Аквапоника с применением микроконтроллера

в 8:59, , рубрики: arduino, diy или сделай сам, аквапоника, гидропоника, микроконтроллеры avr, программирование микроконтроллеров, своими руками, устройства на микроконтроллерах, метки:

image
Всем привет. Как-то на просторах Интернета мне попался интересный американский проект. Суть проекта в том, что можно выращивать различные агрокультуры, используя не почву, а, так сказать, симбиоз рыб с растениями. Получается замкнутый цикл. Вы кормите и выращиваете рыб, их продукты жизнедеятельности, растворённые в воде, являются питательной средой для растений. А эти растения, получая питательные вещества для роста из воды, очищают её. Весь процесс повторяется по кругу. Данный метод называется «аквапоника».

Вдохновленный данным проектом, я решил создать нечто подобное, но уже с применением микроконтроллера. По сути, я хотел автоматизировать весь процесс – именно автоматизация, по большому счёту, меня и привлекала. Определившись, что буду выращивать клубнику, я начал конструировать саму установку


Кратко рассмотрим некоторые конструктивные моменты.

Стаканы для установки клубники я изготовил, используя канализационные пластиковые тройники 50 х 50. Также понадобилась одна заглушка и два Г-образных уголка того же диаметра.

image

Подобрать подходящее освещение для клубники оказалось непростым делом. Мне хотелось использовать светодиоды, но, погуглив в Интернете, я выяснил, что любые светодиоды не подойдут. Они должны быть с определенными спектром и длиной волны. Для нормального роста растений спектр свечения должен быть смешанным и состоять из красных и синих светодиодов. В принципе, они так и называются – светодиоды для растений.
Затем возник вопрос: а какое количество светодиодов нужно? Не найдя чёткой информации по этому вопросу, я остановился на покупке одноваттных светодиодов – пяти красных и пяти синих. Ввиду ограниченного бюджета, светодиоды приобрел без радиатора. Но, учитывая то, что они работают продолжительное время, нужно позаботиться об их охлаждении. Поэтому радиаторы я самостоятельно изготовил из алюминиевого листа, к которому прикрутил медные полоски.

image

Поскольку аквариум с фильтром у меня уже был, то я решил немного модернизировать автоматику для аквариума, и собрать автоматическую кормушку для рыб из доступных материалов. Шириной зазора перегородки, которая размещалась в корпусе, спаянном из фольгированного текстолита (55 х 55 х 10), регулировалась доза корма. Чтобы контролировать количество корма в кормушке, требовалась прозрачная крышка. Материалом для неё послужил корпус из завалявшегося подкассетника, но можно использовать и тонкое оргстекло.

image

Для подачи дозированной порции в аквариум был приспособлен шаговый двигатель из старого сидирома. Для контроля перемещения шагового двигателя я установил концевой выключатель с «лыжей». Так как в данном проекте всем процессом будет управлять микроконтроллер, то именно на него я возложил функцию управления этим девайсом. Время кормления было фиксированным, корм подавался рыбам два раза в сутки, утром в 8.00 и вечером в 18.00.Кормушка получилась вместительная, корма хватает на месяц без дозаправки корма. Это, пожалуй, единственное, что в процессе эксплуатации аквапоники не пришлось изменять.

image

Для аквапоники был выбран метод периодической затопляемости. Он подразумевает использование насоса для подачи воды в установку. Покупать специально какой-то насос мне не хотелось, поэтому взял аквариумный фильтр. Он отлично подходил для этой цели, не потребовалось даже никаких переделок – надел на фильтр гибкий шланг, и всё. Мало того, что сам аквариумный фильтр очищал воду от крупного мусора, он ещё и отлично подавал воду на небольшую высоту. Для контроля уровня поданной воды я использовал два медных электрода, изготовленных из медной проволоки (в процессе работы это оказалось не лучшим вариантом, потому что они окислялись). Естественно, всем процессом управлял микроконтроллер.

image

Более наглядную работу аквапоники и электронного блока управления на микроконтроллере можно посмотреть в данном видео.

Немного не по теме: рассмотрим некоторые проблемы, которые возникли в процессе эксплуатации аквапоники.


Эксперименты над светодиодным освещением


С самого начала я делал включение освещения жёстким, то есть освещение в указанное время включалось и выключалось. Продолжая эксперименты над продолжительностью работы освещения, я заметил, что ягоды созревают быстрее, если освещение реализовать, как в природе: оно должно продолжительно и плавно включаться и выключаться, имитируя восход и заход солнца. Также нужно учитывать и периоды созревания ягод. Во время формирования ягод продолжительность освещения должна составлять порядка 10 часов. Когда ягода набирает цвет – то 12 часов. Но над этими параметрами я всё ещё работаю.

После двух месяцев роста клубники возникли проблемы. Я заметил, что её листья становились скорее белыми, чем зелёными. Перелопатив массу информации, я выяснил, что возможная причина заключается в нехватке питательных элементов в воде, необходимых для формирования правильного роста. Какую-либо химию добавлять не хотел. Поэтому принял простое решение – увеличить количество рыб, так как больше рыб выработают больше продуктов жизнедеятельности.
По истечении месяца положительного результата не наблюдалось, листья по-прежнему оставались бледно-зелёные. Но зато начала обильно плодоносить клубника.
Я стал экспериментировать с освещением, спустя некоторое время после того, как я убрал два красных светодиодов, листья клубники стали зеленые. Сейчас соотношение светодиодов составляет пять синих и три красных.


Нашествие паразитов


image

На листьях обосновались паразиты, причем в огромном количестве. Как они туда попали, непонятно. Как выяснилось, имя данного вредителя – паутинный клещ. Нужно было что-то делать, так как клубника чахла. Купил соответствующий яд для борьбы с данным вредителем, по инструкции нужно было опрыскать каждый кустик. Но в моем случае это был не вариант. Яд пагубно влияет как на паразитов, так и на рыб. Нашел простое решение: развел препарат в пластиковом тазу и каждый кустик, перевернув листьями вниз, макал в воду, не опуская туда саму корневую систему клубники. Результат не заставил себя ждать, паразиты буквально посыпались. Победа!


Плодоношение


Ягоды постоянно завязывались, правда, опылять их приходилось вручную, кисточкой. Но это не было проблемой, так как кустов немного. Пустоцвета не было ни разу, ягоды завязывались всегда. В период созревания ягод аромат клубники распространялся на весь кабинет, так что даже приходилось «отмахиваться» от голодных сотрудников, чтобы не съели весь урожай. Но вот вкусовые качества ягод не впечатлили – трава травой. Но тут опять же много факторов нужно учитывать, начиная от качества питательных элементов и заканчивая сортами клубники.

Программа на микроконтроллер и сама схема постоянно меняются. Казавшийся с самого начала относительно простой проект перерос в серьёзное устройство с применением микроконтроллера. Сейчас в процессе изготовления – новая установка, значительно большего размера, наворотов там также больше. Всё в проводах, датчиках и различных дозаторах.

P.C. Если данная тема на просторах хабра получит отзыв, то буду продолжать писать статьи на данную тему.

Автор: zim48

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля