Автоматизация гроубокса с помощью ардуино

[bugslayer]

"Позабыты хлопоты, остановлен бег, вкалывают роботы, а не человек."

Песня из к/ф "Приключения Электроника"

 

 

Поскольку начали задавать вопросы в галерее, решил написать обо всем в одном месте про то, что это такое, как, зачем и почему, сколько это стоит, где взять.

 

Часть I.

 

Прежде всего хочется сказать несколько важных вещей. Во-первых, контролер не решает полностью задачу по уходу за растением, все равно необходимо участие и контроль человека. Тем более, что это электроника и она сделана в Китае  . Сбои и зависания теоретически могут произойти и поэтому всецело на него полагаться не стоит, чтобы не спалить дом или не затопить соседей. Стоит предусмотреть защиту на силовую часть - автоматический выключатель на ввод и контролировать периодически работу системы.

Во-вторых, чтобы использовать ардуино надо уметь программировать или иметь большое желание научиться программировать на C++ (читается "си плюс плюс"). Без этого дальше можно читать только в ознакомительных целях. Когда я учился, в старших классах у нас преподавали этот язык, и еще у ардуино довольно широкое сообщество и там информации о программировании на с++ тоже достаточно. Ну и кроме того это широко распространенный язык программирования и информации и книг о нем в интернете предостаточно. Ну и в-третьих, придется немного попаять =)

 

Об ардуино.

 

Я бы назвал ардуино этаким введением в микроконтролеры для домохозяек. Порог вхождения в тему достаточно невысокий, не нужно никаких программаторов и особых знаний. Только плата, среда разработки и интернет, чтобы искать информацию. По всему миру огромное кол-во энтузиастов, клепающих на нем роботов и всякую другую автоматику и поэтому информации предостаточно. Из русскоязычных ресурсов например arduino.ru, amperka.ru. Я начинал со статей на амперке, но покупать ничего там не советую - сильно дороже. Ниже по ходу буду писать, где и что лучше купить.

 

Ардуино это небольшая плата размером с кредитную карту, на которой расположен контролер ATmega с тактовой частотой 16 МГц и входы и выходы для подключения устройств. У Ардуино целая линейка моделей, но я рекомендую Arduino Mega 2560. У нее больше цифровых и аналоговых выводов (не надо заморачиваться, когда много устройств и датчиков) и ОЗУ поболее будет (критично для написания больших программ).

 

 

Об ардуине мега 

Войдите или зарегистрируйтесь для просмотра содержимого. Купить семена конопли.

.

 

Программа на ардуине состоит из двух функций:

 

void setup(){

}

 

void loop(){

}

 

Первая функция вызывается один раз при инициализации контролера и после каждой перезагрузки. В ней делаются действия, которые нужно выполнить всего 1 раз, например, инициализация устройств, переменных и т.д. Вторая функция выполняется бесконечно в цикле по кругу, пока работает устройство.

 

При подключении к ардуине каких-нибудь сложных устройств, например датчиков или плат раширения, как правило нужно подключать в программу библиотеку для работы с этим устройством и использовать ее. Библиотеки для всех популярных плат и датчиков в интернете находятся на ура.

 

Далее перепечатывать интернет не буду. Вся информация, как подключать устройства к ардуино и как работать с ними в программе легко находится в сети. Кроме того, есть всякие серии уроков, в которых начиная с того, как подключить и заставить мигать светодиод, заканчивают сложными вещами. Напомню, из русскоязычных ресурсов, где почитать можно, как и что - arduino.ru, amperka.ru.

 

Что может понадобиться и где взять.

 

Я заказывал из Китая, поэтому ссылки буду приводить на товары оттуда. Посылка доходит недели за 3. Брал платы не оригинальные, но мне это не принципиально.

 

1) Сама плата Arduino Mega 2560 R3

 

 

Я брал набором с Ethernet Controler W5100  . Про интернет контролер напишу потом. Можно купить только плату например . Тут есть один нюанс с китайскими платами. Поскольку они не оригинал, то на некоторых чип другой и надо будет скачать драйвер под него, чтобы в стандартной среде разработки можно было работать с устройством. Обычно в комментариях и отзывах к заказу об этом пишут что-то типа проблема с драйвером ардуино мега на чипе CH340/CH341. Чтобы работало, надо скачать и установить драйвер под этот чип. А так в принципе норм работает неоригинал.

 

2) Микросхема с часами реального времени (RTC - real time clock), чтобы использовать для отсчета времени и для включений устройств по расписанию.

 

Я брал .

 

 

На ней расположены сами часы и бонусом идет модуль энергонезависимой памяти 24C32 на 32 Кб - мелочь, но приятно =) Я не помню, где я скачал библиотеку под нее, но она мне чем-то не подошла и я ее поправил, могу поделиться, если кому понадобится. А, и еще, контакты надо будет распаивать )

 

3) Реле для управления силовыми линиями.

 

 

Сами устройства напрямую к ардуино не подключаются, а через реле. Я покупал . Есть по 1, 2, 4, 8, 16 штук на одной плате. Выбирайте, какие удобнее в компоновке и по кол-ву устройств. У меня сейчас две платы по 8 реле и мне не хватает. Заказал еще блок из 4 реле. На реле написано 10А, т. е. они должны коммутировать линии с током до 10 Ампер. На самом деле нужно делить эту величину на 2, а то и на 3, как и для всех вещей, сделанных в Китае. У меня такое реле залипло при включении ДНАТа на 150 Вт. Так что днат (и другие мощные потребители) напрямую через такие реле лучше не подключать. Лучше через контактор - реле замыкает катушку контактора, контактор замыкает линию днат.

 

4) LCD дисплей чтобы отображать показания датчиков и всякую другую информацию

 

 

На выбор есть всякие, даже сенсорные =) например . Я брал , но мне не пригодился. Не охота стало с ним возиться и с кнопками, написал веб-сервер для интернет контролера и теперь управляю гроубоксом по сети. Но об этом потом.

 

Далее пойдут датчики.

 

5) Датчик температуры DALLAS DS18B20. Показывает температуру с точностью до 2х знаков после запятой.

 

 

Я покупал  сразу 10 штук, оптом дешевле =) насовал их везде: в самопальные led светильники, в култуб с днатом и так просто. Эти датчики можно цеплять несколько штук на 1 цифровой выход. Библиотека для работы с ними DallasTemperature легко находится в сети.

 

6) Комбинированный датчик температуры и влажности DHT11

 

 

Я брал  . Отдельно датчика влажности не нашел или было дорого. Из минусов - у этого датчика точность 0 знаков после запятой. Так что как-то так. Есть еще датчик DHT22, не знаю как там, может выше точность. Есть библиотека для работы с датчиком.

 

7) Датчик уровня жидкости. может понадобиться при автополиве.

 

 

Я брал . Работает по типу кнопки: когда поплавок поднимается, внутри стержня что-то щелкает и линия размыкается. Видимо в поплавке магнит, который разводит внутри стержня контакты.

 

8) Датчик влажности почвы.

 

 

Тут даже не знаю, что посоветовать. Я брал , но он у меня за две недели использования вышел из строя - контакты на одной ножке у щупа полностью растворились, прореагировав в земле. Кажется это в химии называется электролитическая диссоциация )) в общем, не советую такого типа датчики. Попробую заменить вышедший из строя щуп на что-то типа двух гвоздей =) посмотрим что выйдет.

 

9) еще может понадобиться помпа для накачки воды для системы полива. я брал  для аквариума. Помпа как помпа, работает нормально, качает шустро.

 

 

10) Для подключения кнопок и датчиков могут понадобиться резисторы номиналом 4,7 кОм, 10 кОм. Ну и еще всякая мелочь типа  и для экспериментов. Плюс блок питания на 9 вольт для питания ардуино. Сама ардуина может питаться от USB кабеля через который заливается программа, через гнездо питания 9В и там еще где-то есть контакты для питания от батарейки.

 

11) Платы расширения (опционально). Например, W5100 Ethernet Shield - для взаимодействия с ардуино через интернет. Например, .

 

 

Как видно по ценам по ссылкам выше, если заказывать электронику в Китае, то выходит не дорого, вполне подъемно.

 

Как это выглядит у меня

 

Отсек с электрикой и электроникой сзади внизу бокса в отдельном пространстве:

 

 

Ардуино мега с нацепленой на него сверху платой расширения для выхода в интернет:

 

 

Управляется это все пока вручную через веб-страничку в локальной сети:

 

 

Реализована работа по расписанию и некоторые аварийные случаи отключения при перегреве. Настройки устройств записываются и читаются из памяти. Недавно соорудил систему полива: из емкостей помпы накачивают жидкости в накопительный бачок, из которого по трубкам с дырками жидкость самотеком равномерно проливает почву. Надо будет подключить все это к управлению тоже и протестировать.

