Гидропоника с датчиками для автоматического управления

В современном мире метод выращивания растений гидропоникой становится всё популярнее. Как для дачников и сельских жителей, так и для городских, перемены климата вынуждает находить новые способы и технологии в этой отрасли. Клубника, помидоры, огурцы, разные салаты, прекрасно растут и плодоносят в условиях искусственной среды. Если вы хотите вырастить на балконе или на подоконнике квартиры небольшой урожай ягод и овощей — этот способ является наиболее подходящим.

Преимуществ выращивания растений методом гидропоники много. Во-первых, отпадает необходимость покупать грунт и обеззараживать его. Во-вторых, автоматизировав систему беспочвенного выращивание растений можно забыть о пересыхание грунта, а также не боятся переувлажнения и проблем с гнилью и плесенью. Во-вторых, благодаря питательным растворам и аэрации, растения получают необходимые микро и макроэлементы для своего роста.

Таким образом, исключается работа по замене почвы и существенно снижается вероятность передачи заболеваний растениям через неё. Применив даже простую автоматику для вашей гидропонной установки, уход за растениями существенно упростится. В-третьих, этот способ выращивания огородных культур позволяет сэкономить, тем более если его сделать своими руками. Если взяться самостоятельно за изготовление гидропонной системы для вашего дома, первоначальная сложность такого проекта уйдет на второй план. А после получения первого урожая, восторг и радость от проделанной работы преобладают, и позволят заниматься этим круглый год.

В данной статье о гидропонике с автоматическим управлением, автор YouTube канала покажет и расскажет о простом способе изготовления такой установки, с последующей её модернизацией. Такая система позволит создать, либо единичную гидропонную установку, либо комплексную установку, на основе взаимодополняющих деталей.
Авторы предполагают цикл видеороликов, с последующей автоматизацией, на основе электронных компонентов Arduino. Для начала, они делают базовый модуль для гидропонной системы на основе поливинилхлоридных труб диаметром 110 мм.

От себя могу добавить, что трубы могут быть разных размеров — например стандарта 110 или 160 мм. В зависимости от ваших растений которые будут выращиваться этим методом. Перед сборкой раструбных соединительных труб не забудьте покрыть их технической смазкой. Это придаст большую долговечность и надежность соединениям. А если вы будете использовать такую систему в теплице, я бы порекомендовал приобрести специальные ПВХ трубы, для внешней среды (то есть не серые, а красные).*

Для реализации этого проекта нам понадобятся следующие материалы и инструменты:

Материалы:

— тройник ПВХ d = 110мм. (110PVC);
— заглушка ПВХ d = 110мм. (110PVC-U) х 2шт;
— цветочный горшок;
— хомут-защелка ПВХ — 110мм х 2шт;
— муфта переходная ПВХ — 110мм;
— компрессор для аквариума;
— насос для аквариума;
— минеральный распылитель (камень) для аэрации аквариума;
— поплавковый уровнемер (датчик уровня жидкости) ;
— патрубки (6-8мм*);
— шланг силиконовый (6-8мм*);
— емкостный датчик влажности**;
— гайка (грузило*);
— плексиглас**
— герметик (силикон/клей)**;
— керамзит (перлит*);
— питательный раствор для гидропоники**;
— люминесцентные лампы (фитолампы светодиодные);
— остатки ДСП/брус(30х30мм*) — для крепления ламп;
— электрические провода и разъёмы;
— стяжки пластиковые;
— камера «Rasberry Pi»**.

Инструменты:

— дрель или шуруповёрт;
— сверла;
— термо клеевой пистолет;
— саморезы;
— ножовка по металлу, электролобзик;
— кусачки и другой подручный инструмент.

Авторы этой разработки поставили задачу — создать систему, которая будет поддерживать жизнедеятельность растения. Но для нас это не проблема, а инженерная задача. Об этом и пойдет речь в дальнейшем.

Автор в своём видеоролике, подробно объясняет суть изготовления гидропонной установки:
На самом деле, методов гидропоники существует большое количество. Но основных два: метод водных культур и метод питательного слоя. В первом случае, растения полностью погружается в воду, соответственно корни — полностью находится в воде при этом необходима постоянная аэрация, чтобы они не сгнили.

