Дача48.ру

Всё своими руками

Выращиваем томаты на подоконнике с Ардуино

 

Содержание

Если вы это это читаете, то наверняка задумывались о том, что было бы здорово выращивать помидоры и огурцы дома круглый год. Хотя бы не много, хотя бы в качестве эксперимента, но все же своими руками. В этой статье я расскажу и покажу опыт выращивания томатов на подоконнике своего дома. Началось все с изучения книжек по гидропонике, которых в интернете великое множество, но больше всего понравилась Вахмистров Д.Б. «Растения без почвы» выпущенная в далеком 1965 году, в которой доступным языком для советских пионеров разжеван этот процесс.

Для начала покажу небольшой отрезок видео, где хорошо видна самодельная установка для гидропоники и сами растения.

Как видно из видео, всем управляет одна маленькая плата, на которую возложены функции измерения влажности субстрата и подача воды к корням растения. Этому растению около двух месяцев, а в росте он особенно прибавил за последние три недели. Вот немного хронологии.

4 июня

Из той рассады, которая должна была пойти в огород были выбраны три хиленьких росточка, которые в поле, на мой взгляд, бы не выжили. Из подручных средств была собрана установка для выращивания помидоров методом периодического подтопления.

Выращивание помидоров на гидропонике методом периодического подтопления

2 июля

Через месяц помидоры подросли совсем немного, видимо привыкали к новым условиям и укоренялись.

Выращивание помидоров на гидропонике методом периодического подтопления месяц спустя

12 августа

Зато еще спустя месяц, они видимо, привыкли к среде обитания и дали хороший прирост.

Выращивание помидоров на гидропонике методом периодического подтопления еще месяц спустя

Один из троицы даже зацвел.

Цветение помидоров

30 августа

Появились плоды, пока небольшие.

Первые плоды помидоров на гидропонной установке

Теперь обо всем по порядку. Самое главное при выращивании любого растения гидропонным методом это обеспечить корням приток воздуха. Проблему можно решить несколькими способами, один из самых распространенных методов - прямая подача воздуха в питательный раствор при помощи обыкновенного аквариумного насоса и специальной насадки, которая рассекает воздух, превращая его в мелкие пузырьки. Метод весьма простой, не требует никаких особых устройств управления, но насос, подающий воздух, должен быть постоянно включен.

Мне же было интересно применить контроллер Ардуино, для начала минимально задействовать его в процессе выращивания помидоров. Именно поэтому я и остановился на методе периодического подтопления. Суть метода тоже весьма проста. В резервуар с субстратом, снизу, аквариумной опять же помпой, подается питательный раствор до уровня примерно в 4/5 от высоты насыпанного субстрата. После этого насос отключается, а раствор стекает вниз через туже трубочку, по которой подавался. Как несложно догадаться, на место стекающего раствора поступает свежий воздух, который и необходим корням растения.

Что делает Ардуино?

В моем случае плата Ардуино имеет шилд с 4 управляемыми реле, на которые можно подключить практически любое аутройство работающее от 220В, таким образом происходит включение и отключение насоса. Сейчас лето и света на подоконнике хватает, если появится желание включать и выключать освещение в зависимости от времени суток или измерять уровень уличного освещения, и уже на основании этого включать досветку, то это также не сложно сделать.

Субстрат для выращивания помидоров на гидропонике

В качестве субстрата при выращивании растений методом периодического подтопления самое большое распространение имеют керамзит и вермикулит. Керамзит дешевле, вермикулит лучше удерживает влагу и заметно дороже. Я выбрал вермикулит и... мелко битый кирпич, которым выстлал дно резервуара.

Вермикулит (от лат. vermiculus — червячок) — минерал из группы гидрослюд, имеющих слоистую структуру. Продукт вторичного изменения (гидролиза и последующего выветривания) тёмных слюд биотита и флогопита.

Представляет собой крупные пластинчатые кристаллы золотисто-жёлтого или бурого цвета. При нагревании из пластинок образуются червеобразные столбики или нити золотистого или серебристого цвета с поперечным делением на тончайшие чешуйки (вспученный вермикулит). Обожжённые массы вермикулита свободно плавают на поверхности воды.

Подробнее на Википедии

Схема работы самодельной установки для гидропоники

Схема работы гидропонной установки

Тут все просто, рабочий раствор из нижней емкости подается в верхнюю обычным аквариумным насосом. Необходимо лишь опытным путем подобрать время работы насоса, за которое он заполняет верхнюю емкость до необходимого уровня. В моем случае насос работает 60 секунд, потом отдыхает 3540 секукнд? то есть включается на минуту один раз в час. Судя по росту помидоров им этого вполне достаточно. Теперь поговорим о растворе.

Самодельный раствор для выращивания томатов на гидропонике

Сейчас существует множество интернет магазинов, торгующих различными удобрениями и оборудованием для выращивания растений в домашних условиях. Удобрения в этих заведениях продаются от разных европейских фирм и стоят очень дорого, хотя по сути, в них все то, что описано в вышеупомянутой книжке для пионеров 1965 года выпуска, только в разных пропорциях. Для выращивания любого растения нужны макроэлементы (NPK):

  • азот
  • фосфор
  • калий

И микроэлементы:

  • кальций
  • магний
  • сера
  • железо

Азот (N2) — непременная часть молекулы любых белков, основа всего живого. Все белки состоят из цепочек аминокислот, а аминокислоты — это не что иное, как органические кислоты, содержащие аминогруппы (NH2).

Аминогруппа (NH2) образуется из аммиака (NH3). Источником его для растений служат так называемые аммонийные соли. Другой источник азота для растений— соли азотной кислоты (HNO3), нитраты.

Как видите, азотные питательные соли неодинаковы. При приготовлении питательных смесей нужно помнить, что большие концентрации аммонийных солей могут отравить растение, особенно при недостаточном освещении. Лучше всего, если в питательном растворе будут находиться обе формы азота — аммонийная и нитратная.

Фосфор (Р) поглощается клетками корня в виде солей ортофосфорной кислоты (Н3РО4). Остатки фосфорной кислоты, не изменяясь, включаются в молекулы многих органических соединений: растительных жиров—липидов, из которых вместе с белками строится основная часть протоплазмы; нуклеопротеидов, из которых состоит «диспетчерский центр» клетки — ядро; нуклеиновых кислот, в которых специальным биохимическим «кодом» зашифрованы и передаются из поколения в поколение наследственные признаки.

Кроме того (и это очень важно), фосфорная кислота способна соединяться с органическими веществами при помощи так называемых макроэргических связей, в которых запасается, как бы консервируется энергия. Если обычная химическая связь между атомами в молекуле содержит 2–3 килокалории, то макроэргическая связь содержит 10–16 килокалорий энергии.

Фосфор своего рода аккумулятор. В нем запасается химическая энергия, которая по мере надобности расходуется. Если в питательной среде не хватает фосфора, растение не может удержать и использовать образующуюся при дыхании энергию — она теряется в виде тепла в окружающий воздух. Дыхание становится непродуктивным, работает как бы на холостом ходу.

От обеспеченности растений фосфором сильно зависит образование плодов и семян.

Калий (К)—самый загадочный из элементов минерального питания. Он не входит в состав ни одного органического вещества и тем не менее оказывает большое влияние на многие физиологические процессы растения.

Он концентрируется в самых деятельных частях растений: в точках роста, где идет постройка новых клеток; вокруг сосудистых пучков стебля, по которым передвигаются питательные вещества; в плодах, где закладываются зачатки будущих растений, везде, где идет энергичный обмен веществ. Но каким образом участвует этот элемент в обмене веществ, не входя ни в одно из них, до сих пор неизвестно.

Особенно большую роль калий играет в передвижении веществ в растении. При недостатке калия отток образующихся при фотосинтезе органических соединений из листьев в плоды замедляется, созревание плодов затягивается. И наоборот, усиленное калийное питание в период, когда плоды наливаются, ускоряет их созревание.

Другие элементы минерального питания тоже играют важную роль в жизнедеятельности растений. Но почвы, а тем более искусственные питательные смеси, как правило, бывают с избытком обеспечены этими элементами. Поэтому растения менее чутко реагируют на их содержание.

Кальций (Са) необходим для поддержания прочной структуры протоплазмы. При отсутствии его разрушаются протоплазматические мембраны. А поскольку на их поверхности происходят многие ферментные реакции, нарушается и весь обмен веществ в растении.

Магний (Mg) входит в состав зеленого вещества листьев — хлорофилла. Недостаток его вызывает светлую пятнистость листьев. Кроме того, свободный магний является спутником некоторых ферментов, которые ведают запасом энергии дыхания в макроэргических связях фосфорной кислоты и Сахаров.

Сера (S) входит в состав некоторых белков и аминокислот. Она также участвует в образовании эфирных масел, от которых, например, зависит резкий запах чеснока и горчицы. Сера необходима всем растениям, но в значительно меньших количествах, чем предыдущие элементы. Поэтому растения и в почве, и в искусственных средах очень редко страдают от ее недостатка.

Железо (Fe) нужно растениям в еще меньших количествах. Но оно играет в их жизнедеятельности важнейшую роль, катализируя дыхание и образование хлорофилла. Поэтому недостаток железа сразу же сказывается на росте и в первую очередь — на окраске листьев (они светлеют). При щелочной реакции раствора железо переходит в нерастворимую форму. И тогда растения страдают от недостатка его.

«Растения без почвы» Автор Вахмистров Д.Б. Издательство «Детская литература» Год 1965

Для изготовления простейшего самодельного раствора начального уровня для помидоров на гидропонике нам понадобятся некоторые минеральные удобрения? которые можно приобрести в магазинах для садоводов, это будет гораздо дешевле фирменного концентрированного раствора.

Для первого раза я взял самый простой вариант приготовления раствора. Существуют более сложные смеси, рассчитанные каждая на свой период развития растения: всход, рост, цветение, плодоношение. Но, для первого знакомства подойдет смесь, приготовленная по таблице ниже.

Смесь из минеральных удобрений и технических солей
Удобрение Формула Концентрация, г/л
Калийная селитра KNO3 0,5
Суперфосфат Смесь Ca(H2PO4)2*H2O и CaSO4 0,35
Сульфат магния MgSO4 0,3
Аммиачная селитра NH4NO3 0,2

Удобрения для гидропоники

Растворяем все ингредиенты. Лучше всего всего это делать по следующей схеме:

  1. Заполняем резервуар водой до требуемого объема.
  2. Взвешиваем на аптечных весах требуемое количество одного из удобрений.
  3. Наполняем из этого резервуара стакан и растворяем в нем отмеренную порцию удобрение.
  4. Выливаем концентрированный раствор из стакана в резервуар и повторяем процедуру с другим удобрением.
  5. После растворения всех удобрений перемешиваем все в резервуаре

Не все соли одинаково хорошо растворяются. Например суперфосфат лучше всего растворять в кипятке. Это лайфхак небольшой от бывалых огородников.

После того как все готово, высаживаем растение в субстрат, помещаем датчик в него же датчик влажности и запускаем систему.

Автоматизируем систему

Теперь поговорим о том как заставить ардуинку управлять всем этим хозяйством. Нам понадобится:

  1. Плата Arduino Uno
  2. Реле для управления нагрузкой 220В (без освещения хватит и простейшего одноканального)
  3. Макетная доска для упрощения сборки
  4. Пара светодиодов которые будут показывать работу системы
  5. Провода
  6. Розетка
  7. Датчик влажности почвы

Скетч (скачать)

// даём разумные имена для пинов со светодиодом
// и потенциометром (англ potentiometer или просто «pot»)
#define RED_PIN 1
#define GRE_PIN 2
#define VLAGA 3
#define K4_PIN 4
#define POT_PIN A0
unsigned long time;
unsigned long currentTime;

void setup()
{
Serial.begin (9600);
// пин со светодиодом — выход, как и раньше...
pinMode(RED_PIN, OUTPUT);
pinMode(GRE_PIN, OUTPUT);
pinMode(K4_PIN, OUTPUT);

// ...а вот пин с потенциометром должен быть входом
// (англ. «input»): мы хотим считывать напряжение,
// выдаваемое им
pinMode(POT_PIN, INPUT);


}

void loop()
{
analogWrite(VLAGA, 255);
//считываем влажность
int wet = analogRead(POT_PIN);

Serial.println(wet);

if (wet < 500)
{
analogWrite(RED_PIN, 255);
analogWrite(GRE_PIN, 0);
analogWrite(K4_PIN, 255);
delay(210000);
analogWrite(K4_PIN, 0);
analogWrite(VLAGA, 0);

}
else
{
analogWrite(GRE_PIN, 255);
analogWrite(RED_PIN, 0);
analogWrite(K4_PIN, 0);
analogWrite(VLAGA, 0);
}

delay(3390000);

}

Код не претендует на идеал, но работает. Заливаем его на ардуинку

Статья в стадии разработки. Продолжение следует...

comments powered by HyperComments
 
 

Вам понравится:

 
47