Актуатор для теплицы

Линейный актуатор делает теплицу более комфортной (спутниковые технологии на даче)

Я обещал рассказать, как автоматизировал теплицу, держу обещание. Данный товар был приобретен для автоматического и ручного проветривания теплицы. Брался при старом курсе осенью. Всем, кому не безразлична дачная тема прошу следовать под кат. Расскажу про само устройство и его применение в контексте теплицы (ардуинство, роутеры и тп). Осторожно много фото

Начнем с самого устройства, сразу скажу что вскрывать мы его не будем, я ранее вскрывал подобное устройство — там герметизация силиконом и потом нужно все счищать и заново клеить.
Актуатор данного типа обычно используется для позиционирования спутниковых антенн. Подачей прямого и обратного напряжения можно выдвигать или задвигать шток. Из-за его конструкции актуатор способен небольшой мощностью двигать довольно тяжелые предметы.
Устройство пришло в коробке на много раз запаковано пупыркой, шло около месяца через Финляндию, трек номер отслеживался.
Фото устройства:

Устройство производит впечатление вполне качественного изделия, все выполнено вполне аккуратно.
Размеры:

Вес (извиняюсь, сейчас проживаю на даче и более точных приборов у меня тут нет, впрочем, в данном случае не критично)

Длина кабеля

Как обычно, первым делом проверяем работоспособность, взяв типовой блок питания на 12В 2А, актуатор резво выдвинул шток, при смене полярности задвинул.
Время полного изменения положения штока составило: 18 с.

Электрические измерения:
ток потребления без нагрузки (при старте 0.7 А)

ток потребления с нагрузкой ( в качестве нагрузки использовал свои руки — с силой активно препятствовал его движению) Надо сказать, что мне не удалось блокировать его движение — стресс тест пройден :) 1,5 А (фото не будет — руки были заняты :) )
Пробуем пониженное напряжение — батарейка крона 9В, актуатор движется хотя и заметно медленней, цикл смены положения занял 29 с.

О надежности устройства говорить на этом этапе не могу — пока оно не показало себя в работе.

Ну а теперь самое интересное: практика применения.
На даче имеется теплица и рутинные процессы полива и проветривания — отнимали много времени и требовали присутствия. Я проложил пластиковые трубы по участку, теплица не стала исключением. Полить можно открыв кран на сарае, но его нужно открыть, а потом и закрыть. А для проветривания вообще требовалось руками открывать дверь и форточку. Данные актуаторы призваны были решить эту проблему.

Требовалось исполнительное устройство для приведение в движение проветривающих механизмов. Обычно мы проветривали теплицу открывая входную дверь и/или форточку. Теплица имеет две двери, и на каждой двери встроена форточка. В качестве входной двери мы использовали только одну, на второй двери открывали только форточку. Продумывая предстоящую систему автопроветривания, принял решение действовать от обратного. Неиспользуемую дверь будем открывать прибором, а на входной двери задействуем форточку — это позволит теплицей пользоваться в штатном режиме.

Актуатор конечно хорошо, но ему нужен обвес для воздействия на подвижные части. Обвес решил изготовить из того, что было под рукой. Под рукой оказалась квадратная трубка 2мм толщиной, сторона 2 см — она очень похожа на те трубки из которых сделана теплица. Для сохранения подвижности двери и сведения к минимуму неудобств от новых механизмов, принято решение располагать в самом правом углу двери (там где петли) крепеж актуатора. Труба отрезана до необходимого размера, на нее наварил пластины для крепления к трубе двери и уголок для создания шарнира аутуатора. Тут недавно обсуждали хорошую маску для сварки, у меня все проще — варил подаренным хамелеоном, в общем, вот все мое сварочное хозяйство (старая маска, агрегат, перчатки из толстой замши и новая маска (товарищ который дарил выбрал видимо самую яркую):

Резать металл удобно УШМ (болгаркой) с использованием станины (купил в леруа мерлен — стоимость порядка 1300 руб).

Итог этапа

В кадр попала лапа неведомого хищника :) На самом деле это мой помощник — показывает как и чего делать.

Сами подвижные шарниры актуатора сделаем немного более сложными чем просто трубки. Нам нужно, чтобы соединение было разборным, значит берем стержень с резьбой 5мм, он будет крепить весь шарнир с помощью двух шайб и гаек. По резьбе актуатору вращаться будет не комфортно, поэтому на него наденем втулку. А чтобы выставить высоту подвеса актуатора используем кусочки втулок большего диаметра. Получился бутерброд из металлов.

Таким образом будем фиксировать и подвижную и неподвижную части актуатора. К сожалению, тисков на даче у меня нет — поэтому согнул как смог уголок для крепления форточки. Ну и собираем все это дело, крепим саморезами к двери теплицы. Можно конечно было приварить, но я не уверен в правильном расположении акутуатора, и пока не имею опыта эксплуатации (в данном случае место можно будет подправить), второй важный аргумент за саморезы (при всем уважении к местному сообществу сварщиков): необходимость снимать часть поликарбоната с теплицы и защитить остальную часть мокрыми тряпками (тут скорее лень :) ). Итоговая конструкция в сборе выглядит таким образом:

Не шедевр инженерной мысли, но свои функции выполнять должно и абсолютно не мешает проходу.
Берем батарейку, проверяем конструкцию, слышим громкий треск рассоединения поликарбоната. Я писал ранее, что решил автоматизировать те механизмы, которые ранее не использовались, в общем, сильно плотно там все закрывается и открывается, хотя актуатор свою функцию выполнил. Исправляем плотный стык канцелярским ножиком, стало гораздо лучше.

От края двери я отступил примерно 12 см

Это позволило открывать дверцу на 107.5 градусов

Что вполне достаточно

На этом этапе исполнительный механизм готов (условно конечно: нет опыта реальной долгосрочной эксплуатации, еще нужно покрасить и тп.). Но мы ведь не ради возможности открыть форточку за счет химической энергии батарейки тут собрались… Нужно этим делом управлять.

Я уже писал про систему управления краном и сетевые модули, там были варианты использования контроллеров. Но тут немного иначе все… Впрочем действуем по порядку.

От сарая в теплицу прокладываем защитную трубу для кабеля. Режем металлические пластины и вещаем ip54 коробку на теплицу, протягиваем в коробку 220 и ethernet. Коробку решил вешать снаружи, так как дождика она не боится а вот высокая влажность теплицы и высокая температура могут негативно повлиять на содержимое. Внутрь поставил дифференциальный автомат и розетку, в доме и бане использую автоматы Legrand, Но тут попались китайские IEK, решил что криминала не будет и поставил их. Итог на фото:

Так как, витая пара проходит вместе с 220 В, используем экранированный кабель категории 5E. Я уже писал, что использую Passive Poe для доставки питания по витой паре устройствам, но тут иной случай, потребители мощные, расстояние приличное… В общем, доставим 220 и на месте получим нужные.
Нам в теплице потребуется много выводов контроллера и приличный объем памяти вариант с Arduino Pro mini и enc28j60 из прошлых моих обзоров, нас не устроит. Хотел поставить мегу с сетевым модулем, но подумав отказался от этого решения.

Итак, мой выбор:
ставим Arduino Nano (имеет usb разъем) и роутер TP-link MR3020 соединяем их вместе получается вкусное устройство. Ну и конечно, делаем свою печатную плату для всего что будет…

Так как актуаторы довольно не мало потребляют (особенно при активном сопротивлении), решил использовать 2 реле для каждого, это позволяет менять полярность. Схема подключения которую я использовал для реле (возможно не все представляют как менять полярность двумя реле):

Если подать 0 и 1 будет одна полярность, 1 и 0 — другая, (1 и 1, 0 и 0 — остановят актуатор)

В комментариях к обзору про кран были мнения, что проще реле чем микросхемы — я писал что это не так, и тут явно это видно. Реле нельзя напрямую подключить к контроллеру — ток требуется больше, ставим транзистор n-p-n в ключевом режиме, а для защиты от обратного тока ставим диод. Итог: на каждое реле требуется: 1 резистор, 1 диод и 1 транзистор

Я использовал транзисторы a42, резисторы по 1 кОм, диоды 1n4007. Вполне можно использовать другие элементы.

Задача нашего устройства не только проветривать теплицу, но еще: контролировать температуру, поливать, контролировать влажность управлять направлением забора воды, измерять освещенность и подсвечивать теплицу при необходимости. В общем, комбинация этого всего требует платку посложнее чем в прошлых обзорах, я решил ее сделать двухуровневой.
Там стоит и описанная в обзоре про кран микросхема l293, разъемчики необходимые и 4 реле + подтягивающие резисторы там, где это нужно.
Плата из Sprint Layout (точнее обе):

Изготовил с помощью ЛУТ, промежуточный этап:

Итог

Конечно все прозваниваем и тестируем, убедившись что ничего не напутали, шагаем вперед.

