Тепличная автоматика

  • записей
    11
  • комментариев
    86
  • просмотров
    1 560

Хотите ли вы автоматическое управление теплицей?

Greeds74

537 просмотров

Приветствую вас, уважаемые посетители,и спасибо за драгоценное время, которое вы потратите на этот блог.
На фотографии ниже приведены типы корпусов, которые мы планируем применить для сенсоров и устройств управления.

lines.JPG

 

 

 

 

 

 

Тип А на изображении - исполнение, допускающее попадание струй воды( исполнение IP65 )    

   Предназначен для датчиков, устанавливаемых непосредственно в теплице,а именно следующих типов:
    Влажности и температуры почвы.
    Ультразвуковых измерителей расстояния.
    Измерителя освещённости.
    Измерителя влажности  и температуры воздуха.
    Измерителя температуры среды, отличной от воздуха.

Тип В на изображении- предназначен для устройств, устанавливаемых удалённо от центрального контроллера, а именно:
    Дискретных входов/выходов.
    Аналоговых входов/выходов.
    Как шаговых, так и приводов других типов.
    Измеритель концентрации СО2.
    Устройств визуального отображения или ввода информации.

Тип С на изображении - предназначен для центрального процессора упрощённой версии. Вычислительной мощности достаточно для управления теплицей, имеющей малую степень автоматизации. Способен выполнить малую программу - до 4000 шагов.


Тип D на изображении - предназначен для центрального процессора полной версии. Вычислительной мощности достаточно для управления теплицей, имеющей среднюю степень автоматизации.Способен выполнить среднюю программу - до 8000 шагов.


Как вы сами понимаете, весьма условно разбиение по степени автоматизации и зависит от  установленного оборудования.
На фото представлены корпуса типов А и В с установленными в них печатными платами.

ready.JPG

Система визуализации и сбора информации представлена в двух типах  - операторская панель и  SCADA - система Simple Scada .

Ниже на фото приведена операторская панель.

panel.JPG

 

 

 

 

 

 

Контроллеры планируются к  поставке с программой под конкретную задачу. Программы до 250 шагов будут предоставляться бесплатно. Исполняемая программа обязательна к передаче заказчику в формате проекта среды программирования. Это также открывает возможность самостоятельной модернизации системы без нашего участия. Устройства совместимы с контроллерами  FX2N Mitsubishi и программируются при помощи  программного обеспечения для промышленных контроллеров GX Developer FX. Полное соответствие стандарту IEC 61131-3.

Принципиальные электрические схемы в формате pdf и проекты печатных плат в формате CAM350 предоставляются по запросу бесплатно для модулей, запущенных в производство. Цены на компоненты системы на данном этапе проекта находятся в процессе определения и будут известны по завершению реализации конкретного устройства. Для модуля процессора упрощённой версии в корпусе типа С цена не будет превышать 5000 рублей или  80 евро.

На данном этапе ведётся усиленная работа над реализацией контроллера упрощённого типа - изготовление и тестирование печатной платы.

Проект находится в стадии завершающей реализации, поэтому убедительная просьба воздержаться от запросов типа цифр экономии, графиков и ссылок. Всё это будет  - но я намерен предоставить правдивую и убедительную информацию, полученную по результатам различных полевых испытаний.

Спасибо за внимание - если у вас возникли просьбы или пожелания, прошу ими поделиться.


3 пользователям понравилось это


32 комментария




 Миша, напиши пожалуйста тоже самое ,но ламерским языком.Я вроде как чутка в теме,но иногда "не понимат".А форум этот читают люди близкие к земле.Многие из них не имеют вообще представления о МК. И слово "малина" им известно только по огороду.Это может отпугнуть людей ,которые реально могут стать клиентами(юзерами).Или тех,кто тебе посоветует какие нибудь нужные функции или еще какие мелочи.Удачи.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

День добрый, Алик. Спасибо за  комментарий - сейчас максимально подробно рассмотрю пример установки упрощённого контроллера в теплице небольшого размера. Хотелось бы заметить, что я имею в запасе разработку промышленного контроллера на базе Raspberry Pi, но она останется скорее экспонатом коллекции. Я не сторонник стрельбы по воробьям из рельсотрона).

