Los invernaderos tradicionales y las granjas de invernadero, incluso en condiciones climáticas favorables, requieren un esfuerzo considerable por parte del propietario para obtener la cosecha prevista. También se pueden observar complejos de trabajo técnico en la disposición de estructuras, pero las tareas de control elemental juegan un papel importante en el proceso de operación. El concepto de invernadero inteligente permite facilitar enormemente las funciones del propietario al crear y mantener dichos objetos. Puede implementarlo con sus propias manos utilizando equipos especiales y herramientas de hardware y software.
Automatización en el invernadero
En términos generales, un invernadero inteligente puede considerarse como un análogo de una casa inteligente. La tarea principal del sistema es proporcionar elementos de control inteligente, que afectarán positivamente varios parámetros de la operación de la granja a la vez. Un factor clave en la implementación del control automáticoes el control de indicadores de microclima sin intervención del usuario. El sistema debe, de forma independiente, en función de los datos actuales de temperatura y humedad, ajustar los parámetros necesarios cada día, hora e incluso minuto, teniendo en cuenta los requisitos de la vegetación específica. Pero puede haber problemas en la idea de introducir la automatización de un invernadero. No es difícil implementar los elementos básicos del sistema con sus propias manos: basta con conectar sensores con varios sensores de sensibilidad al equipo que controla directamente el microclima y otros procesos regulatorios. La dificultad radica en las contradicciones entre los requisitos de los diferentes componentes funcionales del invernadero. Ni siquiera se trata del hecho de que los pepinos y los tomates condicionales necesiten un régimen de riego diferente, sino diferencias en términos de necesidades de humedad y confort térmico en relación con el suelo y la parte superior de las plantas.
Elegir una ubicación para un invernadero
En las primeras etapas del proyecto, puede concentrarse en las reglas generales para la disposición técnica de la estructura. Por supuesto, la elección de la ubicación de la finca es un punto fundamental. Si hay escasez de calor y energía solar en la región, entonces la pendiente y el lado largo de la estructura deben girarse hacia el sur. Según los expertos, tal decisión se justifica si el énfasis está en el cultivo de primavera con plántulas. Los invernaderos de verano, por el contrario, deben orientarse hacia el norte, ya que en este caso las crestas recibirán una translucidez más efectiva con los rayos de la tarde y la mañana. Además, al elegir un lugar, no se olvide de la confiabilidad del suelo. Con tus propias manos bajo un invernadero inteligente puedespreparar de antemano y una base universal de una estructura de pilotes con rejilla. Pero si se planea construir un marco sobre la base de una base de tira, se debe realizar un cálculo geodésico con lecturas de agua subterránea. Esta opción tiene sus limitaciones en términos de ejecución.
Instalación de la parte superior estructural
Inicialmente, no olvide que un invernadero de alta tecnología y lleno de equipos debe brindar la posibilidad de cableado y la instalación de equipos complejos. Es decir, los materiales de fabricación deben utilizarse con una estructura flexible en la medida de lo posible en términos de procesamiento. Sin embargo, no habrá nada fundamentalmente nuevo en la implementación de esta parte. El esqueleto de soporte puede estar hecho de postes de metal con marcos transversales, y se puede usar vidrio o policarbonato para la decoración. La instalación de bricolaje de un invernadero inteligente se lleva a cabo mediante un conjunto típico de operaciones: con la ayuda de hardware, soportes y abrazaderas, el acoplamiento entre los elementos se realiza mediante un equipo de soldadura o un taladro. Más importante es el cálculo correcto de la estructura para que dure mucho tiempo y no requiera ajustes durante la operación. Para soporte de comunicación, se colocan canales de cable especiales. El material para ellos se selecciona de plásticos resistentes a la humedad y bien aislados. Ya en el propio invernadero se debe considerar un sistema de puesta a tierra y tramos protegidos para la instalación de bloques de seguridad.
Implementación técnica de automatización de invernaderos
Para controlar los sistemas de controlEl microclima utiliza sensores, elementos sensores, actuadores y herramientas de comunicación para enviar señales. Sin embargo, sin el control del microcontrolador, esta infraestructura no se puede crear. Como solución óptima a este problema, se utilizan productos basados en "Arduino". Un invernadero inteligente controlado por este dispositivo recibe una gama completa de herramientas para un control constante mediante módulos funcionales. El sistema "Arduino" es una pequeña placa con un microcircuito proporcionado por el profesor y la memoria. Dependiendo de la configuración específica de este dispositivo, se puede conectar una cierta cantidad de dispositivos externos. En invernaderos pequeños, se utilizan hasta una docena de elementos controlados, incluidos motores eléctricos, dispositivos de iluminación, mecanismos de puertas, sistemas de riego, etc. Los componentes conectados se controlan según un algoritmo definido por el usuario, teniendo en cuenta parámetros externos.
¿Cómo desarrollar un proyecto Arduino?
Todos los elementos funcionales del complejo de control se ensamblan individualmente. Algunos de los dispositivos están directamente incluidos en el sistema de servicio del microcontrolador, y la otra parte está involucrada en cambiar los parámetros del entorno de trabajo. El usuario debe determinar inicialmente qué elementos funcionales se necesitarán para organizar la operación autónoma del invernadero y cómo se organizará tecnológicamente la función del controlador. Por lo general, los proyectos de Arduino se desarrollan de acuerdo con lo siguientealgoritmo:
- Determinación de factores objetivo que afectan la vida vegetal. Los básicos incluyen temperatura, humedad, luz y contenido de dióxido de carbono.
- Elaboración de un esquema según el cual se implementará la infraestructura de control utilizando el controlador.
- Elaboración de un esquema de equipos y sensores con información sobre los parámetros objetivo.
- Creación de un mapa tecnológico de la interacción del panel de control con las unidades funcionales del controlador.
- Desarrollo de un algoritmo a nivel software para automatizar procesos de gestión de invernaderos.
- Soporte técnico de unidades funcionales con sistema de alimentación.
Tipos de aireadores
La circulación del aire es uno de los factores clave que garantizan el desarrollo equilibrado de las plantas amantes del calor. En este caso, la tarea es realizar esta función en modo automático. ¿Cómo asegurarlo? Hay tres formas principales de implementar la ventilación automática del invernadero:
- De un amortiguador de automóvil. La solución económica más simple, que está hecha de mecanismos de pistón y un resorte de gas de un automóvil. La ventilación automática del invernadero de bricolaje desde un amortiguador se puede hacer utilizando tuberías de metal, tapones de plomería y un tope neumático con una base de casco. Esta infraestructura, de hecho, forma un accionamiento térmico que se puede fijar en la hoja de la ventana de la misma pared o marquesina de policarbonato.
- Ventilador eléctrico. A través deel interruptor térmico está montado en un sistema de ventilación completo de potencia suficiente con conexión a un generador local o alimentado por su propia batería.
- Mecanismos de válvulas. Se hace un corte en la estructura de la ventana o en el techo del invernadero para instalar una válvula de ventilación. La automatización en este caso estará integrada, y su nivel depende de la versión específica del dispositivo. Hoy en día existen modelos con control por programa, y con reguladores mecánicos que no requieren alimentación eléctrica.
Sistema de iluminación
La vegetación de invernadero en promedio debe recibir luz entre 14 y 16 horas al día. Tampoco tiene sentido la iluminación las 24 horas, por lo que es necesario un sistema de autorregulación. Primero, es necesario determinar inicialmente cuáles serán las fuentes de luz. Como opción universal, puede usar LED especiales para invernaderos o dispositivos con la llamada iluminación roja útil, que funcionan con ondas en el rango de 600 a 700 nanómetros. Sin embargo, durante el período de floración, se deben conectar ondas azules en el espectro de 400-500 nanómetros. En cuanto a la implementación de la iluminación, se puede dotar a un invernadero inteligente con sus propias manos de un grupo controlado de lámparas protegidas con una amplia gama de parámetros ajustables integrados en la base de un controlador común. La tarea principal es organizar de manera correcta y racional la conexión de los contactores del sistema Arduino a cada lámpara. Para ello, también se pueden utilizar relés de control con colectores y controladores para cambiar las características del resplandor.
Sistema de riego
Se debe preparar un plan de ubicación de la planta para cuando se diseñe esta parte. Es recomendable distribuirlas en grupos con las mismas necesidades de riego. La automatización para el riego del invernadero también se conectará a un controlador central conectado a sensores de humedad. La opción más sencilla para implementar un sistema de este tipo es instalar un barril de agua, que será recogido por el agua de lluvia del desagüe. El proceso de riego será controlado por una válvula de bola con un travesaño automático de tracción directa conectado.
Sistema de riego por goteo
Complicado en términos de diseño, pero efectivo desde el punto de vista del suministro de agua a la planta. Para crearlo, necesitará un dispensador ajustable automáticamente y un equipo para distribuir agua, que puede estar hecho de una tubería de plástico. Entonces, los canales perforados se montan a lo largo de todas las camas del invernadero inteligente. Para las plántulas, puede limitarse a la humedad del suelo. Todo el sistema de tuberías también debe estar controlado por una bomba de circulación, que mantendrá el nivel de presión óptimo en los circuitos.
Medios para estimular la tierra fértil
La actividad de crecimiento y desarrollo de las plantas depende de la microflora del suelo. Para mantener el régimen óptimo de humedad del aire de la tierra, se requiere un conjunto adecuado de invernaderos inteligentes, que incluirán elementos eléctricos para calentar y regar el suelo. Usualmente se utilizan dispositivos de placas o esteras, que se colocan directamente entierra o debajo de ella, y por otro lado están conectados al sistema de alimentación con un controlador.
Conclusión
Las características de actividad vital de las plantas de invernadero dependen de la comodidad proporcionada por el equipo climático local. Los sistemas de control de microclima basados en controladores y otras automatizaciones no son solo un paso para aumentar la comodidad del propietario de esta granja. Esta es una configuración mucho más precisa de los modos de control de aire, humedad y temperatura, así como un medio para mejorar la eficiencia energética del equipo utilizado. El uso racional de los recursos energéticos es solo uno de los factores clave en el desarrollo de sistemas de control basados en Arduino.
