Меню

Контроллеры температур для теплиц

Возможности современных автоматизированных систем в теплицах с инструкцией по внедрению

Искусственная среда для выращивания растений способствует круглогодичному снятию урожая. При создании микроклимата частным образом используются готовые проекты умной теплицы и самоделки. Среди систем автоматизации тепличных комплексов лидирует аппаратно-программное обеспечение Arduino, которое позволяет роботизировать домашнее хозяйство даже людям, малосведущим в электронике.

Необходимость автоматизации теплицы

Жизнедеятельность растений напрямую связана с температурным режимом, влажностью, освещенностью и другими факторами. Малейшие отклонения в окружающей среде негативно сказываются на темпах роста и урожайности. Соблюдение строгих тепличных условий – кропотливый и трудоемкий процесс, который нуждается в постоянном контроле. Умная теплица своими руками сводит к минимуму человеческое участие, освобождает время и позволяет управлять ростом овощных и фруктовых культур на расстоянии.

Решаемые задачи

Автоматизация создания и поддержания необходимых условий окружающей среды подразумевает управление:

  • температурным режимом;
  • поливом и орошением;
  • освещением;
  • подогревом почвы;
  • подкормкой CO₂.

Особая роль отводится мониторингу процессов, автономности и оперативной реакции на малейшие отклонения.

Возможности и оборудование

Считывание данных и изменение состояния окружающей среды производится с помощью датчиков и исполнительных устройств. Главенствующую роль играет контроллер, который сопряжен с системой дистанционного управления. Каждое устройство, входящее в робототехнический комплекс, выполняет определенные функции. Оборудование умной теплицы состоит из систем:

  • поддержания оптимального температурного режима. Для понижения температуры применяются актуаторы. С помощью этих приспособлений регулируется воздухообмен между помещением и внешней средой. Получая сигнал извне, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит форточку в необходимое положение. Соответствующие сигналы генерируются датчиками температуры и ветра;
  • подогрева почвы. Оптимальная температура в теплице достигается с помощью терморегуляторов, ТЭНов, электрокабеля или других нагревательных приборов, интенсивность работы которых зависит от команд температурных датчиков;
  • освещения. Система включает лампы и датчик освещенности, главной деталью которого является фоторезистор. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в зависимости от интенсивности светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать автоматические шторы;
  • контроля уровня CO₂. Соответствующий датчик связан с вентиляторами, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Подкормка растений двуокисью углерода повышает урожайность на 30%;
  • полива. Автоматизация полива обеспечивается сенсорами влажности (гигрометрами). Из экономических соображений система оборудуется датчиками расхода воды. Простейшие устройства представлены таймерами, которые включают и выключают орошение в заданные промежутки времени.

Расход воды – важный фактор, который напрямую связан с площадью тепличного помещения и особенностями выращивания конкретных растений. При оптимально заданных временных интервалах полива, датчики влажности выполняют функции аварийных сигнализаторов.

Преимущества перед обычной

В таблице №1 представлены преимущества и недостатки обыкновенной и умной теплиц.

Обычная «Умная»
Плюсы Минусы Плюсы Минусы
Независимость от источников энергии Необходимость постоянного присутствия Автоматический и удаленный контроль Зависимость от источников питания
Низкая себестоимость Повышенные трудоатраты Точное соблюдение режимов Затраты на приобретение оборудования
Простота в обслуживании Минимальное участи человека Выход из строя отдельных элементов

Недостатки с автономностью умной теплицы решаются с помощью аккумуляторов, генераторов и емкостей с водою.

Проекты и схемы умных теплиц

Среди почитателей роботизации дома и приусадебного хозяйства, наибольшим уважением пользуется умная теплица на ардуино. Главным компонентом платы-контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Используемые для умных теплиц схемы отличаются марками процессоров и функционалом.

Одна из простейших схем-проектов автоматической теплицы на Arduino Uno (мини) изображена на рисунке 1.

Освещенность оценивается фоторезистором. Температурный режим определяется датчиком TMP36. Интенсивность полива регулируется на основании данных с модуля влажности и датчика DHT11.

Расширенный вариант управления микроклиматом в теплице предполагает плата Arduino Mega. Схема-проект интеллектуального «овощевода» представлена на рисунке 2.

Сердцем аппаратной платформы является микроконтроллер ATmega1280. Для считывания/передачи цифровой информации используется 8 выходов. Для обработки аналоговых данных используется 10 портов.

Еще один вариант теплицы с Арудино изображен на рисунке 3.

В качестве универсального таймера-контроллера умной теплицы также можно использовать GyverControl (Рисунок 3).

Интеллектуальное устройство оборудовано семью логическими выходами с напряжением 5В. Для управления серво- и линейными приводами предусмотрены 3 отдельных канала.

Вышеуказанные схемы не являются окончательным решением роботизации теплицы. Появление новых, более совершенных контроллеров, расширяет возможности автоматики и придает ей большую эффективность.

Возможности удаленного контроля и регулирования

Помимо местного управления, умная теплица на Ардуино предоставляет возможность дистанционного контроля оборудования и обмена данными посредством пульта, мобильных гаджетов и персональных компьютеров. В качестве интерфейса может использоваться USB, Bluetooth, Wi-Fi, GSM и интернет. Посредниками в данном процессе служат соответствующие модули и приложения, которые представлены:

  • RemoteXY;
  • Blynk;
  • Virtuino;
  • Bluino Loader;
  • Arduino Bluetooth Control и пр.
Читайте также:  Солнечные концентраторы для теплиц

Особого внимания заслуживает софт BT Voice Control for Arduino, которое обеспечивает управление тепличным оборудованием с помощью голосовых команд. При синхронизации с «Алисой» это приложение предполагает массу удобств.

Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц

При кажущейся простоте, выбор оборудования для автоматизации тепличного хозяйства затрудняет даже специалистов. Идеальным условием считается подбор автоматики одного производителя. Поскольку данный критерий труднодоступен, перед тем, как автоматизировать теплицу необходимо:

  • определиться с ее площадью и назначением (выращиваемые культуры);
  • высчитать количество датчиков и исполнительных устройств;
  • в зависимости от предыдущего пункта подобрать контроллер или использовать конструктор;
  • решить вопрос с управлением и контролем.

С развитием научно-технического прогресса, готовые проекты умных теплиц быстро устаревают. Поэтому при выборе автоматики для искусственного выращивания овощей и фруктов необходимо опираться на новейшие технологии и оборудование.

Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2020 году являются:

  • Контроллер для умной теплицы серии «iТеплица -малый контроллер». Гарантирует комплексный контроль микроклимата в помещении с ограниченной площадью. Обеспечивает поддержание температуры, проветривание, подкормку и полив растений. Предполагает управление вспомогательными механизмами. Рассчитан на длительное хранение данных обо всех изменениях окружающей среды. Оснащен продвинутой системой визуализации SCADA. Комплектуется датчиками влажности, освещенности и программным обеспечением. Цена от 17 тыс. рублей.

  • SMART STANDARD VENT «УМНАЯ ТЕПЛИЦА» — набор для автоматизации теплицы. Обладает богатым функционалом, охватывающим практически все сегменты поддержания заданного микроклимата. Для контроля и обмена данными используются гаджеты, связанные с интернетом. Цена от 47,9 тыс. рублей.

  • «Умница lite» – бюджетный вариант умной теплицы. Помимо блока управления комплектуется картой памяти micro SD, USB-адаптером, датчиками температуры, влажности, освещенности, уровня воды и пр. Цена от 9,9 тыс. рублей.

  • Смарт-теплица на базе контроллера Терраформ. Обеспечивает контроль пяти параметров микроклимата. Комплектуется датчиками температуры, влажности, освещенности, температуры почвы. Предполагает подключение сенсоров CO₂ и pH.

Пошаговая инструкция создания умной теплицы

Наделить «интеллектом» можно практически каждую теплицу, которая отвечает стандартам выращивания овощей, фруктов и цветов в искусственных условиях. Для этого необходимо:

  1. Приобрести готовый комплект автоматики или подобрать оборудование, которые соответствуют созданию необходимого микроклимата и площади помещения.
  2. Оптимально разместить датчики и исполнительные устройства.
  3. Соединить все элементы с контроллером.
  4. Установить необходимое программное обеспечение.
  5. Предусмотреть дистанционное управление.
  6. Организовать автономное питание.

Один из вариантов создания умной теплицы представлен в видео:

Источник

Принцип действия и виды терморегуляторов для теплиц

Значение терморегуляции

В теплице важна температура не только воздуха, но и почвы, и если воздух довольно быстро остывает при открывании дверей, и так же быстро нагревается при закрывании, то в слое почвы это происходит медленнее.

Если проветрить теплицу естественным способом – через двери и форточки, то почва, сохраняя тепло при проветривании, после окончания его начнет медленно остывать. Если проветривать перед заходом солнца, то за ночь остынет и почва. А для тепличных культур необходимо, чтобы температура среды, в которой они произрастают, была постоянной.

Не соблюдая это условие, надеяться на щедрый урожай не стоит, да и особенного смысла выращивания в теплице, в таком случае, практически нет.

Терморегуляция нужна не только для поддержания постоянной температуры, но и определенной температуры – для каждой тепличной культуры она своя.

Если в теплице будет слишком жарко – растения попросту сгорят, а скачки температуры не позволят корням максимально забирать питательные вещества из почвы и могут привести к тому, что вместо плодоношения растения пойдут в рост.

Благодаря терморегуляции правильно развивается корневая система, и формируются плоды, сокращается срок вызревания урожая.

Для каждой тепличной культуры необходима своя температура комфорта роста, иногда для разных растений она отличается всего на два-три градуса, но опытные садоводы и огородники знают, что правильно выставленная температура выращивания существенно влияет на цветение и урожай.

Обычно температура в теплицах держится на уровне 20-22°С, отрегулировать ее до нужного конкретным культурам уровня помогут обогреватели для теплиц с терморегулятором.

Как регулировать?

На сегодняшний день существуют специальные устройства, которые предназначаются для автоматического регулирования температурного режима внутри теплицы.

Но данное оборудование иногда оказывается слишком дорогим для того, чтобы экспортировать его, тем более, если теплица не одна.

В таких случаях можно воспользоваться более дешевыми и достаточно простыми методами, позволяющими эффективно снизить или повысить температуру. К тому же стоит отметить, что некоторые из них являются более действующими по сравнении с современными техническими устройствами.

Читайте также:  Лучшие сорта помидор для теплиц сибирской селекции

Для того чтобы довольно быстро поднять температуру воздуха в сооружении, необходимо воспользоваться одним из следующих способов:

  1. Укрытие теплицы дополнительным слоем полиэтиленовой пленки с целью создания воздушной прослойки, не реагирующейна различные факторы окружающей среды.
  2. Внутри делается так называемая вторичная теплица — к заранее подготовленной конструкции крепится дополнительное накрытие, таким образом, чтобы оно находилось непосредственно над поверхностью растений.
  3. Тщательное мульчирование почвенного слоя дает возможность с помощью полиэтиленовойпленки либо спанбонда черного цвета притягивать тепло к растениям.

Также есть методы, позволяющие при необходимости понижать уровень температуры внутри теплиц. К наиболее распространенным из них относятся:

  1. Не следует делать теплицы слишком длинными.
  2. Через фронтоны должен происходить свободный доступ воздушных потоков из окружающей среды.
  3. Сооружение обрабатывается специальным меловым раствором.
  4. Поливание выращиваемых овощных культур достаточно большим количеством воды в утреннее время.

Если же используются автоматические устройства, то можно воспользоваться такими эффективными способами, как правильное управление системой, предназначающейся для отопления теплицы, а также открывание форточек после того, как терморегулятором будет подана соответствующая команда.

Принцип действия терморегулирующих устройств

Схема терморегулирования теплицы.

Принцип действия конструкций такого рода достаточно прост: на исполнительное устройство поступает сигнал, который в зависимости от вида этой установки может вызвать следующие ее реакции:

  • если это отопительная система, увеличить или уменьшить ее мощность;
  • включить или выключить принудительную вентиляцию;
  • открыть или закрыть шторки естественной вентиляции для проветривания;
  • включить или выключить систему подогрева почвы и воды для полива.

Возникновение этого сигнала обеспечивается с помощью реле термостата, получающего сведения от датчиков, установленных в теплице. Благоприятный для растений микроклимат определяется не только соотношением температуры и освещенности, но и величиной влажности воздуха. По этой причине самой совершенной будет система, обеспечивающая автоматическое регулирование параметров с учетом показаний датчиков трех видов: температуры, освещенности и влажности. В качестве датчиков чаще всего используются следующие устройства:

Схема подключения терморегулятора.