Роутер TP-Link MR3020 полюбился самоделкиными за компактный размер, неплохие бортовые характеристики, легкость установки OpenWrt и тд. Я тут не исключение, выносим с роутера творения программистов TP-Link-а, ставим OpenWrt, премонтируем корневой раздел на флешку и получаем, фактически, маленький компьютер с полноценным linux (мне эта ос нравится своей гибкостью и открытостью). Но откинем философию. Как поставить OpenWrt — немало статей — повторяться не буду. Ставим необходимые драйвера и пакеты для подключения arduino. Встроенный minihttpd нас вполне устроит, добавим ~~грязи~~ php (кто то скажет, что это не модно и тп, но мы решаем конкретные задачи холивары пусть идут мимо). Еще нужен пакетик ser2net — для удобного взаимодействия php с arduinio. Кстати чтобы arduino не перезагружалась при обращении к ней через serial, необходимо припаять электролитический конденсатор между gnd и rst arduino (5-10 мкФ), на моей плате это есть. Маленькое отступление — лучше брать Arduino Nano с чипом FT232 (FTDI) для usb, она чуть дороже самой распространенной с чипом ch440, но работает стабильнее, и снижается количество плясок с бубном.

Подключаем нашего монстра (плату) к роутеру и начинаем писать и отлаживать.
Чтобы загрузить программу конденсатор следует убрать, либо (многие привыкли к этому общаясть с программаторами без DTR и Arduino Pro mini) нажимать reset в момент загрузки. После отладки имеем вот такой (корявая пре альфа) интерфейс общения с теплицей.

Скриншот делал ночью, после похолодания, на самом деле, у нас не так все плохо )

Кстати шаровый кран тут тоже трудится:

Он подает воду на два сочащихся шланга, купленных в леруа.

Собираем все в кучу запихиваем в ящик на теплице, тянем провода и ~~наслаждаемся~~ начинаем отлаживать все это дело в боевых условиях. Для актуаторов, шаровых кранов и освещения я использовал ШВВП 2x0.5 проложенный в гофре из ПНД. Единственное тут бардак полный, отлажу и сделаю все аккуратно.

Температуру измеряет ds18b20, тут были несколько обзоров на эту тему. Я использовал влагозащищенную версию, подключение типовое красный +5, черный земля, синий(или зеленый) сигнал на контроллер, сигнальный нужно подтянуть к питанию резистором в 4.7кОм. Влажность в теплице конечно можно измерять, поставив dht22, но я решил, что мне пока не нужно. Свободные пины на плате имеются в достатке, так что система способна к расширению. Теперь можно с работы или из дома, да можно и с телефона, зайти посмотреть как себя чувствует теплица, и при необходимости вмешаться в процесс.

Прелесть применения роутера еще и в том, что легко можно воткнуть usb камеру и звуковую карту и использовать их в своих делах. Я пока не сильно доверяю своей автоматике — повесил камеру в теплицу и могу видеть все процессы, а звуком можно предупреждать о каких-то действиях. Вот фотография с моей камеры
~~Упс… выложу позже уже темно и там ничего не видно ...~~

и сама камера

Я проживаю в Сибири и сильные ветра не редкость. Такой ветер способен повредить конструкцию, поэтому в ветреную погоду лучше теплицу не открывать, а если и открывать то не с той стороны где ветер. У меня над этим работает датчик направления ветра и датчик силы ветра, но это уже другие темы.

Ну и видео работы актуатора:

видео не с начала, так как мне нужно было на телефоне нажать кнопку управления, а потом переключится на камеру

На этом заканчиваю, всем спасибо. Не стал уж прям совсем подробно писать, иначе люди уснут на половине обзора, но постарался рассказать ключевые моменты. Как всегда надеюсь, что кому-то материал окажется полезным (весь или отдельные куски). Мне, например, имея подобный обзор, было бы существенно легче реализовать то, что я задумал.

Никто ничего не давал — купил то что нужно для конкретных целей.

Если будет интересно — продолжу писать про свою автоматику дачную )

UPD: Выложил недостающий снимок с камеры

UPD: А вот так выглядит теплица ночью со включенными фитолампами, жесть )

UPD: Доработал и еще немного фото

В ходе эксплуатации выявил ряд недочетов, первый и самый главный: я использовал одностороннюю печатную плату для второго этажа устройства, понадеявшись на пайку со стороны выводов (там где 2-й этаж соединяется с первым, так вот в ходе сборки-разборки контакты стали отходить, решил что так дело не пойдет и сделал двухстороннюю плату- сейчас все хорошо с этим делом:

также выявил пару программных дефеков, которые устранил — смотрю далее…

Покрасил исполнительные устройства:

Вот так выглядят фитолампы (содержат красные и синие светодиоды)

Добавил датчиков, теперь: влажность почвы, освещенность в теплице, температура в теплице, температура снаружи теплицы

Провод без гофры идет к камере — я надеюсь что все отлажу и камеру уберу оттуда.

