Terragreen-irk.ru

Агро Журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Умная теплица: как максимально автоматизировать свою кормилицу

Умная теплица: как максимально автоматизировать свою кормилицу?

Умная теплица: как максимально автоматизировать свою кормилицу?

Кто-то выращивает овощи в теплице больше ради самого процесса: приятно своими руками что-то создавать, наблюдать, как растут первые помидоры и перцы, удобрять, лечить, собирать и хвастать перед соседями. А вот многие с удовольствием бы занялись вплотную подобным хозяйством, вот только ни сил, ни времени для этого нет. И только мечта подсказывает: вот бы такую конструкцию, в которой все растет само: поливается, удобряется, согревается и проветривается, когда нужно… На самом деле, такие «умные» теплицы уже существуют: благодаря активному развитию технологий и строительного рынка абсолютно все, начиная от искусственного пруда и заканчивая огромными тепличными комплексами, можно автоматизировать. Как? Самый простой путь – это приобрести всякие там регуляторы влажности, системы капельного полива, теплый пол с термодатчиком, автоматические открыватели для форточек и пульт дистанционного управления ко всей этой красоте.

Правда, затраты на такие системы могут не окупиться свежими овощами даже за десять лет (приверженцы жизни в стиле «эко» тут же поспорили бы, приведя массу аргументов в сторону здорового и экологичного питания). Но тогда почему бы не воспользоваться опытом умных огородников, у которых автоматика для теплиц своими руками создается и исключительно подручными средствами. Как? И что все-таки лучше: покупные дорогие системы или домашние методы? Вот сейчас во всем этом и разберемся. Скажем только: делать теплицу «умной» нужно с умом!

Новинок каждый год выходит очень много, это видео с последней выставки новшеств тому доказательство:

Объекты управления автоматики теплицы

Как известно, все автоматические системы или устройства призваны управлять некоторыми объектами, которые описываются набором (вектором) физических величин – характеристик объекта управления. Задачей автоматического управления зачастую является поддержание этих величин в некотором заданном человеком диапазоне значений в условиях изменяющихся внешних воздействий на объект управления. В поддержании каких физических величин внутри теплицы заинтересованы ее хозяева? Среди них можно назвать:

  • температуру воздуха;
  • температуру почвы;
  • влажность почвы;
  • влажность воздуха.

Сделать автоматическую систему полива в теплице под силу каждому

Сделать автоматическую систему полива в теплице под силу каждому

В соответствии с вышеприведенным набором физических величин теплицы могут быть оборудованы:

  • системами обогрева воздуха и почвы,
  • форточной или принудительной вентиляцией,
  • системами автоматического (капельного) полива.

Конечно, эти системы не могут непосредственно влиять на, например, температуру воздуха или почвы. Их влияние на эти параметры является опосредованным – изменяется температура нагревательных элементов внутри нагревательных приборов систем обогрева, далее посредством конвекционного переноса теплоты или посредством электромагнитного инфракрасного излучения происходит изменение температуры воздуха и почвы в теплице. Отсюда становится ясно, что автоматические устройства управляют состоянием именно технических средств, входящих в состав соответствующих систем теплицы.

Один из возможных вариантов автоматического отопления теплицы

Один из возможных вариантов автоматического отопления теплицы

Этапы внедрения автоматики

Понятно, что создание умной теплицы своими руками возможно лишь при наличии самого сооружения. Сделать его достаточно просто и без чрезмерных финансовых вложений. Те, кто желает сэкономить свое время вполне могут приобрести уже готовое изделие. Для его превращения в «умное» потребуется проделать следующие действия:

  1. Установить систему автоматической вентиляции.
  2. Организовать автополив.
  3. Мульчировать почву.
  4. Усовершенствовать функциональность всех систем.

Пульт управления

Система автопроветривания и ее особенности

Для автоматической вентиляции помещения используют специальные гидравлические приспособления – покупные или изготовленные самостоятельно. Если с фабричным вариантом все предельно ясно, то самодельное оборудование заслуживает более пристального внимания. Оно состоит из двух емкостей, соединенных посредством шланга и заполненных жидкостью, но не полностью.

Атоматическое проветривание

Располагают емкости внутри умной теплицы и за ее пределами. При достижении внутри сооружения критичного температурного показателя происходит расширение жидкости с ее последующим перетеканием во внешний сосуд. Под действием увеличившейся массы срабатывает «принцип рычага», и форточка открывается. При остывании температуры внутри происходит обратный процесс.

Проветривание имеет основную цель – оптимизировать температурный режим в теплице.

