Перейти к содержанию
ЛиС

xbSlick

  • записи
    3
  • комментариев
    219
  • просмотра
    5 663

Умная теплица - разработка "народного" контроллера на базе Raspberry Pi


xbSlick

42 315 просмотров

IMG_20170223_205618_HDR_2.thumb.jpg.4f75476b35be44a4b9c674c8a204caea.jpgПриветствую всех!
Есть предложение принять участие в разработке "народного" контроллера для "Умной теплицы": функционального и доступного по цене.
У моего друга несколько теплиц и он попросил меня помочь в автоматизации.

Идея НЕ нова и на просторах интернета множество статей на эту тему. Но я так и не смог найти готовое решение, которое было бы построено, проверено и зарекомендовало себя.

Вопросы и предложения по сотрудничеству можно высылать на почту: info@noda.com.ua

Подборка статей по теме:

Spoiler

1) Контроллер для теплицы на Arduino - ССЫЛКА

2) Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники - ССЫЛКА

3) Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники - 2 - ССЫЛКА

4) Теплица-полуавтомат с малиновыми мозгами - ССЫЛКА

5) Умная теплица в Telegram - ССЫЛКА (добавлено 25.02.17)

Само собой разумеется, что теплица должна сама себя поливать, проветривать и освещать.
Пол года "курились мануалы" и подбирались комплектующие.
На текущий момент, в целом, уже ясно что покупать и как собирать.
Был куплен первый контроллер, реле, несколько датчиков, корпус и БП.
Начата сборка...

Себестоимость готового устройства с датчиками и парой клапанов на воду оценивается около 3000,00 грн. (115 $)
Я человек технический, но относительно далекий от "тепличной тематики".
Подумал, что подобное устройство может быть интересно не только моему другу, но и кому то еще ))
На текущий момент у меня накопилось куча "тепличных" вопросов, например, по расположению датчиков, их количеству и т.п.

Иными словами, если тема интересная и перспективная - разыскиваются энтузиасты готовые принять участие в проекте: поделиться жизненным опытом, помочь в сборке электронных схем.

Готовое устройство будет иметь следующие функции:

1. Автополив по расписанию (часы реального времени с батарейкой, электромагнитные клапаны).
2. Климатконтроль (включение вентилятора или открытие фрамуг относительно датчиков температуры)
3. Досветка (включение света в темное время суток с определенной продолжительностью)
4. Дистанционное управление с компьютера, через локальную сеть (допускается управление теплицей с телефона или планшета в любом месте на земле), то есть ВЕБ ИНТЕРФЕЙС.

Повторяюсь, что бюджет устройства (комплектующие) составляет около 3000,00 грн. (115 у.е.).

В этом блоге буду описывать этапы построения устройства, его тестирование и наладку.

Всех неравнодушных прошу принять участие: мнением, советом, трудом.

Сайт проекта: www.noda.com.ua

Почта: info@noda.com.ua

Практика применения:

1) Тепличный комплекс из четырех теплиц 100*10 для выращивания фундука и клубники - ССЫЛКА

 

  • Нравится 5

147 Комментариев


Рекомендуемые комментарии



В 26.01.2017 в 08:51, Roman49 сказал:

Добавьте датчик температуры воды на полив

То есть, датчик который будет расположен в "бочке" с водой ?

Тогда логика полива будет учитывать не только время, но и температуру воды ?

Если вода холодная - ждем пока нагреется и только тогда поливаем ?

Или этот показатель просто должен быть для получения полной картины климата в теплице ?

Ссылка на комментарий
13 минуты назад, xbSlick сказал:

Или этот показатель просто должен быть для получения полной картины климата в теплице ?

такой датчик или не дает полив или включает тэн для доп.подогрева до определенной Т.

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

9) Периферийные устройства - Описание (продолжение) (датчики)

Обновил Графическую схему, с учетом комментариев.

1. Температура и влажность:

bme280.jpg

1.1. Датчик BME280 подключается к RPi3 через шину i2c (четыре провода), что не позволяет разместить его далеко от контроллера. Назначение: этот датчик установлен непосредственно на корпусе контроллера и отображает общий показатель температуры и влажности в теплице. Стоимость одного датчика: 4 у.е.

