Автоматика для капельного полива при самотеке воды без давления: Автоматический полив | Agrodrip

Автоматический полив | Agrodrip

Зачем автоматика на участке, ведь можно обойтись и без нее?

Конечно можно! Но не стоит. И вот почему. Системы капельного или спринклерного орошения позволяют  нормировать подачу воды растениям. Ведь мы же знаем, что из одной капельницы, за один час ее работы, в землю попадет, например, 2 литра воды. Мы так же знаем, что излишнее увлажнение, так же как и его недостаток, обязательно скажется на состоянии растений, причем, скажется отрицательно.

Предположим, что мы поливаем грядку с помидорами. Учитывая размер куста, климатические условия и другие факторы, мы можем рассчитать водопотребление для каждого растения. Исходные данные водопотребления растениями можно найти в специальной литературе. Допустим, мы подсчитали, что для одного растения томата необходимо 4 литра воды в сутки. Исходя из этого, вода в систему должна подаваться 2 часа каждый день. Обратите внимание, что это условный подсчет!

Как нам лучше поступить?

Самый простой вариант — воспользоваться будильником, чтобы не забыть вовремя включить, а затем вовремя выключить воду. Ну и самое главное — не забыть завести будильник!

Сложный вариант — приобрести автоматику! Конечно это потребует определенных затрат, но преимущества очевидны:

— Возможность точной дозировки количества воды, поступающей на полив.

— Возможность дробных поливов, то есть, если мы знаем, что суммарное время полива должно быть 2 часа в сутки, мы можем поливать, например, каждые 3 часа по 15 минут! И ваши растения получат точно определенное вами количество воды в сутки, но не сразу, а постепенно!

— Система работает без вашего участия, без выходных, праздников, отпусков и других перерывов.

— Возможность подключения датчика дождя, который будет блокировать подачу воды, если идет дождь.

— Возможность включения полива в удобное для вас время, например, ночью, когда есть вода в водопроводе.

Контроллеры одноканальные и многоканальные

Контроллер — это легко программируемый миникомпьютер, позволяющий задавать программу полива ваших растений и управлять поливом согласно ваших пожеланий.

Одноканальные:

— Позволяют автоматизировать полив одной орошаемой зоны.

— Имеют низкую стоимость.

Многоканальные:

Если на вашем участке несколько орошаемых зон, то необходимо использовать несколько одноканальных или один многоканальный контроллер.

Многоканальные контроллеры разных типов позволяют независимо программировать от 2 до 8 независимо работающих программ полива для каждой зоны в отдельности.

Контроллер для автоматизации полива GEVA 75 W

Предназначен для автоматизации орошения на приусадебных участках, садах, огородах, дачах, в теплицах, фермерских хозяйствах и для муниципальных объектов.

Все мы живем в разных условиях:

1. У кого то есть вода постоянно и с хорошим давлением, у кого то вода подается по графику на пару–тройку часов в неделю, и здесь бы успеть как следует полить все что имеется, да и бак заполнить.
2. У многих вода вроде есть , но давление в системе настолько слабое, что хоть плачь и поливать приходится по ночам, когда напор воды становится чуть больше.
3. А многие имеют скважины и колодцы, откуда насосом надо перекачать воду в емкость или напрямую пустить полив на участок.

Во всех случаях нет ничего ценнее , чем использовать контроллер для полива. Даже в то время, когда нет возможности быть на участке.
Лето 2010 года «дало всем прикурить»,  и без постоянного полива многие оказались без привычного урожая. А у кого то и вовсе много чего погибло без воды.

А теперь по пунктам:

1. Можно настроить контроллер на график полива, подключить его к баку и вода самотеком пойдет в систему на полив. Хоть через капельные шланги, хоть через разбрызгиватели.

2. Можно запрограммировать контроллер на время, когда давление в системе будет наибольшим и тогда не придется заниматься поливом ночами.

3. Можно контроллер совместить с работой насосной станции. Надежно устроенная конструкция сможет при необходимости, заливать воду в емкости, и работать на разбрызгиватели, и подавать воду на капельный полив.

Как это сделать? Звоните по нашим телефонам и мы постараемся вам рассказать об этом более подробно.
Еще один важный момент. Это использование контроллеров в теплицах при выращивании рассады и черенковании растений.
Всем дачникам известно, насколько это щепетильная работа, поливать малюсенькую рассаду. Как бы не залить её, но и сухой не оставить. При работе с черенкованием так же важно соблюсти определенную влажность воздуха.

Есть выход! Можно использовать туманообразующие форсунки. Но удобнее всего, если их подключить к контроллеру.

100500-ая автоматика полива для растений / Хабр

Вступление с отступлениями. Задача первой итерации

Долго ли, коротко ли, решено было сделать шайтан-машину для полива растений, которая будет “сама” выращивать представителей флоры. Кавычки тут подразумеваются уместными в силу, на первый (а может и более) взгляд, необъятности задачи автономности подобных устройств (впрочем, любых роботов, начиная от пылесосов, заканчивая андроидами, которые, как известно, неизвестно, думают ли об электроовцах). Вобщем, для первой итерации было задумано дать растниям воду по расписанию, да не из бака куда её предусмотрительно налил пользователь, а прямо из водопровода (следует заметить, это требование, само по себе оказалось, по сложности реализации, сопоставимым с остальными функциями. Но об этом позже). Чтобы присматривать и корректировать поведение машины, был задуман интерфейс. Сначала локальный (дисплей 16х2, да кнопки), а затем удалённый, в браузере (интернет, локальная сеть).

В этой статье рассмотрена история развития материальной части комплекса — исполнительные устройства, аппаратное обеспечение.

За дело

Были приобретены компоненты в виде ардуины, твердотельных реле, монтажной коробки, розеток, шарового клапана для полива с таймером (таковой оказался первым, в доступе из местного строительного магазина) и прочей мелочёвки, вроде отладочной плашки и проводков. Был приобретён шуруповёрт, которым достаточно быстро, в ходе сборки начинки в монтажной коробке, был засверлен недешевый стол в арендованой квартире. Это, во всехх смыслах, ознаменовало переход от работы головой к работе руками. Было решено, что полностью уходить от работы мозгами не следует и лучше бы думать заранее, да использовать жертвенные подкладки и прочие средства защиты, когда используется ручной инструмент и вообще.

Первый результат

Спустя несколько дней от твердотельного реле заработал (по расписанию) фен для сушки волос. Не то, чтобы это был оглушительный успех, но шум от фена присутствовал и я был доволен результатом. Встал вопрос о том, как теперь подключить тот клапан, что уже имелся. Разобравшись с его устройством (шаровый клапан с актуатором, приводящим шар в движение, и микропереключателем, сменяющим состояние в момент полного открытия или закрытия клапана) я вынул из него всю штатную электронику и подключил к своему контроллеру через полевой транзистор.

пластиковый шаровый клапан для воды

Отложим ардуину

Примерно тут случился поворот судьбы, в ходе которого, помимо прочего, был утерян компьютер с исходниками прошивки. Этого показалось достаточным, чтобы перейти с ардуины на STM32.

STM32

Была приобретена STM32VL-Discovery и уже на ней был запущен тот шаровый клапан. Это был ещё один момент ликования. Работает мотор, щёлкает микрик, мотор останавливается, вода идёт. После годов работы в офисе с монитором, мышкой, да клавиатурой, эти новые звуки мотора, воды были настоящей музыкой.

Потом прошло ещё немало времени, чтобы вновь написать то, что было ранее написано для ардуины, только уже на STM32. По завершению такого портирования наступил новый виток развития.

Плата

К моменту разработки удалённого интерфейса устройство уже было оформлено в виде печатной платы. Последняя была отрисована в Eagle и был получен первый опыт производства своих плат на заводе. Это был тот ещё опыт. Одним из запомнившихся моментов стал лак паяльной маски, «внезапно» оказавшийся в местах пайки. Пришлось его скоблить ножом, чтобы припаять компоненты. В целом, плата была – без слёз не взглянешь (если понимать в этом деле хоть каплю).

Удалённый интерфейс

Для реализации удалённого управления было решено использовать Raspberry Pi. А связать Pi с STM32 через UART. Писать простенькие сайтики к тому моменту я уже умел, опыт PHP и JS небольшой был.

Задачей посложней оказалось работать с последовательным портом как под Linux, так и на STM32. Под Linux для начала были использованы какие-то стандартные средства (типа, cat /dev/tty > dumpfile и echo -e «data» > /dev/tty), плюс на PHP написан парсер самодельных пакетов, идущих с STM32. Так появился первый протокол устройства. Одновременно с этим я узнал, что PHP годится не только для разовой отрисовки сайтов, но и для работы в бесконечном цикле, в стиле демона. Позже для решения этой задачи был написан демон на C. Разумеется, последний работает на порядки быстрей, прямей и весит меньше.

Поскольку опыт написания сайтов уже какой-то был, смастерить простейший интерфейс для управления железкой на STM32 теперь было не сложней версии с дисплейчиком 16×2. В этом интерфейсе появились кнопки ВКЛ/ВЫКЛ для ряда твердотельных реле, кнопки Открыть/Закрыть для четырёх клапанов и формочки для четырёх дозаторов удобрений, с длительностью работы оных и кнопкой запуска дозирования. Для визуального контроля результатов работы контроллера была использована веб-камера, подключенная в USB порт Raspberry Pi. Картинки выводились в тот же интерфейс

Дозаторы

Первыми были опробованы самые дешевые перильстатические насосы из Китая. Два вида.

один из типов недорогих дозаторов

В ходе испытаний они показали себя с не лучшей стороны. Их клинило, дозирование было неравномерным. Следом за ними были опробованы дозаторы японского производителя Welco. Эти устройства оказались значительно более качественными. Настолько, что используются и по сегодняшний день. Меняются только трубки, как расходный материал.

Клапаны

Тот шаровый клапан с мотором-актуатором со временем достаточно плотно сросся с контроллером STM32 и в итоге, вкупе с дальномером HC-SR04 получилось устройство, которое стало исправно поставлять чистую воду в систему полива. Клапан открывал подачу воды из водопровода в фильтр обратного осмоса, наполняя буферный (накопительный) бак. Затем, система полива брала воду уже из накопительного бака.

Тем временем, в деле были опробованы клапаны соленоидного типа. Самые дешёвые, китайские. Такие, которые повсеместно используются в стиральных машинах.

пластиковый соленоидный клапан, белый

Главными отличительными особенностями клапанов-соленоидов от шаровых стали более высокое потребление электричества (около 0.4А при 12В, пока открыт) и необходимость создавать на входе повышенное давление воды, чтобы происходило их открывание. Вместе с этими клапанами были найдены более дорогие (тоже соленоидные, тоже пластик, нейлон), не менее китайские, так называемые чёрные клапаны.

черный пластиковый клапан

Они потребляли ещё больше тока (до 2А, 12В), но открывались уже без внешнего давления. Чёрные клапаны ставились, к примеру, на входе из накопительного бака в систему полива.

Mixtank. Бак для смешивания растворов

Чтобы получить питательный раствор, системе полива потребовался промежуточный бак, куда сначала наливалась вода, в которую, затем, при помощи дозаторов, примешивались удобрения. Назовём этот бак — микстанк. Таким образом, система полива обзавелась штатным входом из микстанка и штатным выходом в него же. Сначала система полива набирала воду в микстанк, открыв клапан забора воды из буферного бака и клапан возврата воды в микстанк. Затем, клапан забора воды закрывался и открывался клапан забора воды из микстанка и, вода, прокачиваемая насосом через магистраль смешивания удобрений, обогащалась удобрениями, которые дозировались перистальтическими насосами.

Магистраль смешивания

Первые прототипы включали в себя гибкие шланги, выполняющие функции проводников воды. С появлением дозаторов шланги были заменены на жесткие трубки из ПВХ. Так появилась первая зафиксированная сначала на бумаге, а затем и в первом корпусе система трубопроводов. В этой системе трубопроводов одной из частей оказалась магистраль смешивания удобрений. Это был кусок ПВХ трубки диаметром 20мм, в котором были насверлены отверстия около 5мм и с усилием вставлены соединители для ирригационных трубочек 4/6мм. В месте стыка трубы и переходника была применена эпоксидная смола для герметизации стыка.

первая версия корпуса системы полива

Вода, подаваемая насосом из микстанка в него же, по замкнутому контуру, проходила через магистраль смешивания. Дозаторы, подключенные в торчащие концы соединителей, подавали в этот поток воды удобрения. Так происходило насыщение раствора жидкими удобрениями.

Системный насос

Насос, который использовался на начальных стадиях развития системы полива был самый простой, дешёвый, обязательным было только условие – вход и выход имеют резьбу в пол-дюйма. Он выдавал в лучшем случае 0.3 атмосферы давления на выходе.

В ходе экспериментов с поливами выяснилось, что подводить трубочки из системы полива и поливать растения таким образом, без обратной связи по влажности почвы получается не очень качественно. Малейшее засорение, изгиб или различная длина трубок от системы полива к растению приводили к неравномерности полива. Один горшок получал больше воды, чем другой, за равное количество времени работы полива. Было найдено решение в виде компенсированных капельниц, которые используются в системах капельного полива. Это такие устройства, которые пропускают через себя фиксированный объём воды, при условии подачи последней под давлением в заданном диапазоне (типичный диапазон рабочих давлений составляет от 1 до 4 атмосфер). Для обеспечения такого давления используются принципиально иные насосы, нежели тот, который имелся. Потому был приобретён мембранный насос высокого давления. Сначала, тоже самый дешёвый, китайский. Он работал от 12В и потреблял до 5 ампер и при работе шумел и вибрировал так, что невольно, система полива, в числе прочих тестов, стала проходить вибрационные тесты, а соседи — тесты терпимости. Тем не менее, тот насос дал требуемое давление и даже с лихвой – до 5 атмосфер до срабатывания механической отсечки. Отсечка, к слову, регулируемая винтом, но на тот момент я дополнительно взял датчик давления воды и сделал отсечку программную.

Датчики давления воды

Не сразу нашлись подходящие. Сначала был датчик из нержавейки, с метрической резьбой, в сантехнику никак не подходящий (сейчас, имея опыт работы с токарным станком, это вообще не выглядит проблемой, а тогда стало серьёзным препятствием). Такие используются в автомобилях. Он был, с применением силы, вкручен в высверленное отверстие сантехнического переходника из мягкого полипропилена и на десятой попытке даже не подтекал.

датчик давления из нержавейки

После стального был хромированный, с резьбой на четверть дюйма.

хромированный датчик давления

Этот ожидаемо стал ржаветь (соли в растворах не жалеют обычное железо). И уже после него, спустя часы поисков вариантов на алиэкспрессе, был найден пластиковый датчик с резьбой на четверть дюйма. Они оказались долговечными.

Опять насос

Самый дешевый мембранный насос в плане производительности был слабоват. В виду этого, входы и выходы доступных его вариантов имели максимальный размер резьбы – 3/8 дюйма. Из которых, полезное сечение для прохода воды и того меньше. А трубки ПВХ и детали к ним имели диаметр 20мм и резьбы в пол-дюйма. Насос был однозначно слабоват. В результате были найдены варианты насосов покрупней и среди них выбран с минимальными шумами, тоже мембранный. Стоил он уже в несколько раз дороже. Такие используются, к примеру, в водопроводе домиков на колёсах, или в лодках для откачивания морской воды. Сам насос покрупней, потяжелей и, в соответствии с ценой, выглядит тоже внушительно.

мембранный насос

Прокачиваемый поток воды с прежних 4-5 поднялся до 10-12 литров в минуту. И насос, действительно, стал работать гораздо тише, с меньшими вибрациями.

Логика и силовая часть. Разделение

Уже на первых порах, при работе с шаровыми клапанами, иногда случались проблемы в виде зависаний контроллера. С внедрением мембранного насоса стало наглядным влияние наводок от мощных нагрузок на работу логики. Тогда у меня ещё не было осциллографа, чтобы увидеть это воочию. Но частота зависаний и сбоев стала невыносимой. То о чём я только читал, подозревал и предполагал, стало закономерным.

Итак, было решено сделать отдельно контроллер, где будет работать логика устройства вкупе с частью измерительных приборов и, отдельно, систему управления силовой частью – насосами, дозаторами удобрений, клапанами. Силовую систему предполагалось сделать модульной, расширяемой. Чтобы если понадобится изменить количество исполнительных компонентов в аппарате, можно было бы их добавлять/убавлять без переделки схемотехники. Дабы исключить проникновение электрических помех из силовой части в логику, была задумана гальваническая изоляция.

Покумекав над требованиями, набросал первую версию силового модуля и новый контроллер.
В первой версии силового модуля для управления нагрузками была неудачно выбрана микросхема L293. Неудачной она оказалась потому, что в её составе использованы биполярные ключи. Это даёт немалое собственное потребление (и, соответственно, тепловыделение) микросхемы в моменты работы нагрузок. Радиаторы, установленные на микросхемах работали на пределе. В следующем варианте схемы были выбраны драйверы L6205PD. Они выполнены на полевых транзисторах и грелись уже существенно меньше. При этом, позволяли нагружать на каждый канал значительно больше тока. Кроме того, корпус микросхем с окончанием PD в названии микросхемы имеет хорошее теплоотводящее основание, которое позволяет отводить тепло прямо в плату. В результате, в дизайн платы были заложены приличные площади меди как раз для этой функции. Испытания показали удовлетворительные результаты, без использования дополнительных радиаторов, в условиях пассивного охлаждения. Следует заметить, что крепилась плата управления нагрузками внутри пластикового короба, вместе с основным контроллером и Raspberry Pi. Последняя, справедливости ради, в таких условиях, в жаркие дни, в теплице, перегревалась до состояния зависания, в отличие от остальной электроники.

Поскольку разделение силовой и логической частей делалось ради снижения влияния помех от мощных нагрузок на логику, то здесь была применена гальваническая развязка. Выполнена она была на ADUM1250. Соответственно, на плате силового драйвера был поставлен I2C-декодер (экспандер) – MCP23017. Рядом с ADUM разместилась сдвоенная оптопара, которая одним каналом делала декодеру сброс и вторым каналом включала/выключала питание на микросхемы драйверов через мощный полевой транзистор. Для питания MCP23017 изначально использовался MINI360, который впоследствии был заменен на LM317. Схема драйвера может работать начиная с около 10 вольт и выше. Потолок не проверял, но оценочно можно смело утверждать 24В, может 36В (теоретически, это разумный предел для LM317). Для L6205 заявлены вообще 50В. На практике вся система проверялась в работе на 12В.

На 4 микросхемы L6205, установленных на одной плате, получается 16 каналов управления для исполнительны устройств. Модульность позволяет подключать несколько плат. Для этого необходимо задать разные I2C адреса для MCP23017 при помощи трёх резисторов, предусмотренных на плате. Одиночные L6205 каналы можно сдваивать (согласно аппноту), чтобы получить больше пропускной способности. Именно так и были запитаны чёрные клапаны (наиболее прожорливые), на минимальной конфигурации системы полива, где одной платы управления нагрузками хватает в самый раз.

Что касается основного контроллера, то его крепежные отверстия были расположены так, чтобы можно было механически и электрически соединить его сразу с силовым драйвером, расположив один над другим, с расстоянием между плат в пару сантиметров. Были сомнения, относительно электромагнитных наводок с одной платы на другую, по воздуху. Но на практике они не оправдались (или просто не были зафиксированы в течение нескольких циклов тестов с однолетними растениями).

На основной, системный насос, поскольку он имеет приличную инерцию и мощность, в паре-другой сантиметров от мотора был поставлен ультрабыстрый диод в обратной полярности, чтобы гасить обратное напряжение (fly back diode). Насос, ввиду хорошего потребляемого тока, был запитан не напрямую в силовой драйвер, а через полевой транзистор, затвор которого уже подключен к силовому драйверу.

На клапанах и дозаторах, подключенных напрямую к L6205PD силового драйвера проводились эксперименты с быстрым (десятки раз в секунду) включением и выключением, без обратных диодов. Ничего не погорело, несмотря на опасения (особенно по части соленоидов клапанов).

Измерительная техника

Поскольку аппарат сам готовит растворы, то одним из самых важных (после датчика уровня воды) приборов для измерений стал кондуктометр (он же, EC-метр, он же TDS-метр). В список измерительной техники так же попал измеритель кислотности (он же pH-метр), датчик давления воды и термометр. Таким был первоначальный и основной список сенсоров, поддерживаемых логикой основного контроллера.

EC-метр

Не мудрствуя лукаво, был опробован ряд схем, найденных в поисковике. Самая первая страдала недостаточной повторяемостью (половина собранных модулей почему-то не работала). Вторая схема не заработала в железе вообще. Третья заработала, четвертая была дорогая. Выбор пал на третий вариант, которым стал модуль на таймере 555. Суть проста – измеряем частоту меандра, которая задаётся парой конденсатор плюс сопротивление. Сопротивление – раствор воды с удобрениями. Датчики электропроводности поначалу были сделаны самопальные. Чтобы снизить коррозию электродов, последние были сделаны из позолоченных пинов. Весь датчик был сделан из эпоксидной смолы, что позволило залить сразу в него термодатчик. В роли последнего был выбран DS18B20.

самодельный датчик электропроводности

Впоследствии эта конструкция заливалась в деталь из ПВХ — переход с трубы 20мм на резьбу пол-дюйма.

Это позволяет вкручивать его в остальную гидросистему аппарата.

