Робот-садовник на Arduino Mega. Эволюция

Мир вам, ботаники-гидропонисты!

... Речь идёт об автоматической системе, которая поддерживает в растворе идеальные значения EC и pH, а также регулирует освещение, вентиляцию и влажность в палатке. Вслед за этим я замутил новый гроув на новой версии системы, и, пока куст неспешно подрастал, я понемногу вносил изменения в конструкцию. Для начала отчитаюсь, чего удалось достичь за полгода:

Главное – в полностью автоматическом режиме вырос симпатичный куст со здоровенными бошками. Вмешаться в процесс автоматического роста мне пришлось лишь трижды, когда подходило время для смены пропорций раствора с рассады на вегу, с веги на цвет и с цвета на пред-харвест. Еще раз в неделю я наполнял резервный 20-литровый бак свежей водичкой и пополнял бутылку новым концентратом удобрений.

Замечания про то, что моя система выглядит, как собачья какашка, утыканная проволочками, настолько глубоко меня уязвили, что я, немного покурив для храбрости, купил у ускоглазых братьев 3D-принтер за 200 баксов и погрузился в мир промышленного дизайна. Теперь моя система выглядит, как собачья какашка в аккуратном пластиковом корпусе. Результатами я поделюсь с вами ниже.

Проведена приличная работа над ошибками в программе контроллера и добавлен новый функционал. Моя идея была такой: контроллер должен иметь режим работы на все случаи жизни, даже на самые редкие. В итоге, кроме базовых режимов Seedling (рассада), Vega 1 (ранняя вега), Vega 2 (поздняя вега) и Flowering (цвет), реализованы следующие «эксклюзивные» режимы:

• Mixture Change (Смена раствора) - откачка всей жидкости из основного ведра с помощью помпы дриппера. В этом режиме отключаются все автоматические коррекции и все нагрузки, кроме освещения. Свет остается в том состоянии, в котором он был до перехода в этот режим.
• Cleaning day (День очистки) - при переходе между сменами состава удобрений и на финальной стадии перед харвестом рекомендуется давать кусту попить чистой водички в течение суток или более. Для этого я сделал режим, при котором отключается корректор EC, но продолжает работать корректор pH и корректор уровня воды. Освещение работает по графику предыдущего режима.
• Air Flush (Продувка) - это не особый режим, а просто полезная плюшка в стандартном режиме Flowering. Когда мой куст зацвел, выяснилось, что Siberian Haze просто термоядерно пахуч. Днем, при отключенном свете и вентиляции, из палатки через микро-дырочки просачивался духан, как из бороды Хорхе Сервантеса. Пришлось добавить включение вытяжки раз в час на 5 минут, чтобы духан улетал через фильтр в атмосферу. Ну и от плесени помогает, как я слышал.

ЭТОТ РЕПОРТ – НЕ РЕПОРТ

Глубокоуважаемый гроувер! Эта заметка немного похожа на гроурепорт, однако, им не является. Это репорт про эволюцию системы автоматического выращивания. Поэтому я не буду углубляться в животрепещущие вопросы о составе микстуры, пролечке керамзита, выборе семечек, методах проращивания и прочей ботанике. Дам всю информацию одной строкой и более к ней возвращаться не буду. Выбрано семечко феминизированного Siberian Haze от Kalashnikov, удобрения Flora Micro/Grow/Bloom, Diamond Nectar и Rippen по таблице от GHE, фито-лампа ДНАТ Sylvania GroLux 400.
 

КАК ЭТО БЫЛО?

В новогодние каникулы я собрал обновленную версию робота-садовника (рабочее название – WeedLife v.2.0), про которую и написал вот эту заметку, и, после короткого перекура, начал новый гроув. Семечку из пакета я поместил в маленький кубик из минваты, прикопал кубик в горшок с керамзитом, установил горшок в мою гидропонную систему, направил дриппер на керамзит рядом с кубиком и включил контроллер в режим Seedling (свет+вытяжка 18/6, дриппер 15 мин/час, аэратор). И всё – никаких проращиваний, пересадок и прочей возни, я был уверен в семечке и не ошибся.
Для определения базового уровня EC для каждого из режимов я использовал измерения микстуры, смешанной по стандартной табличке от GHE.
 

По мере взросления кустик становился круглым и очень симпатичным, поэтому я решил не портить ему форму скрогом. Тем более, что при аварийных ситуациях скрог очень сильно осложняет жизнь – куст, фактически, намертво привязывается к палатке. Примерно через месяц я сфоткал набирающий силу кустик и запостил предыдущую заметку.
 

Подержав куст на веге почти два месяца, я перевел контроллер в режим Flowering (свет+вытяжка 12/12, аэратор). К этому моменту переключение режимов я вывел на встроенную клавиатуру контроллера, так что подключать ноутбук и заливать новую прошивку не понадобилось.
Еще через две недели, когда пришла «осень» и начался желтый листопад, я перевел куст на Rippen. К этому моменту уже были реализованы режимы «Смена раствора» и «День очистки», так что возиться с отключением контроллера и всякими воронками-бутылками-тазиками не пришлось, просто поставил рядом пустую канистру и перекачал весь раствор с помощью насоса-дриппера.
 

После того, как куст провел сутки на чистой воде, я решил подвергнуть свою автоматику самому сложному испытанию за весь гроув – просто переключил контроллер в режим «цвет» и дал ему возможность самостоятельно скорректировать EC раствора от чистой воды до 1800 µS. Это заняло у робота целых 5 часов, так как программа подливает по 50 мл концентрата раз в 30 минут, чтобы дать датчику EC время на стабилизацию показаний не допустить передоза. Умная железяка справилась на отлично.

Когда в начале мая подошло время харвеста, контроллер обзавелся режимом «продувка», чтобы справиться с запахом. Режим «сушка» я реализовывать не стал – это уже, на мой взгляд, совершенно лишний наворот. Просто отключил всю автоматику, подвесил срезанный куст в боксе и включил вытяжку прямо в розетку.
 

Собственно, на этом гроув закончился. Теперь палатка освободилась и появилась возможность сделать нормальные фотки системы. После краткого перекура переходим к ним.

 

ДЕЛАЕМ «КРАСИВО»

Пока система была в стадии активной разработки, открытые проводочки, платы, насосы и трубочки были очень кстати, потому что я постоянно что-то переключал, добавлял и переделывал. Ко второму гроуву я определился с набором основных компонентов и решил, что пора спрятать все элементы в корпуса. Основная причина даже не в эстетике, а в безопасности – я пару раз проливал микстуру на открытые платы, что вызывало окисление и сбои.

На помощь была призвана китайская поделка под названием 3D-принтер Prusa i3. Угадайте, на какой базе чем он построен? На Ардуино, тысяча чертей! Бесплатный и сказочно простой в освоении 3D-редактор SketchUp от Google отлично подошел для разработки моделей корпусов.

Вообще, 3d-принтер – просто клад для гровера-индорщика! Помимо корпусов для системы, перечисленных ниже, я нарисовал и напечатал регулируемые крепления для вентиляторов обдува, уголки для крепления скрога, направляющие для проводов, подвес для веб-камеры и еще несколько мелочей для моего бокса, заметно облегчивших жизнь. Короче, вещь!
 

Вот здесь лежат 3D макеты блоков, которые я нарисовал для своего сетапа.

Робот-садовник WeedLife разбит на пять функционально разнесенных блоков:

«Голова»

В этот блок входит, собственно, сам контроллер Ардуино, плата преобразования сигналов от сенсоров, плата Ethernet, LCD экран с кнопками управления, блок стабилизированного питания на 5в и датчик внешней температуры/влажности. Это единственный блок, для которого я решил использовать красивый корпус заводского производства. Но и тут ЗD-моделирование помогло аккуратно скомпоновать все потроха в компактную коробочку.
 

«Блок измерений»

Сенсоры pH, EC, температуры воды, температуры и влажности в боксе, измеритель уровня воды – все эти устройства я решил разместить в закрытом блоке, устанавливающемся на крышку ведра. Причины такого решения:

1.     Блок получился легкосъемным, его можно просто поднять и вытащить из крышки ведра одной рукой, ничего не отвинчивая, не отсоединяя и не расплетая провода.

2.     Сенсоры pH и EC, которые раньше крепились под крышкой ведра, теперь можно вытащить, не залезая руками в воду и не снимая крышку.

3.     Датчик дистанции, в предыдущей сборке страдавший от брызг агрессивного раствора, теперь поднят на 30 см над уровнем воды и спрятан в узкую трубу, куда брызги не долетают.

4.     Датчик температуры/влажности воздуха, от которого зависит включение «приточки», раньше сильно нагревался под прямым светом лампы. Теперь он спрятан под крышку и стал давать более правдивые показания.

«Блок регулировки»

Блок состоит из модуля на четыре реле и четырех помп для подачи воды и концентратов. Удачная форма ведра позволила прицепить блок за ребро на крышке, откуда блок можно снять одним движением.
 

«Блок резервного бака»

В этом блоке, вставляющемся в родную крышку бака, встроен измеритель уровня воды и… более ничего :) Разве что через него же проходит трубочка от помпы, подкачивающей воду.
 

«Блок нагрузок»

Релейный модуль, управляющий розетками на 220v, в которые включаются все устройства в палатке. Блок оборудован «ушками», за которые вся сборка технично вешается на опору палатки. Блок розеток пришлось изрядно искромсать, чтобы сделать все розетки независимыми. Кстати, ушки на блоке розеток оказались настолько удобными в повседневной эксплуатации, что я смело советую сделать так же и тем, кто не растит ничего на автоматике.
 

ПОЛНОЕ РАСКРЫТИЕ

Собственно, все блоки вместе составляют полноценную систему жизнеобеспечения для куста на всем сроке гроува. Чтобы было всё понятно, вот полностью собранная система WeedLife («Робот-садовник») последней версии с комментариями, что в ней к чему.
 

Кто-то из олдовых выдал мне мудрость: лето – не время для гидры. Естественно, с первого раза я ему не поверил и намучался с температурой, водорослями, запашиной и всем прочим. Поэтому это лето я решил посвятить подготовке к новой зиме – постепенно уничтожая весенний урожай, изучу Raspberry p2. Моя следующая цель - управление питанием растений с помощью сухих удобрений. Думаю, будет интересно. Кто в теме – присоединяйся к обсуждениям и эксперименту.

На сегодня всё, до новых встреч в эфире! Искренне ваш, Микстуратор. 

Обсудить на форуме