 

 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

 Для балаганщиков(таких как я) нужна наиболее простая(те +++ надежности) вещь.Ведь если моим нескольким знакомым начать говорить что то про прошивку и логи,то усё.... про тебя забудут от страха перед неизведанным.А всякие приблуды и примочки можно по ходу пьесы долепить.Ведь одной из причин выращивания на грунте является недостаток образования(той же химии).
 С людями надо попроще... :) И тогда прибудет тебе счастье.
 И маленькая автоматизация по тем же подкормкам может поднять урожайность как минимум на 10%.

3 пользователям понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
6 минут назад, Greeds74 сказал:

Я не сторонник стрельбы по воробьям из рельсотрона).

"Но когда нибудь бахнем!И весь мир в труху!Но не сейчас."

1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Итак, коллеги, предлагаю рассмотреть типовую теплицу  небольших габаритов, в которой выращивается культура X. Данная культура любит полив вовремя, прикормку, не любит сквозняки и сильную жару. Также не очень терпимо относится к переизбытку влаги. Качество подаваемой воды на полив также ощутимо влияет на самочувствие культуры. Любит СО2 - около 0.22 %( много или мало  - не знаю, взял с потолка). Я наверняка упустил что - то важное, и было бы замечательно, если бы вы подсказали, что ещё можно рассмотреть как фактор влияния.

Автоматизацию рассмотрим по шагам  - начиная с установки самого контроллера. По каждому шагу будем рассматривать нюансы, которые могут оказаться важными.

Шаг 1 - установка самого контроллера. Фото прототипа приведена ниже. Сразу признаюсь - плата не родная, от другого устройства. Просто установил для наглядности.

type_c.JPG

 

 

 

 

 

 

Габариты устройства небольшие, 145х90х40. Но его желательно установить в ту часть теплицы, где не будет прямых падений капель воды на устройство.Всем известно, что микросхемы работают на волшебном синем дыме, и когда он выходит - то они перестают работать))) .Питание стандартное - 220 В переменного тока. На лицевой панели видны отверстия, где расположены индикаторные светодиоды зелёного цвета, показывающие активность входного или выходного канала . В нашем случае входным сигналом могут являться сигналы с кнопок, концевых выключателей, тумблеров и т.д. Входа получают питание от контроллера - величина напряжения около 5 В.  Выходными сигналами являются либо непосредственно контакты реле, рассчитанные на ток 2А( достаточно для включения электрического  клапана прямого действия), вмонтированные в контроллер, либо сигналы с транзисторов, управляющими внешними более мощными реле - например, на ток до 10А(тут уже можно подключить мощный нагреватель до 2 кВт). Клеммные соединители под винт выбраны  высокого качества, позволяющие хорошо затянуть даже толстый одножильный провод . С боковой стороны находится коннектор micro-USB для подключения устройства программирования. Сам контроллер запускается от включения питания до начала выполнения программы за время примерно 1 секунда.

