Sistema de monitoramento e controle de estufa hidropônica: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Neste instrutível, mostrarei como construir um sistema de monitoramento e controle de estufa hidropônico. Vou mostrar os componentes escolhidos, um diagrama de fiação de como o circuito foi construído e o esboço do Arduino usado para programar o Seeeduino Mega 2560. Também postarei alguns vídeos no final para que vocês possam ver o resultado final

Entradas:

DHT11

Saídas:

• Bomba de água
• Bomba de ar
• 2 fãs
• LED Light Strip
• Tela LCD 4x20

Função:

• As bombas de ar e água são conectadas a uma função de interrupção externa controlada por um interruptor SPDT. Isso permite que o usuário troque a solução nutritiva ou conserte o sistema de irrigação sem ter que desligar todo o circuito. Isso é importante porque quando você desliga todo o circuito, o tempo para a luz é reiniciado.
• As luzes são controladas por funções matemáticas simples que permitem ao usuário determinar por quanto tempo gostaria que as luzes permanecessem acesas e apagadas.
• Os ventiladores são controlados por temperatura. Eu programei o relé para ligar os ventiladores sempre que o sensor estiver acima de 26 Celsius. E para estar DESLIGADO a qualquer momento abaixo de 26 Celsius.

Sinto que devo mencionar que este projeto ainda é um trabalho em andamento. No final do verão, pretendo instalar um sensor de pH, eletrocondutividade e OD (pois são essenciais para o monitoramento adequado de um sistema hidropônico). Então, se você gosta do que vê, volte esporadicamente durante o verão para verificar meu progresso!

** Atualização (30/01/19) ** O código para este projeto agora está disponível através do arquivo Greenhouse_Sketch.txt. (localizado na parte inferior da seção 4

Etapa 1: Seleção de componentes

A foto exibida na Etapa 1 mostra; Componente, modelo, empresa, função e preço.

Você provavelmente pode encontrar esses componentes por preços mais baratos na Amazon ou outras fontes. Acabei de reunir essas informações da fonte de cada componente, já que também estava coletando folhas de especificações ao mesmo tempo.

***Editar***

Acabei de perceber que deixei de fora 2 placas de ensaio na minha lista de peças. Eles são bastante baratos e podem ser comprados na Amazon ou em qualquer revendedor de componentes.

Etapa 2: Fiação do circuito

Nas fotos exibidas para a Etapa 2, você encontrará o diagrama de fiação, bem como a estrutura física do circuito. Um pouco de solda foi feito nesta etapa para garantir conexões sólidas ao relé, bem como ao interruptor de interrupção e às luzes.

Se você estiver tendo problemas para ligar um componente, lembre-se de que um DMM é o seu MELHOR amigo nesta etapa. Verifique a tensão em um componente em paralelo e a corrente em um componente em série. Descobri que verificar os componentes pelo DMM era muito mais rápido do que tentar refazer minha fiação para procurar o motivo pelo qual algo não estava funcionando.

NOTA: Você notará que usei um escudo MicroSD na parte superior do meu Seeeduino Mega 2560. Isso não é necessário para este projeto, a menos que você queira gravar dados (para os quais não programei … ainda).

Etapa 3: Construindo a Estufa Hidropônica

O tamanho da sua estufa é realmente com você. A melhor coisa sobre este projeto é que tudo que você precisa para torná-lo em uma escala maior são fios mais longos! (E uma bomba d'água com mais de 50 cm de altura)

A estrutura da base da estufa foi construída com madeira da LOWE e usei tubo de PVC flexível e tela de arame para criar o capô da estrutura. (Foto 1)

Uma simples folha de plástico foi usada para cobrir o capô e criar um ecossistema isolado para as plantas. Dois ventiladores em série foram usados para mover o ar pela estufa. Um para puxar o ar e outro para puxar o ar. Isso foi feito para resfriar a estufa o mais rápido possível e para simular uma brisa. Os ventiladores são programados para desligarem quando o DHT11 medir temp ou = a 26 * C. Isso será exibido na parte do esboço do instrutível. (Foto 2)