Чтобы снизить скорость налипание ионов удобрений на электрод, была сделана схема управления питанием модуля измерения. Включение производилось программно, перед самим измерением. После чего модуль уходил в спячку.

pH-метр

Тут, поначалу, пробовалась схема на CA3420, которая в ходе экспериментов зарекомендовала себя как весьма надёжная и легко повторяемая. На первые аппараты она ставилась весьма уверенно. Причиной отказа от неё стала сложность с экранированием.

В итоге, была найдена микросхема LMP91200. Этот кандидат требовал минимальной обвязки, в виде того же АЦП и развязки, что и в варианте выше. В качестве ADC был поставлен ADS1110, для развязки — ADUM1250 и всё сразу заработало. Показания с модуля, при свежем (свежий — имеется в виду новый и не полежавший пару лет на полке. Как известно, pH сенсоры, которые просто лежат без дела, приходят в негодность со временем. Возможно, чуть медленней, чем те, которые используются, но всё же становятся непригодными) сенсоре кислотности обладали завидной стабильностью.

Питание модуля гальванически развязал недорогими (около доллара за штуку) DC-DC преобразователями, типа 0505, на 1 ватт.

Опять EC

Отсутствие развязки по EC модулю на таймере 555 не давали спать спокойно. Кроме того, вода проникала в под эпоксидку и иногда достигала встроенного датчика DS18B20. Это приводило к печальным последствиям в виде ржавчины и почернения проводов датчика температуры. Иногда металл позолоченных пинов съедался вовсе. Помогала их лакировка.

Тем не менее, к тому времени в загашниках уже имелся модуль EVAL-0349.

EVAL-0349 от Analog

В испытаниях он неплохо себя зарекомендовал. Присутствует изоляция питания и сигнала, достаточная точность измерений, помимо входа для сенсора EC есть и вход для резистивного термодатчика. Но не очень нравилось то, что он в виде отдельного модуля.

В очередной итерации схемы и платы контроллера был заменен блок измерения EC со старого (с таймером 555) на примерно тот, который предлагался в EVAL-0349. Добавлена та же ADUM1250 для изоляции сигнала, 0505 по питанию и показания электропроводности воды вместе с её температурой стали электрически отделены от контроллера. Вместе с этим были испробованы относительно дешевые сенсоры EC из Китая. За два цикла испытаний нареканий не обнаружено.

По ходу дела был также обнаружен весьма экзотический способ измерения солей в воде — индуктивный. Это когда наматывается катушка, изолированная от воды, а в роли сердечника выступает измеряемая вода. Индуктивность получившейся системы, очевидно, зависит от электропроводности воды-сердечника. Таким образом осуществляется измерение. Такие сенсоры обладают повышенной (в сравнении с традиционными, контактными) долговечностью. На али был обнаружен карманный экземпляр за 70 долларов, однако пределы измерений и точность годятся для морской воды, нежели слабых растворов, применяемых в растениеводстве. Мои мимолётные эксперименты намотать катушку на трубу с водой пока не дали положительных результатов.

Влажность субстрата

Скорость, с которой растения потребляют залитый под корень объём жидкости, кроме прочего, зависит от погодных условий (температура, влажность, количество света на листьях). Влажность почвы (или иного субстрата) влияет на состояние корней и, следовательно, также влияет на скорость потребления раствора растением. Перелив – плохо, недолив тоже не очень. Чтобы учитывать этот фактор, было решено добавить датчиков. Чтобы минимизировать переделки платы контроллера и оставить её размеры в разумных пределах, было решено использовать беспроводные датчики влажности. Поначалу были интегрированы Bluetooth датчики Xiaomi. Спустя некоторое время по почте пришла ещё пара этих датчиков, с иной прошивкой. Шаманства с версиями прошивок не оставили равнодушным – было решено сделать самодельные датчики. В очередной версии платы контроллера был добавлен беспроводной трансивер NRF24.

Беспроводные датчики, которые подключались далее, в гальванической изоляции, разумеется, уже не нуждаются. Питание NRF24 и измерительных модулей сделано через полевые транзисторы, чтобы иметь возможность программно отключать измерительную технику. Полезно иметь возможность измерений кислотности при выключенном измерителе солей и наоборот, дабы не происходило влияния одного на другой.

Беспроводные датчики влажности почвы

Подглядев, как китайцы делают за доллар датчики, в которых сенсором является часть платы (Capacitive soil moisture sensor на алиэкспресс), покрытой лаком, сделал аналогичный сенсор. В качестве контроллера был взят уже знакомый STM32, на 20 пинов, только серия уже F0. В качестве измерителя был взят уже знакомый таймер 555. И теперь сенсор стал не сопротивлением (как в EC измерителе), а ёмкостью. На практике изучая вопрос скорости опустошения получившимся датчиком батарейки CR2032, узнал, что есть версия таймера 555, построенная на полевых транзисторах, что означает меньшее энергопотребление (привет L293 и L6205). Называется LMC555.

Помимо этого на плате датчика был добавлен TMP100 – I2C термодатчик. Он был запланирован, чтобы узнавать температуру воздуха вокруг датчика. По правде, в STM32 уже встроен термодатчик. Но я решил, что на испытательных образцах, второй датчик лишним не будет. Также добавлен светодиод, для индикации работы и, возможно, определения освещённости датчика.

Первые испытания таких датчиков показали, что генерируемая таймером 555 частота (которая расценивается как влажность субстрата) сильно зависит от температуры почвы/датчика. Справедливости ради, аналогичная ситуация и с датчиками кислотности и электропроводности, где для более корректных считываний значений аналогично применяются алгоритмы температурной компенсации показаний. Именно поэтому, подавляющее большинство датчиков EC уже снабжены термодатчиком.

В датчиках от Xiaomi показания выдаются как по влажности субстрата, так и по его насыщенности солями. Подозреваю, что соли измеряются двумя стальными пиптиками на концах лепестков, позволяя скорректировать ёмкостные измерения с лепестков. Но это неточно.

Следует также упомянуть, что существуют датчики влажности почвы, выполненные на принципе поверхностного натяжения воды — тензиометры. В керамический конус (типа, blumat) помещается датчик давления. С него и берутся показания, переводимые позже в показания влажности. Такой способ считается более точным, нежели способ измерения ёмкости. В качестве датчиков давления здесь можно применить достаточно чувствительные датчики измерения кровяного давления.

На этом, думаю, хватит. Ежели будут вопросы — отвечу в комментариях или допишу ещё часть.

Полив без раздражения: 3 простые системы полива растений своими руками – растения на все времена

Перейти к содержимому

Предыдущий Следующий

Полив без раздражения: 3 простые системы полива растений своими руками

• Посмотреть увеличенное изображение

Орошение без раздражения: 3 простые системы полива растений своими руками

Системы капельного орошения на первый взгляд могут показаться немного сложными, но на самом деле они действительно могут упростить вашу жизнь. Кроме того, если вы сделаете собственную систему полива растений своими руками, вы сэкономите кучу денег! Растения полагаются на нас в постоянном графике полива, но легко увязнуть в других наших обязанностях, и иногда наши обязанности по саду отходят на второй план. В то время как многие растения могут прийти в норму после короткого периода засухи, некоторые растения, такие как помидоры, довольно быстро впадают в истерику, если они не получают регулярного полива, и признаки стресса проявляются быстро. Королевы драмы, я прав?

Чтобы избавить себя от постоянной возни с растениями, установите капельную систему, чтобы ваши растения постоянно поливались, чтобы вы могли вернуться к более насущным делам, например, к просмотру реалити-шоу на Netflix! Вот несколько простых способов полива своими руками, которые избавят вас от множества проблем.

Самодельный шланг капельного орошения

Превратить обычный шланг в шланг для смачивания вашего сада или газона на самом деле довольно просто! Вам просто понадобится шланг, колпачок, чтобы навинтить его на конец, и дрель, чтобы сделать несколько отверстий. Надевание крышки на шланг заставит воду выходить из отверстий, поэтому, если вы протянете шланг через растения, вода будет распределяться равномерно.

Используя сверло шириной ¼ дюйма, сделайте отверстия на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль одной и той же стороны шланга. Если ваш сад действительно большой, вы можете подключить второй шланг. Как только все будет подключено, немного включите шланг, чтобы вода начала вытекать. Не включайте на полную мощность — это капельная система, а не гейзер.

Оставляйте его включенным примерно на полчаса и запускайте каждые пару дней, в зависимости от того, как сильно идет дождь. Если вы беспокоитесь о том, чтобы забыть об этом и оставить его включенным слишком долго, вы можете приобрести таймер, который отключит его автоматически.

Гравитационный капельный полив своими руками

Используйте силу гравитации для полива растений с помощью этого классного проекта, который кажется чем-то, что вы сделали бы для школьной научной выставки! Все, что вам нужно, это большое ведро, несколько трубок диаметром ¼ дюйма, силиконовый герметик и капельница ½ GPH (GPH означает галлоны в час — количество воды, которое будет выпущено). Пропустите трубку через дно ведра (не забудьте загерметизировать трубку, чтобы она была водонепроницаемой), прикрепите капельницу, поднимите ведро и поместите конец капельницы в то место, где вы хотите, чтобы вода стекала.

К одному ведру можно подсоединить несколько шлангов разной длины, чтобы добраться до разных мест в саду, но если сад довольно большой, вам, вероятно, понадобится пара ведер. Наполните ведра количеством воды, которое вы хотите доставить своим растениям, а затем просто дайте ей сделать свое дело! Этот метод последовательного, равномерного полива, безусловно, будет держать ваши растения довольными.

Система капельного орошения для горшечных растений своими руками

Это отличный способ поливать растения, пока вы в отпуске! Все, что вам нужно, это двухлитровая пластиковая бутылка, зажигалка, булавка, небольшой кол или шпажка и скотч. Снимите пластиковую крышку с бутылки, нагрейте булавку в пламени зажигалки, а затем проткните в крышке четыре отверстия. Наполните бутылку водой, снова закройте крышку и подержите ее вверх дном.

Первые несколько секунд вода начнет выливаться, но через мгновение внутри бутылки создастся вакуум, и поток воды прекратится. Прикрепите кол скотчем к бутылке, чтобы он выступал примерно на 4–6 дюймов от крышки. Вдавите его в почву так, чтобы шляпка была немного ниже поверхности почвы, но не слишком близко к растению, чтобы не повредить корни.

По мере того, как солнце нагревает бутылку, внутри нее создается давление, которое помогает постепенно высвобождать воду. Оставьте на неделю, и вы вернетесь к равномерному поливу горшечных растений!

Нужны какие-то расходные материалы или дополнительная консультация, чтобы начать работу в вашем саду с автоматическим поливом? Не стесняйтесь посетить нас или позвонить нам в магазин — у нас по-прежнему есть варианты доставки и самовывоза, чтобы сделать ваши покупки максимально простыми!

растенияfo2022-03-24T20:19:44+00:00

Загрузите наше приложение!

СКОРО!

Ссылка для загрузки страницы

Перейти к началу

Почему не все фермы используют капельное орошение

По разным причинам многие фермеры не могут полностью полагаться на осадки и вынуждены прибегать к орошению для полива своих культур.

Хотя капельное орошение может показаться логичным выбором из-за его эффективности, причины, по которым фермеры предпочитают одну систему другой, разнообразны и иногда сложны. Тип системы может повлиять на урожайность сельскохозяйственных культур, а также на водный след данной культуры, независимо от того, насколько эффективной может быть система.

Системы капельного орошения – подходят для всех ферм?

Как потребители воды, люди должны сыграть свою роль в разумном использовании воды. В то время как люди наслаждаются своей калифорнийской продукцией, стоит учитывать сложный набор переменных и решений, необходимых для того, чтобы доставить эту продукцию на свою тарелку. Также полезно ознакомиться с различными системами орошения, чтобы понять, почему капельные системы, несмотря на их репутацию эффективных водосберегающих систем, не всегда подходят для каждой ситуации, и почему продуктивность использования воды — делать больше с меньшими затратами воды — часто важнее, чем какая система орошения выбирает фермер.

Эффективность орошения и производительность воды

Многие фермеры не могут полностью полагаться на дождь для полива своих культур, потому что они растут в более сухом климате, сталкиваются с непредсказуемым характером осадков или хотят увеличить урожайность, среди прочего. Для фермеров, которые используют орошение, у каждой ирригационной системы есть свои плюсы и минусы, которые делают ее более или менее подходящей для любой конкретной фермы, культуры или климата. Причины, по которым фермеры используют одну систему вместо другой, разнообразны и иногда сложны, и тип системы может повлиять на урожайность, а также на водный след данной культуры, независимо от того, насколько эффективной может быть система.

Эффективное орошение как мера устойчивого водопользования имеет ограничения в сельском хозяйстве, поскольку оно часто приводит к интенсификации, что, в свою очередь, может привести к таким проблемам, как чрезмерное вспахивание, плохое состояние почвы, эрозия, чрезмерное использование удобрений и пестицидов и увеличение потребления воды, все это сводит на нет повышение эффективности.

«Производительность воды» является лучшим показателем эффективного и устойчивого водопользования, поскольку он сочетает эффективность с другими устойчивыми методами, такими как мониторинг влажности почвы, проведение аудита воды на фермах, соблюдение передовых методов орошения, посадка промежуточных культур, севооборот , посадка водно-климатических культур и т. д.

Во многих случаях капельное орошение является более устойчивым из-за того, что вода может подаваться без больших потерь. Распылительное орошение, как правило, менее эффективно и  теряет около 35 процентов применяемой воды, но его можно сделать более эффективным (около 90 процентов) за счет использования подвесных труб вместо распыления воды под высоким давлением. Полив по бороздам или затопление широко используется во многих частях мира, в том числе в США, но он наименее эффективен, теряя около 50 % используемой воды. Эти потери можно уменьшить за счет выравнивания полей, практики нагонного затопления, а также сбора и повторного использования поверхностного стока.

К сожалению, перевести всех фермеров на капельное орошение — не самое простое решение. Как, когда и почему фермеры осуществляют орошение – это сложный набор решений, которые становятся еще более сложными из-за экстремальных засушливых ситуаций, с которыми слишком часто сталкиваются в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Прямое сравнение водного следа обеих производственных систем затруднено, потому что в исследованиях, проведенных до сих пор исследователями водного следа, расчеты данных выполняются с использованием национальных средних значений и оценок. Кроме того, в разных исследованиях используются разные предположения и определения того, что составляет каждый тип системы. Кроме того, способы выращивания крупного рогатого скота сильно различаются в разных странах, а подробных исследований, специфичных для США, не существует. Таким образом, мы избегаем конкретных цифр при обсуждении компонентов водного следа каждой системы. Тем не менее, вот что мы знаем.

Типы систем орошения

Системы капельного орошения – подходят для всех ферм?

Как потребители воды, люди должны сыграть свою роль в  разумном использовании воды. В то время как люди наслаждаются своей калифорнийской продукцией, стоит учитывать сложный набор переменных и решений, необходимых для того, чтобы доставить эту продукцию на свою тарелку. Также полезно ознакомиться с различными системами орошения, чтобы понять, почему капельные системы, несмотря на их репутацию эффективных водосберегающих систем, не всегда подходят для каждой ситуации, и почему продуктивность использования воды — делать больше с меньшими затратами воды — часто важнее, чем какая система орошения выбирает фермер.

Эффективность орошения и производительность воды

Многие фермеры не могут полностью полагаться на дожди для полива своих культур, потому что они выращивают в более сухом климате, испытывают непредсказуемый характер осадков или хотят увеличить урожайность, среди прочего. Для фермеров, которые используют орошение, у каждой ирригационной системы есть свои плюсы и минусы, которые делают ее более или менее подходящей для любой конкретной фермы, культуры или климата. Причины, по которым фермеры используют одну систему вместо другой, разнообразны и иногда сложны, и тип системы может повлиять на урожайность, а также на водный след данной культуры, независимо от того, насколько эффективной может быть система.

