Программируемый контроллер управления теплицей

В России применение автоматизированных систем управления микроклиматом в теплицах является перспективной областью. Создание актуальных продуктов для сельскохозяйственного рынка положительно скажется на импортозамещении и развитии страны. Автоматизированные системы управления микроклиматом с более низкой стоимостью и простотой в эксплуатации понизит стоимость и содержание самих теплиц. Объект исследования – автоматизация работы теплицы, на основе микроконтроллера. Цель работы: смоделировать и разработать бюджетную не габаритную теплицу, управляемую микроконтроллером, способную поддерживать благоприятные условия для культивации растений в городских условиях. В связи с поставленной целью определены задачи: - Провести сравнительный анализ методов автоматизации теплиц. - Определить комплектующие, необходимые для осуществления автоматизированного ухода за растениями - смоделировать систему управления теплицей - составить программу для микроконтроллера, принимающую сигналы с датчиков, и управляющую исполнительными механизма теплицы. В процессе решения поставленных задач будут рассмотрена документация к датчикам, будут использованы программы для моделирования микроконтроллера и его функций. Рассматриваемая теплица должна обладать простотой сборки и отладки, расширяемым списком заранее заложенных настроек под определённые растения, а также должна собрана из деталей широкодоступных, с умеренной ценовой политикой. .

---

Онлайн-калькулятор рассчитает стоимость доклада в Томске на сайте.

---

В соответствие с поставленными задачами были получены следующие результаты: — исследованы методы выращивания растений. Определены доступные и простые методы, реализуемые без больших затрат; — отобраны наиболее подходящие компоненты для разработки системы: рассмотрена наиболее популярная платформа разработки – Arduino Nano. Также был обоснован выбор микроконтроллера Arduino Nano; — изучены способы подключения датчиков и модулей; — подробно разобрана Arduino Nano, а также описаны ее входы и выходы; — Разработана программа, обрабатывающая цифровые сигналы, аналоговые, а также сигналы, полученные по шине I2C. Рассмотрены некоторые тонкости подключения и эмуляции датчиков и дисплея; — Спроектированы схемы в программе Fritzing. Спроектирована и запущена система в САПР Proteus 8.5. Система автоматизированного управления теплицей позволяет оставлять слишком требовательное к условиям растения без присмотра на неопределённый срок. Система анализирует изменения в микроклимате внутри теплицы и реагирует на них активируя те или иные компоненты системы, что позволяет удерживать условия выращивания продолжительный период времени. Разработанная система неоспоримо имеет небольшой список недостатков. Самым крупным и серьёзным из этого списка можно выделить энергозависимость. Отключение от питания данной системы обнулит счётчик текущего времени, и цикл дня и ночи начнётся заново. Можно подключить данную систему к источнику бесперебойного питания, однако энергопотребление лампы весьма высокое и не подразумевает использование каких-либо источников кроме сетевого. Из данного рассуждения следует что использование аккумуляторов способно только сохранить цикл дня и ночи в системе, питать лампу или вытяжной вентилятор можно только централизованным напряжением. В результате разработанная система — недорогая, простая в установке, эксплуатации и настройке, но самое главное гибкая, что позволяет модифицировать ее без особых усилий и временных затрат практически под любую задачу.

1. Arduino Software IDE // arduino.cc URL: https://www.arduino.cc/en/Guide/PortableIDE (дата обращения: 15.01.2022) 2. Блум, Д. Изучаем Arduino Инструменты и методы технического волшебства: Учебное пособие / Д. Блум. - M: БХВ-Петербург, 2018. − 336 с. 3. Геддес, М. 25 крутых проектов с Arduino / М. Геддес. − M.: Эксмо, 2018. − 272 с. 4. ГОСТ 12.0.003-2015 Опасные и вредные производственные факторы. Классификация, 2015 5. Инвестиционные предложения Россельхозбанка // Сайт Россельхозбанка URL: https://www.rshb.ru/legal/credit/invest/. [дата обращения: 18.12.2019] 6. Контроллер HortiMaX-Go! Умный контроллер для тепличного хозяйства [Электронный ресурс]:– Режим доступа: https://docplayer.ru/46373679Kontroller-hortimax-go-umnyy-kontroller-dlya-teplichnogohozyaystva.html, свободный, (дата обращения: 14.03.2019) 7. Лещев С. В Интерфейсы социальной экологии: от технологической конвергенции к интернету вещей. / С. В. Лещев. — 2016.: ИМЭМО, 2017.— С. 104-112 8. Логинов В. В. Повышение эффективности работы электрооборудования для систем поддержания микроклимата в защищенном грунте. / В. В. Логинов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. - Москва, 2016г. 9. Монк С. Программируем Arduino / С. Монк. − M.: Питер, 2016 − 175 с. 10. Петин В. Проекты с использованием микроконтроллера Arduino / В. Петин. − M.: БХВ-Петербург, 2017. − 457 с. 11. Проектирование автоматизированных систем. // Электронная зональная библиотека УРФУ URL: http://lib.urfu.ru/. (Дата обращения – 12.01.2022) 12. Сервантес Х. Учебник начинающего агронома. Джордж Ван Патенн – БХВ-Петербург, 2017. – 231 с. 13. Системы управления микроклиматом. [Электронный ресурс]: Электрон, дан. – Режим доступа: http://profit-agro.ru/sistemy/sistemy-upravleniyamikroklimatom/, свободный. (дата обращения: 10.03.2018) 14. Соболев А.В. Эффективность регулирования микроклимата в теплицах c помощью электричества. Вестник КрасГАУ. 2014. № 2 15. Сомер У. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino 2-е издание / У. Сомер. − M.: БХВ-Петербург, 2017. − 288 с. 16. Умные теплицы в России. //Онлайн газета Росси URL: https://www.gazeta.ru/business/2017/08/01/10814257.shtml. (дата обращения: 18.12.2019) 17. Установка и настройка Arduino IDE // All-arduino URL:https://allarduino.ru/arduino-ide/ (дата обращения: 10.01.2022) 18. Ховард, Майкл. Как написать безопасный код на С++, Java, Perl, PHP, ASP.NET / Майкл Ховард, Дэвид Лебланк, Джон Виега. − М.: ДМК Пресс, 2014. - 288 c. 19. Чебанов Т.Л., Рябощук Ю.А., Малеванный В.Ю. Область рационального применения технологии строительства мобильных теплиц. – К.: Строительное производство, 2017, №62/1. – С. 121-127.