Автоматика для теплицы на ардуино

Попался как то пару лет назад «кит» с ардуино UNO. Много всяких релюшек, дисплейчиков, и проводочков. А так как всю жизнь писал программы, очень меня этот наборчик заинтересовал. И задумался. Что можно сделать из него доброго, полезного и вечного. Решил, что самый лучший вариант, приобщить к программированию 12-летнего сынишку. Засели мы с ним, разложили все на столе. После пассов фокусника над проводочками, получился термометр. Потом еще пошептали – получились часы. Объединили часы с термометром. И на этом наша фантазия закончилась. Сын вообще сказал, что это все скучно. Сложил я это все в коробочку и оставил пылиться на полке.
И случилось чудо. Жена уехала в отпуск, и строго настрого велела ухаживать за помидорами в парнике. Поливать, проветривать. Каждое утро я вставал, смотрел какая температура на улице, открывал двери парника. Вечером закрывал. Раз в 3-4 дня поливал из леечки. Полив у меня из бочки, которая набирается из скважины. Естественно забывал набрать эту бочку, чтобы нагревалась за день. А холодной воды помидоры не любят. В общем скучное и неблагодарное занятие. И вот в одно прекрасное утро, когда пил чай в саду, напоив помидоры, подумал: «Почему бы не нагрузить рутинную работу на китайского помощника». Но китайцы от нас далеко. Поэтому решил. Пусть это будет плата ардуино из Китая.  И мысли закипели….
Было поставлено несколько задач:
1.   Открывать-закрывать двери парника для проветривания. Сначала думал сделать форточки, но решил, переделывать парник необходимо минимально. Варить и пилить металл я умею. Но, к сожалению, человек ленивый. Пусть открываются двери. Вначале думал связать алгоритм открытия дверей с температурой внутри парника, температурой на улице и еще с наступлением утра или вечера. Поговорив со своим главным консультантом (женой) пришел к выводу: открывать проветривание достаточно при определенной температуре внутри парника. Не зависимо от того день на дворе или ночь. Пусть дышат.
2.   Полив. Поливать томаты нужно под корень. Что в принципе, даже упрощало решение задачи. Надо просто положить трубку и воткнуть в нее форсунки. Ну и естественно чем-то управлять подачей воды.
3.   Научить бочку самой заполнятся водой, да еще, чтобы она делала это после полива, чтобы водичка в ней нагревалась как можно дольше.
Итак придумано!!!
Первым делом нужно было определиться с техническими решениями. И самые лучшие решения приходят, когда бродишь по скобяному магазину. Вот я и пошел, в ближайший. А именно на алиэкспресс. Купил форсунки http://ru.aliexpress.com/.../673376861.html Просто мне они приглянулись. Шаровой клапан для подачи воды от скважины в цистерну. http://ru.aliexpress.com/.../698108569.html Почему шаровый, а не обычный клапан? Во первых труба от скважины до места установки клапана около 30 метров. Давление в трубе не слабое. Чтобы уменьшить гидроудар поставил шаровый. И не потребляет он ничего в открытом или закрытом состоянии. Датчики уровня жидкости http://ru.aliexpress.com/...de-87933cb57e5d (ой. Тогда за эту цену купил аж 5 штук!!!) Клапан полива http://ru.aliexpress.com/.../557808135.html Как все подорожало!!!) Все клапана купил на 12 вольт, чтобы не дай бог где то пробило. И для того чтобы это все питать купил блок питания http://ru.aliexpress.com/.../625469322.html А вот сам набор ардуино. Покупал его тогда за 1200 рублей. http://ru.aliexpress.com/...1207142899.html
Самое важное, что оставалось решить. Это как открывать и закрывать калитки в парнике. Сначала подумал приспособить актюаторы от спутниковых антенн. Но во первых они оказались дороговаты, а во вторых если их закрепить на калитки, то калитку нельзя будет открыть руками не отсоединяя что то. А это неприемлимо. И тут пришло счастье. Выпивал с приятелем в гараже и увидел у него безхозный привод стеклоподъемника. Не уверен, но по моему от волги. Покрутив в руках понял. Это то, что надо. И еще после одной полбанки, стал счастливым обладателем привода для дверей. В дальнейшем на ось была выточен шкив на который наматывается тросик. Тросик тянет дверь, которая подпружинина. Все просто и на видео принцип действия понятен.  
Из набора было взято собственно сама плата ардуино UNO. Модуль реле 4 канала. 2 канала на привод дверей (открыть-закрыть) 2 канала на шаровый клапан (открыть закрыть) и пришлось докупить еще один модуль реле на один канал для управления клапаном полива. Был взят модуль дисплея (оказался сразу с платой I2C что очень удобно) и модуль часов реального времени DS3231. Управление сделано с помощью 8 кнопок. Так как в ардуино UNO количество входов ограничено, кнопки организовал в резистивную матрицу. Примерно вот так http://img11.nnm.me/...cb2ea598753.png
Дальше для тех, кто хоть немного программирует.
Программа функционально разбита на объекты. Просто считаю, что на С++ по другому писать неудобно. Каждая функция управления обрабатывается в своем объекте. И для удобства разбита на отдельные файлы.
Door.h – объект управления калитками. На входе – температура с датчика. Да выходе положение дверей (открыто-закрыто)
Filling.h – объект управления наполнением емкости.
Watering.h – объект управления поливом.
Time.h – объект работает с датой временем. Добавляет к текущему нужное количество минут секунд дней и чего угодно. Сравнивает время даты.
logEEPROM.h – объект умеет сохранять в независимой памяти и извлекать оттуда журнал происходящих событий. Когда что включалось, выключалось поливалось и так далее. Этот объект я использую и в других своих проектах. Вот думаю пристроить к автоматике для кальвадосаварения.
BounceAnalog.h – признаюсь. Этот объект я стянул из библиотеки Bounce. Устраняет дребезг кнопок управления, но приспособлен для резестивной матрицы.
menu.h – объект формирования меню на дисплее устройства.
subroutines.ino – всякие вспомогательные подпрограммки.
greenhouse.ino – собственно сам скетч.
В скетче используются стандартные библиотеки, которые должны быть в Arduino IDE:
MenuSystem.h
DS1302.h
Wire.h
LiquidCrystal_I2C.h
OneWire.h
Скетч в настоящее время немного модифицируется, вылизывается. По мере возможности.