Форточки следует обустраивать на максимально возможной высоте – таким образом будет достигнута практически идеальная циркуляция воздуха. Их установка возле земли недопустима – это приведет лишь к появлению сквозняков, не более того.

Организация капельного орошения

Капельный полив растений обеспечивает поставку воды непосредственно к корневищу – малыми партиями и индивидуально к каждому кусту, что достигается посредством установки разветвленной системы из резиновых или пластиковых трубок с капельницами. При таком подходе верхний слой почвы всегда будет влажным, а корень получит воду в том количестве, которое ему необходимо.

По поводу холодной воды переживать не стоит – ее медленная подача обеспечивает требуемый прогрев. Для полива достаточно лишь открыть кран – умная система избавляет от утомительных «забегов» с лейкой или шлангом в руках.

Автоматический полив

Основу системы автополива составляет гидроавтомат, аналогичный тому, который задействуется для автоматического открытия форточек. Все что нужно – закрепить на штоке цилиндра простой крюк, с помощью которого и будет открываться кран. Вода поступает из бака, ее подача осуществляется самотеком – все просто, но эффективно.

Мульчирование почвенной среды

Специалисты рекомендуют покрывать тепличную почву рыхлой органикой (мульчей), оптимизирующей влажность и избавляющей растения от сорняков. В весенний и осенний период такая мульча закрывается темным полиэтиленом – он хорошо прогревается и эффективно снабжает воздух и почву накопленным теплом. Влага при испарении оседает на обратной стороне покрытия и повторно уходит в почву, избавляя ее от пересыхания.

Читать еще:  Как собрать теплицу из поликарбоната своими руками

Рекомендовано использовать для укрытия особый нетканый агроматериал, плотность которого варьируется в пределах 40–60 г/м2. Для теплиц это оптимальное решение. В летний период пленка убирается, а почва покрывается опилками или соломой – они отлично отражают излишек поступающего тепла, равномерно распределяя его по всей теплице.

Недостаток удобрений компенсируют заселенные в почву калифорнийские черви – помимо прочего они еще и отлично восстанавливают верхние слои грунта.

Дополнительные усовершенствования и функциональность

Представленная теплица с умным управлением включает минимум автоматизированных процессов и является энергонезависимой. Можно ли еще более улучшить систему и увеличить ее функциональность? Можно, но лишь при подключении электроэнергии. Не лишним будет автоматический подогреватель, оснащенный встроенным тепловым регулятором. Вполне подойдет даже бытовой электронагревательный прибор на масляной основе.

Обогрев почвы

Здесь важно провести правильные экономические расчеты, ведь затраты на электроэнергию сегодня достаточно внушительные. Бак с водой можно дополнить системой наполнения с электронасосом и поплавковым регулятором уровня – в этом случае можно будет раз и навсегда позабыть о ручном пополнении водного запаса.

Выбор места установки – основные аспекты

При выборе месторасположения теплицы следует учесть такие аспекты:

  1. Роза ветров.
  2. Климатический пояс.

Расположение на участке

Сильные порывы ветра способны нанести вред теплице, особенно если используется ее облегченная вариация. Да и на температурный режим внутри конструкции ветер способен оказать существенное влияние, «выдув» все то тепло, которое есть. Для предупреждения этого стоит позаботиться о защите – живая изгородь являет собой отличное решение проблемы.

В южных регионах страны умная теплица должна быть установлена в направлении север-юг. Это создаст для растений оптимальные условия на протяжении всего дня. Для центральных и сибирских регионов актуальна западно-восточная направленность, обеспечивающая растениям максимум тепла и света.

Автоматический парник

Стоит заметить, что умная теплица при кажущейся сложности, имеет достаточно простую и понятную обычному обывателю конструкцию. Справиться с ее обустройством вполне по силам каждому, кто имеет начальные навыки строительства и «дружит» с инструментом. Впрочем, для этой цели вполне можно привлечь команду мастеров-профессионалов, способных выполнить весь спектр требуемых работ с максимальным качеством и в кратчайшие сроки.

Возможности автоматических систем для теплицы

Автоматика для теплицы – это не прихоть, а обоснованная необходимость, особенно, если у хозяев нет возможности постоянно контролировать процесс роста растений:

  • температуру почвы, воздуха;
  • влажность, полив;
  • количество света, продолжительность периода освещения.

В соответствии с перечисленными потребностями, которые являются залогом хорошего урожая, автоматизированные теплицы оснащают следующими устройствами:

  • отопление, обеспечивающее нужную температуру воздуха, подогрев грунта;
  • автоматическое открывание форточек и дверей для проветривания;
  • системы автоматического полива для теплиц.