DS18B20.jpg

1.2. Датчик DS18B20 подключается к RPi3 через шину 1-Wire (три провода). При грамотной коммутации, длинна кабеля может составлять 50-100 метров. На одном кабеле (шине) можно размещать сразу несколько датчиков DS18B20 (около 30 шт.), то есть прокладывать кабель к каждому датчику не нужно. Продается в двух вариантах: в влагозащищенном корпусе и без. Назначение: должен быть "рабочей лошадкой" среди датчиков в теплице, точность - 0,5 градуса. Датчик будет отображать: температуру грунта, температуру воздуха в разных зонах и на разной высоте (у земли и на уровне плодоношения), температуру воды (опция) и т.п. Стоимость одного датчика: влагозащищенный - 1,1 у.е., обычный - 0,7 у.е., отдельно защитный корпус без датчика - 0,26 у.е. Потребуется хотя бы шесть таких датчиков (см. схему), итого: 7 у.е.

1.3. Датчик DHT21 подключается к RPi3 через свой цифровой интерфейс (три провода), измеряет влажность и температуру - в планах на реализацию.

2. Освещенность:

TSL2561.jpg

2.1. Датчик TSL2561 подключается к RPi3 через шину i2c. Назначение: установлен на корпусе контроллера и измеряет уровень освещенности в теплице в течении дня. В дальнейшем, полагаясь на количество полученного света, можно регулировать необходимый уровень "досветки". Стоимость 1 шт.: 1,1 у.е.

Изменено пользователем xbSlick
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

Позволю себе заметить, что такие расстояния Вам будут доступны при напряжении равном номиналу - 5В . А у Raspberry Pi на портах напряжение 3.3В. Я никогда не тестировал на таких напряжениях. Далее - порты малины очень нежные, и хороший статический  разряд приведёт к тому, что лапка GPIO4 просто перестанет работать. Можно конечно пересобрать ядро и например, работать через другое GPIO - но плата расширения отточена под GPIO4.

Что касается точности измерения -хм, тут всё ещё зависит от разрядности преобразования. Вообще, на самом высоком разрешении дискретность отсчёта равна 0.0635 С и время конверсии около 750 мс. Это так сказать из личных наблюдений.

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
18 часов назад, xbSlick сказал:

Очень даже НЕ помешал бы! ))

Но я так и не смог найти надежный вариант.

Из всего, что я видел ВАША реализация датчика влажности - выглядит самой интересной, но даже он, с ваших слов, "живет" только несколько месяцев.

Наверно это несбыточная мечта ))

Уважаемый xbSlick!

Сегодня мечты сбываются!

Искомый датчик влажности тут - добро пожаловать в мой блог!

 

Ссылка на комментарий
В 28.01.2017 в 16:15, xbSlick сказал:

То есть, датчик который будет расположен в "бочке" с водой ?

да

В 28.01.2017 в 16:15, xbSlick сказал:

Тогда логика полива будет учитывать не только время, но и температуру воды ?

Включение на полив, только при заданной температуре воды.

В 28.01.2017 в 16:15, xbSlick сказал:

Если вода холодная - ждем пока нагреется и только тогда поливаем ?

да

В 28.01.2017 в 16:15, xbSlick сказал:

Или этот показатель просто должен быть для получения полной картины климата в теплице ?

нет. смотри ответ ТУ144:  картину по микроклимату должны дать другие датчики по разным углам.

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
В 28.01.2017 в 15:32, Ty144 сказал:

такой датчик или не дает полив или включает тэн для доп.подогрева до определенной Т.

Не поймите меня неправильно, но "просветите темного"...

Опция контроля воды в бочке и включение ТЭНа действительно востребована?