Эффективное орошение как мера устойчивого водопользования имеет ограничения в сельском хозяйстве, поскольку оно часто приводит к интенсификации, что, в свою очередь, может привести к таким проблемам, как чрезмерное вспахивание, плохое состояние почвы, эрозия, чрезмерное использование удобрений и пестицидов и увеличение потребления воды, все это сводит на нет повышение эффективности.

«Производительность воды» является лучшим показателем эффективного и устойчивого водопользования, поскольку он сочетает эффективность с другими устойчивыми методами, такими как мониторинг влажности почвы, проведение аудита воды на фермах, соблюдение передовых методов орошения, посадка промежуточных культур, севооборот , посадка водно-климатических культур и т. д.

Во многих случаях капельное орошение является более устойчивым из-за того, что вода может подаваться без больших потерь. Распылительный полив, как правило, менее эффективен и  теряет около 35 процентов применяемой воды, но его можно сделать более эффективным, используя подвесные трубы вместо распыления воды под высоким давлением. Полив по бороздам или затопление широко используется во многих частях мира, в том числе в США, но он наименее эффективен, теряя около 50 % используемой воды. Эти потери можно уменьшить за счет выравнивания полей, практики нагонного затопления, а также сбора и повторного использования поверхностного стока.

К сожалению, перевести всех фермеров на капельное орошение — не самое простое решение. Как, когда и почему фермеры осуществляют орошение – это сложный набор решений, которые становятся еще более сложными из-за экстремальных засушливых ситуаций, с которыми слишком часто сталкиваются в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Геологическая служба США определяет ирригацию как «контролируемое использование воды в сельскохозяйственных целях через искусственные системы для обеспечения потребностей в воде, которые не удовлетворяются за счет осадков». Проще говоря, полная зависимость от осадков без ирригации невозможна для выращивания достаточного количества продовольствия, чтобы прокормить растущее население мира. Поскольку ее установка и эксплуатация могут быть дорогими, фермеры должны определить, что увеличение урожайности и улучшение качества приведут к достаточному увеличению дохода, чтобы компенсировать затраты на установку и эксплуатацию ирригационной системы. В местах, страдающих от засухи, многим фермерам приходится выбирать между орошением своих полей или оставлением их под паром. Это трудный выбор, когда нужно оставаться в бизнесе и кормить нацию.

Во всем мире используется множество методов орошения, но все они могут быть разделены на четыре класса: капельный, подпочвенный, поверхностный (полив и борозда) и дождеватель (центральный, передвижной и т. д.). Прежде чем принять решение о том, какой метод орошения использовать, фермеры должны знать количество и качество доступной воды, тип почвы и уклон их посевных площадей, а также какие культуры они будут орошать.

Основные формы орошения включают:

Капельное орошение

Домашние садоводы могут быть знакомы с этой концепцией. Это водосберегающая система, которая подает воду непосредственно к корням растений через аппликаторы, работающие под низким давлением, либо на поверхности земли, либо под ней. Система подает воду либо к растениям, либо вдоль рядов, и требуется чистая, «мягкая» вода, чтобы форсунки не засорялись. Тем не менее, форсунки требуют регулярного обслуживания, чтобы предотвратить засорение из-за роста водорослей или накопления минералов. Количество воды можно настроить в соответствии с потребностями отдельных культур, и система хорошо работает на полях с уклоном или необычной формы.

Подпочвенный полив

В этой системе вода подается ниже поверхности земли либо путем поднятия уровня грунтовых вод в корневой зоне или вблизи нее, либо с помощью заглубленной перфорированной трубы, которая подает воду непосредственно в корневую зону. Этот тип орошения может быть очень эффективным при доставке воды непосредственно туда, где это необходимо.

Заливное и бороздковое орошение

Заливное орошение – это то, на что это похоже – вода перекачивается на поля, которые затапливаются на определенную глубину, так что вся поверхность почвы покрыта запруженной водой. Этот тип системы недорог в установке, имеет низкие затраты на электроэнергию и меньше зависит от качества воды. Орошение затоплением гораздо менее водоэффективно, чем другие системы, и может привести к потере большого количества воды, если поля не выровнены, что позволяет воде стекать в местные водоемы. Плохой дренаж особенно проблематичен в западных штатах, где вода имеет более высокое содержание соли; накопление соли может в конечном итоге разрушить поля.

Бороздковый полив аналогичен затоплению поля, когда вода подается в борозды или ряды, между рядами которых находится поливная вода. Плюсы и минусы аналогичны орошению затоплением.

Самотечное орошение

В этой системе вода не перекачивается, а течет по каналам и распределяется под действием силы тяжести от более высоких к более низким участкам. Это хороший способ доставить воду на небольшие поля. Ил в воде канала может действовать как бесплатное удобрение, а качество воды в целом хорошее. Это более дешевая форма орошения, но она неэффективна, а каналы требуют регулярного обслуживания.

Центрально-круговое орошение

Зеленые круги на полях указывают на этот тип орошения. Это автоматизированная спринклерная система с вращающейся спринклерной трубой, которая подает воду из колодца в центре круглого поля. Труба приводится в движение по круговой траектории на колесах, и вода распыляется на растения с равномерной скоростью. Поскольку вода распыляется в воздухе, она подвержена испарению от ветра и в условиях низкой влажности. Количество подаваемой воды зависит от того, насколько быстро поливочный рукав движется по кругу. Система с одним центральным шарниром обычно орошает около 130 акров.

Полив с передвижным пистолетом

В этой системе одна большая насадка (выглядящая как большая пушка) вращается и движется самоходно, подобно небольшим домашним автоматическим разбрызгивателям.