Сегодня на рынке представлен огромный выбор приборов, поэтому автоматизация теплицы своими руками доступна как на этапе строительства, так и уже готового сооружения, находящегося в эксплуатации.

Автоматический подъемник на двери дачной теплицы

Для автоматического подъема больших элементов теплицы рекомендуется выбирать мощные механизмы

Системы обогрева

В зависимости от энергоносителя, системы отопления в теплице классифицируются на виды:

  • Электрообогрев: теплый пол, оборудованный специальным кабелем, конвекторы, ИК-приборы.
  • Водяное отопление с котлами: газовым, электрическим, на жидком либо твердом топливе.

По нормативным документам автоматизация газовых приборов запрещена, включение и выключение котлов на различном топливе происходит вручную. Автоматическая регулировка температуры в теплице может осуществляться только при установке электроприборов или электрокотлов.

Самый распространенный вариант – устройство системы теплых полов с помощью электрического кабеля, инфракрасных лент или водяного подогрева. Для автоматизации теплицы к обогреву необходимо подключить реле времени и датчик температуры.

Терморегулятор располагают на почве, с краю грядки, датчик измеряет температуру воздуха. Надо учитывать, что показатель будет на 2 о С ниже, чем внутри грунта, поэтому прибор нужно регулировать с учетом этой особенности.

Подобным образом организуется воздушный автоматизированный обогрев теплицы конвекторами, масляными радиаторами, инфракрасными лампами. Здесь, руководствуясь особенностью теплого воздуха подниматься вверх, важно установить термодатчики повыше, чтобы настроить приборы на требуемую температуру.

Виды терморегуляторов для автоматической системы отопления в теплице

Образцы терморегуляторов для автоматизации отопления в теплице Полезно знать: Лучшим в области организации систем автоматики считается Ардуино. Продукт этой марки позволяет создать автономный автоматизированный объект, либо подключиться для управления к компьютерной программе через стандартный интерфейс, чтобы контролировать процесс, а при необходимости, регулировать систему.

Автоматизация вентиляции теплицы

Чтобы избежать перегрева теплицы от солнечных лучей или вымерзания растений при внезапном, значительном понижении температуры, необходима автоматизация проветривания помещения.

Устройство автоматического термопривода для установки в теплицу

Чертеж, как сделать термопривод для теплиц своими руками

Среди систем можно выделить несколько видов:

  • Электрические с встроенным термореле, которое при колебаниях температуры автоматически подключает вентилятор. Минус, который имеет подобная автоматика для теплиц — термопривод зависит от подачи электроэнергии, при выключении света, оборудование не работает.
  • Биметаллический термопривод для теплицы, работа которого основана на разности коэффициентов теплового расширения. Механизмы обладают небольшой мощностью, поэтому их целесообразно устанавливать на нетяжелые форточки.
  • Гидравлические приборы работают на принципе расширения жидкости при нагреве. Открывание фрамуг и дверей происходит с помощью гидравлического привода, при повышении температуры воздуха жидкость нагревается, расширяется, заполняет сильфон (чаще трубка из латуни), которая выдвигается и открывает форточку. Это достаточно мощные подъемники, поэтому подходят для автоматизации открывания форточек и дверей. В целях экономии, можно сделать гидравлический термопривод для теплиц своими руками из амортизатора, емкостей с водой, маслом и пр.
  • Для автоматизации пленочных теплиц рекомендуется установить недорогой механизм скручивания, работающий по принципу поднимания/опускания штор. Систему можно оснастить автоматикой и ручной лебедкой, которая поможет открыть теплицу при выключении света.
  • Актуальны теплицы с автоматизированной раздвижной крышей, но механизмы открывания следует предусматривать на стадии проектирования конструкции. Крыша выполняется из нескольких сегментов, оснащается специальными рельсами либо подъемниками, к ним присоединяются датчики и электропривод. При повышении/понижении температуры срабатывает автоматика, сегменты либо заезжают один на один, либо поднимаются вверх.
Читать еще:  Как сделать стеклянную теплицу своими руками

Посмотрите видео, как сделать автоматическое открывание дверей в теплице, советы по выбору и установке термопривода.

Автоматический полив

Растения следует поливать вечером либо утром, обязательно теплой водой. Существует три типа полива:

  • дождевой – вода подается под напором сверху, опрыскивание происходит через специальные насадки;
  • капельный, готовую систему можно купить в магазине, например, Аквадуся, по цене от 25 долларов и выше, но многие умельцы-огородники предпочитают организовывать автоматический полив в теплице своими руками, что экономит средства;
  • внутрипочвенное орошение целесообразно устраивать при выращивании многолетников, систему трубок закапывают у прикорневой системы.

