Klimaanlage im Gewächshaus

Der Artikel beschreibt die Hardware-Implementierung-Management-System Mikroklima im Gewächshaus. Dieses System ist Teil der realen Hofgartens Landwirtschaft. Mit seiner Hilfe wird der Prozess der wachsenden Pflanzen wurde teilweise automatisiert, erfordert nicht die ständige Anwesenheit des Menschen.

Eine konkrete Instanz dieses Systems läuft auf каркасностеклянной Teplice, Länge 6 Meter, Breite 3 Meter, Höhe 2 Meter. Im Gewächshaus hat eine Tür und 2 Klappfenster, Strom und fließendes Wasser gehalten. Die Wassererwärmung erfolgt in einem Behälter mit einem Volumen von 70 Liter. Behälterdruck beträgt etwa zwei Atmosphären. Im Gewächshaus angebaut etwa 35 Pflanzen.

Das System hat die folgende Form:

Die zentrale Stelle im System nimmt das Arduino Board Mega (Abb. 1 -1):

Arduino ist eine völlig offene Plattform, bestehend aus Hauptplatine und Entwicklungsumgebungen, die eine überarbeitete Version der Sprache Processing/Wiring.

Die verwendete Hardware-Plattform basiert auf ATmega1280 mikrocontroller.

In diesem System beteiligt sind 8 digitale Eingänge/Ausgänge (nur auf der Plattform Ihre 54) und 10 analoge (insgesamt 16). Die Gebühr erhält die Stromversorgung über ein externes Netzteil.

Das Board verfügt über die folgenden Eigenschaften:

• Arbeitsspannung: 5V;
• empfohlene Eingangsspannung: 7-12 V;
• der Grenzwert für die Eingangsspannung: 6-20 V;
• 54 digitale I/O-Ports;
• 16 analoge Eingänge;
• Stromaufnahme auf einer Ausgabe: bis zu 40 MA;
• Stromaufnahme Ausgang 3.3 V: 50 MA;
• Speicher Flash Memory: 128 KB, davon 4 KB durch Bootloader verwendet;
• RAM: 8 KB;
• nichtflüchtiger Speicher: 4 KB;
• Taktfrequenz: 16 MHz;
• Größe: 75x54x15 mm;
• Gewicht: 45 G;

An den Arduino Mega angeschlossen sind die erforderlichen sensoren und Module.

Ein - /ausschalten der Bewässerung hängt von einer Reihe von Parametern:

• Bodenfeuchte;
• die Temperatur des Wassers;
• Zeit des Tages.

В данной системе задействовано 4 датчика влажности почвы (на рис. 1 – 2).

Zur Messung der Bodenfeuchte verwendet selfmade-Sensor, darstellend die zwei Nägel und Widerstand. Das Funktionsprinzip basiert auf der Abhängigkeit des elektrischen Widerstands des Bodens von Ihrem Feuchtigkeitsgehalt.

Die Nägel, die Sie in den Boden in einem gewissen Abstand voneinander, dienen als Sonden, zwischen denen der Widerstand überprüft. Nach ähnlichen analogen Signal kann man über den Grad der Luftfeuchtigkeit.

Schema des Sensors auf dem Bild dargestellt:

Для измерения температуры воды используется LM335Z -аналоговый термодатчик (термостабилитрон, на рисунке 1 – 3):

Der verwendete Sensor hat folgende Eigenschaften:

• диапазон: -40…+100;
• Genauigkeit: 1°C;
• Abhängigkeit: 10 MB/OS.

Für den Anschluss des Sensors an die platine benötigt einen Widerstand, einen Widerstand von 2.2 kOhm. Indem der Strom durch den Sensor in einem Bereich von 0.45 MA bis 5 MA (Widerstand R1), so erhält man die Spannung am Sensor, die in Dutzenden von mV ist die absolute Temperatur in Kelvin.

Anschlussplan ist folgender:

Для того, чтобы полив включался только в темное время суток, используются 2 датчика света Light Sensor-BH1750 (на рис. 1 – 4):

Dieser Sensor dient zur Messung der Beleuchtungsstärke im Bereich von 1 bis 65535 Lux.

Er hat die folgenden Eigenschaften:

• Spannungsversorgung: 3-5V;

• Auflösung: 16 bit;

• Abmessungen: 19х14х3 mm;

• Toleranz: ± 20%.