Во втором случае, погружается только часть корней. Нижний уровень и корни растения находятся в постоянной влажности, чтобы не пересохли. По большей части, питательные вещества и впитывают только нижним слоем корней. Мы выбрали первый вариант, поскольку он более прост в реализации и система для него будут создаваться легче.

Авторы хотят сделать проект максимально повторяемым, чтобы каждый из вас мог его собрать. Поэтому для основы они взяли трубы для сантехники диаметром в 110 мм.

Суть в том, что мы можем соединить несколько труб друг за другом и собрать по сути, бесконечно большую систему на сколько у вас позволит площадь и ваши желания. Кроме того, можем поставить какой-нибудь угловой соединитель и тогда система гидропоники пойдёт змейкой.

Авторы проекта собрали небольшую остановку пока что на один горшок, чтобы попробовать какие-то основные моменты и понять в чём могут быть проблемы. Но в дальнейшем они собираются масштабировать и развивать свой проект. Изначально у них была идея врезать в горшки заглушки, и просто закрыть их сверху тройниками, но потом они нашли простую идею.

Они использовали цветочные горшки диаметром 110 мм которые отлично подходят для внешней установки. А также эти горшки герметично садятся и не требует дополнительного крепления. Поэтому они остановились на них.

Для аэрации и насыщения воды кислородом необходим компрессор. Для этого авторы использовали обычный аквариумный компрессор.

Далее используя плексиглас, они делают прозрачную заглушку. Для этого надо вырезать из куска плексигласа круг подходящие под диаметр ПВХ заглушки. Для герметизации его нужно обработать силиконом.

Они объясняют, что это делается исключительно для съемок, чтобы можно было посмотреть что происходит внутри сосуда, для определения уровня жидкости. Так как вам её делать прозрачной необязательно, скорее даже не нужно потому что желательно, чтобы внутри было темно и свет туда не попадал. Вы можете самостоятельно определиться нужна она вам или нет. Если у вас нет датчика уровня жидкости, за счёт прозрачности заглушки, у вас появится возможность следить за уровнем внутри установки.

После этого, с другой стороны трубы устанавливают переходную муфту, для того чтобы эту часть установки закрыть заглушкой. Таким образом обеспечивается герметичность конструкции.

К тройнику крепятся хомуты и защелкиваются на клипсах. Это даст гидропонной установки устойчивость в вертикальном положении, а также позволит закрепиться к любой другой поверхности.

Перед установкой необходимых компонентов, в заглушки нужно просверлить отверстия. Диаметр этих отверстий, определяется в зависимости от диаметра трубок и датчиков, которые вы будете непосредственно применять.

Теперь, в ту же заглушку монтируется два патрубка — один для слива и залива жидкости, а другой для аэрации корневой системы растений.

Далее, в заглушку монтируется поплавковый датчик уровня жидкости. Это необходимо сделать для того чтобы по мере испарения воды, поддерживать необходимый уровень в системе.

В ходе экспериментов, авторы установили дополнительно емкостный датчик влажности почвы. Который будут использовать в качестве датчика уровня, для того чтобы точно определить уровень жидкости в установке. Для этого, с помощью ножовки, в верхней части конструкции мастер вырезает паз, который в последствии герметизирует.

Далее, автор объясняет что: поплавковый уровнемер может сделать это только дискретно, то есть до определенного уровня жидкости. Мы также в ходе экспериментов поставили и ёмкостный датчик влажности почвы, который будем использовать в качестве датчика уровня, с его помощью мы уже точно сможем определять уровень жидкости в сосуде.

Конец трубки, который мы будем использовать для слива и залива жидкости мы утяжелили, для того чтобы при сливе жидкости, она находилась на дне. Важно, чтобы она не всплывала и вся жидкость не сливалась.

Далее, подключаем минеральный распылитель (камень) для аэрации. Вы можете использовать просто силиконовую трубку. В ней делаются отверстия через которые будет проходить воздух для аэрации.

Автор объясняет, что отверстие для слива жидкости им пока не нужно. Поэтому они устанавливают просто заглушку сделанную из силиконового шланга. Её закупоривают термо клеем и закрывает выход. Ко второму переходнику — подключается компрессор.

После сборки установки, готовится питательный раствор, который нужен для роста и развития растений. Автор не указывает название этого препарата. Но вы можете найти такие жидкости для гидропоники в цветочных или специализированных магазинах. Так же, его можно изготовить самому, из биогумуса и других питательных добавок. Такие рецепты можете найти в интернете. Конкретно, автор используя свой препарат для гидропоники добавляет один колпачок на 3 л воды, этого им как раз хватает чтобы полностью заполнить резервуар.