Пост создал для тех, кто задумывается автоматизировать свое садовое хозяйство.Chatterbox, 02 Февр. 16, 13:06

Я с Вами...
Теплица уже есть...
Но только теплица...

Вот так выглядит клапан полива.

Это клапан наполнения емкости. На всякий случай добавил краны, которые можно вручную открывать подачу воды.

С дверями перемудрено.
На окна ставятся гидроцилиндры,они от температуры открывают или закрывают овно.
Не зависимо от электричества и глюков.

С дверями перемудрено.
На окна ставятся гидроцилиндры,они от температуры открывают или закрывают овно.
Не зависимо от электричества и глюков.svarnoy, 03 Февр. 16, 17:16

В первом сообщении я пояснил, что задача стояла не переделывать имеющуюся теплицу. Форточек у меня никаких не было. Можно было примудрить гидроцилиндры на двери, но тогда пришлось бы танцевать с бубном, для открытия дверей руками. И не было у меня этих гидроцилиндров. За 3 месяца работы сбоев и глюков не было. Мне ближе циферки нежели гидравлика.

приветствую.
Хотелось бы видео про открытие теплицы дворниками. Про них даже не думал, чессно говоря.
Попадались фото гидроцилиндров самодельных на машинном масле. (ну и полусамодельных из амортизаторов)
Или хотябы фотку подробную.
Тоже весна скоро.

Для меня самый насущный вопрос управление дверьми или форточками...
Как механика так и электроника...
Система должна быть не энергоёмка и проста как ситцевые трусы...

Вопрос полива, решается системой капельного орошения...
А наполнение ёмкости, клапаном - поплавком от унитазного бачка...

 

Еще несколько сообщений напишу и смогу выкладывать ссылки. Может несколько анекдотов написать?Chatterbox, 03 Февр. 16, 18:10

Есть лучший способ, надо поздравить кого нибудь с Днем рождения.

.
...Система должна быть не энергоёмка и проста как ситцевые трусы...

Вопрос полива, решается системой капельного орошения...
А наполнение ёмкости, клапаном - поплавком от унитазного бачка...
Miroschnik, 04 Февр. 16, 09:40

Это точно. Согласен. Меньше электроники. Сам сделал  автоматическую систему капельного полива без электроники совсем. Успешно работает третий год.

Система должна быть не энергоёмка и проста как ситцевые трусы...Miroschnik, 04 Февр. 16, 09:40

Вам надо тогда смотреть в сторону гидравлики. Там энергии не надо вовсе. И даже масло подливать не надо. Но нужно в теплице предусмотреть форточки.

Вопрос полива, решается системой капельного орошения...
А наполнение ёмкости, клапаном - поплавком от унитазного бачка...Miroschnik, 04 Февр. 16, 09:40

Унитаз не наш метод!!! У меня вода из скважины. И температура ее 4 градуса. Если унитаз надумает ее спустить в корни, то стебельки повесят уши минут через 10-15
Капельный полив делал когда то. Мне не понравилось то что системе нужна чистая водичка, и ее нужно постоянно обслуживать. А в моей емкости за лето лягушки разводятся.

Это точно. Согласен. Меньше электроники. Сам сделал  автоматическую систему капельного полива без электроники совсем. Успешно работает третий год.alekslug, 04 Февр. 16, 10:34

Был у меня еще один повод сделать это все на контроллере. У меня дочь через год будет защищать диплом в универе на курсе "программирование и вычислительная техника" И собирается в качестве диломной работы взять системы автоматизации в сельском хозяйстве. Думаю, что проект с теплицей ей очень пригодится.

Есть идеи по дальнейшему развитию этой игрушки. Тут на одном техническом форуме, парни уже 4-й год трут о том, как определять влажность почвы. И у них много интересных идей. Если время будет, хочу поэксперементировать с этим. Если в теплице разместить несколько датчиков влажности, то интергрировав показания с них, можно включать и отключать полив не по времени, а по необходимости. Вот тут без электроники точно не обойтись.

Системы оповещения о сухости почвы созданы давным давно и весьма примитивны(ну в плане не сложны)Лежит где то схема,поищу если нужно.

Ура!!! Мне доверили выкладывать ссылки. В первый пост вложил ссылку на видео и на детали на алиэкспресс.

Системы оповещения о сухости почвы созданы давным давно и весьма примитивны(ну в плане не сложны)Лежит где то схема,поищу если нужно.Герыч, 04 Февр. 16, 11:37

Конечно все гениальное просто. Но... Это простое должно:
1. Легко повторятся
2. Стабильно работать
3. Давать необходимую точность результатов
4. Должно быть довольно долговечна и надежна.
Если вы найдете мне такое решение в сети буду премного благодарен. Но если интересно, вот ветка где обсуждают всевозможные примитивные датчики:
http://forum.homecitrus.ru/...zhnosti-pochvy/
Почитайте и поймете, что не так все просто.

Chatterbox, С интересом слежу за темой. Теплицы пока нет, но обязательно будет. Сейчас хочу понять для себя, что нужно предпринять, чтобы не придумывать блок управления дверями, думается можно попробовать приточную вентилляцию.. По поводу резервуара для воды - он полностью осушается при поливе? Если нет, то сколько можно хранить в нём воду по времени? И если хранить скажем несколько суток, то ёмкость лучше как следует утеплить..

Если унитаз надумает ее спустить в корни, то стебельки повесят уши минут через 10-15Chatterbox, 04 Февр. 16, 11:29

Унитазный клапан работает для наполнения...

Мне не понравилось то что системе нужна чистая водичка,Chatterbox, 04 Февр. 16, 11:29

Не обязательно...
Система фильтров спасает капиляры от заростания...

А в моей емкости за лето лягушки разводятся.Chatterbox, 04 Февр. 16, 11:29

Вот потому и ёмкость должна быть закрытой, пусть и не герметично...
Главное минимум света...

и ее нужно постоянно обслуживать.Chatterbox, 04 Февр. 16, 11:29

Ни без этого...
Но зато не засохнут цветочки если в Ваше отсутствие вдруг отключат подачу эл.энергии...

Вам надо тогда смотреть в сторону гидравлики.Chatterbox, 04 Февр. 16, 11:29

Гидравлика не понравилась, слишком грубая...
Мне нужно регулировать температуру и точнее и в зависимости от времени суток и периода роста культуры...
Потому без электроники ни как...
Со вниманием буду следить за Вашим проектом...
Но нужно чтобы она работала от 12V...
Низкая энергоёмкость обеспечит длительный период работы без сетевого напряжения...

Chatterbox, С интересом слежу за темой. Теплицы пока нет, но обязательно будет. Сейчас хочу понять для себя, что нужно предпринять, чтобы не придумывать блок управления дверями, думается можно попробовать приточную вентилляцию.. По поводу резервуара для воды - он полностью осушается при поливе? Если нет, то сколько можно хранить в нём воду по времени? И если хранить скажем несколько суток, то ёмкость лучше как следует утеплить..beloslutzev, 04 Февр. 16, 11:49

Моя емкость, это бочка 2 кубических метра. Утеплять ее проблематично. А алгоритм наполнения таков:
В бочке 2 датчика. Верхнего уровня и нижнего. Бочка наполняется в 2х случаях. 1-й безусловный. Каждое утро в 9 утра, после окончания автоматического полива. И потом водичка весь день греется на солнышке. 2-й при срабатывании нижнего датчика. Ведь поливаю я не только теплицу. Поэтому нужно присматривать за тем чтобы емкость не вылилась полностью. Отключается наполнение по срабатыванию верхнего датчика.

Но нужно чтобы она работала от 12V...
Низкая энергоёмкость обеспечит длительный период работы без сетевого напряжения...Miroschnik, 04 Февр. 16, 11:54

Вот это проще всего организовать. У меня блок питания в системе на 12 вольт. К нему все и привязано. Потребляет только в режиме полива (клапан подачи воды) и в момент открытия и закрытия дверей. (40 секунд крутится моторчик от стеклоподъемника)

Где то на форуме двухходовой электроклапан промелькнул. Кушает электричество только в момент переключения. Экономия!
А тема мне интересна.

Где то на форуме двухходовой электроклапан промелькнул. Кушает электричество только в момент переключения. Экономия!
 А тема мне интересна.alekslug, 04 Февр. 16, 12:39

У меня на заполнении емкости стоит шаровый краник с моторчиком. Тоже кушает только в момент переключения. Но на полив такой не поставил. При пропадании напряжения питания системой, и при этом будет поливаться, то выльет все что есть в бочке. Поэтому там нормально закрытый клапан.