Капельный полив считается наиболее оптимальным для всех видов агрокультуры, вода поступает прямо к корням. Это позволяет избежать потерь влаги, особенно, если организован автоматический полив теплицы с таймером. Шланги можно расположить поверху грядок либо закопать в почву. Система не требует высокого давления в трубках, поэтому при должном наклоне, при расположении емкости на высоте 2 м, можно не устанавливать насос и избежать ненужных затрат.

Система автоматического полива для установки в теплицу

На фото, как организовать простую автоматическую систему полива теплицы

Автоматизация освещения

Досветка необходимо почти всем растениям, особенно в осенне-весенний период. Систему электрокабелей можно проложить по несущим элементам каркаса теплицы либо спрятать под землю.

Важно: Все электрооборудование для автоматизации теплицы должно быть во влагостойкой оболочке.

Агрокультура нуждается во всем спектре солнечного света, поэтому по отзывам опытных огородников рекомендуется сочетать сразу несколько видов осветительных приборов. Подключение ламп можно провести через Ардуино, с помощью реле, расположенном на Relay Shield. Чтобы определить степень освещенности теплицы в автоматическом режиме, устанавливается фоторезистор в комплекте с резистором, так же можно купить укомплектованный модуль Light Sensor.

Может быть установлена простая автоматика для теплиц своими руками, для этого потребуется реле времени, которое монтируется в цепь на каждую осветительную группу. На таймере устанавливается время вкл/откл, одни лампочки включаются, другие автоматически выключаются.

Своими руками можно установить фотореле, которое реагирует на темно – включились осветительные приборы, светло – выключились.

Фотореле для устройства автоматической досветки в теплице

Принцип работы фотореле для автоматизации досветки в теплице

Чтобы автоматизировать все процессы, помогающие выращиванию растений в закрытом грунте, лучше купить готовые приборы, и встроить в сеть автомат для теплицы своими руками. В случае самостоятельной сборки устройств, интересные схемы в избытке можно найти в Сети.

Технология работ по автоматизации теплицы своими руками

Построив теплицу, вы наверняка захотите снять с себя часть функций по организации оптимального микроклимата в ней, чтобы они выполнялись автоматически. Рассмотрим два основных варианта монтажа оборудования в теплице для обеспечения автоматического проветривания и полива растений. В первом случае теплица электрофицирована, то есть к ней подведено сетевое напряжение питания в 220 В. Второй вариант – с отсутствием сети электроснабжения приусадебного участка и соответственно самой теплицы.

Схема дождевания в теплице

Схема дождевания в теплице.

Электрофицированная система позволяет использовать устройства электроники, которые можно приобрести в садовом магазине. На сегодняшний день использование электроники в садоводстве не является дорогим удовольствием, поэтому оборудование можно приобрести по сравнительно невысокой цене. Для монтажа вам потребуется набор отверток, электродрель и пассатижи. Для правильного функционирования системы необходимо разместить блок управления и датчики. Датчики контролируют температуру и влажность в помещении теплицы. В нагрузке блока управления подключают маломощные двигатели. Один двигатель является насосом для подачи воды в оросительную систему, второй управляет рычагами открывания закрывания форточки для проветривания.

Для изготовления рычагов можно использовать отрезки металлических или деревянных планок. Длина отрезков будет зависеть от высоты теплицы, месторасположения форточки и электродвигателя. Для того чтобы двигатель отключался при полном открывании форточки, в месте полного открывания устанавливается прерыватель, который в нужный момент разомкнет цепь подачи питания. При отсутствии электроснабжения можно использовать автономные системы электрической автоматизации с использованием аккумуляторов, солнечных панелей. Стоимость таких систем выше.

Сэкономить на системе автоматизации можно, установив гидравлические элементы управления. Для монтажа такой системы вам потребуется инструмент и автоматические “открыватели”. Принцип работы таких открывателей напоминает работу гидроцилиндров. Жидкость, нагреваясь в цилиндре, изменяет положение штока-толкателя, который в свою очередь управляет исполнительным устройством. Датчики в такой системе не нужны, их функцию выполняет жидкость.

Читать еще:  Как подготовить теплицу к зиме после помидор

Открывателей такого типа вам потребуется как минимум 2. Один будет управлять проветриванием, открывая штоком окно, а второй – поливом, для этого в теплице устанавливается емкость в нижней части, проделывается отверстие и устанавливается труба-соединитель. Через шаровый кран труба соединяется с системой полива. Подвижный механизм шарового крана крепится неподвижно к штоку-толкателю. Таким образом, при изменении положения штока будет открываться кран и подаваться вода.

