CC BY
17УДК 537
Шмарин Н.В.
магистрант кафедры замкнутых экологических систем Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева (Россия, г. Красноярск)
АВТОПОЛИВ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ В СЖО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ARDUINO
Аннотация: в статье рассматриваются возможность применения аппаратной вычислительной платформы Arduino для организации многоканальной системы полива растений культивируемых на почвоподобном субстрате.
Ключевые слова: почвоподобный субстрат, аппаратная платформа Arduino, многоканальная система полива.
Полив необходимое условие для роста и развития любых растений. При недостатке воды клетки ослабляются и растения увядают. С помощью воды передвигаются питательные элементы, а благодаря её испарению происходит регулирование температуры растений [2]. В настоящее время существуют различные системы жизнеобеспечения (СЖО), в большинстве из них основными компонентами являются высшие растения. Основным нарушением в системе полива является превышение водной составляющей почвоподобного субстрата (1111С) над воздушной. Превышение оптимальной влажности вызывает снижение потребления раствора корнями из-за недостатка кислорода и способствует еще большему его заливу [1]. Автоматизация многоканальной системы полива необходима для обеспечения, своевременной и равномерной подачи воды в нужном объеме, что создаст комфортные условия для роста растений, а также сократит расход воды и повысит урожайность. Ежедневное участие человека в процессе полива сводится к минимуму. Полностью автоматизированные системы автополива можно собрать своими руками, укомплектовав
микроконтроллером. Микроконтроллер это так называемый мозг устройства, благодаря которому работает вся система.
Платы расширения, сенсоры и датчики Arduino - это аппаратная платформа, которая содержит простой интерфейс ввода-вывода и поддерживает среду разработки, реализующую открытый язык программирования. Arduino может служить основой для автономных устройств или может работать под управлением ПО, установленного на компьютере. Микроконтроллеры для Arduino отличаются наличием предварительно прошитого в них загрузчика (bootloader), с помощью которого программа загружается в микроконтроллер без использования отдельных аппаратных программаторов [3].
Рассмотрим одну из концепций автоматизированной системы полива на платформе Arduino. Для сборки понадобится некоторое количество компонентов: микроконтроллер - в данном случае выступает системой управления периферийных устройств, ирригатор - устройство, контролирующее влажность почвы. Ирригатор передает данные на датчик влажности, который укажет системе автополива на начало работы. Сам датчик достаточно простой в устройстве, принцип работы датчика следующий. Между двумя электродами создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная - сопротивление меньше, ток - чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности. Для подключения необходимых датчиков, потребуется плата расширения Troyka Shield. Данный «шилд» позволяет подключать большое количество модулей и сенсоров через стандартные шлейфы. Безусловно, жидкость по системе самостоятельно циркулировать не может, поэтому в конструкцию входит водяная помпа, основная задача которой - обеспечение циркуляции жидкости в системе. Микроконтроллер Arduino не может напрямую управлять большой нагрузкой, его выходы могут отдавать только небольшой ток. Для управления большой нагрузкой, такой как погружная помпа, необходим силовой ключ из линейки Тгоука-модулей, выполненный на базе мощного полевого транзистора. Системе потребуется блок питания, оснащенный usb-входом. Для соединения устройств периферии, понадобятся соединительные провода.
Принцип работы системы: датчик анализирует статус влажности, после чего при необходимости происходит полив. Так ая система вполне сгодится, если автополив
требуется, например, в экспериментальных целях. Организация многоканальной системы легко осуществима, достаточно добавить необходимое количество узлов -помп и датчиков влажности. Таким образом, имея определённые знания в области программирования и проектирования, использование платформы Arduino в физическом эксперименте дает возможность просто и быстро решить множество технических задач, связанных с измерениями, передачей данных и управлением исполнительными устройствами при весьма умеренной стоимости. Стоит отметить, что при использовании Arduino, практически не требуется пайка, от неё удается полностью отказаться или свести к минимуму. Не составит большого труда разрабатывать устройства, способные помочь человеку абсолютно в разных сферах деятельности, в том числе и в космической отрасли. В частности, при проведении разного рода экспериментов связанных с выращиванием растений.
Список литературы:
1. Полив на субстратных блоках [Электронный ресурс]Ц^: http://greentalk.ru/topic/548/ (Дата обращения: 08.01.2019)
2. Роменская Е. Е., Бурунова А. М. Влияние внешних факторов на рост и развитие растений. - 2013. С. 22-24. https://sibac.info/shcoolconf/natur/viii/33899 (дата обращения: 08.01.2019).
3. Денисов С. Ю., Симаков Е. Е. Устройство для автоматического полива растений на платформе Arduino // Юный ученый. — 2017. - №3. - С. 40-45. URL: http: //yun.moluch.ru/archive/12/912/ (дата обращения: 30.12.2018).
