Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Дмитрий, приветствую!
Для меня в теме много новых незнакомых буков, но только вчера читал про этот модуль, вдруг пригодится https://geektimes.ru/post/265420/. Там в тексте упомянуто и в комментах адрес есть, где можно узнать подробнее.

 

Спасибо, посмотрю. Я уже про этот модуль тонну, наверное, проглотил - а модуль всё идёт и идёт, вернее - ползёт черепашьей почтой. Так что любая информация сгладит процесс ожидания, за что вам персональное

Вы вот лучше чего скажите, я сейчас постараюсь сформулировать вопрос. Дела такие - представьте, что есть программа для настройки всех параметров по управлению теплицей. Вот как было бы удобней (если такая потребность возникнет, не дай бог - я считаю, что контроллер должен справляться с работой, имея нормальные настройки по умолчанию) управлять контролем температуры?

Понимаете, почему спрашиваю - у меня сейчас есть поддержка простых правил, типа "если температура больше либо равно такой-то - выполнить такую-то команду". Но - нет связки этих правил между собой, т. е. нельзя, грубо говоря, попросить "если температура внутри теплицы больше 30 градусов, а на улице - десять тепла, да ещё и раннее утро - то ну его нафик, открывать фрамуги - будем держать закрытыми.".

Меня очень интересует вопрос - каким минимальным набором правил можно обойтись, чтобы не рожать некую монструозную систему? Я уже готов отказаться от модуля алертов именно из-за его простоты, так сказать. Но, может, этой простоты будет достаточно?

@Cofessor, присоединяйтесь к обсуждению, вопрос важный, как никогда

 

Ну если тонну, то и та информация и ссылка на сайт по этому модулю, где некий хороший человек написал прошивку модуля с нуля, исправив всевозможные баги (это я в той статье почерпнул, для меня вообще темный лес, повторюсь, но читать интересно), может нисколько не помочь.

Надо подумать... Я в этой теме не являюсь ни специалистом, ни практиком, разве что забиваю голову по мере свободного времени. Напишу, как на мой взгляд.
Тут зависит от конечной вашей цели, т. е. чем управлять и в какой период эксплуатации. В основном конечное оборудование будет срабатывать только при одном "если", и чем вас смущает в приведенном примере (жарко, но раннее утро и низкая температура за бортом) я пока не понимаю. Если внутри жарко, а фрамуги закрыты (или вентилятор отключен), то надо открывать и проветривать. Температура упала до какого-то назначенного уровня - закрывать. И температура снаружи тут не играет роли, внутренний объем необходимо охладить в любом случае. Далее совершенствуем нашу конструкцию исполнения, добавляем туманообразователи и повышаем уличную температуру. Температура в теплице выросла до определенного значения, фрамуги открылись. Температура растет дальше, при открытых фрамугах включаются туманообразователи. Температура растет дальше, что делать? Добавляем притенение. На улице лето, светит солнце, притеняющая пленка по таймеру накрывает теплицу в 9 утра и скручивается в 6 вечера, света растениям хватает. Растет температура, открываются фрамуги (они в жаркое лето и ночью будут открыты), срабатывают туманообразователи, но жо... нет, температура опять растет, ставим, например, кондиционер, который срабатывает в критические пиковые моменты. Итак, например, фрамуги у нас открываются при Т>=30, туманообразователи при Т>=32, кондиционер при Т>=34, а притенение работает всегда, с мая по сентябрь, когда на улице жарко и светит солнце. При падении внутренней температуры по очереди отключается кондей, отключаются туманообразователи, закрываются фрамуги, т. е. опять прямая зависимость от внутренней температуры. Вот еще тут стоит подумать, а вдруг целесообразнее будет при работе кондея закрывать фрамуги и отключать туманообразователи... Если так, то их автоматику можно завязать на "если Т>=" и "если отключен кондиционер".
Резюмирую. На мой взгляд, изначально стоит определиться, чем надо управлять и разработать алгоритм срабатывания различной аппаратуры в зависимости от времени года, времени суток и погодных условий.

 

Важный как всегда. Но для обсуждения этого вопроса требуется осознание его актуальности среди участников и понимание ими условий, которых требует агротехника выращиваемых культур. Боюсь, сообщество ещё отшень и отшень далеко от этого уровня. Безусловно, никакими примитивными средствами обеспечить оптимальные условия выращивания в принципе невозможно, требуется сложное (ну, не такое уж и сложное, но для некоторых (подавляющего, хе-хе (в прямом и переносном смысле этого слова) большинства) - кошмарно-сложное) управление. Что говорить - тему "Автоматическая форточка в теплицу" читали? Любая электроника - и сразу: чур меня, чур меня!
Ну и о чём с таким составом Вы будете говорить?
Поэтому я уже давно остыл в стремлении обсуждать этот вопрос на данном форуме, что вовсе не значит что он меня не интересует и я его не буду реализовывать. Да ведь я, собственно, с этого то и начал разработку контроллера - с анализа необходимого алгоритма управления. Возможно Вы просто сочли эти мои рассуждения наименее важной частью моей темы и не стали её читать, я же считаю её наиболее важной - это именно то, ради чего всё делается. В краткой форме можете почитать мои выводы относительно оптимального режима в микротеплице на первой странице темы (см. пост №3, он так и озаглавлен: Температурный режим".

 

Вот, набросал наброски набросков документации - смотрите, буду потихоньку дописывать. Документацию планирую сделать как с описательной частью (все команды и т. п.), так и с частью, понятной простым пользователям.

Сайта нет, поэтому пришлось тупо копировать HTML из странички в страничку. Как посмотреть? Распаковать приложенный архив и открыть index. html в браузере.

Пожелания, как обычно, приветствуются. А я пошёл отдыхать - не едут лыжи после трудового дня, на третьей странице документации сломался, слабак

 

Такие задачи выполняют например контроллеры для солнечных коллекторов, они сравнивают температуру теплоносителя в СК (солнечном коллекторе) с температурой теплоакумулятора (ТА) и если разница положительна (при этом дельту разницы можно поменять программно), то включается насос циркуляции. Эти контроллеры многие тоже делают на Ардуине (есть на Меге, и на Уно).
Например здесь очень хорошо все расписано.
http://house4u.com.ua/articles/solar-controller/part1.php

 

Эх! а я только хотел поинтересоваться, а какие же параметры для теплицы считаются оптимальными, и где в привязке к тем самым агрокультурам на них можно посмотреть?

Монструозная вроде и не нужна. Помнится, в годы моей студенческой юности нам задавали похожие задачки. Исходные параметры - температура и влажность в помещении - фактические и требуемые, температура и влажность "за бортом", из устройств контроля (регулирования) - отопление, кондиционирование, проветривание. Требовалось решить, как достичь заданных параметров температуры и влажности в помещении: проветриванием, подогревом, охлаждением, или одновременным применением нескольких способов. Задача на самом деле решалась довольно просто, в пару-тройку несложных формул с одновременным ползанием по графикам точек росы и чего-то там ещё. Вот только к сожалению, ничего уже не помню - более 20 лет прошло с тех пор. Запомнилось только чуднОе слово "энтальпия". Может быть профессиональные "вентиляционщики" смогут подсказать правильное направление? Им и слово энтальпия, и те графики должны быть знакомы "по самое не хочу".

 

В агротехнике разбираться неплохо должны в разделе "Сад и огород" но нам ведь надо счастливое сочетание знания о том как строить теплицы, системы управления и агротехнику - три в одном, так сказать. Такого сочетания я не встречал, хотя намерения по автоматизации у некоторых крутых есть (например, AlexRtyu, Ден-Ка). Надеюсь наша инициатива может что-то изменить на данном направлении. Ведь пока нет устройства, реализующего алгоритмы, и предмета разговора нет. Но как только Вы делаете контроллер, перед Вами тут же встаёт вопрос: А как бы ловчее его использовать? ...Чтоб на полную катушку? ...Чтоб уж на любой чих? И Вы, ещё не доделав контроллер, уже задумываетесь: Хм-м, тока форточки? - Маловато будет, надо бы ещё туманообразователи присобачить. Затем добавляете вентиляторы на стенках, затем канальные вентиляторы. (Аппетит приходит во время еды).
Я считаю что разрабатывать сразу универсальный оптимальный алгоритм управления на все случаи жизни, на все теплицы и на все регионы планеты - неправильно. На первый случай надо определить что должно быть обязательно, без чего невозможно обойтись, делать систему в канонической форме. Остальное - параллельно с испытаниями на практике, всё равно она опрокинет многие наши "зелёные мысли". Скажем, Вы надеетесь на туманообразователи, а на практике видите что в Вашем регионе они не могут справиться с охлаждением, требуется затенение. На деле - десятки таких вопросов будет, потребующих коррекции Вашей системы управления, однако это не должно помешать, в конце концов, сделать оптимальный для ваших конкретных условий суточный режим.
Вообще говоря, суточный режим - это минимум, нужно в дальнейшем ещё обеспечить субоптимальный режим выращивания в течение всего периода вегетации под каждую культуру.

 

Круто, круто. Я в том году тоже запустил на меге полное управление теплицой - управление актуаторами, что открывают/закрывают форточки, датчик влажности почвы, капельный полив (управление соленойдом), датчик температуры, web интерфейс, но правда сделал по кабелю, а не wifi ибо была возможность и надёжнее. Так же система управляет 8 грядками (поливом). Через веб морду можно запрограммировать полив по датчику влажности или по расписанию индивидуально каждой грядки. Актуаторы в теплице открываются при превышении заданной температуры и закрываются при понижении. Но не успел сделать полноценный обзор, как выгорел контроллер управления актуаторами, а пока ехал из Китая новый, сезон всё

 

Он нафик не нужен. Есть нормы, сколько каждому растению требуется влаги в сутки. Соответственно, зная производительность капельной ленты, можно легко прикинуть, сколько по времени должен работать насос. А дальше - разбивайте полив на отдельные ветки (если есть разные культуры с разным потреблением воды) и на каждую ветку клапан по таймеру. Можно также время полива разделить на несколько небольших периодов, некоторые так делают.

 

А нельзя как-то обойтись без команд, создав меню в самом контроллере, несколько кнопок и 2-х строчный экранчик?

 

Вопрос, что эти нормы

Я так сделал установку пороговых значений включения туманообразователей и тепловой пушки. Открытие/закрытие форточек тоже хотел вывести на меню, но потом решил что это излишество. Если потребуется скорректировать температуру открытия/закрытия, можно внести изменения в программу, но не думаю что будет нужда постоянно менять их оперативно. Оперативно менять пороговые значения включения тепловой пушки имеет значение потому хотя бы, что осенью поддерживать температуру не ниже скажем 15 гр. будет тем расточительнее, чем ближе холода. В этом году я только укрыл теплицу в конце июля и экспериментировал с терморегулятором. В начале осени поддерживал температуру не ниже 15, а в конце октября довёл всего до 6,5 гр. Пришёл к выводу что снижать ниже 10 гр. - мучить растение. А вообще, надо следить за температурой грунта. Если грунт остыл - амба, снова не нагреете, пора прекращать сезон.

 

Вопрос не понятен.

Оперативно изменять значения вряд ли потребуется часто. Но у Дмитрия подразумевается массовая разработка системы автоматики, и в этом случае можно изначально закладывать в программу какие-то усредненные значения (заводские настройки), а уже конечный пользователь отрегулирует все для себя с помощью встроенного меню, так гораздо удобнее, и с командами разбираться не надо и комп не нужен.

 

Спорный вопрос. Ну, по-крайней мере, тема для обсуждения.

Если провести параллели с двигателем внутреннего сгорания, это будет ранний вариант впрыскового (инжекторного) двигателя, в котором при известной производительности форсунок, требуемый объём топлива для смеси задавался длительностью их открытия исходя из расчётных данных, прошитых в контроллере. Обратной связи для контроля точности процесса, могущего пострадать в результате износа оборудования и прочих факторов, не было. Потом экологи стали ужесточать экологические нормы, и конструкторы были вынуждены ввести обратную связь - контролировать выхлоп лямбда-зондом, и корректировать по полученным данным длительность впрыска. Наш лямда-зонд - как раз датчик влажности почвы в грядке. Нужен ли он? С какой стороны посмотреть. С одной - есть норма по влаге для растения, но сколько впрыснутой расчётной влаги оно получит из почвы до того, как часть этой влаги успеет испариться мимо корней? День на день не приходится, сегодня холодно и сыро, испарение минимально, завтра жарко и сухо. Без датчика не отследить. С другой стороны - а нужна ли такая точность? Да и датчик меряет точечно, а не все 5 -10 метров грядки (в отличие от лямда-зонда, контролирующего по одной трубе выхлоп всех цилиндров двигателя). С третьей - он всё же выручит, если контроллер команду на включение насоса выдаст, отработает расчётное время, и на этом успокоится до следующего цикла. А насос-то сдох и не отработал, или вода закончилась, а обратной-то связи и нет!

 

Ах, простите, отвлёкся и забыл дописать мысль. Вопрос в том, что эти нормы отражают. Я так полагаю, что можно определить нормы потребления влаги отдельным растением в сутки, в неделю, но трудно связать их с нормами полива. Последние будут сильно зависеть от массы факторов: состава грунта, фазы развития растений, их габитуса, облиственности, температуры в теплице, длины светового дня, дренажа, количества плодов, массы растений, расположения теплицы, влажности, затенения друг другом, развития корневой системы и др.
А по второму вопросу - у форточек просто нет более-менее точного значения температуры открытия и закрытия. Это пассивная система регулирования и она будет действовать совершенно по разному в зависимости штиль на улице или ветер, облака или солнце выглянуло, поэтому тут нет смысла подстраивать. В реальности, как я понимаю, после включения туманообразователей у Вас должен включиться вентилятор и выгнать влажный воздух, вобравший энергию, вон из теплицы, поэтому форточки на это время должны закрываться и, если температура в теплице опустилась ниже наружной, оставаться закрытыми, даже если она выше температуры закрытия.
То же самое утром, когда нужно снизить влажность воздуха, чтобы по выходу солнца у Вас в теплице не возникла баня, капель из конденсата, фитофтора - как только температура на улице повысится до уровня выше примерно 15 гр. (осенью этот порог может быть другим), нужно отрыть форточки для проветривания, несмотря на температуру в теплице, или включить вентилятор чтобы снизить влажность. Естественно, если у Вас есть трубы под почвой, можно включать оборот воздуха, часть влаги осядет в трубах.