Фото хищника, который помогал с устройством

Линейные приводы делают теплицу более комфортной

Растения растут в различных погодных условиях. Некоторые места на земле не могут поддерживать определенные виды растений, но человек в своем творчестве и проницательности придумал способы выращивать такие растения везде, где он хочет, и, следовательно, развитие теплиц. В теплице растениям создаются подходящие для их роста погодные условия, и это часто требует больших финансовых и трудовых вложений. Изначально большая часть работы, которая выполнялась в теплице, была ручной, и для того, чтобы что-то произошло, в теплице должен был присутствовать человек.Например, нужно было присутствовать, чтобы впустить воздух или открыть окна, или вручную установить влажность и температуру. Однако вышеперечисленное было устранено, и в настоящее время можно контролировать теплицу и гарантировать, что растения находятся в подходящих условиях, не присутствуя при этом. Технологические инновации помогли или облегчили это. В настоящее время личное или физическое присутствие не требуется для большинства действий, которые требовались, и это было сделано с минимальными затратами. Вышеупомянутое стало возможным только благодаря интеграции линейных приводов и систем движения в работающие теплицы.

Как линейные приводы и системы движения сделали теплицы комфортными

Когда люди проигрывают, независимо от обстоятельств, обычно возникает негативная энергия и чувство уныния, которое охватывает человека. В сельском хозяйстве люди тоже теряют, и это еще более болезненно, если вы в конечном итоге теряете весь урожай по причинам, которые можно предотвратить. Поэтому очень важно рассмотреть некоторые из обсуждаемых ниже способов, которые помогут вам избежать потерь и снизить затраты на содержание теплиц.Ниже приведены некоторые способы, с помощью которых линейные приводы и системы движения сделали теплицы удобными:

Вентиляция - это открытие окон и дверей теплицы. Конечно, это занятие, которое требует физического и личного присутствия, потому что вы должны быть там, чтобы открывать двери и окна и закрывать их после того, как в теплицу попадет необходимое количество воздуха. Однако вам больше не нужно этого делать. Благодаря интеграции линейных приводов в теплицы, теперь можно решить эту проблему.Вам не нужно идти в теплицу, потому что все, что вам нужно сделать, это приобрести линейный привод, предназначенный для этой цели, чтобы помочь вам оптимизировать закрывание и открытие ваших дверей и окон. Ручное приложение для открытия дверей, окон или любых других вентиляционных отверстий в теплице было удалено.
Полив - растениям нужна вода вне зависимости от того, находятся ли они в теплице или на ферме. Однако полив может быть утомительным, особенно если вам приходится делать это часто и периодически.Если вы используете канистру, вам, возможно, придется сделать несколько обходов, поливая каждое растение, чтобы убедиться, что они заполнены. Однако вам больше не нужно этого делать. Технологии просто помогают нам избавиться от всего, что требует ручных усилий, и полив растений является хорошим примером. Интегрируя линейный привод в ваш механизм или систему полива, вы можете гарантировать, что ваши растения всегда поливают или поливают, когда они вам нужны для полива. Таким образом, вы можете установить в теплице пластиковые водопроводные трубы, а затем управлять поливом с помощью линейного привода.Даже если вам потребуется инициировать процесс, это действительно будет намного меньше работы по сравнению с начальным процессом полива растений самостоятельно.
Системы мониторинга - вам не обязательно всегда присутствовать, чтобы убедиться, что ваши растения в порядке и находятся в нужных условиях. Вы можете заниматься другими важными делами, продолжая эффективно работать в теплице. Поэтому важно, чтобы вы знали обо всем, что происходит в вашей теплице.Это означает, что вам нужно знать, есть ли у растений нужная температура, работает ли система полива или даже отключилось ли электричество в вашей теплице. Вышесказанное должно происходить без необходимости вашего присутствия в теплице. Это просто означает, что вам нужна эффективная система мониторинга, которая поможет вам во всем этом. Следовательно, вам нужна система, которая поможет вам контролировать температуру, мощность, влажность, датчики движения, а также уровень воды или скорость потока в теплице. Системы мониторинга используют системы движения и, следовательно, их способность отслеживать изменения перечисленных выше факторов.Однако вам нужно быть осторожным, чтобы вас не обманули, купив то, что вам не покажется полезным. Поэтому убедитесь, что выбранная вами система мониторинга обладает такими качествами, как поддержка беспроводной связи, универсальная система предупреждений, удобный графический интерфейс пользователя, подробный аварийный сигнал, дискретный, а также аналоговый датчик и т. Д. Хорошим примером может служить NetGuardian. 832A, но если вы найдете другие, которые служат вашей цели, продолжайте и проверьте их.

В заключение, технологические инновации производят революцию в мире, и даже в теплицах вы можете повысить эффективность, уменьшив при этом физическое присутствие и любые финансовые вложения.