 

Выводы

 

На текущий момент я фактически сам смотрю на показания датчиков и управляю устройствами. Тут может возникнуть резонный вопрос "А нафига так заморачиваться, если для работы по расписанию лампы и можно включать через таймер, а чтобы смотреть температуру и влажность достаточно термометра и гигрометра ?"

Ну во-первых таймер задает один режим для всех устройств, тут же есть возможность управлять каждым устройством по отдельности, будь то канальник или днат или лед панель. 

Во-вторых, пока еще не было времени, но я собираюсь написать более продвинутую логику управления климатом. Например, при перегреве отключить часть светильников или включить их в пол мощности, подождать пока они остынут, включить пока другие, включить канальник на повышенную мощность или наоборот, если температура невысокая, включать канальник переиодически, чтобы сохранить влажность в боксе. Возможности есть.

В-третьих, я собираюсь во второй части повествования написать о том, как ардуина может общаться с внешним миром (по локальной сети, интернет, bluetooth, GSM), что может очень сильно пригодиться например для удаленного оповещения и управления.

Ну и в четвертых, просто нравится возиться с контролерами, хобби такое)) кто-то ганжу выращивает, а я автоматизирую.

[Dr.Nevill]

Ожидал появление подобной статьи, будущее уже сегодня.

[RokoD]

дома небось унитаз сам в спальню на колесиках подъезжает и будит, а пылесос в это время варит кофе  Нереально зачетно бро , жаль, что не каждому дано.

[s8rda]

Шикарная тема, продолжай... сам бы замарочился на что—то подобное, еслиб мануал был бы подробный.

[НенсиБотвин]

дома небось унитаз сам в спальню на колесиках подъезжает и будит, а пылесос в это время варит кофе  Нереально зачетно бро , жаль, что не каждому дано.

На самом деле это не так сложно как кажется.

Я такое могу замутить на ATtiny2313, просто мне нравится "общаться" с кустом и все контролировать самой)

[семен семяныч]

и скок такое чудо стоит ?

[bugslayer]

и скок такое чудо стоит ?

Я выше ссылки дал на магазин. Сколько там написано, столько и стоит, доставка бесплатная. Минимальный набор: плата (450р) + 8 реле (450р) + часы реального времени(50р) + датчики температуры и влажности(100-200р) + LCD дисплей (200 - 600р) + провода + монтажная доска (опционально, для знакомства и экспериментов). Можно еще заказать кнопки, светодиоды, резисторы, а можно у себя в городе найти это.

[Brabus]

Братка ты просто волшебник    С удовольствием воспользовался бы ......да совсем туго с программами и паяльником   Тут так-то Днат собрать уже подвиг   Вообщем тема отличная ,но для узкого круга умельцев 

[Davidof]

я посчитал что вся система , изходя из предоставленных данных, будет стоить 3400,без автополива. Если в гараже не удаленном доступе поставить будет очень хорошее подспорье, и замена ежедневным поездкам.

[РостовПапа]

автоматизация микроклимона в гроубоксе на ютюбе глянь....уже все реалезованно

[студень]

автоматизация микроклимона в гроубоксе на ютюбе глянь....уже все реалезованно

показаны готовые решения только. 

[good]

Пытался управлять боксом через МР710 =))) И датчиками температуры по RS-232 через какую-то ноунэймовую китайскую коробку, которая даже ph могла понимать, но я так электрода и не нашёл. В итоге пытался поддерживать температуру в боксе в районе 22.2-22.4 градуса. Пришлось делать черезжопный вдув в бокс с улицы, иначе негде было брать холодный воздух. А вечером включалась лампочка в поддоне и нагревала воздух. На деле это был полный капец, который реально заёбывал всё время, то включая, то выключая кулера. Но и в итоге разницы в урожае не заметил.

[RPSVoloch]

Автор если есть желание улучшить своё творение то могу подсобить.

Возможности моего бокса:

Авто свет *

Авто полив (для земли) *

Циркуляция  *

Вентиляция *

Включение компрессора по расписанию или постоянно (для гидры) *

Умный обдув растишек со всех сторон *

Опрыскивание химикатами (до 4 растворов) *

Добавление в систему полива или раствор химикатов (до 4 ёмкостей)*

Реакция на PH в гидропонике (добавляем в раствор либо UP либо DOWN в зависимости что нужно) *

Обогрев почвы (до 2 горшков) или гидры *

Обогрев воздуха *

Охлаждение воздуха, почвы или раствора *

* - Вывод состояния на собственный веб интерфейс с занесением в MySQL, возможность строить графики из полученной информации, возможность управлять процессом грова через веб интерфейс, возможность подключения к собственной сети из сети INTERNET и не палиться что есть сайт и чем он управляет (VPN доступ разрешает отображение сайта и только так). Единственный минус нужен нетбук для помещения во внутрь или же длинный провод до сервера. OS на нетбуке должна быть семейства Linux (и только он) в моём случае это Gentoo.

