Данная статья – не просто список инструкций по повторению моего умного парника, я постарался сделать настоящую презентацию автоматики для теплиц, чтобы вдохновить вас.

Я хотел сделать своими руками такую умную теплицу на микроконтроллере, в которой растения не высохли бы без присмотра в течении нескольких дней. Два главных фактора жизнедеятельности растений в теплице – вода и температура, поэтому упор в схеме контроля был сделан на эти факторы.

Краткое описание системы:
Дождевая вода собирается с крыши и хранится в баках. В одном дождевом баке установлен погружной насос. Он перекачивает воду в подпиточный бак в теплице. В подпиточном баке установлены 7 насосов, осуществляющих непосредственный полив растений.

Все растения посажены в горшки, каждый из семи насосов соединен с четырьмя горшками. В каждой группе из четырех горшков в одном расположен датчик влажности почвы, передающий данные на модуль Arduino. В приложении на своем телефоне я могу установить значение уровня влажности, при котором будет производиться автоматический полив этих четырех горшков.

В теплице установлены два температурных датчика. Если становится слишком жарко, включается вентилятор, подающий прохладный воздух снаружи в теплицу (в крыше теплицы также имеются форточки автоматического проветривания). Если температура опускается слишком низко, начинает работать небольшой обогреватель внутри теплицы, который не дает растениям замерзнуть.

В следующих пунктах я объясню основные моменты работы разных частей системы.

Шаг 1: Дождевые баки

У меня есть два бака для сбора дождевой воды, подсоединенные к водостоку. В баках установлена автоматическая защита от перелива, требующая выставления уровня наполненности. Баки соединены между собой шлангом, таким образом, между ними осуществляется сифонный водосброс, чтобы достичь одинакового уровня воды в обоих баках.

В баке, ближайшем к теплице, установлен погружной насос и ультразвуковой датчик, измеряющий расстояние до поверхности воды. Они соединены с модулем Arduino, находящимся в теплице, и отправляющим данные на мой телефон. Измерение расстояния до поверхности также не даст насос включиться, если уровень воды ниже водозаборника.

Шаг 2: Подпиточный бак

Насос подает воду из дождевого бака в подпиточный, находящийся в теплице. В нем установлены семь насосов от дешевых стеклоомывателей. Ультразвуковой датчик контролирует уровень наполненности бака, я задал границы 50% и 75% для автоматического режима. Наполнение происходит из бака с дождевой водой.

Насосы 1-4 соединены с группами из четырех горшков, насосы 5 и 6 запасные, а насос 7 соединяется с насадкой увлажнителя. Последнее я сделал в порядке эксперимента, преследуя следующие цели: первая — охлаждение воздуха, и вторая — повышение влажности, что очень нравится огурцам.

Шаг 3: Датчики влажности почвы в горшках

Датчики влажности почвы собирают и отправляют данные каждые полчаса. Заданное значение и данные с датчиков отражаются на экране телефона, с телефона я также могу менять настройки.

Шаг 4: Турбулентная стойка в горшке

Шланги идут от насоса к турбулентным стойкам в четырех горшках.

Шаг 5: Вентилятор

Работа вентилятора зависит от заданной величины в телефоне и контролируется ШИМом (Широтно-Импульсным Модулятором), в зависимости от того, насколько выше актуальная температура, чем заданные значения.

Шаг 6: Датчики температуры

Для измерения температуры я установил два однопроволочных датчика DS18B20, один наверху, другой внизу. Данные с них передаются каждые десять минут. В зависимости от показаний, я включаю вентилятор или обогреватель.

Шаг 7: Увлажнитель

Распыляющая насадка для повышения влажности воздуха и охлаждения, если вентилятор не справляется.

Шаг 8: Система контроля Arduino

Сейчас я не буду давать управляющую программу для Arduino, пока прикладываю фото соединения платы с различными реле и иже с ними. Такая путаница в проводах вызвана изменениями, которые я вносил после каждого испытания.

Шаг 9: Интерфейс Blynk

Прилагаю картинки интерфейса для автоматизации теплицы. Он сделан с помощью приложения Blynk.

Первая картинка: показана индикация низкого уровня воды в баках или ошибка сигнала. В обоих случаях я останавливаю насосы. А также график истории данных об уровнях воды в обоих баках.

Вторая картинка: данные мониторинга температуры, также с графиком истории данных. Здесь видны заданные значения максимума и минимума температуры в теплицы. Показаны средние показатели температур вместе с процентами мощности работы вентилятора, когда температурные показатели превышают заданные значения. Также можно увидеть, работает ли обогреватель.

Третья картинка: данные датчиков влажности почвы и заданное значение начала полива. Отсчет времени до следующего измерения, интервал 30 мин. График истории измерений с полученными показаниями.
Четвертая картинка: возможность управлять работой насосов напрямую с телефона, в основном, в целях отладки. Также здесь я могу переводить части системы в автоматический режим. И устанавливать длительность сеансов полива.

Pumps Auto: насос дождевого бака и насосы подпиточного бака переходят в автоматический режим, то есть вода наполняет подпиточный бак, растения поливаются.
Watering 13:00 (полив 13:00): в автоматическом режиме растения поливаются раз в день, в 13:00.

Cooling Auto (автоматическое охлаждение): вентилятор находится в автоматическом режиме и начнет работать, когда температура поднимется выше заданного значения. Чем выше будет подниматься температура, тем выше мощность работы вентилятора.

Heater Auto (автоматический обогрев): обогреватель находится в автоматическом режиме и начнет работать, как только температура опустится ниже заданного значения. Гистерезис составляет 1°, то есть обогреватель отключится, как только температура превысит заданное значение на 1 градус.