Шаг 2 - устройство полива. Я сторонник систем капельного полива, и поэтому для данного случая будем рассматривать именно такой случай. Компенсированные капельные трубки вполне могут работать при небольшом давлении на небольших дистанциях - а это именно наш случай. В качестве устройства напора установим на высоту примерно 3,5 м от земли бочку объёмом 220 литров, предварительно покрыв внутреннюю часть защитной эмалью. Для подъёма воды из источника применим вибрационный насос  Малыш - он недорогой, и его производительности вполне достаточно.  Также установим электромагнитный клапан прямого действия для открытия магистрали полива - так как культура Х у нас везде одна, то и поливать будем одинаково. Можно поставить и большее количество клапанов - без проблем. И сейчас для управления наполнением установим на бочку ультразвуковой датчик уровня, сигнал с которого будет поступать на небольшое устройство управления, которое по величине уровня будет отключать подающий насос. Это устройство управления связано с контроллером, рассмотренным в шаге 1, и получает от него команды на открытие клапана полива. Получив команду, открывает клапан и процесс полива начинается. Это же устройство управляет системой подготовки подкормки, которая подаётся в воду при поливе. И также команды подаются от главного контроллера. Ниже на рисунках показан клапан, установка клапана на объекте и установка устройства управления заполнением. Тут клапан выбран такого из соображений безопасности - если будет неожиданная потеря питающего напряжения, то он закроется и прекратит подачу воды. Также применение ультразвукового сенсора даёт возможность подачу воды вести порционно.

 

valve.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

valve_inst.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

type_b.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Любопытная информация - при чистом дисковом фильтре бочка 220 литров уходила за 32 минуты, и следовательно, вполне можно оценить скорость расхода воды в зависимости от уровня в бочке. И  если скорость слишком снизится, то дать запрос на очистку фильтра.

Ниже на фото показана инсталляция ультразвукового сенсора и  фильтр, требующий очистки.

 

sens.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

filter_bad.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спасибо за внимание - часть 1 завершена, впереди ещё будет часть 2.

 

Изменено пользователем Greeds74
1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

1.Для полива все фичи с УЗ датчиком не слишком ли ? Для надежности и простоты перелив при наполнении бочки решается поплавочным унитазным клапаном.

2.  На теплицу в 100м2,те 250-350 голов культуры бочка в 220Л для полива маловата.Типичная ситуёвина-еврокуб.Максимально "под гланды" 1150Л.У меня стоит под потолок и дно куба получается 1,5м от земли.

Давления хватает на  200м компенсированной капельной трубки 16мм.Фильтр стоит после куба.Механический на 50мкн. 

Изменено пользователем Ty144
1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Я брал из расчёта на 120 кустов - если честно, овощной трубкой поливал малину. Конечно, мне приходилось запускать до шести циклов полива - лето в Краснодарском крае жаркое, и испаряется влага моментально просто. Если её не мульчировать конечно.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

А вот насчёт ультразвукового сенсора - как говорил мой один знакомый хирург, отрезать никогда не поздно.

1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

А вот с водой беда просто...Вода из колодца, минералы чувствуются на вкус. По грубому анализу кислые соли Mg и Са. И она активно окисляет до бурой ржавчины попавшее в её незащищённое железо...И с этой напастью буду бороться в этом году, используя свои же модули - хотя бы pH приведу к нейтрали да коагулянтом осажу что можно...Просто химическая лаборатория получается)

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

А вот теперь рассмотрим ситуацию, когда я забыл, что мне необходим подогрев холодной воды в баке или бочке до например 20.5 градусов. Совершенно никаких проблем! Мы используем стандарты - поэтому дополнительно устанавливается датчик температуры ценой в 1 евро, подключается к локальному модулю на бочке. И прямо в программу модуля бочки добавляется всего три строчки  - и вуаля! Заметьте - главный контроллер мы даже не трогаем. Теперь можно к выходу модуля подключить нагреватель и полив будет начинаться только тогда, когда бочка полна и температура её поднялась до 20.5 градусов. Стоимость вот такой модернизации - ровно цена датчика, кабеля и нагревателя.

Никаких терморегуляторов, жутких инструкций на 300 страниц, никаких меню с непонятными сокращениями...Всё просто и понятно.

Конечно, если надо будет сделать что-то посложнее - нет проблем, мы всегда рядом и всегда внимательны)

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
2 часа назад, Greeds74 сказал:

Стоимость вот такой модернизации - ровно цена датчика, кабеля и нагревателя.

Значит свой труд ты не ценишь? Добро пожаловать ко мне в рабство. :)

1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
3 часа назад, Greeds74 сказал:

По грубому анализу кислые соли Mg и Са.

Это надобно в дело пустить.Такие нужные элементы пропадают.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
8 часов назад, Ty144 сказал:

Значит свой труд ты не ценишь? Добро пожаловать ко мне в рабство. :)

Кто же не ценит свой труд? Просто вот в описанном случае я не делаю ровным делом ничего - нет в моём участии необходимости.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Итак - продолжим. Часть 2, дополнение части 1.

С поливом мы почти разобрались - но не до конца. Осталось ещё одно ключевое место - когда включать полив? Для решения этой задачи мы предлагаем вот такое решение

Количество сенсоров может быть различным. И соответственно, по сигналам от них будет включаться управление клапанов полива. Это всё сильно упрощённо - более детально можно будет определить только на реальном объекте. Что же касается замеров температуры - то применим вот такие старые добрые датчики температуры, герметичные и симпатично выглядящие.

Ниже фото - тестовая сборка датчиков. Применялась для отладки протокола обмена. Длина соединительного кабеля составила 80 м - в течении 2 суток при частоте опроса 800 мсек не было зафиксировано ни одной ошибки обмена. Мы применяем хорошие драйверы шины)

 

ds.JPG

 

 

 

 

 

 

Если вдруг вам будут говорить, что цена такой точки измерения около 1 евро - увы, это не так. Тут надо плюсовать стоимость  коробки подключения( как минимум IP65) , герметичных входов для кабеля и сам кабель. Итого - точка измерения стоит около 6 евро, и это без учёта кабеля.

 

Изменено пользователем Greeds74
1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Основные юзеры (процентов 80%) работают с 2мя культурами огурец и томат.У меня только они.За других не скажу.В балаганах(плёночных теплицах) 2а субстрата-почвогрунт и Малообъёмка(здесь другие алгоритмы).
Пациенты кушают с утра и до обеда(14:00-15:00).Кушают-это подкормки набодяженые в бочках разных. А вот полив уже после обеда.Пока они переваривают.Да и то если сушняк:высокие Т и солнышко шпарит.А если не шпарит и влажность грунта допустимая(контролируется датчиком на подушечках пальцев и глазом зорким),то и не фиг воду лить.
 При поливе/подкормках летом(не после очень холодных ночей +6-10С) можно капать при Т воды 15-16С.Пока жидкость идет по трубкам,нагреется сама до нужной кондиции.Да и в прохладной водичке кислорода побольше.Как мне видицО: два датчика влажности на балаган в 100М2 заглаза.Ну и на такой же размер датчиков Т 4е штуки тоже хватает.

Прошу запомнить,что при длине теплицы более 30М происходит застой воздуха и без ветродуя по середине некамильфо по климату получается.
 Касается это всех балаганов или с боковым проветриванием по всему борту к этой цифре не относятся не знаю? Надо уточнить у  Марите .

Изменено пользователем Ty144
1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

При боковом проветривание то же самое - если расстояние между форточками меньше 30 м, то сквозняк есть, если больше, получаем мертвый климат.

При боковом проветривание лучше, чтобы щель была сплошной вдоль всей стены. Если делать отдельные окна зигзагом, то внутри теплицы образуются мертвые зоны как раз у стен, где и так жарко.

2 пользователям понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

 

Марите, Ty144 - огромное спасибо за информацию!

Для меня - практически готовое техническое задание.

12 часа назад, Ty144 сказал:

Как мне видицО: два датчика влажности на балаган в 100М2 заглаза.Ну и на такой же размер датчиков Т 4е штуки тоже хватает.

Касательно количества датчиков вообще - в лайт версии, которую я сейчас ускоренно готовлю в производство, имеется возможность поддержки до 32 датчиков влажности почвы( или устройств с поддержкой протокола modbus RTU) и 128 датчиков температуры( устройств с поддержкой 1-wire). Так что лайт уж не такая и лайт версия получается.

3 часа назад, Марите сказал:

При боковом проветривание лучше, чтобы щель была сплошной вдоль всей стены. Если делать отдельные окна зигзагом, то внутри теплицы образуются мертвые зоны как раз у стен, где и так жарко.

А что если пожертвовать 1,2 квадратным метром крыши и установить дешёвую солнечную батарею, например на 80 Вт при 12 В и к ней подключить гирлянду вентиляторов? Конечно, это для зимы только вариант - летом лучше использовать халявную энергию естественного ветра.

В моих запасах есть комплект для сбора батареи как раз 80 ваттной... пора наверное её собирать тоже для испытаний.

 

Изменено пользователем Greeds74

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Вентилятор в теплице сам по себе температуру воздуха не снижает, он ее (и влажность воздуха) только выравнивает и в некоторых случаях это вовсе не хорошо.

Температура снижается за счет изгнания из теплицы теплого влажного воздуха (он содержит латентную энергию), но полупрофессиональные теплицы не всегда можно проветрить. Помещение относительно небольшое и при минусах снаружи или при сильном ветре форточки не откроешь.

Солнечную батарею на крышу поставить можно, только это сильно удорожает всю затею для пользователя.

1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
3 часа назад, Марите сказал:

Температура снижается за счет изгнания из теплицы теплого влажного воздуха (он содержит латентную энергию), но полупрофессиональные теплицы не всегда можно проветрить. Помещение относительно небольшое и при минусах снаружи или при сильном ветре форточки не откроешь.

Марите, у меня вот такой вопрос - можно ли считать полупрофессиональной теплицу, собранную из вот таких вот модулей, как на документе во вложении ? Идея ведь как раз для полупрофессионального применения выпускать вот такие модули, уже имеющие в комплекте всю начинку управления - и из них собирать нужного размера теплицу.

13_01_2017_16_15_26_glasshouse.pdf

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
2 часа назад, Greeds74 сказал:

это для зимы только вариант - летом лучше использовать халявную энергию естественного ветра.

 Ну это смотря в какой части земного шарика.У меня наоборот.А вот резервное питание от АКБ+ветроген+фотовалитик очень актуально.Мы же по деревням находимся.И фаза частенько уходит погулять. 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
1 час назад, Greeds74 сказал:

выпускать вот такие модули

имелось ввиду тепличные модули?Если "Да",то ну его .Лучше ставить сразу нужного размера.При небольшой снеговой нагрузке плёнка выигрывает по всем экономическим показателям.Только делать нужно грамотно и из качественных материалов.

1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
7 часов назад, Ty144 сказал:

 Ну это смотря в какой части земного шарика.У меня наоборот.А вот резервное питание от АКБ+ветроген+фотовалитик очень актуально.Мы же по деревням находимся.И фаза частенько уходит погулять. 

Как раз для Ty144 вот такое занятное фото - комплект для сборки солнечной батареи мощностью 80 Вт и контроллер заряда аккумулятора. Сюда ещё гелевый аккумулятор - и всё, песня. 

 

solar.jpg

 

 

 

 

 

Нашёл в своих старых запасах.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Модуль в 30 м2 это не модуль, а игрушка для тещи, извините. Полупрофессиональная теплица начинается от диапазона 100-1000 м2, иначе ни туда, ни сюда. Для семьи много, для рынка мало :(

3 пользователям понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Полностью согласен с Марите, если поставить модуль чуть более 30 м2 и закинуть туда все твои наработки это получиться высокотехнологичная игрушка 

1 пользователю понравилось это

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
15 часов назад, Greeds74 сказал:

Как раз для Ty144 вот такое занятное фото - комплект для сборки солнечной батареи мощностью 80 Вт и контроллер заряда аккумулятора. Сюда ещё гелевый аккумулятор - и всё, песня. 

 

solar.jpg

 

 

 

 

 

Нашёл в своих старых запасах.

Подскажи по стоимости вместе с аккумулятором?

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий