Контроллер для теплицы на Arduino

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

У меня грядка огурцов утеплена с 5 сторон в земле, а внутри томатного парника дополнительными стенками (1метр от уровня грядки). между листами воздушный зазор 100мм. В период апрель-май набрасываю лутрасил на все это, а растюшки под 5л бутылями.
Но в этом году было +2 вне парника и поэтому пришлось применять экстренные меры. Кроме того я высадил новый для себя сорт "генеральский" - было жалко его потерять.
он растет в один стебель и очень долго плодоносит. фото 20 мая

 

@Cofessor, у меня в теплице в этом году висят два стеклянных инфракрасных обогревателя ПИОН-400, Выбрал их, т. к. у них минимальная высота подвеса от 2 метров (у остальных больше). На прошлой неделе за 7 дней с 8 по 14 октября были включены на поддержание температуры +10-11 градусов.
С задачей они справились, но за неделю "сожрали" на двоих 75 кВт (210 руб. в наших ценах). При этом на улице особых холодов не было. Правда ветра были сильные, выдували тепло...

 

Я ужу писал об этом не раз. Осенью дни слишком короткие - после 22 сентября день уже меньше 12 час, а почва быстро остывает. Поэтому в октябре в средней полосе уже не выгодно обогревать теплицу, которая не утеплена как зимняя и в которой только дозревают последние плоды. Это время не для томатов.
Другой дело весной! В начале апреля долгота дня 13 часов и много солнечных дней. Растения в это время маленькие, делаете тепличку в теплице, в грунт и стенки грядки укладываете утеплитель, тем самым значительно уменьшая расход тепла. Потом получаете первые плоды на месяц раньше и с лихвой отбиваете затраты на энергию.

 

Что и требовалось доказать... 200- 500р не деньги. Для раннего овоща. Здесь 800 р зимой, с отоплением в сарае, норма.

 

тут я полностью согласен, что осенью греть электричеством не айс - слишком агрессивная прохлада.
Кроме того обычные томаты завязей уже не вытягивают, просто доращивают.
Поэтому в конце августа я их полностью прищипываю, чтоб в сентябре собрать урожай в любом виде. Он и хранится до сих пор.
А грядки тут же засаживаю сидератами. Другое дело огурцы - я их просто накрываю лутрасилом и они "тянут лямку". Стебли зеленые, большинство листьев уже желтые, но растут! (висят очень высоко). Вкус конечно уже страдает-водянистые становятся. -вот их рассада перед посадкой.
Перцы приходится убирать плодоносящие, поэтому у меня всегда есть пара кустов, которые растут в горшках и я их забираю в помещение, где они готовы ко второму урожаю если досвечивать.

 

Сделал слив из канализационных труб, туалет и навес под тандыр. Сварил опоры для виноградника, 4 установил, 4 вон валяются, засомневался - зачем так много винограда? Остался мешок цемента - решил дорожку забетонировать сколько хватит, вынул вчера полтора куба грунта - пойдёт под ямы на виноград.

Зима всё ближе и скоро придётся всё забросить до весны, но пока работа на даче кипит - ещё сидераты надо перекапывать, внутренний каркас в теплице варить.
В общем, пока погода позволяет, буду делать, чтобы высвободить больше времени на усовершенствование теплицы, запланированное на будущий год.
На последнем снимке - рама каркаса и заготовки под вторую раму для внутренней теплицы. Двери теплицы открою на зиму, иначе снег тает, плёнка провисает на кровле и там образуются озёра, которые затем превращаются в льдины. Плёнка пошла на 4-й год.
Плёнку на внутреннюю теплицу наверное буду поперёк накрывать, а вот сварить утюгом уже не получится, да и ранней весной будет холодно. Что-нибудь придумаю. В этом году руки не дошли - не успел рамы и внутренний полог сделать, поэтому весной возможна задержка. Для начала попробую выращивать рассаду прямо в теплице с семян и получить первые плоды хоть на пару недель раньше.