[Makar]

Автор если есть желание улучшить своё творение то могу подсобить..

всех благ, брат. а слабо через usb запрограммировать все это? мне интересно. поставить бук и подключить к нему все, плюс камеру через блютус.

Изменено 1 июня 2017 пользователем RokoD
Оверквотинг

[ЛенТяй]

Автор если есть желание улучшить своё творение то могу подсобить.

 

забыл еще подачу СО2 и атомный реактор, чтобы электроэнергия была вечна!

Изменено 1 июня 2017 пользователем RokoD
Оверквотинг

[bugslayer]

Автор если есть желание улучшить своё творение то могу подсобить.

Автор если честно уже подзаэбся немного со всей этой электроникой =) Много времени уходит на чтение доков, выискивание причины багов, если что-то вдруг не робит и отладку. Делаю улучшения по мере возможностей и сил.

 

Из последнего - сделал автополив из двухкомпонентных удобрях. Из двух емкостей с разведенными микрой и блумом жидкость качается помпами в накопительный бачок, оттуда самотеком в горшок.

 

Еще недавно пришла вот

Войдите или зарегистрируйтесь для просмотра содержимого. Купить семена конопли.

. С горем пополам спаял ее и заставил работать =). Счас прикручиваю ее к системе, пишу код, чтобы гроубокс по смс мне сообщал, что с ним происходит и управлять им по смс.

 

Еще недавно наткнулся на такую штуку как . Тоже для удаленного управления ардуиной, piRaspberry и других железяк. Будет время, поразбираюсь.

 

Было бы замечательно, если бы ты написал и показал, что у тебя там и как. Больше интересуют всякие исполнительные механизмы, помпы там, опрыскиватели, форсунки. Чем обогрев делается, как автополив устроен. Ну и датчики какие используешь.

 

Автоматизированная гидра это конечно круто. Гидра сама по себе намного мощнее результат дает по сравнению с землей, но внимания к себе много требует. А если это все автоматизировать, то и времени на нее потом много тратить не нужно будет.

Изменено 1 июня 2017 пользователем RokoD
Оверквотинг

[Eznab]

Htdroponic-it.

Это универсальное решение для автоматизации микроклимата в Вашей теплице, гроубоксе, тенте. Полностью автоматизированная система следит за несколькими параметрами одновременно: температурой, влажностью, светом, поливом. Управляет скоростью канального вентилятора.

В hydroponic-it четыре управляемые розетки и шнур для подключения двухскоростного канального вентилятора. 

• Первая Розетка предназначена для контроля режима света – в нее включается лампа.

• Вторая розетка предназначена для автоматического полива(грунт или капельная система гидропоники) – в нее включается насос и система автополива.

• Третья розетка предназначена для поддержания влажности воздуха – в нее включается увлажнитель воздуха.

• Четвертая розетка предназначена для поддержания температуры.

• Провод который выходит из гидропоника-it подсоединяется к канальному двухскоростному вентилятору (серии ТТ, TD, сайлент - они все есть на нашем сайте)

Преимущества и принцип работы.

Hydroponic-it имеет уникальный алгоритм управления на весь цикл роста растений. Настройки задаются как на вегетацию, так и на цветение, после первой настройки – цикл запустится и Вам остается ждать только Харвеста.

На дисплей выводится вся информация (сколько прошло дней, какая температура воздуха, какая влажность воздуха, текущее состояние розеток, какой сейчас цикл), так что вы будете всегда в курсе сколько дней и при каких параметрах они живут.

Непрерывность цикла. Если вдруг пропадет питание контроллера – не проблема. Настройки хранятся в энергонезависимой памяти, а часы питаются от встроенной батарейки. После того, как питание будет подано – настройки автоматически восстановятся и контроллер продолжит цикл. 

Комплектация 
- Контроллер
- Кабель питания
- датчик температуры и влажности
- соединительный провод датчика и контроллера

Производитель Россия. Гарантия 1 год.
ТТХ
-Диапазон измерения влажности: 1% ~ 99% относительной влажности
-Диапазон измерения температуры -40 - 80 C
-Погрешность Измерения Влажности: 2%
-Погрешность Измерения Температуры 1 C
-питание от сети переменного тока 220В
-Ток: до 10 А на каждый канал –-Хранение данных: да
-Внешний датчик: да
-Рабочая температура: 0°С - 45 °С
-Температура хранения: -10°С - 45 °С
-Размер(Д х Ш х В): прибл. 340 х 115х 71 мм.
-Датчик Размер(Д х Ш х В):. 27 х 50 х 27 мм.

