Sistema de control y monitoreo de invernadero hidropónico: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

En este instructivo, le mostraré cómo construir un sistema de monitoreo y control de invernadero hidropónico. Le mostraré los componentes elegidos, un diagrama de cableado de cómo se construyó el circuito y el boceto de Arduino utilizado para programar el Seeeduino Mega 2560. También publicaré algunos videos al final para que pueda ver el resultado final.

Entradas:

DHT11

Salidas:

• Bomba de agua
• Bomba de aire
• 2 ventiladores
• Tira de luz LED
• Pantalla LCD 4x20

Función:

• La bomba de aire y agua está conectada a una función de interrupción externa que es controlada por un interruptor SPDT. Esto permite al usuario cambiar la solución de nutrientes o jugar con el sistema de riego sin tener que apagar todo el circuito. Esto es importante porque cuando apaga todo el circuito, el tiempo de la luz se reinicia.
• Las luces están controladas por funciones matemáticas simples que permiten al usuario determinar cuánto tiempo le gustaría que las luces estuvieran encendidas y apagadas.
• Los ventiladores están controlados por temperatura. He programado el relé para que encienda los ventiladores cada vez que el sensor indique más de 26 grados Celsius. Y estar APAGADO en cualquier momento por debajo de los 26 grados Celsius.

Siento que debo mencionar que este proyecto todavía es un trabajo en progreso. Para fines del verano, planeo instalar un sensor de pH, electroconductividad y OD (ya que son esenciales para monitorear adecuadamente un sistema hidropónico). Así que si te gusta lo que ves, ¡vuelve a consultar esporádicamente durante el verano para comprobar mi progreso!

** Actualización (30/1/19) ** El código para este proyecto ahora está disponible a través del archivo Greenhouse_Sketch.txt. (ubicado en la parte inferior de la sección 4

Paso 1: selección de componentes

La foto que se muestra para el paso 1 muestra; Componente, modelo, empresa, función y precio.

Lo más probable es que pueda encontrar estos componentes a precios más baratos a través de Amazon u otras fuentes. Acabo de recopilar esta información de la fuente de cada componente, ya que también estaba recopilando hojas de especificaciones al mismo tiempo.

***Editar***

Me acabo de dar cuenta de que dejé 2x placas de prueba para mi lista de piezas. Estos son bastante baratos y se pueden comprar a través de Amazon o casi cualquier minorista de componentes.

Paso 2: cableado del circuito

En las fotos que se muestran para el Paso 2, encontrará el diagrama de cableado y la estructura física del circuito. Se realizó bastante soldadura en este paso para garantizar conexiones sólidas al relé, así como al interruptor de interrupción y las luces.

Si tiene problemas para hacer que un componente se encienda, recuerde que un DMM es su MEJOR amigo en este paso. Verifique el voltaje a través de un componente en paralelo y verifique la corriente a través de un componente en serie. Descubrí que verificar los componentes por DMM era mucho más rápido que tratar de volver sobre mi cableado para buscar la razón por la que algo no funcionaba.

NOTA: Notará que utilicé un protector MicroSD en la parte superior de mi Seeeduino Mega 2560. Esto no es necesario para este proyecto a menos que desee registrar datos (para los que no he programado … todavía).

Paso 3: construcción del invernadero hidropónico

El tamaño de su invernadero depende realmente de usted. ¡Lo mejor de este proyecto es que todo lo que necesitas para hacerlo a mayor escala son cables más largos! (Y una bomba de agua con más de 50 cm de altura)

El marco de la base del invernadero se construyó con madera de LOWE y utilicé tubería de PVC flexible y alambre de gallinero para crear el capó del marco. (Foto 1)

Se utilizó una simple lámina de plástico para cubrir la campana y crear un ecosistema aislado para las plantas. Se utilizaron dos ventiladores en serie para mover el aire a través del invernadero. Uno para sacar aire y otro para sacar aire. Esto se hizo para enfriar el invernadero lo más rápido posible y simular una brisa. Los ventiladores están programados para apagarse cuando el DHT11 mide la temperatura o = a 26 * C. Esto se mostrará en la parte del boceto del instructable. (Foto 2)

El sistema hidropónico consiste en un tubo de PVC de 3 "de diámetro externo con dos orificios de 2" cortados en la parte superior para las macetas de malla. Están espaciados 3 "para dar a cada planta suficiente espacio para enraizar y crecer. Se usó un sistema de goteo para proporcionar la solución nutritiva a las plantas y se cortó un orificio de 1/4" en la parte inferior del PVC para permitir el agua para volver al depósito de abajo. Las bombas de aire y de agua están conectadas a un interruptor de interrupción que las controla desde un segundo vacío que corre en paralelo al circuito de vacío principal. Esto se hizo para poder apagar las bombas y cambiar la solución nutritiva sin afectar al resto del sistema. (Foto 3, 4 y 5)

Se adjuntó una tira de luz LED a la parte superior interior del capó y se conectó al relé a través del amplificador RBG. La luz está en un temporizador que está controlado por declaraciones "If" y "else if". En mi programación, encontrará que están programados para encenderse y apagarse cada 15 segundos. Esto es puramente para fines de demostración y debe cambiarse de acuerdo con un ciclo de luz normal para condiciones óptimas de crecimiento. Además, para las condiciones de cultivo reales, recomiendo usar una luz de crecimiento real en lugar de la simple tira de LED que usé en mi proyecto de clase. (Foto 6)

Paso 4: Programación en Arduino

Foto 1: Configuración de bibliotecas y definiciones

• timer_off_lights largo sin firmar = 15000

  aquí es donde determinamos cuándo apagar las luces LED. Las luces están actualmente programadas para encenderse hasta que se alcance este tiempo. Para un uso real, recomiendo verificar el ciclo de luz deseado para la planta que desea cultivar. Por ejemplo: si desea que las luces estén encendidas durante 12 horas, cambie este tiempo de 15000 a 43200000

No se necesitan otros cambios en esta sección del programa

Foto 2: configuración vacía

No se necesitan cambios en esta sección

Foto 3: bucle vacío

• más si (time_diff <30000)

  Dado que las luces están programadas para encenderse al inicio y apagarse 15 segundos en el programa. 30000 actúa como límite de tiempo medido. Las luces permanecen apagadas hasta que el tiempo llega a 30000 y luego se restablece a 0, volviendo a encender las luces hasta que se alcanza de nuevo 15000. 30000 debe cambiarse a 86400000 para representar un ciclo de 24 horas

• si (t <26)

  aquí es donde el programa les dice a los ventiladores que permanezcan APAGADOS. Si sus plantas requieren diferentes temperaturas, cambie 26 para adaptarse a sus necesidades

• si no (t> = 26)

  aquí es donde el programa les dice a los ventiladores que permanezcan ENCENDIDOS. Cambie este 26 al mismo número al que cambió la declaración anterior

Foto 4: StopPumps anulados

este es el vacío secundario mencionado al principio de este instructivo. No se necesitan cambios, simplemente le dice a los pines conectados qué hacer cuando el interruptor SPDT se gira desde su posición original.

Paso 5: videos que muestran la función del sistema

Video 1:

Muestra la bomba de aire y agua controlada por el interruptor. También puede ver cómo cambian las luces LED en el relé cuando se acciona el interruptor.

Video 2:

Al ver el Monitor en serie, podemos ver que las luces se encienden una vez que se inicia el programa. Cuando time_diff cruza el umbral de 15000 ms, las luces se apagan. Además, cuando time_diff cruza el umbral de 30000 ms, podemos ver que time_diff se restablece a cero y las luces se vuelven a encender.

Video 3:

Podemos ver en este video que la temperatura está controlando a los ventiladores.

Video 4:

Solo un paseo por el invernadero

Gran Premio en el Concurso de Sensores 2016