Далее, автор заливает питательный раствор в установку.

После этого, готовится субстрат для роста растений. Для этого используется промытый в воде керамзит. Его нужно засыпать в заранее подготовленный горшок. Далее, сверху кладутся семена растений которые вы будете выращивать методом гидропоники.
Я бы порекомендовал, для этих целей использовать бумажные полотенца, для проращивания семян. Так же, можно вырастить предварительно рассаду в обычной почве, а после этого пересадить в гидропонику. Об этом, я ранее писал в своей статье: мини тепличка для выращивания растений — пропагатор*.

Сверху, авторы проекта, насыпали ещё пару сантиметров керамзита и оставили в таком состоянии установку работать. Пока что без автоматизированной системы управления, поскольку на её разработку нужно время, но уже с компрессором, в таком состоянии эта система вполне жизнеспособна. На несколько дней мы можем её оставить в таком положении, пока наши семена будут прорастать.

Далее, авторы объясняют, что можно было сделать только конструкцию этой системы и самостоятельно подливать туда воду, включать освещение и поддерживать её работу. Но так как авторы электронщики, им интересно сделать что-то, что будет работать автономно. Автоматизированная система которая будет контролировать уровень жидкости и включать и выключать по необходимости освещения.

Далее автор описывает возможности развития проекта:
Они собираются добавить туда кучу дополнительных функций, в виде сбора статистики в расходе воды и электричества. Кроме того, они придумали эту систему так, чтобы вы могли самостоятельно добавить туда нужные функции и параметры. То есть, программа написана таким образом, что она легко масштабируется так что можете сами «поиграться» и добавить туда что-то своё.

Благодаря статистике по расходу питательной жидкости и электричества, они смогут судить о росте растений. Кроме того, на главном экране мы будем знать сколько дней осталось выращивать растения.

Также, в этой системе авторы установили камеру с «Rasberry Pi» и снимают таймлапс видео. Вы можете сделать так же, у них есть готовый проект, так что можете взять и использовать у себя. Ссылка:таймлапс .

Далее, для создания оптимальной влажности для всхода семян, автор закрывает горшок сверху заглушкой на несколько дней.

Также, он объясняет что для удобства боковую заглушку можно вращать. Тем самым, опускать и поднимать датчик уровня жидкости. Это сделано для того, чтобы можно было настраивать уровень воды, при котором будут срабатывать датчики.

Теперь, авторы проекта собирают каркас и прикручивают стойку для крепления освещения.

Мастер устанавливает люминесцентные лампы, но вы можете использовать специальные фитолампы учитывая спектр освещения который необходим конкретно, для роста ваших растений.

В итоге, авторы проекта собираются освещать растения в течение 16 часов в сутки. Но, в дальнейшем они хотят автоматизировать работу освещения.

Я бы порекомендовал, в зависимости от выращиваемых растений, определять уровень их освещения, по специальной литературе в этой отрасли*.
Насчёт питательного раствора для гидропоники, автор рекомендует купить подобное средство в концентрате. Этот концентрат, просто разводится в чистой воде и получается питательная жидкость, которая заливается в нашу систему. Стоимость одного залива нашей системы, составляет примерно — 5 руб., объём системы — 3 литра.

Автор объясняет что — раствор этот не вечный и его необходимо менять. Мы нашли информацию, что это необходимо делать от недели до месяца. То есть, в этот период — один раз вы должны его заменить.
Замечу, что вода в гидропонной установке не должна застаиваться. Поэтому с помощью насоса, нужно обеспечить её постоянную рециркуляцию*.

Автор проекта хочет создать в дальнейшем целый цикл видеороликов по сборке систем гидропоники. Также, в будущем, они хотят исследовать химический состав жидкости, благодаря датчику PH и солемеру. То есть, нормализовать эти параметры, при необходимости, в автоматическом режиме.

Видео обзор автора самоделки можете посмотреть тут:

Желаю вам креативности и полезных самоделок. С уважением, FLOMASTER.

Ссылки на этот проект и сайт автора Вы можете найти ниже:

YouTube канал

Сайт

* — поправка, от себя.
** — опция (на ваш выбор).

Источник

Если вам понравилась статья, поделитесь ей в соц.сетях !