  

 У меня такой,изночально в бокс вмонтирован.

Ах да,стоит 13000 руб.

[gamera]

 

Поскольку начали задавать вопросы в галерее, решил написать обо всем в одном месте про то, что это такое, как, зачем и почему, сколько это стоит, где взять.

 

а можно код получить? 

Изменено 1 июня 2017 пользователем RokoD
Оверквотинг

[pobo]

Автор а можно получить скетч ? )))

[Vovakubik]

Статья очень понравилась. 

В проекте создать мини теплицу из витринного холодильника с четырьмя полками для рассады. Заказал на Али уже Ардуину и датчики. В прогаммировании и электроники полный ноль, но данная платформа позиционируется как раз для начинающих рукоблудов.

 Заморачиваться с и-нетом и вайфаем не буду, достаточно будет ж/к дисплея в выводом данных и автоматизацией света/полива/вентиляцией/t°.

Интересует коммутация устройств и прошивка.

[Kib]

Автоматизация хороша, но лишь до того момента когда что то начинает ломаться, и чем больше автоматприблуд тем больше чего может подвести в нужный момент..  Взять хотя бы новые машины. Тот же новй мерс вы уже не отремонтируете молотком и отвёрткой посреди леса как жигули типа копейка, только на сервис и только фирменный. Сломался в поле и кронты, Их, это новьё  уже ни кто покупать не хочет, разве что если бабла не куда девать. Знаю случай когда пришлось менять карбюратор только потому что бензин залили не той марки.

Я совсем не против автомализации но в разумных пределах что ли.. . и в нужных местах. иначе лучше роботиков делать на интерес.

Может быть я бы на это и согласился, но только если без этого ну совсем ни как и очень  не на долго. 

Как известно всем - дьявол в мелочах, поэтому автоматики ни когда не будет достаточно. И что блее важно, она ни когда не заменит живого общения. Говорю это как электроник с 30 летним стажем. И всё это конечно же ИМХО. :)

[JhaMihail]

Блин, лежат и ардуинки, и датчики, и помпы. А руки все никак не дойдут

[Ruslan7712]

Здравствуйте код дадите ???

[perdidor]

Парни, это несерьезно. Это не автоматизация, это дипломный проект по автоматизации, т.е. - говно.

Вы скажете: ты че, самый умный? Покажи, как надо. ОК, смотрите.

Мозг - компьютер под управлением Debian 8. Контроллер в гроубоксе - AtMEGA 328P это ардуино если ктото не в курсе. Управляет освещением, поливом, вентиляторами, увлажняет, замеряет температуру воздуха, лампы, обороты вентиляторов, влажность воздуха и почвы. Все данные телеметрии постоянно шлются на комп и складываются в MySQL. В любой момент можно вмешаться и управлять вручную отовсюду, где есть интернет. По стоимости деталей вышло порядка 20 тыс руб на круг без учета вложенного труда по разработке, это готовое решение кидай семки и жми пуск. владельцы айфонов будут в восторге, Homekit совместимо)

Сие б\п есть безглючная вещь, я доволен собой.

 

UPD: 20 тыс руб это уже когда доллар по 60 стал, и включая стоимость самого бокса (Secret Jardin тоже недешево гдето в 10к вышел). вообще все в сборе без работы - 20к руб. Радиотеталей там горсть, плата 10х15см, сам травил картинка ниже. от идеи до "под ключ" гдето месяца два, у меня свободный график и есть время на хобби.

 

А вот и картинки.

Изменено 1 июня 2017 пользователем perdidor

[RokoD]

 

 

20 тыс руб это уже когда доллар по 60 стал, и включая стоимость самого бокса (Secret Jardin тоже недешево гдето в 10к вышел). вообще все в сборе без работы - 20к руб. Радиотеталей там горсть, плата 10х15см, сам травил картинка ниже. от идеи до "под ключ" гдето месяца два, у меня свободный график и есть время на хобби.

 

Интересное предложение, но с ним лучше

Войдите или зарегистрируйтесь для просмотра содержимого. Купить семена конопли.

, а здесь легко можно обсудить детали и принципы работы, не более.