Простой способ автоматического полива

Автоматизация теплицы контроллер

Не всегда выгодно применять электрическое оборудование. В этом случае применяется иная автоматизация теплицы. Контроллер в этом случае не потребуется. Для создания автоматического полива потребуется подготовить шланги, бочку, разбрызгиватели и погружной насос. Емкость с водой должна соответствовать площади теплицы. Например, для парника средних размеров подойдет бочка 250 л.

В дне такой емкости делают отверстие и монтируют штуцер. Его соединяют с поливочными шлангами. К ним подсоединяют разбрызгиватели. Шланги раскладывают между грядок. Подача воды контролируется электромагнитным клапаном. На него через определенный промежуток времени будет подаваться электричество от блока управления.

При желании процесс наполнения бочки водой также можно автоматизировать. Для этого погружной насос подключается к поплавковому датчику через микровыключатель. Получается система, похожая на туалетный бачок. Замечательно, если есть возможность подключить емкость к централизованному водопроводу. В этом случае насос не потребуется.

Автоматика для теплиц

  • Система проветривания и поддержания нормальной температуры внутри, в зависимости от наружной температуры воздуха.
  • Автоматический капельный полив и подкормка.
  • Система подогрева воздуха в холодное время года.

Для нормального развития растений в темное время необходимо дополнительное освещение, которое также включается с помощью системы автоматики.

Автоматика для проветривания

Автоматическая система для проветривания может быть двух типов, но основным элементом является небольшой гидроцилиндр, который открывает фрамуги для проветривания. Один из способов довольно простой, для открытия используется гидроцилиндр, полость которого наполнена специальной жидкостью.

Устройство автоматического проветривания

При повышении температуры жидкость расширяется и выдвигает поршень, который и открывает фрамугу. При снижении температуры жидкость сжимается, и под действием пружины поршень возвращается, закрывая окно. Рис. 8 Устройство автоматического проветривания

Другой способ более точный и сложный, с установкой контактного термометра и сложного механизма открытия и закрытия фрамуги. Это позволяет более точно регулировать температуру, но требует немалых затрат на установку.

Системы капельного полива

Капельный полив

При капельном поливе вода поступает к корням растений небольшими порциями, успевая при этом немножко прогреться. При этом почва все время остается влажной, что благоприятно сказывается на росте. Рис. 9 Капельный полив

Для автоматического полива используют шланги с капиллярными отверстиями, через которые вода капает к корневой системе. Емкость для воды можно устанавливать внутри теплицы или снаружи. В резервуар вода подается из водопровода, контроль уровня и пополнение при расходе осуществляется с помощью поплавкового затвора.

Из резервуара вода поступает к капиллярным трубкам через кран с дистанционным управлением. Он может открываться с помощью автоматики либо в определенное заданное время, или при изменении уровня влажности в теплице. Систему полива можно использовать и для подкормки, добавляя в резервуар жидкое удобрение.

Автоматика для обогрева почвы и воздуха

  • установка электрических тепловых пушек, калориферов и обогревателей;
  • прокладка системы теплый пол, с подключением к котлу или электричеству;
  • установка котла, газового или электрического с радиаторами по периметру теплицы.

Система автоматики должна включать отопление при понижении температуры и выключаться при достижении оптимального уровня.

Приборы освещения

Недостаток света сказывается на развитии овощей, поэтому необходимо в теплице устанавливать освещение для продления светового дня осенью и в зимнее время. Продолжительность светового дня должна быть в пределах 12-16 часов в сутки.

  • накаливания, создает инфракрасное излучение и при близком расположении от растений может их обжечь;
  • натриевая, самая эффективная для роста растений, но имеет малый срок эксплуатации;
  • светодиодная, самая широко применяемая лампа для освещения, дает яркий свет, приближенный к солнечному;
  • люминесцентная, обладает ярким светом и длительным сроком службы.

Кроме того, для освещения используют ультрафиолетовые и инфракрасные лампы. Причем инфракрасная лампа может не только освещать, но и обогревать теплицу. Ну а автоматизировать процесс включения света не сложно, достаточно установить датчики освещенности, или таймеры. Таймеры будут включать и выключать свет в определенное заданное время.

Автоматизация в теплице создает оптимальные условия для выращивания растений без участия человека. Изготовить и установить обычную теплицу на участке не сложно. Но как при этом сделать умную теплицу своими руками, чтобы все процессы в ней происходили автоматически, здесь задача посложнее. Но при кажущейся сложности ничего не обычного нет, и при определенном умении сделать это не сложно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector