вызвать излишней парусности, иначе при сильных порывах ветра парник может быть разрушен.

Капельный полив – это способ подачи влаги , при котором вода небольшими порциями доставляется прямо к корневой системе растения. Для этого применяется несложный набор трубок, шлангов и распылителей. Благодаря этому, в почве всегда сохраняется необходимый уровень влажности. Кроме того, вода успевает прогреться до температуры окружающего воздуха, что хорошо влияет на рост саженцев.

Уважаемые коллеги!
Хотелось бы немного дополнить уже имеющиеся на форуме публикации небольшой статьёй, дополняющей серию доступной автоматизации для дачных участков. STM32 как серия микропроцессоров вполне может дополнить группу устройств автоматики, построенных на Ардуино.
Немного истории - почему вообще родилась такая сист ема. Совсем недавно я стал счастливым обладателем 140 кустов ремонтантной малины, и конечно же, сделал посадку. Несмотря на то, что убыли приложены старания - результат оказался плачевным. Посадка была с мульчирующим покрытием и оборудована капельным поливом - но более половины кустов к осени оказались нежизнеспособными. Причём что удивительно - ни вредителей, ни болезней замечено не было. Именно это и оказалось толчком для начала работ.
В первую очередь, был проведён анализ воды - и оказалось, что вода имеет состав, который не очень хорошо воспринимается малиной. Грустная новость - это говорит о том, что без специальной системы подготовки применить воду, имеющуюся просто в избытке на участке, нельзя. Конечно, интернет мне в помощь - и результаты просто шокирующие... Цена на готовую систему превышает 270 тыс рублей, и просто так её не купить - изготавливается индивидуально, и для моих объёмов сони имеют слишком большую производительность. Стало обидно за державу - и вот, после года(!) работ, появилась на свет система, которая с успехом прошла испытания и в этом году будет управлять поливом и подкормкой моих посадок. Причём не только малины.
Собственно, вы справедливо заметите - это же открытые посадки, а тут обсуждается закрытый грунт. Да - дело в том, что мой коллега, у которого имеется 3 теплицы, заинтересовался проектом. И вот уже для него сделаны малой серией контроллеры, фото которых вы видите ниже

Немного технических подробностей - в качестве основной платы используется отладочная плата с установленным stm32f103c8t6. Питание 220В переменного тока, имеется гальванически изолированная шина стандарта RS485 и также гальванически изолированная шина стандарта 1-wire. Контроллер является свободно программируемым - по командам полностью совместим с контроллером FX2N Mitsubishi.
Поддерживает протокол обмена Modbus RTU как мастер, так и слейв. Также имеет 2-й порт обмена последовательными данными - но поддержка только слейв modbus RTU.
Благодаря наличию шины 1-wire, легко работает с распространёнными датчиками температуры DS18B20. Причём поддерживает до 128 штук.
Также в данную публикацию хотелось бы добавить видео работы системы из 4-х контроллеров, работающих по шине модбус.

Почему я решил провести такую публикацию? Да очень просто - ведь не каждый может взять в руки паяльник и собрать то, что ему необходимо. Этот контроллер даёт возможность реализовать любую идею или задумку фермера без особых знаний.
Немного сумбурно описал систему - уж извините. Если будут вопросы - милости прошу, отвечу по возможности на все. Также, если этот пост пропустят, буду публиковать материалы о том, как эта система будет устанавливаться в теплице. Надеюсь, этот опыт будет полезным.

Принципиальная схема и пример установки в

теплице терморегулятора на микроконтроллере ATmega8.

Один из способов обогрева теплиц - это использование электроэнергии. При хорошей и умной автоматике можно обеспечить высокий коэффициент полезного действия системы обогрева, а также простоту обслуживания и автоматизацию в поддержании заданной температуры. Эффективность теплицы можно заметно повысить, если сделать подогрев почвы и поддержание температуры воздуха. При разработке данного устройства был применен самодельный электрокотел 5 кв. Два ТЭНа 2+3 кв. Можно в работе использовать по одному ТЭНу, сейчас тепло на улице, так что и один ТЭН вполне справляется с поставленной задачей. Обогревает тепличку 11 на 5 метров, высота по центру - 3 м, двойная пленка, теплица углублена в землю на один метр. Блок управления отслеживает пять точек и управляет тремя контурами. Две - теплая грядка, температура помещения. В меню прибора можно установить для каждого контура свою температуру и гистерезис. Отдельно для каждого контура устанавливается дневная и ночная температуры.

Терморегулятор предусматривает также контроль температуры теплоносителя для аварийного отключения котла при перегреве, а также возможность подключения датчика температуры для наблюдения за дополнительным параметром (например, температура наружного воздуха). Время перехода с дневного режима на ночной и наоборот устанавливается в меню и является общим для всех контуров. Работа насоса управляется блоком автоматики. Если температура вышла на заданные параметры и котел отключился - насос ещё проработает установленное время и выключится. Насос применен один общий, на тёплые грядки и на помещение. Тёплые грядки и температура воздуха, управляются электроклапанами, на 12 вольт. Принципиальная схема терморегулятора:

Так выглядит фото спаянной платы со стороны дорожек:

1.Инструкция работы автоматики

Микроконтроллер терморегулятора работает с 5-ю датчиками DS18B20. Датчики подключены на одну шину. Возможно, надо будет уменьшить R1. МК различает датчики по их серийному номеру. При изготовлении первый раз придется методом тыка определить, какой датчик за что отвечает и установить их соответствующим образом.

Данные отображаются в формате целых чисел, десятые отбрасываются, незначащие нули гасятся. Диапазон температур от -9 до +99 градусов. При выходе температуры за пределы или при ошибке датчика на дисплее -- вместо показаний соответствующего датчика.

При первом подключении при успешной инициализации всех 5-и датчиков их серийные номера запишутся в EEPROM. Это позволит в дальнейшем корректно работать в случае, если некоторые датчики демонтированы или неисправны. В случае замены датчиков необходимо стереть EEPROM и включить устройство. Стереть EEPROM пока возможно только в программаторе. Потом может придумаю как это сделать через меню. МК будет работать без кварца 8 МГц. Должны быть соответствующим образом установлены FUSE. Индикатор на базе процессора HD44780.

2.Работа с терморегулятором

1.Кнопка «MENU» по кругу листает страницы меню.

2.В меню настроек (Установка) параметр, доступный для установки, мигает.

3.Установка кнопками PLUS/MINUS как обычно.

4.Часы на DS1307. Время выводится в формате чч:мм:сс. Формат отображения 24-х часовый. Доступ к часам через меню. На странице доступны установки времени – по очереди: секунды (кнопки PLUS/MINUS обнуляют значение секунд), минуты, часы. Выставляется время включения дневного режима – день и ночного – ночь. Для режимов формат вывода чч:мм. Настройки часов заносятся в память DS1307.

5.Переход от одного параметра к другому кнопками UP/DOWN. Кнопки работают по одиночному нажатию, независящему от длительности.

6.Через 10 секунд от последнего нажатия настройки запишутся в память. Дисплей перейдет в основной режим.

7.При нажатии на любую кнопку, а также при подаче питания включается подсветка. Подсветка отключится через 30 сек от последнего нажатия на кнопки.

3. Алгоритм управления котлом

1.При подаче питания на устройство контроллер опрашивает датчики, считывает информацию с часов реального времени. Контроллер сравнивает текущее время с заданными для дневного и ночного режимов и выбирает соответствующие настройки для работы терморегуляторов.

2.Примерно через 5 сек устройство активируется и начинает управлять котлом.

3.Если температура с датчиков Пол-1, Пол-2 или Офис становится ниже заданной, то включается в работу насос, нагреватель и подается напряжение на соответствующий исполнительный механизм подачи теплоносителя в данный контур. Когда температура повысится выше заданной на величину гистерезиса, то нагреватель отключается, насос остается в работе на время 30 сек для обеспечения охлаждения нагревательного элемента до безопасной температуры. Для обеспечения протока воды через контур котла подача теплоносителя остается открытой в данный контур на время работы насоса. Если работа котла необходима для другого контура, то теплоноситель перекрывается на уже ненужный контур сразу.

4. Аварийный режим

1.Если температура теплоносителя превысила заданную для параметра Котел, независимо от состояния датчиков включается насос, нагреватель отключается, а для обеспечения протока воды через котел открывается контур Офис.

2.При неисправности датчика какого-либо контура данный контур считается отключенным, если по нему работал нагреватель, то через 30 сек, насос и контур отключатся.

3.В случае неисправности датчика температуры теплоносителя при работающем котле, прибор переведет котел в режим, как указано в п. 4.1.

GyverControl – универсальный контроллер-таймер для теплицы и других мест, где нужна автоматизация по таймеру или показателям микроклимата/другим датчикам, имеет 10 отдельно настраиваемых каналов управления, собран из недорогих китайских компонентов и заменяет несколько “магазинных” контроллеров разного назначения: управление поливом, освещением, открытием дверей и многого другого. Может использоваться как для теплиц/грядок, так и для аквариумов, террариумов, инкубаторов и прочих автоматических систем. Обязательно читайте документацию на контроллер (ссылки выше), там подробно рассказано обо всех возможностях. Здесь лишь краткий перечень!

Данный проект полностью открытый, то есть любой из вас может сделать себе контроллер для теплицы своими руками, GyverControl сочетает в себе контроллер полива, освещения, проветривания и многого многого другого. Самое главное, что сделать себе такой контроллер умной теплицы можно по себестоимости, т.е. по розничной стоимости китайских компонентов. А это очень дёшево.

Железо:

  • Arduino Nano (ATmega 328p) как главный контроллер системы
  • 7 каналов с логическим выходом 5V, к которым можно подключать обычное реле, твердотельное реле, силовые ключи (транзисторы, модули на основе транзисторов)
  • 2 канала сервоприводов, подключаются обычные модельные серво больших и маленьких размеров
  • 1 канал управления линейным электроприводом с концевиками ограничения движения и с работой по тайм-ауту
  • Датчик температуры воздуха (BME280 )
  • Датчик влажности воздуха (BME280 )
  • 4 аналоговых датчика (влажности почвы или других)
  • Модуль опорного (реального) времени RTC DS3231 с автономным питанием
  • Большой LCD дисплей (LCD 2004, 20 столбцов, 4 строки)
  • Орган управления – энкодер
  • Поддержка датчиков влажности DHT11/DHT22, температуры DS18b20 и термисторов

Программные фишки:

  • Хранение всех настроек в энергонезависимой памяти (не сбрасываются при перезагрузке )
  • Датчики влажности почвы (все аналоговые датчики) не находятся под постоянным напряжением, оно подаётся только на момент опроса , что позволяет продлить жизнь даже самым дешёвым датчикам влажности почвы (напряжение подаётся за 50 мс до опроса и выключается через 50 мс после).
  • Оптимизированный вывод данных на дисплей
  • Каждый из 10 каналов (7 реле, 2 серво и 1 привод) имеет индивидуальные настройки и может работать по таймеру или по датчикам
  • 4-6 режимов работы каждого канала: три разных таймера и работа по условию с датчиков, режимы ПИД и рассвет
  • Серво работает с моей библиотекой ServoSmooth , это обеспечивает плавное их движение: плавный разгон и торможение с ограничением максимальной скорости, а также отсутствие рывков и незапланированных движений при старте системы
  • Линейный привод имеет концевики , внешние кнопки для управления и настройку скорости движения. Частота ШИМ драйвера – 31 кГц, т.е. не пищит
  • Экран отладки , где отображается вся текущая информация о состоянии железа и датчиков
  • Графики температуры и влажности воздуха и показаний с аналоговых датчиков за последние сутки
  • Сервисное меню , позволяющее вручную управлять каждой железкой

Применение как контроллер теплицы/бокса:

  • Периодичный полив (реле)
    • Схема с индивидуальными помпами/клапанами
    • Схема с одной помпой и несколькими клапанами
  • Полив на основе показаний датчиков влажности почвы
  • Управление освещением (реле) с привязкой ко времени суток
  • Проветривание (привод открывает окно/серво открывает заслонку) по датчику температуры или влажности воздуха
  • Увлажнение (включение увлажнителя) по датчику влажности воздуха
  • Обогрев (включение обогревателя) по датчику температуры
  • Выполнение действий сервоприводом (нажатие кнопок на устройствах, поворот рукояток, поворот заслонок, перемещение предметов) по датчику или таймеру

Применение как контроллер аквариума:

  • Режим рассвет для светодиодных лент (через МОСФЕТ) и ламп накаливания (сервопривод)
  • ПИД регулятор для поддержания температуры воды
  • Сервоприводы (2 шт) для сброса еды
  • Остальные каналы можно использовать по таймерам для запуска фильтров/аэраторов/подсветки

Другие применения:

  • Система поддерживает 4 аналоговых датчика, это не обязательно должны быть датчики влажности почвы, у китайцев полно других «датчиков-модулей», которые точно так же подключаются к схеме:
    • Датчик света : «умная» система освещения, резервное освещение
    • Термистор (до 80 градусов): контроль нагрева объекта
    • Датчик звука : закрывание окна при сильном шуме снаружи (почему нет? =))
    • Датчик ИК излучения (датчик пожара) – разные варианты сигнализации, или даже тушения (включаем помпу с водой, открываем кран сервой)
    • Датчик дождя : закрытие окон, сигнализирование, включение помп на откачку
    • Датчик уровня воды /датчик наличия воды: автоматическое наполнение резервуара, автоматическая откачка воды помпой из ёмкости/подвала, перекрытие водяных магистралей при протечке, сигнализация о протечке
    • Газоанализаторы в ассортименте: сигнализатор или даже проветривание (открываем окно) по уровню угарного газа и других промышленных газов
    • Оптический датчик препятствия : тут нужна фантазия
    • Потенциометр : как дополнительный орган контроля системы
  • Сервопривод довольно универсальная штука, может открывать/закрывать заслонки, может нажимать кнопки других устройств, вращать ручки регулировки других устройств, с приделанным шатуном получает возможность линейно перемещать предметы/ползунки других устройств. Сервоприводы есть разных размеров, от микро (2 кг/см) и средних (13 кг/см) до весьма мощных (50 кг/см)
  • Реле умеет замыкать контакты питания и управлять любыми устройствами, также реле может включить блок питания (например светодиодной ленты). Реле можно поставить параллельно проводам к кнопке другого устройства, и оно будет его включать или выключать.
  • Версия 1.4 и выше позволяет поддерживать температуру при помощи ПИД регулятора, для
    террариумов/инкубаторов/любого поддержания температуры:
    – Подавать ШИМ сигнал на полевой транзистор, управляющий нагревом
    – Поворачивать сервоприводом крутилку сетевого диммера
  • Версия 1.4 и выше имеет режим Рассвет, позволяющий использовать контроллер для
    аквариума/террариума и прочих «животных ферм»
  • Основным органом управления является энкодер , рукоятку которого может вращать и нажимать (она является кнопкой). При запуске системы мы попадаем на настройку канала 0. Вращая рукоятку энкодера можно перемещать курсор выбора (стрелочка) по пунктам меню. Чтобы изменить значение выбранного пункта, нужно нажать рукоятку энкодера и повернуть её, удерживая нажатой . Также можно кликнуть по кнопке, курсор изменится со стрелки на галочку > , и вращением можно изменить выбранную величину. Повторный клик вернёт стрелку, при помощи которой можно выбрать другой пункт меню. Удержанный поворот при выбранном имени канала – смена канала для настройки. Листаем направо и у нас будет по порядку 7 каналов реле, два серво и линейный привод.
  • Чтобы перейти к настройке режима, нужно навести на него курсор и кликнуть кнопкой , не поворачивая. Откроется окно настройки режима, выйти из которого можно кликнув по надписи BACK (назад). Удерживая и вращая рукоятку на выбранном названии режима можно сменить режим, всего их 4.
  • В корне меню (выбор каналов) листая налево от канала 0 будет экран отладки (DEBUG ) и сервисный режим (SERVICE ). На экране отладки показаны все текущие положения реле, приводов и показания с датчиков. Вращая рукоятку на экране отладки последовательно листаются суточные графики показаний с датчиков: температура воздуха, влажность и показания с аналоговых датчиков. Деления на графике имеют шаг 1.6 часа . На экране сервиса можно управлять любым каналом в ручном режиме, при активном экране сервиса автоматика не работает, система находится полностью в ручном режиме. Поворотом рукоятки можно выбрать нужный канал, положение серво или настройку текущего времени, и удержанным поворотом её изменить.
  • Если включить систему с зажатой рукояткой энкодера, произойдёт полный сброс настроек каналов и режимов.

Режимы работы каналов

  1. Таймер – простой периодичный таймер: задаются периоды ПАУЗЫ и время РАБОТЫ в формате ЧЧ:ММ:СС. С периодом ПАУЗЫ совершается выбранное действие и выполняется в течение периода РАБОТЫ. Например, ПАУЗА стоит 1 час, РАБОТА – 10 секунд. Каждый час будет совершаться действие в течение 10 секунд, то есть если выбран канал реле, то реле включится и выключится через 10 секунд, затем снова включится через час и выключится через 10 секунд и так далее. Как канал ведёт себя на участке РАБОТЫ задаётся в параметре НАПРАВЛЕНИЕ, то есть это может быть вкл/выкл и выкл/вкл (реле), направо/налево и налево/направо (серво) и открыть/закрыть и закрыть/открыть (линейный привод). Данный режим не имеет привязки к реальному времени, перезагрузка системы сбрасывает текущий таймер. Внимание! РАБОТА не должна быть дольше ПАУЗЫ!
    • Мин. значение: 1 секунда
    • Макс. значение: 999 часов
    • Привязка к реальному времени: нет
  1. Таймер RTC – периодичный таймер, в отличие от предыдущего обладает привязкой к реальному времени, имеет настройку ПЕРИОДА включения и продолжительности РАБОТЫ (в секундах), которая будет совершаться, и СТАРТ – начального часа, с которого начинается отсчёт периода (для периодов больше 2 часов ). Например, период 15 минут, работа 10 секунд: каждые 15 минут будет производиться действие продолжительностью 10 секунд. Привязка к реальному времени работает следующим образом: действие будет совершаться с выбранным периодом от начала часа , то есть если выбран 15 минутный, то действие будет в 0, 15, 30 и 45 минут каждого часа . Если выбранный ПЕРИОД больше часа (от двух и более) то можно выбрать час СТАРТА, от которого пойдёт отсчёт. Все периоды кратны 24 часам, поэтому работа начинается в одни и те же часы каждого дня! Пример: ПЕРИОД 8 часов, начальный час 0. Действие будет выполнено в 0, 8 и 16 часов каждого дня. Если поставить начальный час (СТАРТ) 3 часа, то действие будет выполнено в 3, 11 и 19 часов каждого дня. При сбросе питания следующее действие будет совершено в ближайшее время «будильника». Внимание! РАБОТА не должна быть дольше ПЕРИОДА!
    • Периоды на выбор: каждые 1, 5, 10, 15, 20, 30, 60 минут и 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 часа
    • Применение: полив в гидропонных системах, проветривание без датчика
Период Раз в сутки Когда срабатывает
1 мин 1440 Каждую минуту
3 мин 480 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57 мин. каждого часа
5 мин 288 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 мин. каждого часа
10 мин 144 0, 10, 20, 30, 40, 50 мин. каждого часа
15 мин 96 0, 15, 30, 45 мин. каждого часа
30 мин 48 0, 30 мин. каждого часа
1 час 24 Каждый час
2 часа 12 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 часа каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
3 часа 8 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 час каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
4 часа 6 0, 4, 8, 12, 16, 20 часов каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
6 часов 4 0, 6, 12, 18 часов каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
8 часов 3 0, 8, 16 часов каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
12 часов 2 0, 12 часов каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
24 часа 1 0 часов каждого дня (+ сдвиг на стартовый час)
  1. Week (бывший Day) – простой таймер на одно действие с привязкой к реальному времени, имеет настройку On (время в формате ЧЧ:ММ:СС) – время, с которого действие активно, и Off (время в формате ЧЧ:ММ:СС) – время, с которого действие не активно. Также имеется 7 «ячеек» – дней недели Days , с понедельника по воскресенье. При перезагрузке действие вернётся в нужное положение согласно текущему времени. Пример: таймер настроен на 6 и 20 часов (Start и Stop). Соответствующее текущему каналу и параметру Direction действие будет активно с 6 до 20 часов, и неактивно с 20 до 6 часов утра следующего дня. При внезапной перезагрузке система совершит действие так, как оно должно быть на этом отрезке времени, то есть из прошлого примера если в промежуток между 6 и 20 часами произойдёт внезапная перезагрузка, при запуске система активирует действие по каналу. Внимание! On должен быть меньше Off!
    Также режим имеет настройку Global , которая вынуждает любой другой режим работать «по расписанию» Week. Что это даёт: например можно настроить полив во вторник и пятницу с 17 до 18 часов вечера (из бочки), поставить галочку global и настроить режим Sensor под полив. Как это будет работать: система будет поливать этот канал по режиму Sensor, но делать это только по расписанию (вторник и пятница 17-18).
    • Выбор дня недели
    • Выбор времени: 0-23 часа, кратно 1 часу
    • Привязка к реальному времени: да
    • Применение: идеальный режим для освещения и редкого полива
  1. Датчик – действие на основе датчика. С периодом опроса ПЕРИОД опрашивается выбранный датчик под названием ДАТЧИК и при превышении порогового значения ПОРОГ выполняется действие согласно выбранному каналу (реле/серво/привод). ПЕРИОД опроса опроса задаётся в секундах или минутах (по мере увеличения). Датчик выбирается из списка: Т.ВЗД. – температура воздуха, В.ВЗД. SENS_1 по SENS_4 . ПОРОГовое значение задаётся с 0 до 1023 с шагом 1 до значения 50 и с шагом 10 начиная от 50 (датчики влажности почвы имеют диапазон значений 0-1023). Например, выбран датчик температуры воздуха, период опроса 1 час и пороговое значение 25. Каждый час система проверяет температуру, при превышении 25 градусов будет выполнено соответствующее каналу действие (включить реле, открыть окно). Через час будет снова произведена проверка.
    • Применение: открытие/закрытие створок по температуре/влажности (привод), полив по влажности почвы, управление вентилятором/увлажнителем (реле) или заслонками (серво) по температуре/влажности.
  1. PID (для каналов 3, 4 и серво) – пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, позволяет с высокой точностью поддерживать управляемую величину (нагреватель-температура, заслонка-температура, вентилятор-температура, вентилятор-влажность, и так далее). Режим доступен для каналов 3 и 4 (отмечены звёздочкой), а также обоих каналов серво в режиме серво. Имеет настройки коэффициентов P , I , D (D вам скорее всего не пригодится в реальной работе, но он там всё равно есть). Выбираем Sens – источник входного сигнала – один из сенсоров, как в режиме Sensor (Air t. – температура воздуха, Air h. – влажность воздуха и 4 аналоговых датчика (влажности почвы) с SENS_1 по SENS_4 ). Настройка Set указывает, к какому значению показания с выбранного датчика регулятор будет стараться приводить систему. Настройка
    T задаёт период итерации расчёта, для медленных процессов есть смысл поставить побольше (читайте в отдельной главе «Настройка ПИД регулятора»). Настройки min и max отвечают за минимальный и максимальный управляющий сигнал с данного канала, для каналов 3 и 4 это ШИМ сигнал, рабочий диапазон 0-255. Для каналов серво это угол, 0-180 градусов.
    Применение : поддержание заданной величины (температура, влажность) не релейным способом, т.е. плавно и без резких включений. ШИМ сигнал может управлять транзистором, который отвечает за нагреватель. Серво может поворачивать заслонки (проветривание) или крутилки диммеров для управления сетевыми нагревателями, вентиляторами и прочим оборудованием.
  1. Рассвет (для каналов 3, 4 и серво) – режим «рассвета» для контроля освещения с плавным рассветом и закатом. Режим доступен для каналов 3 и 4 (отмечены звёздочкой), а также обоих каналов серво в режиме серво. Плавно включается в час Start на протяжении Dur минут, затем выключается в час Stop в течение Dur минут. Включается до максимального значения, указанного в max , и выключается до min . На каналах 3 и 4 эта величина задаёт скважность ШИМ сигнала, рабочий диапазон 0 – 255. Управлять можно полевым транзистором, например, светодиодной лентой. На каналах серво рабочий диапазон 0 – 180, градусов поворота вала серво. Может управлять крутилкой сетевого диммера, для ламп накаливания или диммируемых светодиодных.
    Применение : организация условий освещённости, приближенных к реальным, для аквариумов, террариумов, курятников и проч.

Настройки каналов реле

  1. Направление – как ведёт себя реле при активации по таймеру/датчику. ВКЛ-ВЫКЛ или ВЫКЛ-ВКЛ
  2. ТИП – логика работы реле
    • Реле – канал реле ведёт себя как обычное реле, может использоваться для управления любой нагрузкой постоянного или переменного тока (управлять сетевыми устройствами): полив индивидуальными помпами, полив индивидуальными клапанами от источника воды под давлением, управления увлажнителями, обогревателями, вентиляторами, приборами освещения и всем другим подобным. Не зависит от других каналов.
    • Клапан – тип канала реле для системы, где есть общая помпа/клапан от источника воды и несколько индивидуальных клапанов на полив разных участков. Канал реле, настроенный как клапан, одновременно со своей активацией (по таймеру/датчику) активирует другой канал/каналы, настроенный как общий .
    • Общий – тип канала реле для системы, где есть общая помпа/клапан от источника воды и несколько индивидуальных клапанов на полив разных участков. Канал реле, настроенный как общий, не имеет настроек режима. Вместо этого он активируется сам одновременно с любым другим каналом, настроенным как клапан . Автоматически сам деактивируется при отсутствии неактивных каналов клапанов.

Настройки каналов серво

  1. Направление – как ведёт себя серво при активации по таймеру/датчику. Поворот в направлении МИН-МАКС угол или наоборот, МАКС-МИН угол
  2. Пределы – углы поворота серво от 0 до 180 градусов с шагом 10
  3. Дополнительно: в скетче в секции настроек есть настройка максимальной скорости движения сервоприводов (SERVO1_SPEED и SERVO2_SPEED) и их ускорение на разгон и торможение (SERVO1_ACC и SERVO2_ACC). Я не стал вносить их в настройки сервисного меню и каналов, т.к. они не так часто нужны.

Настройки канала привода

  1. Направление – как ведёт себя привод при активации по таймеру/датчику, ОТКРЫТЬ-ЗАКРЫТЬ или ЗАКРЫТЬ-ОТКРЫТЬ
  2. Таймаут – время, которое будет подаваться сигнал на движение привода. Концевик (если он есть) прервёт движение привода


Поделиться:

Похожие статьи