O sistema hidropônico consiste em um tubo de 3 "O. D de PVC com dois orifícios de 2" cortados na parte superior para os vasos de rede. Eles são espaçados 3 "entre si para dar a cada planta espaço suficiente para enraizar e crescer. Um sistema de gotejamento foi usado para fornecer a solução nutritiva para as plantas e um buraco de 1/4" foi cortado na parte inferior do PVC para permitir que o água para retornar ao reservatório abaixo. As bombas de ar e água são ambas conectadas a um interruptor de interrupção que as controla a partir de um segundo vazio funcionando em paralelo ao circuito principal do vazio. Isso foi feito para que eu pudesse desligar as bombas para mudar a solução nutritiva sem afetar o resto do sistema. (Foto 3, 4 e 5)

Uma faixa de luz LED foi fixada na parte superior interna do capô e conectada ao relé por meio do amplificador RBG. A luz está em um temporizador que é controlado por instruções "If" e "else if". Na minha programação, você descobrirá que eles são programados para ligar e desligar a cada 15 segundos. Isso é puramente para fins de demonstração e deve ser alterado de acordo com um ciclo de luz normal para condições ideais de cultivo. Além disso, para condições reais de cultivo, eu recomendo usar uma lâmpada de cultivo real em vez da simples faixa de LED que usei no meu projeto de aula. (Foto 6)

Etapa 4: Programação em Arduino

Foto 1: Configurando bibliotecas e definições

• sem sinal longo timer_off_lights = 15000

  é aqui que determinamos quando desligar as luzes LED. As luzes estão atualmente programadas para serem acesas até que esse tempo seja atingido. Para uso real, eu recomendo verificar o ciclo de luz desejado para a planta que você deseja cultivar. Ex: se você deseja que as luzes fiquem acesas por 12 horas, altere esse tempo de 15.000 para 43.200.000

Nenhuma outra mudança é necessária nesta seção do programa

Foto 2: configuração de vazio

Nenhuma mudança é necessária nesta seção

Foto 3: loop vazio

• else if (time_diff <30000)

  Uma vez que as luzes são programadas para acender no início e desligar 15 segundos após o início do programa. 30000 atua como um limite de tempo medido. As luzes permanecem apagadas até o tempo chegar a 30000 e então é reiniciado para 0, acendendo as luzes novamente até que seja atingido 15000 novamente. 30000 deve ser alterado para 86400000 para representar um ciclo de 24 horas

• if (t <26)

  é aqui que o programa diz aos ventiladores para permanecerem DESLIGADOS. Se suas plantas exigem temperaturas diferentes, altere 26 para atender às suas necessidades

• else if (t> = 26)

  é aqui que o programa diz aos ventiladores para permanecer LIGADOS. Altere este 26 para o mesmo número para o qual você alterou a declaração anterior

Foto 4: void StopPumps

este é o vazio secundário mencionado no início deste instrutível. Nenhuma alteração é necessária, ele simplesmente informa aos pinos conectados o que fazer quando a chave SPDT for virada de sua posição original.

Etapa 5: Vídeos mostrando a função do sistema

Vídeo 1:

Mostra a bomba de ar e água sendo controlada pelo interruptor. Você também pode ver como as luzes do LED no relé mudam quando a chave é acionada.

Vídeo 2:

Ao visualizar o Monitor Serial, podemos ver que as luzes acendem assim que o programa é iniciado. Conforme o time_diff cruza o limite de 15000 ms, as luzes se apagam. Além disso, conforme time_diff cruza o limite de 30000 ms, podemos ver que time_diff é redefinido para zero e as luzes voltam a acender.

Vídeo 3:

Podemos ver neste vídeo que a temperatura está controlando os ventiladores.

Vídeo 4:

Apenas uma caminhada ao redor da estufa

Grande Prêmio no Concurso de Sensores 2016