Контроллер для теплицы на Arduino

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В теплице часто нужна операция сравнивания разных температур (и других параметров), и в зависимости от их разницы, запуск того или иного действия. Эти задачи решают дифференциальные контроллеры, которые используются для солнечных коллекторов. Простейший самосборный вариант реле, которое выполняет туже задачу, изложен здесь.
https://www.delaysam.ru/rembyttech/rembyttech24.html

 

Пленка однозначно уступает СПК Сразу возникает вопрос - зачем уменьшать температуру в теплице за счет увеличения освещенности. Кстати обрыв листьев давно отработан и не имеет особого отношения к освещенности. Иногда и нужно притенять. Света вполне достаточно при СПК, зато скорость изменения температуры много меньше, чем с пленкой, а это облегчает регулирование температуры за счет высокой теплоемкости парника. ИМХО
Да, с СПК нужно сильнее уменьшать температуру, но с этим запросто справляются и автоматические форточки и вентиляторы. Следовательно остается поручить электронике только задачу повышения температуры.
А здесь основной проблемой является выбор источника дополнительного тепла. А для пленочного парника электроэнергия будет весьма неэкономичным выбором. Что касается конструкции регуляторов температуры, то их такое множество, что проще выбрать готовое решение, в том числе и на Ардуино.
Хороший регулятор у Amator46 - имел возможность убедиться в надежности его конструкции.
Так что я бы на Вашем месте провел бы анализ существующих решений для выбора и модернизации - с Вашей дотошностью все получится.

 

Вдогонку, после полного прочтения очень длинных и подробных объяснений топикстартера сделал вывод, что основная проблема - это несоответствующая задаче, конструкция парника. Для выращивания томатов без потерь из-за резких перепадов температуры, которые всегда и везде существуют, форточки должны быть в САМОЙ верхней части парника. В данной конструкции помочь могут только вентиляторы. Если бы парник был выше верхних кистей с томатами - тогда гидроцилиндр справился бы и у Вас.
жара там - вверху, а не сбоку.
Кроме того высокий парник - это еще и большой объем воздуха. Если насадить много высокорослых томатов в низком парнике - урожай упадет серьезно из-за элементарной нехватки воздуха. Зеленая масса заполняет собой слишком много объема, а еще и листья не обрываются. Так что нужно подбирать сорта для конкретных условий парника. Фитофтора однозначно из-за пленки, которая мгновенно охлаждается снаружи и образует конденсат.

 

Весной безо всяких допущений такая разница бывает, даже ещё ниже на улице. А двери Вы как летом - закрытыми будете держать? Разница уже в том, что в случае холодной погоды снаружи достаточно только форточки открывать, а летом и двери тоже. Согласитесь, требовать такой логики от терморегулятора - это уже слишком! Но ведь теплицу возможно и ночью придётся проветривать, уже совсем по другой логике, если влажность очень высокая.
И наконец, актуатор тоже можно открывать не полностью, как и ГЦ, подавая на него напряжение кратковременно, поэтому, если снаружи холодно, можно только немного приоткрыть.
А что касается ветра, однозначно нужно делать фрамуги крепкими, здесь речь не о том что их может сорвать, а о том что если ледяной ветер похозяйничает в теплице, то... ой-ё-ё-й.

В промышленных теплицах добиваются того, чтобы этот коридор меньше одного градуса был, значит есть смысл в поддержании, по возможности, более точной температуры. Необходимость же перемешивания не только выравнивание температуры по объёму теплицы диктуется, а и другими причинами. Томаты любят проветривание, транспирация идёт лучше, опыление и завязь плодов, усвоение углекислого газа.

Это я к тому, что терморегулятор не может работать от двух датчиков.

 

Об этом я написал выше. Связь между величиной освещённости и урожаем установлена учёными уже давно, причём даже вычислено, что 1% добавления освещённости увеличивает и урожай на 1%. Более того, весной эта зависимость ещё больше - 1,5%, что и понятно - солнце ещё невысоко ходит. Конечно, не спорю, летом и даже возможно в мае, освещённости вполне хватает и возникает световое насыщение, когда дальнейшее увеличение силы света уже не даёт никакого прироста, но это зависит от широты местности. Возникает противоречие: весной и осенью, когда освещённости дефицит, в северных районах Вы её не увеличиваете, а уменьшаете, потому что вынуждены использовать двойную плёнку или 2-х или 3-х слойный СПК из-за холода.
А вот обрыв листьев связан, в первую очередь, именно с необходимостью сбалансировать генеративную и вегетативную функции растений. При недостатке света у растений возникает сильная конкуренция за свет, поэтому они вытягиваются, гонят листву, возникает даже конкуренция между листовым аппаратом одного растения друг с другом - верхние листья затеняют нижние. Естественно, нижние листья, при этом, почти не участвуют в фотосинтезе - сколько насинтезируют - столько и забирают на собственное дыхание, поэтому их и обрывают. А Вы знаете, что существует показатель, соотношение площади листового аппарата к площади, занимаемой этим растением. Когда этот показатель достигает определённой величины, в хозяйствах начинают высветлять крону, доводя этот показатель до оптимального значения. Если же он ниже оптимума - вообще листву не трогают. Мало того, более правильно обрывать не старые листья, которые уже затратили ресурсы на своё образование, а только образующиеся - зачем обрывать их, дав им вырасти? Сколько при этом зелёной массы зря образовало растение? Лучше эту массу направить на образование плодов, ещё и травма меньше растению причиняется, когда не крупный лист обрывается, а маленький.
Фитофтора же возникает, как я считаю, далеко не только из-за значительных колебаний температуры. Например, истощённость урожаем, как у меня было, сильно ослабляет растения - их надо подкармливать. Конечно, я этого не сделал - на ошибках учимся, когда увидел - стал разбираться, в будущем году учту. Кстати, большой разницы в температуре по высоте теплицы я у себя не заметил, более того, вообще не смог получить устойчивых данных, демонстрирующих эту закономерность. Наверное, в первую очередь, это именно из-за того что теплица у меня плёночная, температура в ней плавает при каждом замере - ветерок ли дунет, солнце ли зайдёт или это просто из-за того что я подошёл близко. Но ведь большие колебания температуры в плёночной теплице - это не довод против автоматизации, наоборот, именно в этом случае она более необходима. А какой контроллер использовать - может есть и более оптимальный, чем тот что я решил использовать, но, думаю, не стоит зависать на этом выборе слишком долго, иначе перегоришь и, в результате, вообще ничего не сделаешь. Я как-то привык больше сам всё делать, поэтому есть прототипы - с меня и довольно.

 

Прошу прощения, не редактор указал, а просмотрщик. Редактор брал на официальном сайте, он бесплатный.

 

И описание как пользоваться.
Я пользую версию портейбл, живет на флешке.

 

Если нужно обращайтесь, подскажу по работе в Splane (опыт работы в этой программе более десяти лет). При общей работе над одной и той же схемой, которая подвергается модификации, очень удобен (не нужно перерисовывать одно и тоже по нескольку раз). Только нужно выработать систему по которой будут называться различные версии одной и той же схемы для разных участников. То есть при изменении схемы в название схемы должна вноситься метка, по которой ясно, кто и когда внес эти изменения, чтоб не запутаться в вариантах. Я свои рисунки (кстати они почти все обработаны в Splane) обозначаю логином и временем создания (модификации). Выкладывать схемы с расширением spl. тоже очень хорошо (экономит размер памяти и тд), но пока было мало людей, кто пользуется этой программой, думаю в этой теме мы сможем изменить ситуацию.

 

С этим тоже согласен, желательно создать блок-схему алгоритма действий. Я участвую в нечто подобном, на одном сайте по солнечной энергетики мы пытаемся создавать математическую модель работы солнечного коллектора (даже уже есть работающая и проверенная программа на Паскале), но к сожалению там пока нет общей блок-схемы, что не позволяет перевести эту программу в более понятный для всех вид.

 

Увы нет.
Сайт отказался принять вложение с расширением spl.
Пришлось Раром запаковывать.

 

Я просто забыл дописать, что перед этим его нужно упаковать в архив. А так я уже давно подумываю об открытии темы по поводу опыта работы в программе Splan. Думаю сейчас как раз наступило это время. Там можно будет обучаться и делиться опытом.

 

Вы этим подтверждаете, что ваша теплица есть "объект регулирования", который находится в неустойчивом состоянии - значит добиться вменяемого управления климатом будет невозможно.
Не зря существует серьезная наука: теория автоматического управления (ТАР), которая позволяет оценивать возможности управления по его свойствам и подбирать способ регулирования. Я просто хочу вывести Вас из заблуждения в вопросе возможностей управления.
на количество (избыток или недостаток) тепла в парнике, влияет только эффективность теплозащиты, обеспечиваемой ограждающей поверхностью. То есть, материал теплицы должен быть подобран так, чтобы солнечные лучи легко заходили внутрь, но создаваемое ими тепло не терялось.
Если бы речь шла о прозрачном ящике из прозрачного материала с хорошей теплозащитой, например СПК 16мм, или теплицы из форума ардуино, тогда конечно можно создать мат модель поддержания температуры и освещенности, потому что в таком "объекте" нет резких и быстрых колебаний параметров. В вашем случае это сделать очень сложно, так как из-за пленки регулируемые параметры слишком быстро изменяются, по неизвестным Вам закономерностям. Даже применив ПИД-регулирование (нагрев включается заранее, когда снаружи только начала падать температура) - вряд ли...
Сначала убрать пленку