Ссылка на комментарий

Я думаю эта функция достаточно важна( решается ведь несложно):
1.Долив в бочку разного количества(регулируемого) воды.Чтоб всегда была вода нужной Т.Тэн нужен в холодное время года и/или если вода из скважины -лёд.
2.Вода не у всех идет одинаковой Т.У кого скважина,у кого дождевая итд.
3.Если вода подаётся в бочку насосом,то это еще и доп гарантия на неперелив через верх.
 Посмотри у пользователя Пётр Pyotr .Ведь он родственная душа(технарь).Полистай его тему,идей разных много и решений.А тем более у него очень требовательный субстрат!На грунтах одно,на торфе другое!
 Надо вас ребяты в одно КБ как то сгруппировать.И вы повернете землю.

Изменено пользователем Ty144
  • Нравится 2
Ссылка на комментарий

А вот такой ламерский вопрос: чем ваше( xbSlick  , Greeds74  , Pyotr ) железо отличается принципиально? Цена,надежность,быстродействие,широта взоров,возможности апгрейдить маму ламеру?Какие примочки добавлять без особо хитрых танцев с бубном не особо продвинутому юзеру?

Тема как -народный контролер?Значит должна быть версия "Лайт" ну и всякие доп примочки к ней.Чтобы это было интересно широкой массе населения.От совсем чайников до несовсем чайников.А уже продвинутые инженеры сами себе наклепают на коленке.Ну или на работе,пока начальство не видит.

 Из примочек:У многих проблемы с электричеством бывают(у меня в том числе) резервный БП чтоб можно было прикрутить.Не УПС ,конечно.А какую батарейку с подзарядом от фотовалитик элемента.Чтоб часа на 2-3 хватало контролировать полив(самотеком) и открытие/закрытие фрамуг(на актуаторах)

как то так,по быстрому...

Изменено пользователем Ty144
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

Ответ кстати очень прост - Pyotr работает на серии Atmega AVR. Известна тем, что на ней создана знаменитая Ардуино. Пишет скорее всего на С - может быть даже на родной студии от AVR. По поводу использования операционной системы - не могу сказать, нет информации. Я в своё время портировал на эту  платформу ChibiOS RT .Это из того, что я увидел на картинках.  Желающим могу подарить даже небольшую кучку чипов - из старых запасов, уже мне не потребуются... Намного подробнее расскажет сам Pyotr о своих системах.

xbSlick  работает с Raspberry Pi3 - это вообще жутко мощный микрокомпьютер, х64 armhf архитектура. На нем спокойно можно запустить Ubuntu - и будет достаточно комфортно работать. На этом устройстве ( на версии Pi2 ) я сделал индустриальный контроллер - если кому интересно, покажу фото. В качестве рантайма Codesys. Увы - это не система реального жёсткого времени. Но меня отталкивает то, что это слишком громоздко - целая ось, всяких сюрпризов будет полно. И потом крайне прожорлива - проц работает на 1 ГГц, четыре ядра.Так что...греется как печка. Но для каких-то задач очень даже хороша. Для поля требует геметичный корпус- печатная плата крайне нежная, и солёными пальцами лучше её не брать. Герметичный корпус ухудшает охлаждение ... У меня работает как домашний кинотеатр )))

Моя платформа - STM. В серии 8 и 32 разрядные версии. Достаточно экономичная - но тут конечно чемпион по экономии AVR. Моя задача была в своё время кстати сделать для школьников доступный конструктор - так что то, что я предлагаю, это развитие дальнейшее учебного проекта)))) Кстати, у учеников вызывает дикий восторг то, что они могут визуально посмотреть, что и как считает контроллер - прямо из среды исполнения. Программируется точно так же, как и промышленные контроллеры FX2N- той же средой разработки. Могу поискать видео, где показано как раз такое исполнение. Соответственно, конечный пользователь может сам, без помощи программиста или кого-то ещё, поправить коэффициент или дописать кусок программы.  Что касается внешнего питания -без проблем, специально для этого встроен хитрый блок питания с возможностью питания от батареи. Как раз сейчас я рисую печатку для версии лайт - та самая, цена которой не будет превышать 5 тыщ.

Если коротенько, то как-то так....В добавок я ещё готовлю серию внешних датчиков подготовить)) Так сказать, вишенка на торт)))

Изменено пользователем Greeds74
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

  Я то понемногу "воткнул",но вот эндюзеры от вас ,батенька, будут шарахаться. :))  при такой то фене. 
 Ну или мне придется это дело продавать :)
 

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий

Я понимаю - но коротко можно если и описать, то только так. Время сейчас драгоценно для меня - так что с удовольствием воспользуюсь услугами грамотного и понимающего консультанта по продажам и рекламе)))

Ссылка на комментарий

Кстати, сейчас только что реализовал грозозащиту - если в мой лайт контроллер не попадёт молния напрямую, то он живой останется)))

Ссылка на комментарий

 Ок,уговорили.Будем продавать и обслуживать.Заодно изучим всех конкурентов. :) Надо начинать лепить страницу,но уже в куче со светильниками.А то у нас коноплеводы до сих пор под ДНАТАми рОстят.На себя беру юридическию поддержку и льготное налогообложение.
 Ну че ,пацаны?Создадим конкуренцию Гуугле по обороту в Ирландии?!

  • Нравится 3
Ссылка на комментарий

И ещё немного о живучести - ниже фото опытного образца, который был специально подвержен воздействию активной среды. И в этом состоянии он работоспособен. Вот на такие жертвы приходится идти, чтобы сделать для вас надёжное устройство. На заднем плане - кусок принципиальной схемы для контроллера лайт))))

sample.jpg

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

Да - Павел, присоединяюсь к извинениям - немного отошли от прямой темы, прямо спам какой-то тут развели)

Ссылка на комментарий

 Нужно ,наверное,идти по двум раздельным веткам.1.Балаганы(пленочные теплицы)  на грунтах.Серия "Лайт"2.Балаганы на малообъемке(торf,перлит,вата).Серия "Адвансед".К ним еще ответвление-отапливаемые/неотапливаемые.

А не слишком ли "мощноштангово" на Пироге все это дело ваять.На сколько удорожание железа выигрывает по многофункциональности и энергопотреблению,питанию,охлаждению сих девайсов?-прошу понять и простить за такой вопрос от ламера.

Изменено пользователем Ty144
Ссылка на комментарий

Вопрос очень обширный - это как обсуждение смысла жизни)

Я например, хочу пойти по пути Лего - модули, имеющие стандартизированные методы подключения, и имеющие мозг со своей программой на борту. И прямо из них собираешь то, что тебе надо - нет разницы, куда именно они встраиваются.

А вот все вместе и получается этакий большой мозг теплицы - конечно, утрированно. Также меня привлекает идея мозги рассовать по всем углам - в случае отказа одного из них остальные будут также работать, потому что у них своя программа. Это будет типа интернет мозгов в теплице))))

Если иметь только один мозг - то всё, писец всему в случае отказа.

Даже школьник легко осваивает языки визуального программирования - а что уже говорить о взрослом человеке. Тут конечно два фактора - нехватка времени на освоение и зачастую просто лень и диванный синдром... Десяти уроков по 15 минут с примерами достаточно, чтобы начать достаточно уверенно писать и понимать алгоритмы. А что в итоге - у вас есть понятная, простая, удобная и доступная система, которая работает на вас, пока вы отдыхаете)))

Собственно, вот такой рецепт счастья от дяди Миши)))

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
29 минут назад, Greeds74 сказал:

Да - Павел, присоединяюсь к извинениям - немного отошли от прямой темы, прямо спам какой-то тут развели)

 

37 минут назад, Ty144 сказал:

Извини,Паша,что у тебя в теме понафлудил.Если считаешь нужным,то стирай нафиг.

Да уж, ребята, нафлудили вы тут ))

Полагаю, что размышлять на тему "чей огород лучше" не политкорректно ))

Со своей стороны, я не буду давать комментарии по чужим решениям...

По своему проекту скажу, что выбор пал на Raspberry Pi 2/3 ввиду наличия удобного, функционального и красивого вебинтерфейса, для "отрисовки" которого и нужен процессор хотя бы начального уровня (до производительности ПК малине оооочень далеко). Вы получаете доступ к своей теплице с любого устройства, без установки дополнительного ПО с любой точки земли. Конечно, по сравнению с микроконтроллерами, Raspberry Pi "кушает" намного больше (аж целых два ампера в пике или 10Вт.). При штатных частотах ЦП (не разогнанных) малина не требует активного охлаждения (в открытом корпусе температура ЦП конкретно в моем проекте - 44 градуса). Но, насколько я понимаю, мобильной система быть НЕ должна. А благодаря наличию ОС Linux, вы получаете интересные перспективы ограниченные только вашей фантазией (на тему доп. примочек): онлайн трансляция с вебкамеры, формирование таймлапса, воспроизведение голосовых сообщений и т.п. (во время разработки в голову всего не придет, но менять систему из-за ограниченных возможностей, точно не потребуется).

З.Ы.: Черновая версия вебинтерфеса уже готова и "крутиться в онлайне" через сервис Weaved. Кому ну ооооочень интересно - пишите в личку, дам глянуть (можете зарегить свой аккаунт - расшарю).

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
1 минуту назад, xbSlick сказал:

Полагаю, что размышлять на тему "чей огород лучше" не политкорректно ))

Паш,никто и не собирался.Как конечный потребитель от сохи задаю такие вопросы.Понять хочется принципиальную разницу.И по средствам и по возможностям и по простоте использования и обслуживания.А 10Вт нас не пугают,пусть хоть 30ть!

Ссылка на комментарий
9 минут назад, xbSlick сказал:

Полагаю, что размышлять на тему "чей огород лучше" не политкорректно ))

А я вот думал, что мы работаем над одним огородом) Тем более, что системы, которые разрабатываются нами отдельно - далеко даже не конкуренты, они из слишком разного сегмента применения. К примеру, мне для реализации удалённого веб-интерфейса придётся очень много решать проблем - от внешнего физического чипа Ethernet до реализации сервера. А это всё ресурсы, которых в микроконтроллере не густо. А вот для малины точно замечено - очень даже гуд. 

А вот Raspberry пихать в мокрую среду теплицы - просто преступление, так место чему-то малому и дешевому...Но с мозгами.

Как говорится, всему своё место. Я когда-то очень был доволен системой на Raspberry - потому что у меня была отладка и прямое подключение через интернет, а не просто просмотр удалённых веб-страниц. Там, правда, была проблема- много кушал тока 3G модем, но это другая история.

Так что одно дело делаем))) Пути только немного разные.

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
1 час назад, xbSlick сказал:

наличию ОС Linux

 как для меня,так это минус.Как то ставил себе на комп....ну не срослось у нас...туповат наверное.Значит при каких то глюках придется по удаленке тебе самому баги фиксить?Ладно если клиент(пользователь) вменяемый.А если скандальный и нервный?

1 час назад, xbSlick сказал:

онлайн трансляция с вебкамеры, формирование таймлапса, воспроизведение голосовых сообщений

Вот это мега плюс.Есть у меня одна знакомая,огурцы лупит по 3-4 кг в день.Очень опытный тепличный работник,но ведь какая прожорливость!Да и для контроля работников,да злыдней всяких очень даже актуально.

 

Ссылка на комментарий
48 минут назад, Greeds74 сказал:

А вот Raspberry пихать в мокрую среду теплицы - просто преступление,

Так это же решаемо нормальным боксом.Температура воздуха не должна быть выше 30С.Ну и влажность тоже в пределах.А если нет,то ну его нафиг теплицу с таким климатом.На крайняк можно силикагель пару пачек в бокс закинуть.

Критические повышения влажности допустимы только при листовых обработках.Но это кратковременное и нечастое(при нормальной агротехнике) явление.Не скажу за теплицы со столами и туманообразователями или верхним поливом.Но такие примочки в основном в промтеплицах,а не в народных.

Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйте новый аккаунт в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить работу сайта. Дальнейшее пребывание на сайте означает согласие с их применением.