kylelobohydroponics

Hidroponie automată folosind Arduino Mega

🌱 Hidroponica este un subset al hidroculturii, metoda de creștere a plantelor fără sol, folosind soluții de nutrienți minerali într-un solvent de apă.

  • Lucru
  • Descriere
  • Definirea problemei
  • Capturi de ecran
  • Senzori folosiți
  • Cerințe software
  • Bibliotecile Arduino utilizate
  • Rularea codului
  • Concluzie
  • Referințe

Hidroponica este un subset al hidroculturii, metoda de creștere a plantelor fără sol, folosind soluții de nutrienți minerali într-un solvent de apă. Plantele terestre pot fi cultivate numai cu rădăcinile expuse la soluția minerală sau rădăcinile pot fi susținute de un mediu inert, cum ar fi perlitul sau pietrișul. Nutrienții din hidroponie pot proveni dintr-o serie de surse diferite; acestea pot include, dar nu sunt limitate la produsul secundar din deșeurile de pește, gunoi de grajd sau îngrășăminte comerciale. [1]

Creșterea cu hidroponie vine cu multe avantaje, dintre care cel mai mare este o rată de creștere mult crescută în plantele dvs. Cu o configurare adecvată, plantele dvs. se vor matura cu până la 25% mai repede și vor produce cu până la 30% mai mult decât aceleași plante cultivate în sol. [2]

Plantele dintr-un sistem hidroponic cresc mai repede deoarece au hrană și apă la dispoziție tot timpul. Produc culturi mai mari, deoarece își pot dedica energia producției lor, mai degrabă decât producând rădăcini mari, cum ar fi necesare în sol pentru a căuta apă și substanțe nutritive. Plantele cultivate hidroponic au sisteme radiculare mai mici, deoarece rădăcinile nu trebuie să iasă în căutare de nutrienți și apă.

Toate acestea sunt posibile prin controlul atent al soluției de nutrienți și al nivelurilor de pH. Un sistem hidroponic va utiliza, de asemenea, cu 70-90% mai puțină apă decât plantele pe bază de sol, deoarece sistemul este închis, ceea ce duce la o evaporare mai mică. Hidroponica este mai bună pentru mediu, deoarece reduce deșeurile și poluarea din scurgerea solului. [2]

Agricultura tradițională nu este posibilă în locuri cu climă aridă, cum ar fi Arizona, Israel.

În mod similar, hidroponia este utilă în zonele urbane dense, unde terenurile sunt la un nivel superior. În Tokyo, hidroponica este utilizată în locul creșterii tradiționale a plantelor pe bază de sol.

Hidroponia este, de asemenea, utilă în locuri cu probleme de lipsă de terenuri, cum ar fi Singapore. Cu atât de puțin spațiu disponibil pentru plantare, sistemele hidroponice ocupă aproximativ 20% din terenul necesar, de obicei, pentru creșterea culturilor. Acest lucru permite cetățenilor să se bucure de produse locale pe tot parcursul anului, fără cheltuielile și întârzierile importului.

În cele din urmă, zonele care nu primesc o lumină solară consistentă sau vreme caldă pot beneficia de hidroponie. Locuri precum Alaska și Rusia, în care anotimpurile de creștere sunt mai scurte, pot folosi sere hidroponice, unde lumina și temperatura pot fi controlate pentru a produce recolte mai mari. [3]

Hidroponia permite fermierilor să se adapteze la orice situație, fie că este vorba de tundra înghețată a Antarcticii, de deșerturile aride ale vântului și de sterile din Arabia Saudită, de deșertul Sonora din sudul Arizonei sau chiar de o stație spațială.

Întregul sistem constă în principal dintr-o cutie de creștere, un rezervor și un rezervor de apă.

Pompele de apă DC sunt atașate la soluția nutritivă, rezervor, rezervor de apă și soluțiile de creștere a pH-ului. Senzorul de nivel al apei, senzorul de temperatură, senzorul EC, senzorul de pH sunt instalate în rezervor.

Când senzorul EC detectează niveluri reduse de sare, acesta indică deficiențe de nutrienți. Prin urmare, în astfel de situații, pompa de apă DC pompează soluția de nutrienți în rezervor. Prezența unor niveluri ridicate de sare/niveluri scăzute de apă indică faptul că apa proaspătă trebuie pompată în rezervor.

Controlul pH-ului poate fi periculos pentru plante, în special pentru cele care se bazează pe aprovizionarea cu apă cu alcalinitate ridicată. PH-ul soluției nutritive este un factor major în determinarea ratei de absorbție a multor ioni nutrienți esențiali. Rulați pH-ul prea ridicat și temutul blocare a nutrienților apare. Senzorul de pH detectează nivelul pH-ului apei și solicită pompei de creștere/scădere a pH-ului pentru a echilibra nivelurile de pH din rezervor.