Строительство подключенной теплицы - Часть 2

Реализация мониторинга и управления с помощью Python, MQTT и Node-RED

В части 1 мой коллега, Стюарт, описал, как перед нами стояла задача создать подключенную теплицу - интеграцию датчиков и средств контроля окружающей среды, и это визуально привлекательно, - прежде чем перейти к представлению основных компонентов и рассмотрению механической конструкции. В этом посте я продолжу с того места, где он остановился, и более подробно рассмотрю электронику и конфигурацию программного обеспечения.

Подсистемы

Вся система состоит из нескольких более мелких подсистем. Сама теплица оснащена датчиками и исполнительными механизмами / выходами, которые подключены к блоку Control .

Драйвер светодиодов содержит источник постоянного тока для светодиодов, который должен иметь входное напряжение 240 В, а не выход низкого напряжения. Он также подключен к блоку управления.

Наклонный передний настольный корпус оснащен 7-сегментными дисплеями и емкостными сенсорными переключателями для обеспечения консоли Console , которая позволяет контролировать окружающую среду и управлять ею вручную.

Блоки управления и консоли используют обмен сообщениями MQTT, и это осуществляется через облако Cloud , систему, сконфигурированную таким образом, что нет необходимости полагаться на какие-либо внешние (Интернет) службы.

Наконец, логику приложения можно просматривать и настраивать через веб-интерфейс, доступ к которому осуществляется с помощью системы Display , ПК Intel Compute Stick под управлением Ubuntu Linux.

Каждая подсистема немного более подробно описана ниже с перечислением основных компонентов, за исключением таких вещей, как перфокарта, светодиоды, резисторы и разъемы, описанные в Части 1.

Датчики и исполнительные механизмы

Сенсорные модули HTU21D и Bh2750 устанавливаются на одну из панелей крыши теплицы, причем датчик температуры и влажности направлен вниз, а датчик освещенности - вверх. Вентилятор 12 В постоянного тока со степенью защиты IP68 используется в качестве источника свежего воздуха для вентиляции с отверстием на противоположном конце теплицы для вытяжки. Вентиляционное отверстие вращается с помощью редукторного двигателя постоянного тока, а положение определяется с помощью кулачка и микровыключателя.Светодиодный модуль для садоводства встроен в другую панель крыши, и, хотя его радиатора должно хватить, прикреплен вентилятор, чтобы он оставался прохладным на ощупь.

Управление (интеграция датчика и исполнительного механизма)

Intel Edison была выбрана в качестве платформы для встраиваемых вычислений, поскольку она представляет собой компактную и в то же время достаточно мощную систему Linux, оснащенную флэш-памятью и беспроводной локальной сетью, а также большим количеством GPIO, к которым можно легко получить доступ благодаря коммутационной плате Arduino.

Простая схема была построена на плате Arduino proto, с транзисторами, используемыми для переключения 12 В на катушки трех реле. Эти реле, в свою очередь, переключают 12 В на блок драйвера светодиодов, а также вентилятор охлаждения светодиодного модуля, электродвигатель вентиляции и вентилятор вентиляции теплицы. Четвертый транзистор подключен к выходу PWM на Edison, чтобы обеспечить сигнал управления скоростью для вентилятора.

Определение положения вентиляции достигается с помощью кулачка и микровыключателя, последний подключен к входному контакту на Edison, который замыкается на массу, когда контакты переключателя замыкаются.

Платы датчиков температуры + влажности и освещенности подключаются к Edison через шину I2C.

Светодиодный драйвер

Поскольку драйвер светодиода питается от сети, было решено разместить его в отдельном корпусе с реле для переключения его входа, принимающего сигнал (12 В) от блока управления. Поскольку светодиодный модуль Petunia излучает довольно интенсивный свет, было решено также иметь переключатель с ключом для отключения сети и большой красный индикатор, показывающий, когда это устройство включено.

Консоль (сенсорный дисплей и ручное управление)

И снова Intel Edison с коммутационной платой Arduino был использован для обеспечения встраиваемой вычислительной платформы. Емкостные сенсорные переключатели фиксируются и обеспечивают ввод управляющих сигналов для:

Сенсорные переключатели также оснащены светодиодами RGB, которые работают независимо от функции переключателя. Здесь было решено использовать зеленый цвет для обозначения активного автоматического режима и красный для активного ручного режима. Поскольку светодиоды требуют немного большего тока, чем может безопасно обеспечить выход Arduino, они снова управляются через транзисторы BC337.Коммутаторы также выводят Vcc - в данном случае 12 В - когда они активны, поэтому он был подключен к входным контактам Arduino через простые резистивные делители напряжения.

7-сегментные светодиодные модули подключены к шине Edison I2C.

Облако (обмен сообщениями и логика приложений)

Мы большие поклонники Intel NUC, поскольку он сочетает в себе высокую производительность в небольшом корпусе, особенно когда вы используете SSD-накопитель M.2, устраняя необходимость во внешнем диске SATA.Ранее мы использовали Core i5 NUC в ряде проектов, и даже Core i3 здесь почти наверняка излишни, но дает нам много места.

Дисплей (веб-интерфейс приложения)

Intel Compute Stick под управлением Ubuntu Linux был выбран в качестве изящного решения для доступа к веб-интерфейсу, который используется для мониторинга и настройки приложения. Его можно просто установить за монитором HDMI и управлять им с помощью беспроводной клавиатуры и мыши.

Программное обеспечение

Часть файла init-pins-control

Все подсистемы работают под управлением Linux, и хотя вы можете использовать IDE Arduino для написания приложений для Intel Edison, мы решили использовать Python.Мы также могли бы использовать один из множества других языков, например JavaScript или собственный C.

Intel Edison GPIO мультиплексируется, а плата расширения Arduino добавляет буферизацию и дополнительные подтягивающие резисторы, все из которых настраиваются через интерфейс Linux GPIO sysfs с использованием скриптов init-pins-control и init-pins-console в системах управления и консоли соответственно.

Сценарии инициализации контактов выполняются при запуске через конфигурацию systemd в init-pins.service , с примером, показанным выше для системы управления.

Контроль

Система управления имеет два сценария Python: один, который считывает датчики и публикует значения брокеру MQTT, а другой подписывается на темы MQTT для получения управляющих сообщений.

Основной цикл из первого из них, sensor-mqtt-pub , можно увидеть выше. Этот скрипт считывает датчики температуры + влажности и освещенности, публикуя показания в темах:

датчик / температура
датчик / влажности
датчик / яркость

Если скрипту не удается прочитать датчик, он публикует значение 0.00 в тему, чтобы указать на сбой. Когда ему удается опубликовать сообщение, мигает красный светодиод на плате Arduino proto. Если этот светодиод горит постоянно, это означает, что публикация не выполнена.

Второй сценарий, actators-mqtt-sub , подписывается на MQTT и получает сообщения, которые включают / выключают вентилятор и задают его скорость, открывают и закрывают вентиляционное отверстие, а также включают и выключают светодиодный модуль для садоводства. Фрагмент этого можно увидеть выше, показывая функцию открытия / закрытия вентиляционного отверстия и часть функции, которая устанавливает скорость вентилятора.Одна из замечательных особенностей Edison заключается в том, что он имеет аппаратную поддержку генерации ШИМ, и ее настройка так же проста, как запись в файлы в файловой системе Linux.

Темы, которыми занимается этот скрипт Python:

привод / освещение
привод / вентиляция
привод / скорость_вентилятора

Допустимые сообщения для первых двух тем - «включено» и «выключено», при этом они включают и выключают светодиодный модуль для садоводства Petunia, а также открывают или закрывают вентиляционное отверстие, а также включают или выключают вентилятор.В теме fan_speed для рабочего цикла вентилятора используется число от 50 до 100, а любое число 100 устанавливает его на 100%.

Каждый раз, когда скрипт получает сообщение, мигает зеленый светодиод на плате Arduino proto. Если этот светодиод горит постоянно, значит, не удалось подписаться.

На практике, если возникла проблема с публикацией или подпиской на MQTT, скорее всего, это была проблема сети или проблема самого брокера MQTT, в результате чего оба светодиода оставались горящими.

Два скрипта Python выполняются при запуске сенсорами теплицы .service и greenhouse-actators.service файлы конфигурации systemd, которые гарантируют, что они запускаются только после запуска соответствующего сценария оболочки инициализации вывода GPIO.

Консоль

Консоль запускает три сценария Python, и первый из них, sensor-indicator-mqtt-sub , подписывается на MQTT и получает показания датчиков, которые используются для обновления 7-сегментных светодиодных дисплеев.

Второй сценарий, Switches-mqtt-pub , считывает состояние трех емкостных сенсорных переключателей и публикует сообщения в темах:

теплица / режим («автоматический» или «ручной»)
теплица / ручная / освещение («включено» или «выключено»)
теплица / ручная / вентиляция («вкл.» Или «выкл.»)

В дополнение к публикации в MQTT, этот скрипт устанавливает цвет переключателя режима на красный или зеленый, в зависимости от того, активирован он (ручной режим) или нет (автоматический режим - по умолчанию).

