Умная теплица
Доброго дня всем, уважаемые садоводы-дачники! Я, как и вы, люблю что-нибудь выращивать на даче, а при нашем климате не обойтись без теплиц, которые требуют постоянного присутствия. А чтобы можно было уехать на целый день на работу или даже на несколько дней и не просить соседей открывать-закрывать и прочее, необходимо автоматизировать основные процессы.
На просторах интернета есть множество решений автоматизации теплиц - простые и сложные, дорогие и почти бесплатные, самодельные и промышленные, с разными достоинствами и недостатками. Изучив какое-то количество решений и предложений, советов и отзывов, приступил к проекту «умной теплицы» под девизом «Если и ты занялся автоматизацией теплицы, постарайся сделать её лучшей!», а для этого определим несколько правил:
Первое – если что-то автоматизировать, то по возможности максимум процессов (но без фанатизма)
Для обычной теплицы на даче (например, 3х6 из поликарбоната), разумеется, при наличии электричества применяем ряд процессов:
Для увеличения летнего сезона – контролируем температуру почвы, если +12°С и ниже – подогреваем (проще и дешевле- греющим проводом), нагрелось до +14-15°С, отключаем (выше не нужно, для экономичности), контролируем температуру воздуха, тут (для экономичности) можно поменьше, например, от +8°С до +12°С (греем любым тепловентилятором, масляным и т.п.).
Для увеличения солнечного дня для пасмурного питерского лета применим подсветку светодиодными фитолампами, контролируем время (например, с 8-00 до 18-00, ночью растения должны спать) и освещённость (для экономичности, чтобы включались только в пасмурную погоду).
Для предотвращения перегрева контролируем температуру воздуха – прогрелся выше +28°С открываем форточки (двери), остыл до +22°С – закрываем.
Контролируем влажность почвы (можно и воздуха) и включаем полив, или (более надёжно) по еженедельному таймеру, например – рассчитываем количество воды для разового полива, определяем расход системы полива, отсюда определим время включения полива, определяем, сколько раз в день или в неделю надо поливать (например, в понедельник и четверг включать полив в 10 утра на 22 минуты).
Ну а контроль количества СО₂ и аппаратуру для его повышения оставим для огромных промышленных теплиц.
Второе правило (а по значимости первое) – максимальная надежность! Система должна быть просто супер надёжной, что бы можно было со спокойной душой уехать на недельку.
И остальные правила – автоматика должна быть проста в настройке и эксплуатации, чтобы управлять ею могли все члены семьи, а не только тот, кто её спаял, ну и не очень дорогой.
А значит, надо применить проверенные схемные решения, недорогие доступные в свободной продаже компоненты и безупречный монтаж! Получилась такая схема:
Все компоненты можно приобрести на радиорынке, в магазинах типа «Чип и Дип», «Микроника», а в разы дешевле заказать на «Алиэкспрессе»( что я и сделал, там только один минус, надо ждать от 2 недель до 2 мес., как повезёт - почта России…), рассмотрим её:
Первый компонент на входе сетевого напряжения ~220в конечно же УЗО - устройство защитного отключения, ну это понятно – сырое помещение, провода в земле – безопасность на первом месте!
Второе устройство - еженедельный таймер, бывают разного исполнения – на дин-рейку
Или в квадратном компактном корпусе
Разного питания, ~220в или ±12 в, и др., принципиально одинаковые, настраиваются легко по прилагаемой инструкции, программируем ежедневно на дневное время, для досветки
Далее идут реле на удобной базе на дин-рейку
Также бывают с катушками на ~220в или ±12 в, и др., применяем как промежуточные реле для увеличения надёжности схемы
Далее таймер на полив, потом фотореле для определения степени освещенности
Далее – термостаты - удобные компактные устройства, легко настраиваемые, с симпатичной светодиодной индикацией текущей температуры синего или красного свечения (синие почему-то чуть дороже) , бывают на разные напряжения, я, понятно, применил на 12в (красные на нагрев, синие на охлаждение), настраиваем режим (нагрев или охлаждение), температуру включения и гистерезис (разность температур между включением и выключением)
Для термостатов есть симпатичные корпуса из прозрачного акрила
Внизу схемы герметичные разъёмы для надёжного удобного соединения входного питания, датчиков температуры и света и исполнительных устройств в единую систему
Да, вверху схемы можно увидеть два необязательных элемента – индикатор-вольтметр на 220в (для удобства – сразу видно, есть ли напряжение на входе и хватает ли его, и амперметр в цепи схемы греющих проводов (сразу видно, нет ли обрыва)
Все эти элементы я разместил в небольшом прочном герметичном корпусе с прозрачной крышкой
Видно и температуры датчиков, какое реле включено в данный момент. Все компоненты в этом корпусе потребители небольших токов и сильно не греются, а вот источник 12в греется, я для универсальности разместил в другом корпусе, он может быть двух вариантов – если 220в всегда есть, то просто любой цифровой источник ±12в подходящей мощности, чтобы хватило для питания реле и термостатов (там хватает 2-3 вт) и исполнительных механизмов ( электроклапан полива + привод открытия форточек, порядка 20-30вт), я взял с запасом 60вт для светодиодных лент
Можно даже применить блок питания от старого компьютера. А если 220 периодически отключают, что обычно бывает на дачах то применяем так называемый ИПБ – источник бесперебойного питания на 12в, состоящий из трех компонентов – аккумулятор 12в, любой от 4Ач (можно взять старый аккумулятор от автомобиля – стартер крутить не может, а 2-3 ампера выдаст легко), зарядное устройство для подзарядки
И схему управления зарядным устройством (выключает зарядное устройство по достижению заданного напряжения на аккумуляторе и включает при понижении)
И несколько слов об исполнительных устройствах: греющий провод для почвы вот такой
Из углеволокна, бывают по 10 м на 220в (33Ω на 1м), а выгоднее приобретать 100м и самому нарезать по 10м, получаем 10 по 147вт при напряжении 220в (по закону Ома – 220в/10м/33Ω*220в=146,67вт), а ещё выгоднее, разрезать на 12 кусков по 8,33м, получим 220в/8,33м/33Ω*220в=176вт, этого хватит на две теплицы 3х6м. Как смонтировать в землю, подробно описано в сети.
Для подсветки можно применить недорогие светодиодные чипы сине-красного свечения, бывают разной мощности, один минус – греются – монтировать на теплоотвод, например, пластины из меди, алюминия и т.п.
Для полива – вот такие недорогие клапаны на 12в, тут тоже один минус, нужно небольшое давление в системе полива (0,2 и больше атм., например, бочка поднятая на 2 и более метра), если необходимо поливать из бочки на земле, или невысоко поднятой, нужно применить шаровой электроклапан, он дороже.
Для полива из пруда (канавы) или из заглублённой ёмкости с дождевой водой можно применить вот такой недорогой мини насос на 12в
Для открытия форточек (дверей) существует несколько решений, например готовое надёжное устройство – линейный привод на 12в
Бывают разной длины, скорости, усилия выдвижения, просто устанавливается, просто подключается – дали 12в одной полярности – выдвинулось-открыло форточку, остыла теплица, автоматика даёт другую полярность, привод закрывается, минус только один, цена ( от 1900₽ и выше), для удешевления придётся применить свои руки – например, любой мотор-редуктор на 12в или от автомобиля (привод дворников, стеклоподъёмников, от 300₽ или бу) и самодельный привод (тросик, рычаги т.п., в интернете множество решений).