Cutia de creștere are un sistem de drenaj care permite fluxul continuu de soluție nutritivă care trece peste rădăcinile plantelor.

Acest tip de sistem funcționează foarte bine deoarece rădăcinile unei plante absorb mai mult oxigen din aer decât din soluția nutritivă în sine. Deoarece numai vârfurile rădăcinilor vin în contact cu soluția nutritivă, planta este capabilă să obțină mai mult oxigen, ceea ce facilitează o rată de creștere mai rapidă.

Toate acestea pot fi monitorizate pe site-ul web pentru acest proiect.

Videoclipul de mai jos prezintă o scurtă funcționare a acestui proiect: (💡 PS - Din cauza constrângerilor financiare, nu am folosit senzorul EC și soluțiile de creștere/scădere a pH-ului)

Arduino Mega 2560 - Hardware-ul se va potrivi cel mai probabil perfect în UNO, problema va fi dimensiunea programului care ar putea să nu se potrivească în UNOs 32kB. În plus, un astfel de proiect ar putea fi mărit și un mega board va permite acest lucru mai ușor.

Senzor de nivel de apă - Un senzor de nivel al apei este un dispozitiv utilizat pentru detectarea nivelului apei.

Senzor pH - Nivelurile optime de pH sunt esențiale pentru plantele sănătoase și producții ridicate atât în ​​sol, cât și în grădinăritul hidroponic. Menținerea acestor niveluri optime, în special în sistemele de creștere fără sol, necesită testarea frecventă și precisă a pH-ului. Nivelurile de pH ideale maximizează absorbția nutrienților unei plante. Acești nutrienți, la rândul lor, măresc vigoarea și productivitatea unei plante.

Senzor EC - Pentru a maximiza beneficiile creșterii hidroponice, este important să știți cum să vă reglați regimul nutritiv pentru a vă asigura că plantele primesc tot ce au nevoie, în dozele potrivite. Pentru a face acest lucru, trebuie să învățați cum să măsurați conductivitatea electrică sau conductivitatea electrică, care vă indică cantitățile de săruri de îngrășăminte din apa dvs. și utilizați aceste citiri pentru a hrăni plantele amestecul potrivit de elemente pentru o creștere și randamente optime.

Senzor de temperatură a apei - Valoarea pH-ului soluției se modifică odată cu temperatura, adică o creștere a temperaturii oricărei soluții va determina o scădere a vâscozității acesteia și o creștere a mobilității ionilor săi în soluție. O creștere a temperaturii poate duce, de asemenea, la o creștere a numărului de ioni în soluție din cauza disocierii moleculelor. Deoarece pH-ul este o măsură a concentrației ionilor de hidrogen, o modificare a temperaturii soluției va fi reflectată printr-o modificare ulterioară a pH-ului. [4]

Senzor de umiditate a solului - Acest senzor de umiditate a solului poate fi folosit pentru a detecta umiditatea solului sau pentru a evalua dacă există apă în jurul senzorului, să știm dacă plantele din vasul cu plasă necesită sau nu apă.

Senzor de temperatură/umiditate DHT22 - DHT22 este un senzor de umiditate și temperatură cu o interfață digitală cu un singur fir. Senzorul este calibrat astfel încât să puteți ajunge direct la măsurarea umidității relative și a temperaturii.

ESP8266 - ESP8266 este un modul WiFi care ne ajută să urmărim toate datele senzorilor de pe site.

Pompa de apa DC - O pompă de apă DC este utilizată pentru a pompa apa din rezervorul de apă pe substrat.

Releu 5V - Un releu este un comutator electromagnetic acționat de un curent electric relativ mic care poate activa sau opri un curent electric mult mai mare. Va fi folosit pentru a controla pompa de apă DC

  • IDE Arduino
  • Un mediu Linux
  • Control versiune Git
  • Editor
  • ThingSpeak

🖥️ Bibliotecile Arduino utilizate

  • Biblioteca senzorului DHT
  • ThingSpeak
  • WiFi101
  • Adafruit_IO_Arduino

🔧 Rularea codului

  1. Instalați Apache
  2. Instalați MySQL
  3. Instalați PHP
  4. Clonați sau descărcați depozitul
  1. Mutați folderul Hydroponics în/var/www /
  1. În browserul dvs., deschideți localhost

Scopul acestui proiect este de a:

  • Reducerea risipei de apă cauzată de sistemele agricole tradiționale
  • Furnizarea unei soluții reduse pentru grădinărit urban
  • Creșterea plantelor mai sănătoase la un ritm mai mare datorită unui mediu de creștere controlat
  • Simplificarea procesului de hidroponie utilizând programarea IOT și Internet