 

Долго я искал что должно быть положено в основу управления климатом в теплице. Сдаётся мне, сейчас я, наконец, близок к пониманию того, какой параметр должен поддерживаться в первую очередь. Это дефицит влажности растений. Лучше всего о важности этого параметра сказано здесь: Поддержание микроклимата в теплице.
Конечно понимание того, что нужно регулировать - это одно, а реализовать на практике - это другое, однако само понимание ценно тем уже, что, как сказано в приведённом источнике:
Если вы не умеете управлять растениями, вам не поможет ни правильная температура, ни правильные поливы, ни правильная агрохимия.
Другими словами, начинаешь понимать, что автоматизация отдельных локальных факторов не гарантирует того, что Вы получите какую-то реальную пользу, а вот затрату сил и средств она прекрасно гарантирует.
А если ближе к делу, как вообще можно контролировать дефицит влажности у растения? Мне пока не встречалась такая автоматизация этого процесса, которая выдавала бы точный результат. Косвенно судят по некоторым параметрам, например, по температуре листа. Прямо же - то ли рефлектометром, но это не автоматическая процедура, то ли анализом концентрации пасоки у растений - тем более не автоматическая процедура. Это делают агрономы, а потом вводят параметры в климатический контроллер и он уже поддерживает программно в соответствии с введёнными коррекциями.
Но нам не нужна высокая точность - двигаться вообще бы в правильном направлении, а не так, как управляют форточками с помощью ГЦ - ограничивают перегрев, но при этом гробят растения по другим параметрам. Примерную точность, как я сейчас понимаю, вполне обеспечивает относительная влажность воздуха, хотя нужно поддерживать разную ОВ в зависимости от температуры воздуха, температуры почвы, влажности почвы и времени суток. Главное - чтобы растения никогда не оказывались в такой ситуации, когда корневое давление разрывает плоды или листья начинают подвядать и т. п.
Короче, нам нужны кривые температуры воздуха и почвы, влажности воздуха и почвы и освещённости, и ни одним из этих параметров нельзя пренебречь чтобы рассчитать что нужно делать в данный момент - полить ли почвы и, если полить, сколько вылить, приоткрыть ли форточки чтобы просушить воздух ночью или распылить влагу в теплице и с какой целью - повысить влажность или снизить температуру.
Вот такие задачи. Таблица температуры воздуха днём и ночью в течение всего срока вегетации у меня уже была готова - пост № 562, остальное постараюсь добавить, чтобы по показаниям датчиков сразу безошибочно определять, в какую сторону нужно изменять параметры чтобы двигаться в правильном направлении.

 

Влажность воздуха очень переменчивая и зависимая от внешних, не нами контролируемых и управляемых факторов, тем более зависимые от конкретных растений... вот если контролировать влажность почвы... здесь более заманчивые перспективы...

 

Я думал об этом, но не с точки зрения какие датчики использовать, а с точки зрения того, в каком месте замерять влажность при капельном поливе? Ведь при капельном поливе влажность почвы совершенно разная в разных местах. Максимальна она под капельницей и, чем дальше от капельницы, тем влажность меньше, а уже на расстоянии полметра от капельницы никакая - корни туда уже не пойдут. Решил что влажность нужно измерять на расстоянии 5-10 см от капельницы.
Про относительную влажность воздуха: - То, что она переменчива, так для того и регуляторы, чтобы её регулировать - ставишь циркуляционные вентиляторы и влажность в теплице выравнивается, повышаешь влажность распылением воды, снижаешь - проветриванием или осушителем. А вот что за не контролируемые факторы - не понял. Просто если влажность воздуха не регулировать, то и влажность почвы регулировать смысла нет. - К примеру, влажность воздуха в теплице высока, а почвы - недостаточна. В этом случае полив приведёт к повышению корневого давления, а листья не могут испарять влагу из-за высокой влажности воздуха - плоды все полопаются.

 

Влажность воздуха в закрытой теплице можно контролировать и реагировать, а при открытых форточках (тем более мы стараемся увеличить площадь проветривания) это сделать уже проблематично.

 

Наоборот, в закрытой теплице влажность будет неуклонно нарастать, если в теплице нет осушителя воздуха. Но в чрезмерно открытой теплице действительно, влажность будет падать очень резко. Вот тут то мы и приходим к важности частичного приоткрытия форточек. Тем более, резкая смена температуры и влажности очень негативно отражается на растениях, особенно утром после восхода солнца - холодные верхушки тормозят транспирацию, нарушают весь обмен веществ, растения болеют.
Вот здесь многое о чём говорится, советую почитать повнимательнее: http://www.ghservice.ru/uploads/pdf/ Gheenhouspractikum. pdf
Только для того, чтобы загрузить страницу, уберите пробел в середине строки, иначе у меня никак не получается сделать работающую ссылку.
- Там просто кладезь полезных вещей для понимания того, что хотят растения.

 

Посвятил какое-то время влажности и пришёл к заключению что простой, достаточно эффективный вариант - поддерживать влажность воздуха постоянной в рамках 60-70% от начала до конца сезона, а влажность почвы - 65 - 85% ПВ, чтобы сильно не заморачиваться.
Второе правило - не изменять никакой параметр быстро, то есть быстрое открытие форточек исключается, если большой перепад температур и влажностей в теплице и снаружи.
Т. о., режимы графики изменения температур и влажностей можно считать что уже определены. Проблемы могут быть только с исполнительными механизмами для увлажнения и осушения воздуха и с охлаждением воздуха, способные удержать их в заданных пределах.

 

Завёз профтрубы 20*20*1,5 и арматуру на 10 для внутреннего каркаса, но день не задался: 2 часа простояли в пробке, затем электричества не оказалось на даче - подключали счётчики на столбы. Если что, в выходные сделаю каркас, в выходные точно электрики не будут работать.
Оказывается даже двойная полиэтиленовая плёнка держит температуру лучше, чем ПК, а у меня этиленвинилацетатная - у неё лучше и теплоизоляция и прозрачность - 92-93%. Поздно, правда, руки до теплицы дошли.

 