Третий сценарий, actator-sizes-mqtt-sub , подписывается на следующие темы MQTT:

теплица / режим
привод / освещение
привод / вентиляция

Светодиоды емкостных переключателей освещения и вентиляции горят, если на светодиодный модуль Petunia подана команда или если вентиляция активна.Однако цвет, которым они подсвечиваются - зеленый или красный - также используется для обозначения того, находится ли система в автоматическом или ручном режиме.

Как и в случае с системой управления, зеленый и красный светодиоды на плате протокола Arduino используются для индикации успешной и неудачной публикации и подписки MQTT. systemd также снова настраивается через файлы * .service для запуска сценариев Python при загрузке, но после инициализации контактов GPIO.

Облако

Облачная система настроена для запуска Ubuntu Linux и следующих приложений:

При настроенном MQTT показания датчиков можно публиковать через систему управления, подписывать на них через консоль и использовать для обновления 7-сегментных светодиодных дисплеев.Состояние емкостного сенсорного переключателя также считывается и публикуется в разделах MQTT. Однако в темах MQTT не публикуются процессы, которые управляют выходами системы, то есть вентиляцией (вентилятор + вентиляция) и освещением (светодиодный модуль).

Хотя мы могли реализовать логику управления с помощью вышеупомянутых сценариев Python или дополнительных, было решено сделать это вместо этого с помощью Node-RED, визуального инструмента для подключения Интернета вещей. Поскольку это сохранит код, который взаимодействует с физическим миром - датчиками и выходами - достаточно простым, а также позволит очень быстро создать прототип новой логики и, если мы захотим, выполнить интеграцию с другими системами, благодаря мощности Node- КРАСНЫЙ.

Поток приложений

Полный поток Node-RED можно увидеть выше, и в этом мы видим с левой стороны, что мы подписаны на темы MQTT для температуры, влажности и яркости, а также темы для состояния переключателя режима, переключателя вентиляции и Переключатель освещения.

В правой части потока публикуются темы MQTT для вентиляции, скорости вентилятора и освещения.

Поскольку у нас нет никакого контроля над температурой теплицы, мы просто подключаем этот вывод темы MQTT к узлу отладки, который позволяет нам печатать сообщения, полученные по теме.

Сообщения, полученные через тему MQTT Humidity, вводятся в функцию контроля влажности. Это настроено на максимально допустимую влажность, которая, если она превышена и система находится в автоматическом режиме, приведет к включению вентиляции путем публикации «вкл» в теме «Вентиляция».

Аналогичным образом, показания уровня освещенности анализируются функцией управления освещением, которая в зависимости от этого и, опять же, от режима работы системы выдает сообщение «включено» или «выключено», которое затем публикуется в разделе «Освещение».

Внизу потока у нас есть три функции, которые устанавливают глобальные переменные, отражающие состояние емкостных сенсорных переключателей. Если система находится в ручном режиме, то функции управления влажностью и освещением будут игнорировать показания датчиков и использовать состояние емкостного переключателя, чтобы определить, следует ли включать или выключать вентиляцию и освещение.

Также обратите внимание, что каждая функция имеет несколько дополнительных строк кода, которые обновляют индикатор состояния, с точкой, указывающей автоматический режим, и кружком, указывающим на ручной режим, красный цвет означает, что выход выключен, а зеленый - что он включен.Например, зеленый кружок под функцией контроля влажности означает, что система находится в автоматическом режиме и вентиляция активна.

Наконец, скорость вентилятора устанавливается через узел Inject, который позволяет настраивать полезную нагрузку - в данном случае рабочий цикл вентилятора - которая затем публикуется в теме actator / fan_speed .

Возможные улучшения

Теперь, когда у нас есть вентиляция и освещение, контролируемые с помощью Node-RED, с данными, доступными от датчиков температуры, влажности и света, мы можем очень быстро изменить логику приложения и / или интегрировать другие системы, например.г. через веб-API для реализации более продвинутых функций.

Одним из очевидных улучшений было бы, вместо простого включения и выключения вентилятора, ускорение и замедление двигателя вентилятора по мере увеличения и уменьшения влажности. А для добавления контроля температуры потребовалось бы просто установить дополнительную простую схему для переключения нагревателя через другое реле или, возможно, через сетевой выключатель дистанционного управления.

Мы можем легко построить график измерений датчиков и контрольных выходов, добавить уведомления по электронной почте и многое другое... Список возможных улучшений бесконечен.

Подведение итогов

Это был интересный проект для работы, который, надеюсь, демонстрирует, как простые сценарии Python могут использоваться вместе с универсальной платформой, такой как Intel Edison, для быстрой интеграции датчиков и выходных сигналов. Использование MQTT в качестве «клея» для ускорения разработки распределенных систем с быстрым развитием логики управления и потенциальной интеграцией более продвинутых функций через Node-RED.

