Un ejemplo del uso de la automatización moderna en un invernadero.

Los invernaderos son construcciones destinadas a cultivar hortalizas naturales en un período de tiempo más corto que en campo abierto. El uso de invernaderos es común tanto entre los propietarios privados como en la agricultura en general.

Anteriormente, la automatización del invernadero era un procedimiento costoso y a veces insoportable, pero en este momento la solución a este problema no es tan costosa y vale la pena, y en el futuro, traerá beneficios aún mayores.

Muchos factores necesarios para el cultivo efectivo de cultivos de hortalizas requieren el uso de la automatización moderna, por ejemplo:

1) Mantenimiento automático de la temperatura óptima del aire;

2) riego automático;

3) inclusión automática de iluminación;

4) Calentamiento automático del suelo.

Mantenimiento automático de la temperatura óptima del aire.

Al cultivar tomates y pepinos, como los cultivos más comunes que se cultivan en invernaderos, es deseable que la temperatura del aire sea de +18 a +25 ° C durante el día y no inferior a +16 ° C por la noche. La temperatura del suelo es de +10 ° С y superior.

La reducción de la temperatura se lleva a cabo utilizando actuadores que abren las ventanas del invernadero para ventilación cuando la temperatura del aire aumenta. Para estos fines, también puede usar motores paso a paso, luego de una señal, abra las rejillas de ventilación al ángulo deseado.

Actuador

Los actuadores se usan preferiblemente no solo con un sensor de temperatura, sino también con un sensor de viento, para no dañar las plantas. En el papel de sensor de temperatura del aire, puede usar un sensor digital DS18B20 simple y económico.

 

 

SensorDS18B20

Plantas de riego

El riego automático se lleva a cabo utilizando sensores de humedad que limitan el riego, pero también es mejor usar un sensor de flujo de agua junto con ellos, ya que los sensores de suelo simples y económicos se oxidan muy rápidamente y fallan. Para granjas pequeñas, puede usar sensores de humedad caseros basado en el temporizador NE555.

Este microcircuito no puede llamarse moderno, pero se ha establecido como una herramienta electrónica confiable utilizada en muchos campos. Los electrodos deben estar hechos de grafito, que no está oxidado. La salida 3 del microcircuito está conectada al LED, lo que indica la salida de humedad más allá. Esta salida también se puede conectar al sistema de control y, tras recibir una señal, se puede desactivar o encender.

Sensor de humedad del suelo en el chip NE555

Es importante conocer el flujo de agua requerido por día (que dependerá del área del invernadero, las necesidades de las plantas cultivadas en el agua, su densidad, etc.), luego es suficiente controlar el riego usando sensores de flujo de agua a lo largo del tiempo, y usar sensores de humedad como alarmas de desbordamiento.

Control de iluminación

La iluminación automática es más fácil de hacer con simples fotorresistencia. Cuando la luz disminuye, su resistencia aumenta y, por lo tanto, se forma una señal de control para encender las luces en el invernadero.

Calentamiento de suelos

El calentamiento automático del suelo se realiza como el aire, pero en lugar de actuadores, se utilizan controles de temperatura elementos calefactores o cable calefactor.

Dispositivos de control de automatización

Por separado, se debe decir acerca de los dispositivos que reciben información de los sensores, analizan y emiten señales de control a actuadores, elementos calefactores, válvulas de suministro de agua, etc. En Internet puede encontrar muchos artículos en una plataforma como Arduino sobre la base de lo cual se propone crear la automatización de pequeños invernaderos.

Arduino es una herramienta de software de hardware con un gestor de arranque previamente instalado, que le permite cargar su programa en un microcontrolador sin usar programadores de hardware separados.El microcontrolador en la placa se programa utilizando el lenguaje Arduino, basado en el lenguaje de cableado (tipo C).

Todos los resultados de la operación del equipo en un invernadero automatizado, si es necesario, pueden rastrearse visualmente en una computadora.Eninterfaz eb puede brindan la oportunidad no solo de monitorear las lecturas de los sensores de temperatura, humedad e iluminación, sino también de controlar estas lecturas. También es posible monitorear el invernadero a través de una cámara web.

El sistema de control del invernadero está controlado por un tablero central. Arduino, funciona de la siguiente manera: los datos ambientales obtenidos, la humedad o el sensor de temperatura del aire de iluminación se transmiten al controlador central (Arduino) que compara los valores actuales con los dados. Si alguno de los valores no coincide, el actuador se activa para restablecer el estado óptimo. Siguiente Arduino envía datos a un servidor remoto para su monitoreo a través de Internet.

Ejemplo de Arduino para la automatización de invernaderos

Ejemplo de circuito de automatización de invernadero Arduino

Mediante una unidad programable especial, el control de parámetros tales como:

• calentar el interior del invernadero;

• calentamiento de agua;

• frecuencia y duración del riego;

• iniciar y detener la ventilación forzada;

• iluminación

El control de la temperatura del aire está determinado por dos límites de umbral: el límite superior y el límite inferior. Cuando se excede el límite superior, se abren las rejillas de ventilación, se activa el ventilador para enfriar el ambiente del invernadero, se pueden usar cortinas para la opresión, y cuando la temperatura cae por debajo del límite inferior, el ventilador se apaga, el calentador se enciende para calentar el aire a un nivel predeterminado.

El control de humedad está determinado por el umbral establecido por el usuario. Cuando la humedad en el invernadero cae por debajo de un umbral predeterminado, el sistema de riego automático se enciende y luego se apaga cuando se restablece el estado óptimo.

La condición de iluminación está controlada por dos puntos dados: el límite superior y el límite inferior. El límite superior determina cuándo se activa la luz, mientras que el límite inferior determina cuándo está apagada. Esta estrategia se utiliza principalmente para aumentar la luz del día o compensar la luz del día insuficiente de acuerdo con los deseos del usuario.

A pesar de la simplicidad de la programación y la conexión, así como del bajo costo, en mi opinión, la implementación de tales proyectos en Arduino es difícil.

Como dispositivo de control maestro también se puede utilizarmicroordenador Raspberry Pi 2combina las ventajas de Arduino y una computadora personal, ya que es capaz de lanzar un sistema operativo separado y tiene puertos de entrada / salida para conectar esclavos y recibir señales de sensores. 

Pero la forma más fácil es comprar un dispositivo listo para usar en forma de relé programable o controlador lógico programable. De los fabricantes nacionales de tales productos, OWEN, Segnetics y otros son los más conocidos. Una alternativa para aquellos que han aprendido a programar Arduino puede ser el PLC Controllino.

PLC Controllino: MINI (izquierda), MAXI (centro) y MEGA (derecha)

La única desventaja de este PLC son las salidas de relé con una corriente de hasta 6 A. Pero si el invernadero utiliza equipos eléctricos con menos consumo de corriente, entonces este PLC es el mejor.

Hoy está disponible en 3 versiones: MINI, MEGA, MAXI. Una ventaja importante es la capacidad de conectarse a Internet a través de la interfaz Ethernet para monitoreo y control remoto. Esta interfaz está disponible en versiones MEGA y MAXI.

Por lo tanto, la creación de un invernadero automatizado hoy en día es una tarea simple y relativamente económica para pequeñas granjas.