  1. Как температурный датчик чаще всего применяется термистор (терморезистор). В самодельных конструкциях в качестве термочувствительного элемента нередко используется p-n переход полупроводникового диода или транзистора, поскольку его прямое сопротивление зависит от температуры.
  2. Датчиком освещенности чаще всего служит фоторезистор, но в самодельных конструкциях иногда используется все тот же p-n переход, обратное сопротивление которого сильно зависит от освещенности. Для доступа света к переходу у транзистора обычно срезают колпачок металлического корпуса, а у диода смывают краску со стеклянного.
  3. Промышленные датчики третьего необходимого параметра часто используют зависимость от влажности диэлектрической проницаемости среды между обкладками конденсатора. Кроме того, может использоваться изменение сопротивления при контакте с влажным воздухом таких веществ, как оксид алюминия. Используется и факт изменения длины синтетического волокна или обезжиренного человеческого волоса при изменении относительной влажности воздуха и так далее. В самодельных устройствах таким датчиком часто служит кусок фольгированного стеклотекстолита с прорезанными в нем канавками. При увеличении влажности его сопротивление уменьшается.

Какие датчики необходимы в теплице

Ежедневный контроль стабильности микроклиматических условий в промышленных теплицах обеспечивает определённая система датчиков. В индивидуальных парниках климатические условия регулируются с помощью проветривания и управления системой отопления.

Знаете ли вы? Конструкция теплиц в Исландии подразумевает их расположение около гейзеров. Такое решение позволяет быстрее и эффективнее ухаживать за растениями.

Постоянное обслуживание датчиков — утомительный и трудоёмкий процесс для садовода, поэтому ему приходится конструировать терморегулятор собственноручно. Его схема и все расчёты подбираются индивидуально с учётом конструкции теплицы. На избрание оборудования оказывают влияние сорта растений, выращиваемых в ней, и элементы конструкции обогревательной и вентиляционной систем.

Термопривод без пружины:

ход штока 100 мм;номинальное усилие 20 кгс;Температура начала открывания (полного закрытия) + 22 С;Температура начала закрывания (полного открытия) + 26 С;Минимальная длина термопривода (между опор) — 340 мм;Максимальная длина термопривода (между опор) — 440 мм;Температура эксплуатации от -40 до +60 С;срок эксплуатации более 10 лет!

Для закрывания дверей или фоточки нужна пружина (доводчик).

Принципы устройства терморегулятора для теплицы своими руками ↑

Самостоятельная постройка регулятора температуры вполне реальная задача. Но для этого потребуются элементарные инженерные знания и технические навыки.

Основное функционирование системы осуществляется за счет внедрения в конструкцию — 8 битового микроконтроллера марки PIC16F84A.

Как температурный датчик, встраивается цифровой градусник интегральной разновидности DS18B20, имеющий рабочий функционал в диапазоне t -55 — +125°C. Также возможно использование цифрового температурного датчика TCN75-5,0, который по параметрам, компактным размерам и относительной легкости конструкции вполне соответствует для применения в различных автоматических устройствах.

Читайте также:  Зимние теплицы с цветами


Цифровой датчик температуры

Подобные цифровые датчики по сути имеют незначительные погрешности в измерениях, поэтому параллельное применение нескольких видов датчиков позволяет фактически без погрешностей наблюдать температуру обогрева.

Возможность управлять степенью нагрузки осуществляется при помощи малогабаритного типа реле К1, которое соответствует напряжению срабатывания равному 12 В. Через контакты к реле подсоединяется нагрузка и это позволяет ему производить ее коммутацию. Индикация производится с использованием любых четырехразрядных светодиодов.

Степень температурной реакции задается: SB1-SB2 (микропереключателями). Память микроконтроллера энергетически автономна и хранит заданные параметры. Применяя рабочий режим на индикаторной жидкокристаллической панели устройства можно видеть действующие показатели замеряемой температуры.

На заметку! Подобные электронные терморегуляторы становятся все более популярными, т. к. они обладают способностью чувствовать температуру в любой точке внутри теплицы, а датчик мониторинга может быть помещен между растениями, в почвенный субстрат, либо подвешенным возле крыши. Такой обширный диапазон размещения позволяет терморегулятору иметь точные данные о состоянии внутренней среды теплицы.

Содержание

Контроль этих систем с последующей корректировкой производится с помощью регулятора температуры воздуха, являющегося важнейшей деталью для получения полноценного урожая, т. к. даже минимальные изменения данных могут негативно сказаться на развитии посадок, не исключая их гибель.

Мониторинг развития растений с помощью промышленного терморегулятора

Скрупулезное следование температурному режиму — гарантия достойных урожаев

Индивидуальная настройка терморегулятора позволяет контролировать уровень температуры на протяжение всех суток, стабилизируя защитную функцию котла от перегрева.

Для большинства насаждений наиболее комфортная t равна 16 — 25 °C, любые даже незначительные отклонения тормозят развитие растений, могут привести к развитию заболеваний и увяданию посадок. Контроль необходим не только для температуры воздуха теплицы, но и для t грунта. Эти два показателя являются главенствующими при создании условий для развития растений. От них зависит правильность усвоения полезных веществ, находящихся в почве, и они непосредственно воздействуют на рост и полноценное развитие растений.

Для грунта следует придерживаться диапазона t 13 — 25 °C, точные ее показатели определяются в зависимости от разновидности культуры.

Учтите! Перепады значений температуры грунта зачастую более пагубны для посадок, чем снижение температуры воздуха.

Схема обустройства внутренней части теплицы

Виды промышленных терморегуляторов

Терморегуляторы для теплиц различной степени сложности могут быть приобретены в соответствующих магазинах, или собраны своими руками (при наличии необходимых навыков).

Сегодня выпускаются три вида моделей этих устройств:

  1. Сенсорные регуляторы температуры — достаточно дорогие многофункциональные системы. Предназначены преимущественно для больших тепличных комплексов. Имеется возможность задания множества программ, управляющих работой отопительной системы. Могут учитывать даже выделение тепла преющим навозом. Имеют большое количество разнообразных функций, обычно снабжаются дисплеем с подсветкой.
  2. Электронные термостаты — устройства, количество функций которых заметно меньше, чем у регуляторов предыдущего класса, но и цена, соответственно, ниже. Обычно снабжены переключателем, дающим возможность установить определенный режим обогрева. Для удобства нередко дополняются жидкокристаллическим дисплеем с необходимой информацией.
  3. Механические термостаты — самые простые по своему устройству, но зачастую не менее эффективные приборы, чем их электронные аналоги. Приобретать, например, для небольшой дачной теплицы дорогостоящую аппаратуру экономически нецелесообразно. А вот недорогой механический терморегулятор для нее будет самым подходящим вариантом.

Приобретая любое из этих устройств, следует особое внимание обратить на такие их характеристики:

  • мощность обслуживаемой отопительной установки и ее возможности;
  • специфичность установок, которые могут потребоваться;
  • все ли требуемые функциональные возможности имеет этот прибор;
  • удобство управления и подходящий внешний вид.

Термопривод «Шмель» от компании Кинпласт

Термпопривод «Шмель» представляет собой уникальную разработку компании Кинпласт. Представленный автомат для проветривания парников и теплиц не имеет аналогов. Механизм действия устройства основан на гидравлике. Внутри термопривода есть жидкость, которая при повышении температуры расширяется, за счет чего происходит открытие двери или форточки. Автомат осуществляет плавное открытие и закрытие, если температура начинает снижаться.

Универсальность изделию придает наличие объемного резервуара, в котором находится специальная жидкость. Устройство способно открывать и закрывать форточки или теплицы из сотового поликарбоната с весом до 15 кг. Механизм приходит в действие при 16оС – начинается постепенное открытие форточки, при 32оС – закрытие. Рабочий ход штока составляет 90 мм, благодаря чему форточка открывается на угол до 85°.

Термопривод «Шмель» представляет собой надежное устройство для обеспечения оптимального микроклимата внутри теплицы. Корпус выполнен из высококачественной стали, благодаря чему механизм с легкостью выдерживает избыточное давление при температуре воздуха не выше 50°С°. Термопривод не требует помощи специалистов в установке, монтаж с легкостью осуществляется по инструкции прилагаемой к товару.

Источник

Adblock
detector