Anschluss des Sensors erfolgt wie folgt:

Когда полученные с датчиков показания удовлетворяют определенным условиям (она различаются для каждого вида растений), включается полив. Для регулирования полива используется электромагнитный клапан. Он подключается к плате с помощью реле (на рис. 1 – 5). А именно используется релейный модуль для Arduino проектов Relay Module 2 DFR0017. Он использует высококачественное реле Omron G5LA. Состояние выхода реле отображается с помощью светодиода. Этот модуль управляется с помощью цифрового порта ввода-вывода. Время переключения контакта составляет 10 мс. Как и датчики для измерения температуры и влажности почвы, релейный модуль подключается в управляющей электронике через три провода:

Neben der Bewässerung dieses System steuert und die Temperatur der Luft im Gewächshaus.

Для одновременного измерения температуры и влажности воздуха используется датчик DHT11 Temperature Humidity Sensor (нарис. 1 – 6).

Es werden an der Steuerelektronik angeschlossen werden über drei Adern: Stromversorgung (Vсс), Erde GND) und das Signal.

Auf der platine des Sensors befindet sich außer dem mikrocontroller, in dessen Speicher aufgezeichnet Kalibrier-änderungen für die sensoren. Das Signal vom Gerät über den Bus übertragen wird, in digitaler Form. Dies ermöglicht die übertragung von Daten über eine Entfernung von bis zu 20 M.

Dieser Sensor verfügt über die folgenden Eigenschaften:

• Versorgungsspannung: 5 V;
• Temperaturbereich: 0-50 ° C, Messfehler ±2 ° C;
• Luftfeuchtigkeit: 20-90%, Genauigkeit ±5%.

Zum einstellen der Temperatur der Luft im Gewächshaus verwendet zwei Modi: passive und aktive Belüftung. Passive Lüftung ist ein öffnen/schließen von Klappfenster, und aktiv-ein - /ausschalten des Ventilators.

Открытие форточек производится с помощью двух (по одному на форточку) сервоприводов Futaba Т306 MG995 (на рисунке 1 – 7):

Verwendete Servo hat die folgenden Eigenschaften:

• Betriebsgeschwindigkeit: 0.17 s / 60 Grad (4,8 V ohne Last);
• Drehmoment: 13 kg-cm bei 4,8 V;
• Drehmoment: 15 kg-cm bei 6 V;
• рабочее напряжение: 4,8 – 7.2 В;
• Kabellänge: 300 mm;
• Abmessungen: 40mm x 19mm x 43mm;
• Gewicht: 55 G.

Der Anschluss des Gebläses erfolgt auf die gleiche Weise, wie der Anschluss des Ventils (durch Relaiskoppler).

Die Daten der sensoren werden auf der SD-Karte (Abbildung 1 — 8). In Zukunft werden Sie verarbeitet, ausgewertet und auf Ihrer Grundlage basieren die Grafiken die verschiedenen Indikationen. Dazu wird das Modul SD-Karten DFRobot:

Der Anschluss des Gebläses erfolgt auf die gleiche Weise, wie der Anschluss des Ventils (durch Relaiskoppler).

Die Daten der sensoren werden auf der SD-Karte (Abbildung 1 — 8). In Zukunft werden Sie verarbeitet, ausgewertet und auf Ihrer Grundlage basieren die Grafiken die verschiedenen Indikationen. Dazu wird das Modul SD-Karten DFRobot:

Es enthält die Stecker für Standard-SD-Karten, können Sie das Laufwerk zum schreiben und Lesen von Daten in einem beliebigen Projekt. Er hat die folgenden Eigenschaften:

• Anschluss für Standard-SD-Karten und über einen Adapter MicroSD-Karten;
• enthält die Verriegelung Speicherkarte;
• unterstützt das Lesen und schreiben;
• kann verwendet werden mit anderen mikroreglern;
• Versorgungsspannung: 5 V;
• Größe: 36 x 30 x 5 mm;
• Gewicht: 7 gr.

Liste der verwendeten Quellen

1. [Elektronische Ressource]: Wikipedia http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino
2. [Elektronische Ressource]: Informationen für sensoren -http://www.dfrobot.com/wiki/
3. Getting Started with Arduino,Massimo Banzi, der Maker Media, 2011, 130 S.

Informationen zu den Autoren

• Alexander Michailowitsch Smirnow
  Dozent für PCs und Netzwerke Moskauer Staatliche Universität für Gerätebau und informatik, Zweigniederlassung in Sergiew Possad
  Tel +7 (916) 552-39-94
  E-mail. Smirnov48@gmail.ru
• Kulikov Evgeny Alexejewna
  Studentin Lehrstuhl für PCs und Netzwerke Moskauer Staatliche Universität für Gerätebau und informatik, Zweigniederlassung in Sergiew Possad
  Tel: 8(919)012-92-54
  E-mail: zhenechk@yandex.ru