Плёнка "Светлица" хуже удерживает тепло по сравнению с ПК, по-видимому, только по одной причине - она однослойная. Её прозрачность в области ИК-излучения - 12-28%, в то время как пишут что ПК практически не пропускает, то есть сохраняет излучённое нагретым грунтом тепло. Но ПК - двухслойный, если делаем покрытие из второго слоя плёнки, то преимущество ПК почти исчезает:
Берём среднюю величину прозрачности плёнки - 20%. 0,2*0,2*100=4%, что, думаю, не хуже чем у 4-мм ПК.
Полагаю, месяц весной и месяц осенью выиграть под двойной плёнкой вполне реально, добавив для страховки электрический источник тепла, который будет автоматически включаться при снижении температуры ночью, что я уже и делал ранее.
Кажется, я нашёл главную причину, отчего нижние листья у томатов скручиваются, а устранить это усиленным поливом - не удаётся. И эта причина лишний раз подтверждает мой скептицизм относительно форточек, как единственного средства регулирования температуры в теплице. Ранее я пришёл к выводу что регуляторы типа ГЦ приносят больше вреда, чем пользы, потому что открываются только при перегреве, а ночью, при восходе солнца, наоборот, препятствуют проветриванию, как раз в то время, когда в закрытой теплице на листьях томатов появляется губительная роса. Но сейчас я попробовал сделать расчёты, что происходит в теплице при открывании форточек в жару и оказалось что открытые форточки наносят колоссальный вред и днём тоже.
Допустим, на улице 22 гр. тепла и влажность 40%, что часто бывает при долгом отсутствии дождей. В ясную погоду в закрытой теплице, при этом, температура будет за 30 гр. Если открыть форточки, температура снизится, однако она всё равно будет на несколько градусов выше. К примеру, если температуру удастся снизить только до 28 гр., то относительная влажность в теплице опустится до уровня 20%. Но ведь это климат - как в пустыне? Естественно, никакой полив тут не поможет, потому что растениям при такой низкой влажности требуется испарять столько влаги, сколько они не могут чисто физиологически. В результате, листья, начиная с нижних, самых старых, начинают вянуть и желтеть, а плоды, рано лишившиеся пластики от листьев, теряют товарный вид и трескаются.
То, что главное в контроллере - не железо и программа, а алгоритм - это я понимал ещё в самом начале (пост #119), однако отложил эту задачу на неопределённое будущее. Контроллер я сделал к началу марта и тут же ощутил, что погоды он в теплице не изменит без алгоритма, который сделан с пониманием, чего в данный момент хотят растения и пример, приведённый выше, прекрасно демонстрирует какие там подводные камни.
Нужны средства объективного контроля за состоянием растений, иначе даже не знаешь, производя какое-то действие - помогаешь ли, тем самым, растению или вредишь. У меня сейчас поднакопилось немало накачанной инфы по данной тематике и я уже от множества факторов поплыл немножко (лукавлю - сильно поплыл). Из нового хотелось бы:
- определять момент, когда температура внутренней поверхности плёнки приближается к точке росы и включать циркуляционные вентиляторы или нагрев, чтобы предотвратить образование конденсата на стенках теплицы;
- определять момент, когда дефицит влажности листьев становится критическим - больше 20-25%, чтобы знать, что нужно либо полить растения, либо снизить температуру в теплице, либо повысить влажность воздуха.

 

Продолжаем конструировать термо-влажностный режим

Виноват, определял влажность по диаграмме и сделал ошибку: отталкивался от кривой не 40% влажности, а 30. Но всё равно, это не меняет общий вывод: при сухом и тёплом воздухе снаружи в теплице всё равно теплее, а значит относительная влажность меньше, наступает явление физиологической сухости, выражающееся в прекращении фотосинтеза и завядании растения даже при достаточной водообеспеченности почвы. Посмотрим вариант - на улице +25 гр. и влажность 40%, что бывает у нас сплошь и рядом во время антициклона, когда земля высыхает и трескается, а мелкая трава выгорает. Если в теплице температура будет 30 гр., то влажность упадёт до 30% - тоже "мёртвый климат", фотосинтеза не будет, все силы растений будут уходить на борьбу с перегревом, а верхушки начнут подвядать, что не раз замечал этим летом.
Ну а что ночью?
При закрытых форточках ничего страшного не произойдёт, внутренняя поверхность плёнки, контачащая с холодным наружным воздухом, как губка будет собирать всю лишнюю влагу, не давая подняться влажности внутри теплицы выше 80%. Впрочем, если даже температура на улице будет мало отличаться от внутренней и точка росы не достигается, можно дать команду чуть-чуть приоткрыть форточки - этого будет достаточно для снижения влажности.
Опасен восход солнца, когда начинается разогрев воздуха в теплице, а растения за ночь остыли и, обладая намного большей плотностью, чем воздух, не могут согреться быстро и поэтому вся влага начинает конденсироваться на них. Понятно, что даже если форточки будут открыты всю ночь, то роса на них, как и на улице, всё равно будет, что однозначно плохо отразится на плодах. Поэтому в теплицах включают утренний обогрев за час до начала восхода солнца и продолжают ещё час после, чтобы температура стеблей и плодов сравнялась с температурой воздуха, причём делают это даже в том случае, когда впереди жаркий день.
В следующий раз подумаем о том, как должна выглядеть наша система регулирования температуры и влажности в целом, чтобы днём процесс фотосинтеза шёл нормально, а утром в теплице не образовывался конденсат.