 

Спасибо, буду иметь в виду, если что. А предложенная Вами система обозначения - это, пожалуй, оптимальный вариант. Такая единая унификация принесла бы всем пользу. Буду тоже её придерживаться, неплохо было бы к схемам также разводку плат добавлять, если есть, монтажную плату и прогу. Ну и блок схему, естественно. Блок схема, я считаю, - один из самых важных элементов, по ней легко увидеть всю логику работы и даже если в исполнениях разных авторов конфигурация отличается, то блок схема всё равно может быть одинакова или очень похожа. И тогда уж попутно вопрос: А с помощью какой проги её можно создавать?

Я вот сейчас ехал и думал, а как же нам обсудить проблему, какое необходимое оборудование приобретать? Ну там датчики, исполнительные механизмы, платы и т. п. На сайте Ардуино и на Амперке, например, ссылки любые разрешены, а здесь за любую ссылку на товар могут наказать, а через личку всем разговаривать очень неудобно. Я уж думаю, поехать в магазин у себя в Брянске да купить актуаторы какие есть: радиальные - за 1400, линейные - за 2400, да ещё солнечную панель, быть может, и аккумулятор за 350. Ну, это может быть и дороже чем через Китай, но думаю не намного, зато купил за раз, да и из сердца вон. А вообще, хотелось бы конечно оптимальный вариант подобрать. Хотя, а СП, по настоящему, действительно нужна или нет? Мне кажется, аккумулятора вполне достаточно, который пока напряжение в сети есть - подзаряжается, а когда отключается - берёт запитку на себя.

Я думаю, правильнее было бы говорить о различной степени возмущающих воздействий. Однако для систем регулирования это вполне естественно. В плёночных теплицах стабильность естественно ниже чем в поликарбонатных, однако же в промышленности плёнку до сих пор повсюду используют и они все регулируемые. Сейчас обычно стенки делают из СПК или профилированного поликарбоната, а кровлю по прежнему из плёнки - на СПК снег не тает.
Честно говоря, меньшая стабильность параметров в плёночной теплице меня не пугает - открытие форточек и дверей прекрасно понижает температуру, почему то же самое не будет наблюдаться тогда, когда это будет делать автомат? Естественно, выбор плёнки в качестве покрытия - это компромисс, в чём то мы проигрываем, а в чём-то выигрываем. В данном случае для меня определяющий фактор - урожай и его качество.
Количество же тепла, которое несут с собой солнечные лучи, в теплице под плёнкой однозначно выше, поскольку она больше лучей пропускает. А количество тепла, которое остаётся в теплице, естественно, меньше, чем в теплице из СПК, поскольку плёнка хуже его сохраняет. Однако в течение всего лета, практически, да и в мае и сентябре, его часто избыток, так что высокая теплоизолирующая способность СПК большую часть времени не способствует нормальной вегетации растений, а мешает им, приходится устраивать лишние форточки и дорогостоящие приводы.
Но вообще - это дело вкуса. На практике, я думаю, система регулирования теплиц с обоими видами покрытия может практически не отличаться, разница проявится только в том, что вентиляция в теплицах из СПК будет более нагружена. Излишек света же в плёночной теплице в середине лета, приводящий к обжиганию листьев и плодов, надеюсь, не проблема - полагаю это проявляется только при совместном воздействии света и температуры и при установке туманообразователей проблема разрешится сама собой.

 

Блок схема sPlan
кусок печатки SprintLayout5

Скрины с экрана, просто как образец софта.

 

Три месяца назад поизучал программы, которые рисуют блок-схемы. Удобство в них конечно есть, переводят части блок-схемы в язык С+ или Паскаль, но программу полностью автономно перевести не так просто, если еще при этом она большая с большим количеством вычислений. И при этом визуальная информативность и читаемость большой блок-схемы не на высоте. Мало возможности для выделения цветом разных веток программы. Поэтому пока рисую опять же в Splane.

Как вариант: писать ссылку в картинке, например в схеме мини-картинка датчика, выводы включены в схему соединений, рядом с картинкой ссылка где взяли с минимальными техническими данными.