Файлы дизайна для пользовательских акриловых компонентов можно найти вместе со сценариями оболочки и Python в репозитории проекта GitHub.

- Андрей Бэк

Что такое парниковый эффект?

Краткий ответ:

Парниковый эффект - это процесс, который происходит, когда газы в атмосфере Земли задерживают тепло Солнца. Этот процесс делает Землю намного теплее, чем она была бы без атмосферы. Парниковый эффект - одна из вещей, которые делают Землю комфортным местом для жизни.

Посмотрите это видео, чтобы узнать о парниковом эффекте!

Как работает парниковый эффект?

Как можно догадаться из названия, парниковый эффект работает… как оранжерея! Теплица - это здание со стеклянными стенами и стеклянной крышей.Теплицы используются для выращивания растений, таких как помидоры и тропические цветы.

Внутри теплицы остается тепло даже зимой. Днем в теплицу попадает солнечный свет, который согревает растения и воздух внутри. Ночью на улице холоднее, но внутри теплицы остается довольно тепло. Это потому, что стеклянные стены теплицы задерживают солнечное тепло.

Теплица улавливает солнечное тепло в течение дня. Его стеклянные стены задерживают солнечное тепло, благодаря чему растения в теплице остаются в тепле - даже в холодные ночи.Предоставлено: NASA / JPL-Caltech

Парниковый эффект действует на Земле примерно так же. Газы в атмосфере, такие как углекислый газ, улавливают тепло, как стеклянная крыша теплицы. Эти удерживающие тепло газы называются парниковыми газами.

Днем сквозь атмосферу просвечивает Солнце. Поверхность Земли нагревается на солнце. Ночью поверхность Земли охлаждается, возвращая тепло в воздух. Но часть тепла удерживается парниковыми газами в атмосфере.Это то, что поддерживает на нашей Земле тепло и уют в среднем 14 градусов по Цельсию.

Атмосфера Земли улавливает часть солнечного тепла, не позволяя ему уйти обратно в космос ночью. Предоставлено: NASA / JPL-Caltech

Как люди влияют на парниковый эффект?

Человеческая деятельность меняет естественный парниковый эффект Земли. При сжигании ископаемого топлива, такого как уголь и нефть, в нашу атмосферу попадает больше углекислого газа.

НАСА наблюдало увеличение количества углекислого газа и некоторых других парниковых газов в нашей атмосфере.Слишком много этих парниковых газов может привести к тому, что атмосфера Земли будет улавливать все больше и больше тепла. Это заставляет Землю нагреваться.

Что снижает парниковый эффект на Земле?

Как и стеклянная оранжерея, земная оранжерея полна растений! Растения могут помочь сбалансировать парниковый эффект на Земле. Все растения - от гигантских деревьев до крошечного фитопланктона в океане - поглощают углекислый газ и выделяют кислород.

Океан также поглощает из воздуха много избыточного углекислого газа.К сожалению, увеличение содержания углекислого газа в океане изменяет воду, делая ее более кислой. Это называется закислением океана.

Более кислая вода может быть вредной для многих морских существ, таких как некоторые моллюски и кораллы. Потепление океанов из-за слишком большого количества парниковых газов в атмосфере также может быть вредным для этих организмов. Более теплая вода - основная причина обесцвечивания кораллов.

На этой фотографии изображен обесцвеченный мозговой коралл. Основная причина обесцвечивания кораллов - потепление океанов.Подкисление океана также отрицательно сказывается на сообществах коралловых рифов. Кредит: NOAA

. .

Автоматизация теплиц | Климат-контроль | Системы

Точный контроль теплицы

Для создания идеальных условий выращивания очень важно, чтобы все системы могли бесперебойно работать вместе. Интеллектуальный контроллер обеспечивает именно это. Это сердце вашей работы и основа всех корректировок. Чем больше систем подключено и чем интеллектуальнее работает контроллер, тем лучше ваши процессы достигают оптимального баланса.

Но, как вы знаете, идеальные условия выращивания не ограничиваются самим климатом в теплице.Орошение, освещение, уровни CO2 и питательные вещества; все эти аспекты способствуют идеальному росту урожая.

Обеспечение оптимального роста урожая - вот что мы делаем в Priva. Создание климата для роста - вот что движет нами. Мы понимаем, что чем лучше управляются ваши процессы, тем больше пользы может принести ваш урожай, теплица и ваш бизнес. Это понимание в сочетании с более чем 50-летним опытом воплощается в наших системах автоматизации. Мы предлагаем комплексное решение, которое действительно связывает все процессы и системы вашего бизнеса, позволяя вам точно контролировать свою теплицу.